不同内外部因素对生态缓冲带氮磷污染净化效果的影响

陈磊; 陈应健; 夏小林; 张靖雨; 高畅; 郭伟玲; 邹志科

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

不同内外部因素对生态缓冲带氮磷污染净化效果的影响

试验研究

- 不同内外部因素对生态缓冲带氮磷污染净化效果的影响
- Influences of different internal and external factors on purification efficiency of nitrogen and phosphorus pollution in ecological buffer zones
- 水土保持通报 2025年45卷第5期页码：1-10
- 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：
  
  陈磊（1993—），男（汉族），安徽省滁州市人，博士，工程师，主要从事农业资源与水生态研究。Email：chenlei@ahwrri.org.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年项目“考虑水资源‘量—质’可持续性的跨区域粮食贸易系统建模及动态补偿研究：基于粮食-水-能源-生态视角”(52309001);安徽省自然科学基金项目(2208085US10;2408055US009);安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院青年创新计划项目(KY202201)
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.023
  中图分类号： Q948.116;X171.5
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.023.
- 收稿：2025-05-06，
  
  修回：2025-06-16，
  
  纸质出版：2025-10-10
- 稿件说明：
移动端阅览
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

王一格，王海燕，郑永林，等 . 农业面源污染研究方法与控制技术研究进展［J］. 中国农业资源与区划， 2021 ， 42 （ 1 ）： 25 - 33 .

Wang Yige ， Wang Haiyan ， Zheng Yonglin ， et al . Advances in research methods and control technologies of agricultural non-point source pollution：A review ［J］. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 25 - 33 .

张馥林，陈美球，刘桃菊 . 政府推广、社会网络与农户测土配方施肥技术采纳行为［J］. 中国农业资源与区划， 2024 ， 45 （ 5 ）： 133 - 143 .

Zhang Fulin ， Chen Meiqiu ， Liu Taoju . Government extension， social networks and farmer adoption behavior of soil testing and fertilizer application technology ［J］. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning ， 2024 ， 45 （ 5 ）： 133 - 143 .

Mankin K R ， Ngandu D M ， Barden C J ， et al . Grass-shrub riparian buffer removal of sediment， phosphorus， and nitrogen from simulated runoff ［J］. JAWRA Journal of the American Water Resources Association ， 2007 ， 43 （ 5 ）： 1108 - 1116 .

申小波，陈传胜，张章，等 . 不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果［J］. 农业环境科学学报， 2014 ， 33 （ 4 ）： 721 - 729 .

Shen Xiaobo ， Chen Chuansheng ， Zhang Zhang ， et al . Interception of runoff， sediment， nitrogen and phosphorus by vegetative filter strips with different width in a simulated experiment ［J］. Journal of Agro-Environment Science ， 2014 ， 33 （ 4 ）： 721 - 729 .

李晓娜，张国芳，武美军，等 . 不同植被过滤带对农田径流泥沙和氮磷拦截效果与途径［J］. 水土保持学报， 2017 ， 31 （ 3 ）： 39 - 44 .

Li Xiaona ， Zhang Guofang ， Wu Meijun ， et al . Interception ways and effects of grass filter strips on sediment， nitrogen and phosphorus in agricultural runoff ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2017 ， 31 （ 3 ）： 39 - 44 .

田玉龙 . 水系连通及水美乡村建设需要处理好的问题及建议［J］. 中国水利， 2021 （ 12 ）： 17 - 19 .

Tian Yulong . Issues and recommendations of construction of water system interconnection and water-beauty countryside ［J］. China Water Resources ， 2021 （ 12 ）： 17 - 19 .

付婧，王云琦，马超，等 . 植被缓冲带对农业面源污染物的削减效益研究进展［J］. 水土保持学报， 2019 ， 33 （ 2 ）： 1 - 8 .

Fu Jing ， Wang Yunqi ， Ma Chao ， et al . Research progress on the effects of vegetation buffer zone on reducing agricultural non-point pollution ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2019 ， 33 （ 2 ）： 1 - 8 .

Liu Xingmei ， Zhang Xuyang ， Zhang Minghua . Major factors influencing the efficacy of vegetated buffers on sediment trapping： A review and analysis ［J］. Journal of Environmental Quality ， 2008 ， 37 （ 5 ）： 1667 - 1674 .

Sabater S ， Butturini A ， Clement J C ， et al . Nitrogen removal by riparian buffers along a European climatic gradient：Patterns and factors of variation ［J］. Ecosystems ， 2003 ， 6 （ 1 ）： 20 - 30 .

李怀恩，庞敏，杨寅群，等 . 植被过滤带对地表径流中悬浮固体净化效果的试验研究［J］. 水力发电学报， 2009 ， 28 （ 6 ）： 176 - 181 .

Li Huaien ， Pang Min ， Yang Yinqun ， et al . Experimental study of clarification for vegetative filter strips to sediment in surface runoff ［J］. Journal of Hydroelectric Engineering ， 2009 ， 28 （ 6 ）： 176 - 181 .

