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中國(guó)東北黑土區(qū)作為我國(guó)重要糧食生產(chǎn)基地，長(zhǎng)期面臨農(nóng)業(yè)面源污染與水土流失雙重挑戰(zhàn)。植被過(guò)濾帶（VFS）是該區(qū)域主要農(nóng)業(yè)面源污染防控措施，但因集中流現(xiàn)象頻發(fā)與土壤淺層水位抬升雙重制約，其污染物削減效率難以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。目前，亟需定量評(píng)估關(guān)鍵水文過(guò)程對(duì)防控性能的影響機(jī)制。針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所科研人員自主構(gòu)建了植被過(guò)濾帶削減與凈化農(nóng)業(yè)面源污染物模擬系統(tǒng)。同時(shí)，研究依托吉林省杏木國(guó)家水土保持科技示范園野外標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)小區(qū)，結(jié)合VFSMOD-W數(shù)值模型，首次明確了關(guān)鍵水文過(guò)程的臨界閾值及其對(duì)污染物攔截效率的影響機(jī)制。研究表明，VFS對(duì)農(nóng)藥和泥沙的平均去除率分別為66%和90%，其性能受水文條件顯著制約。當(dāng)集中流比例超60%時(shí)，VFS凈化效率驟降；當(dāng)集中流達(dá)90%時(shí)，VFS凈化功能基本失效。同時(shí)，淺層水位低于0.5m會(huì)觸發(fā)性能突變，水位抬升至0.2m時(shí)，徑流出流量激增2.2倍，農(nóng)藥去除率銳減55%。進(jìn)一步，冗余分析表明，集中流、淺層水位、VFS長(zhǎng)度及土壤導(dǎo)水率是主導(dǎo)因子，可解釋86.8%的凈化效能變異。因此，通過(guò)可變寬度設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)定位集中流通道，并配合深翻打破犁底層，可將VFS防控效率提升至60%以上。該研究為黑土區(qū)水土保持與面源污染防控協(xié)同增效提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。近日，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在《土壤與耕作研究》（Soil & Tillage Research）、《生態(tài)工程》（Ecological Engineering）及《土壤和沉積物雜志》（Journal of Soils and Sediments）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院的支持。論文鏈接：1、2、3模擬實(shí)驗(yàn)裝置與試驗(yàn)區(qū)概況圖集中流和淺層水位對(duì)植被過(guò)濾帶性能影響概念圖