[发明专利]一种基于源控理念的华北平原区非点源污染控制技术

摘要

本发明是一种基于源控的华北平原区非点源污染控制技术。本发明属于非点源污染控制领域。该控制技术主要包括：1)养分平衡估算：其步骤包括，基础资料的收集；土壤养分数据监测分析；利用空间插值法获取土壤养分的空间分布信息；利用土壤养分表观平衡模型(OECD)核算研究区农田系统中土壤养分平衡总量与强度，并在此基础上评价研究区土壤营养盐丰缺程度，确定不同化肥施用量。2)方案制订：根据计算结果，推荐该研究区不同地块的化肥施用的推荐削减量，通过源项控制实现各地块的源头控制；针对土壤营养评价中的污染流失高风险的区域，辅以原位阻控的手段，以实现对非点源污染最为有效的控制。本技术针对华北平原区特点，能够较好地实现对华北平原区非点源污染的控制，同时本方法简单直观，数据易得，在华北平原区具有较强的推广性。

主权项

1.本发明的目的是提供一种针对华北平原区非点源污染的控制技术。本发明通过以下步骤实现：1) 建立基础资料数据库：通过3S技术包括GIS、RS、GPS技术，构建研究区空间数据库，主要包括土地利用图、土壤类型图等，其中土地利用类型通过解译遥感影像获取；通过实地调研和资料调研，收集当地气候、地形、农田播种、灌溉、施肥量、作物类型、作物种植、作物收获量在内的该地区农田基本信息。在此基础上，建立基础资料数据库。2) 样本采集及监测：对研究区进行GPS定位网格取样，以500m网格距离布置示范区农田土壤采样地块，并用GPS定位，记录其经纬度坐标；在各地块按对角线法设置5个或5个以上的采样点，对每个地块所取土壤样品均匀混合，进行土壤养分数据分析，分析项包括有效氮、速效磷、速效钾。3) 获取土壤养分空间分布：以土壤样本监测为基准，利用空间插值如克里格插值法、反距离加权法，生成整个研究区的土壤养分空间分布信息。4) 利用土壤养分表观平衡模型(OECD)，获得土壤养分状况及其空间变异性；根据养分输入和养分支出，得到养分平衡量(Balance)；评价养分输入和养分支出计算结果，进行土壤营养丰缺度评价；5) 非点源污染控制方案制订与实施：根据OECD模型土壤营养丰缺度评价结果和研究区的化肥施用量，制订该地区非点源污染控制方案。a) 源项控制：根据模型计算结果，对该地区不同地块推荐化肥施用的削减量，以通过源项控制实现对研究区非点源污染的源头控制。b) 原位阻控：针对土壤营养丰缺度评价中的1级和2级区域，辅以原位阻控的手段，以实现对非点源污染最为有效控制。本发明步骤2)中采样土样应为0～20cm农田表层土壤，且采样应尽量避免沟边、田埂、堆肥处特殊部位。本发明步骤3)中，土壤中各元素的测定均应采用国标法。其中有效氮采用碱解扩散法、速效磷采用NaHCO₃浸提-ICP法、速效钾则采用醋酸铵浸提-ICP法。本发明步骤4)中，OECD模型所得养分平衡量Balance的计算公式为：Balance＝(Ftlz+Mnr+Seed+Irr+Dpzt+Bnf)-(Hvst+Runoff+Leach+GNH₃+GNO_X)式中：Balance表示氮磷平衡量；Ftlz表示化肥氮磷输入量；Mnr表示有机肥氮磷输入量；Seed表示种子氮磷输入量；Irr表示灌溉氮磷输入量；Dpzt表示大气沉降氮磷输入量；Bnf表示生物固氮氮输入量；Hvst表示作物带走氮磷输出量；Runoff表示地表径流氮磷输出量；Leach表示淋溶氮磷输出量；GNH₃表示氨气挥发氮输出量；GNO_x表示反硝化氮输出量。式中各参数单位均为吨(t)。本发明步骤4)中，农田土壤养分丰缺参考杨林章等、张福锁等在华北平原的多年研究建立的土壤养分评价标准，将土壤养分丰缺的评价分为分为5个级别，根据土壤养分含量确定其相应丰缺级别。农田土壤养分丰缺的评价标准本发明步骤5)中，原位阻控理念即将非点源污染物留在原处，采取措施阻止污染物随降雨产生的径流进入水体，切断内污染源的污染途径。主要控制方法包括精准施肥、新型缓/控释肥技术、水肥一体化及隔离带阻控技术。本发明提出的基于源控理念的华北平原区非点源污染控制技术，以源项消减为核心技术，并辅以原位控制的理念，能够较好的实现对华北平原区非点源污染的控制。