東北地理所在黑土區飲用水源地面源污染防控方面取得進展
東北黑土區是我國重要的商品糧基地，但長期面臨水土流失與水體富營養化的雙重壓力。盡管該區域已廣泛推廣多種最佳管理措施（BMPs）以防控農業面源污染，但在流域尺度上對其效能的評估以及空間配置系統優化研究仍較為缺乏。
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以長春市重要飲用水源地—石頭口門水庫上游流域為研究對象，綜合運用土壤與水評估工具（SWAT）模型與非支配排序遺傳算法II（NSGA-II），開展了流域尺度上面源污染控制措施的多目標優化研究。研究評估了四種典型BMPs：秸稈覆蓋耕作（RC）、植草水道（GW）、植被過濾帶（VFS）和谷坊（CD）在不同組合情景下的污染負荷削減效能，并首次將實施成本、土地占用與污染削減效率納入統一優化框架。
研究發現單一措施中VFS對污染物的去除效率最高，而CD對養分的削減能力較弱；組合措施尤其是“源頭控制（秸稈覆蓋耕作）+末端攔截（植被過濾帶）”模式可顯著提升泥沙和磷的去除率。在多目標約束下，優化后的BMPs空間配置方案可實現沉積物減少50%以上、總氮（TN）減少30%以上、總磷（TP）減少40%以上，若實施該方案同時可新增耕地800余公頃。盡管綜合考慮污染去除效率、經費與占地三類約束的優化方案在污染控制方面表現最優，但其投資成本是最低成本方案的10倍以上，而效率提升并未成比例增加。因此，在實際推廣中需結合污染程度、資金支持與農戶接受度，選擇最適合當地的配置策略。該研究不僅為東北黑土區面源污染治理提供了定量化、空間化的決策支持，也為其他類似生態脆弱區的流域管理提供了理論依據與技術參考。
圖1 研究區BMPs應用情況。Residue cover tillage：秸稈覆蓋耕作；Grassed waterway：植草溝渠；Vegetative filter strips：植被過濾帶；Check dem：谷坊
圖2 石頭口門水庫上游流域BMPs配置的多目標優化：(a) 泥沙與總磷；(b) 總氮
相關成果發表在農業水資源管理領域知名期刊《Agricultural Water Management》上。由東北地理與農業生態研究所碩士鄧洋（第一作者，已畢業）、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項目（2023YFA1009001）、國家自然科學基金（U21A2037 & 41571480）及中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28080302）的共同資助。
論文信息與鏈接如下：
Yang Deng,Yang Ou*,Shujiang Pang,Baixing Yan,Hui Zhu,Liming Yan,Qi Cui. Multi-objective optimization of best management practices at watershed scale: A case study of drinking water source watersheds in northeast black soil region of China. Agricultural Water Management,2025,318,109736.
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109736
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