Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones

Chen Lei; Chen Yingjian; Xia Xiaolin; Zhang Jingyu; Gao Chang; Guo Weiling; Zou Zhike

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023

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Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones

Experimental Researches

- Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 5, Pages: 1-10(2025)
- 作者机构：
  
  1.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽合肥 230088
  2.安徽省水科学与智慧水利重点实验室，安徽合肥 230088
  3.安徽理工大学;空间信息与测绘工程学院，安徽淮南 232001
  4.长江科学院农业水利研究所，湖北武汉430010
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023
  CLC： Q948.116;X171.5
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.023.
- Received：06 May 2025，
  
  Revised：2025-06-16，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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陈磊, 陈应健, 夏小林，等.不同内外部因素对生态缓冲带氮磷污染净化效果的影响[J].水土保持通报,2025,45(5):1-10.

Chen Lei, Chen Yingjian, Xia Xiaolin, et al. Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):1-10.
陈磊, 陈应健, 夏小林，等.不同内外部因素对生态缓冲带氮磷污染净化效果的影响[J].水土保持通报,2025,45(5):1-10. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.023..

Chen Lei, Chen Yingjian, Xia Xiaolin, et al. Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):1-10. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.023..

摘要

目的

探究生态缓冲带（EBZs）在不同内外部因素综合作用下对径流和渗流水体中氮、磷污染物的净化效果，为农业面源污染治理提供优化设计依据。

方法

采用正交试验，选取植被配置方式、坡度两个内部因素以及入流污染物浓度、入流流量两个外部因素，探究生态缓冲带在不同内外部因素综合作用下对径流和渗流水体中氮、磷污染物的净化效果，并利用极差分析法分析不同内外部因素对生态缓冲带截污能力的影响程度。

结果

生态缓冲带对地下渗流中TN，TP的削减效果（21.31%和29.80%）明显优于对地表径流中TN，TP的削减效果（16.91%和23.04%）；复合植被配置生态缓冲带截污效果优于纯草本配置，其中灌木+草本截污效果最佳，对地表径流和地下渗流中TN和TP的平均削减率分别为20.16%，27.24%以及24.54%，33.89%；生态缓冲带不同内外部因素对不同类型污染物的具体影响程度存在显著差异，总体上，由大到小均按照以下顺序排列：植被配置类型>入流污染物浓度>坡度>入流流量。

结论

对生态缓冲带截污能力影响最大的因素是植被配置类型，但随着缓冲带坡度、入流流量和入流污染物浓度增大，不同植被配置缓冲带对污染物的削减率总体均呈下降趋势。

Abstract

Objective

The purification effect of ecological buffer zones （EBZs） on nitrogen and phosphorus pollutants in surface runoff and seepage water under the combined of different internal and external factors was explored to provide an optimized design basis for the control of agricultural non-point source pollution.

Methods

The purification capacity of EBZs for nitrogen （TN） and phosphorus （TP） pollutants in both runoff and seepage water was evaluated using an orthogonal experimental design， while two internal factors （vegetation configuration and slope gradient） and two external factors （influent pollutant concentration and flow rate） were investigated， and range analysis was applied to quantify their relative contributions to pollutant removal efficiency.

Results

The removal efficiencies of EBZs for TN and TP in seepage water （21.31% and 29.80%， respectively） were significantly higher than those in surface runoff （16.91% and 23.04%， respectively）. Composite vegetation configurations showed better pollutant interception effects than pure herbaceous configurations， with the shrub + herb combination achieving the best results. The average removal rates of TN and TP in surface runoff were 20.16% and 27.24%， respectively， and in seepage water were 24.54% and 33.89%， respectively. Meanwhile， the influence degrees of different internal and external factors on various pollutants varied significantly in EBZs， but generally followed the order： vegetation configuration （most dominant） > influent concentration > slope gradient > flow rate （least influential）.

Conclusion

The vegetation configuration has the greatest impact on the pollutant interception capacity of EBZs. However， as the slope， inflow rate， and influent pollutant concentration increase， the pollutant removal rates of EBZs with different vegetation configurations generally show a downward trend.

关键词

Keywords

references

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