隨著水環(huán)境問題的日益突出，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)引起人們的高度重視。目前，農(nóng)業(yè)面源已經(jīng)成為我國地表水主要的污染源。糧食需求的巨大壓力加劇了我國化肥施用量的持續(xù)攀升，導(dǎo)致農(nóng)田排水中氮、磷濃度和負(fù)荷不斷上升，增加了受納地表水體發(fā)生富營養(yǎng)化的潛在風(fēng)險。黑龍江省作為我國最大的商品糧基地，是實現(xiàn)國家新增千億斤糧食生產(chǎn)能力建設(shè)戰(zhàn)略工程的重點省區(qū)，目前正在實施千億斤糧食生產(chǎn)能力建設(shè)戰(zhàn)略工程，主要通過種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整達(dá)到增產(chǎn)的目標(biāo)。到2015年增加旱改水面積417萬畝、改善水田740萬畝、糧食總產(chǎn)將達(dá)到1000億斤以上，其中70%來自三江平原。三江平原大規(guī)模水田化將導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題，其中面源污染加劇將影響地表水，特別是界江界湖的水質(zhì)安全。三江平原地勢低平，開發(fā)前沼澤濕地分布廣、面積大，排水溝渠作為該區(qū)重要的水利工程，其主要功能為排澇泄洪，確保糧食生產(chǎn)穩(wěn)定。排水溝渠既是連接農(nóng)田和河湖等地表水體的紐帶，也是農(nóng)田退水的必經(jīng)通道。本研究針對三江平原大規(guī)模水田化過程中存在的面源污染加劇問題，以農(nóng)田排水溝渠濕地為研究對象，依托國家生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)臺站，通過野外采樣監(jiān)測和小區(qū)定位實驗，研究排水溝渠截留凈化農(nóng)業(yè)面源污染物氮磷的機(jī)制，揭示排水溝渠截留氮磷的能力，探討影響三江平原排水溝渠截留凈化氮磷能力的因素，研發(fā)提高溝渠截留能力的措施，構(gòu)建基于農(nóng)業(yè)面源污染控制的三江平原生態(tài)渠系模式。本研究不僅豐富了濕地凈化功能的內(nèi)涵，擴(kuò)展了人工濕地利用的新方向，而且有利于強(qiáng)化面源污染防治，為協(xié)調(diào)區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展、污染控制和生態(tài)保育的矛盾提供了新方向。本研究成果對控制面源污染、保障區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量和水資源的可持續(xù)利用、實現(xiàn)糧食安全和水安全協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

本研究共分八章，第一章綜合分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其研究目的、意義；第二章簡要概述了三江平原的自然環(huán)境特征和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀；第三章綜合分析了研究區(qū)排水溝渠水質(zhì)現(xiàn)狀，并通過小區(qū)實驗研究了現(xiàn)有農(nóng)田排水管理條件下排水溝渠各組分（植物、底泥等）對農(nóng)業(yè)面源污染物氮磷的截留凈化機(jī)制；第四章研究了干濕變化、渠水流速、水位及污染負(fù)荷等因素對排水溝渠截留凈化氮、磷能力的影響，篩選了排水溝渠調(diào)控的主要因子；第五章通過野外小尺度實驗，研究了植物配置溝渠和基質(zhì)壩的凈化效果，篩選了適宜的溝渠植物和基質(zhì)壩填充基質(zhì)類型；第六章通過小區(qū)實驗研究了生態(tài)溝渠對水中氮磷的截留凈化能力，估算了底泥、植物等對氮磷凈化的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步明確了氮磷在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制；第七章設(shè)計了適合三江平原的生態(tài)溝渠模式，并提出了管理建議；第八章凝練了研究的主要結(jié)論，分析了研究中存在的不足，展望了未來研究的方向。