吴建强 . 不同坡度缓冲带滞缓径流及污染物去除定量化［J］. 水科学进展， 2011 ， 22 （ 1 ）： 112 - 117 .

Wu Jianqiang . Quantitative study of the damping effect of buffer strips with different slopes on runoff and pollutant removal efficiency ［J］. Advances in Water Science ， 2011 ， 22 （ 1 ）： 112 - 117 .

Schultz R C ， Collettil J P ， Isenhart T M ， et al . Design and placement of a multi-species riparian buffer strip system ［J］. Agroforestry Systems ， 1995 ， 29 （ 3 ）： 201 - 226 .

王华玲，赵建伟，程东升，等 . 不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果［J］. 农业环境科学学报， 2010 ， 29 （ 9 ）： 1730 - 1736 .

Wang Hualing ， Zhao Jianwei ， Cheng Dongsheng ， et al . Nitrogen and phosphorus removal efficiency of different vegetative buffer strips on surface runoff from sloping land ［J］. Journal of Agro-Environment Science ， 2010 ， 29 （ 9 ）： 1730 - 1736 .

黄沈发，唐浩，鄢忠纯，等 . 3种草皮缓冲带对农田径流污染物的净化效果及其最佳宽度研究［J］. 环境污染与防治， 2009 ， 31 （ 6 ）： 53 - 57 .

Huang Shenfa ， Tang Hao ， Yan Zhongchun ， et al . Sward riparian buffer zone for runoff clarification and nutrient removal ［J］. Environmental Pollution & Control ， 2009 ， 31 （ 6 ）： 53 - 57 .

刘燕，夏品华，郑钧宁，等 . 河岸缓冲带植物配置模式对面源污染物的净化效果［J］. 贵州农业科学， 2014 ， 42 （ 10 ）： 248 - 251 .

Liu Yan ， Xia Pinhua ， Zheng Junning ， et al . Effects of different plant configuration modes of riparian buffer strips on runoff purification ［J］. Guizhou Agricultural Sciences ， 2014 ， 42 （ 10 ）： 248 - 251 .

杨帆，高大文，高辉 . 草本缓冲带优化配置对氮磷的去除效果［J］. 东北林业大学学报， 2011 ， 39 （ 2 ）： 57 - 59 .

Yang Fan ， Gao Dawen ， Gao Hui . Effects of nitrogen and phosphorus removal by optimizing the configuration of herbaceous buffer strips ［J］. Journal of Northeast Forestry University ， 2011 ， 39 （ 2 ）： 57 - 59 .

韩旭，杜崇，陈嘉硕，等 . 河岸缓冲带植被布局对氮流失的影响［J］. 农业工程学报， 2022 ， 38 （ 16 ）： 172 - 179 .

Han Xu ， Du Chong ， Chen Jiashuo ， et al . Effects of riparian buffer zone vegetation layout on nitrogen loss ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2022 ， 38 （ 16 ）： 172 - 179 .

孙东耀 . 不同植被河岸缓冲带系统对氮磷污染物的拦截过程研究［D］. 福建福州：福建师范大学， 2018 .

Sun Dongyao . Study on the intercepting process of nitrogen and phosphorus pollutants in the buffer zone system of different vegetation riparian ［D］. Fuzhou， Fujian ： Fujian Normal University ， 2018 .

吴尧 . 河岸植被缓冲带植被类型与宽度对水质净化效益的影响［J］. 现代园艺， 2021 （ 13 ）： 49 - 51 .

Wu Yao . Effects of vegetation types and widths in riparian vegetation buffer zone on water purification benefits ［J］. Contemporary Horticulture ， 2021 （ 13 ）： 49 - 51 .

王琼，范康飞，范志平，等 . 河岸缓冲带对氮污染物削减作用研究进展［J］. 生态学杂志， 2020 ， 39 （ 2 ）： 665 - 677 .

Wang Qiong ， Fan Kangfei ， Fan Zhiping ， et al . Nitrogen pollutant removal by riparian buffer zone：A review ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2020 ， 39 （ 2 ）： 665 - 677 .

曹宏杰，焉志远，杨帆，等 . 河岸缓冲带对氮磷污染消减机理及其影响因素研究进展［J］. 国土与自然资源研究， 2018 （ 3 ）： 46 - 50 .

Cao Hongjie ， Yan Zhiyuan ， Yang Fan ， et al . The review on removal mechanism of nitrogen and phosphorus pollutant and its influencing factors of riparian buffer strips ［J］. Territory & Natural Resources Study ， 2018 （ 3 ）： 46 - 50 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

果园面源污染来源和迁移特征及影响因素研究进展

黄河流域三大城市群城市土地绿色利用效率的空间关联网络与影响因素

青海省2009—2023年农业面源污染结构及变化特征

巴基斯坦洪涝灾害时空分布特征及其影响因素

清水河流域植被水分利用效率时空变化及其影响因素