在低山丘陵流域，水塘系統(tǒng)最初主要用于供水或水產(chǎn)養(yǎng)殖。但值得關(guān)注的是，池塘能夠通過沉淀、吸附、過濾以及反硝化、微生物轉(zhuǎn)化等生物地球化學(xué)過程，有效去除徑流中的污染物，因此在農(nóng)業(yè)流域水質(zhì)管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在水塘系統(tǒng)管理中，將保護(hù)措施精準(zhǔn)部署到最有效位置，對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化和水質(zhì)改善目標(biāo)至關(guān)重要。

過往相關(guān)研究通常僅依據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)去除效率來確定池塘保護(hù)優(yōu)先級(jí)，卻往往忽視了池塘在沉積物攔截方面的重要功能，以及池塘周邊人類活動(dòng)與環(huán)境因素對(duì)其水質(zhì)凈化能力的綜合影響。針對(duì)這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所賀秀斌研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)并應(yīng)用了一種全新的框架方案。該框架創(chuàng)新性地整合壓力 - 狀態(tài) - 響應(yīng)（PSR）模型、圖論和 K - 均值聚類方法，首先構(gòu)建了綜合考慮自然與人為要素的流路徑網(wǎng)絡(luò)，繼而對(duì)不同池塘的指標(biāo)值開展聚類分析，最終運(yùn)用分層排序方法完成池塘保護(hù)優(yōu)先級(jí)的科學(xué)判定。

多塘系統(tǒng)優(yōu)先保護(hù)地點(diǎn)確定的框架方案

研究團(tuán)隊(duì)將此框架應(yīng)用于長江流域全民水庫水源地的桂林橋小流域，通過量化分析該區(qū)域不同池塘的壓力、狀態(tài)和響應(yīng)指數(shù)，明確了各池塘的治理優(yōu)先級(jí)。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)與遙感監(jiān)測(cè)信息，針對(duì)性地提出了水塘系統(tǒng)的保護(hù)建議。這一框架為在有限資源條件下實(shí)現(xiàn)水質(zhì)保護(hù)能力的可持續(xù)最大化，提供了行之有效的方法論支持。

該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，相關(guān)成果以“Prioritizing conservation sites for multi-pond systems to maintain protection of water quality in a fragmented agricultural catchment”為題，發(fā)表于國際水協(xié)（IWA）主辦的環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Water Research。成都山地所博士研究生張浩哲為論文第一作者，鮑玉海副研究員和賀秀斌研究員為共同通訊作者。（來源：中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122763