東北地理所在黑土區植被過濾帶效率調控機制研究方面取得進展
中國東北黑土區作為重要糧食生產基地，長期面臨農業面源污染與水土流失的雙重挑戰。植被過濾帶（VFS）作為該區域主要農業面源污染防控措施，因集中流現象頻發與土壤淺層水位抬升的雙重制約，其污染物削減效率難以達到設計目標，亟需定量評估關鍵水文過程對防控性能的影響機制。
針對上述問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所水環境污染與防治學科組自主構建了一種植被過濾帶削減與凈化農業面源污染物模擬系統（圖1），依托吉林省杏木國家水土保持科技示范園野外標準監測小區，結合VFSMOD-W數值模型，首次明確了關鍵水文過程的臨界閾值及其對污染物攔截效率的影響機制。
研究表明，VFS對農藥和泥沙的平均去除率分別為66%和90%，但其性能受水文條件顯著制約（圖2）。當集中流比例超60%時，凈化效率驟降，當集中流達90%時，凈化功能基本失效；淺層水位低于0.5 m觸發性能突變，水位抬升至0.2 m時徑流出流量激增2.2倍，農藥去除率銳減55%。冗余分析表明，集中流、淺層水位、VFS長度及土壤導水率是主導因子，可解釋86.8%的凈化效能變異。因此通過可變寬度設計、精準定位集中流通道，并配合深翻打破犁底層，可將VFS防控效率提升至60%以上。該成果可為黑土區水土保持與面源污染防控協同增效提供關鍵技術支撐。
圖1 模擬實驗裝置與試驗區概況圖
圖2 集中流和淺層水位對植被過濾帶性能影響概念圖
系列成果發表在國際知名期刊《Soil & Tillage Research》、《Ecological Engineering》與《Journal of Soils and Sediments》上。由聯合培養碩士研究生閆黎明（第一作者，已畢業）和歐洋副研究員（通訊作者）等人共同完成。本研究得到國家重點研發計劃課題（2023YFA1009001）、國家自然科學基金（U21A2037 & 41571480）和中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28080302）的共同資助。
論文信息及鏈接如下：
Liming Yan,Yang Ou*,Yuanyuan Sui,Huiping Liu,Yang Deng,Qi Cui,Minglian Shang.,2025. Impact of concentrated flow and shallow water table on pesticides trapping efficiency of vegetative filter strips – A case study of Northeast China. Soil Tillage Res. 251,106557. https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106557
Liming Yan,Xinhong Wang*,Yang Ou*,Shujiang Pang,Qi Cui,Xia Hou.,2024. Pesticides trapping performance of vegetative filter strips in black soil region,Northeast China: controlled experiments and VFSMOD-W modeling. Ecol. Eng. 209,107384. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2024.107384
Yang Ou,Yang Deng,Liming Yan*,Qi Cui,Baixing Yan,Minglian Shang,Huiping Liu,JibinWang.,2025. Assessment of the major factors influencing the efficiency of vegetated filter strips under concentrated flow conditions — a case study in Northeast China. J. Soils Sediments. https://doi.org/10.1007/s11368-025-04000-2
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