东北黑土区是我国重要的商品粮基地，但长期面临水土流失与水体富营养化的双重压力。尽管该区域已广泛推广多种最佳管理措施（BMPs）以防控农业面源污染，但在流域尺度上对其效能的评估以及空间配置系统优化研究仍较为缺乏。

针对上述问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境污染与防治学科组以长春市重要饮用水源地—石头口门水库上游流域为研究对象，综合运用土壤与水评估工具（SWAT）模型与非支配排序遗传算法II（NSGA-II），开展了流域尺度上面源污染控制措施的多目标优化研究。研究评估了四种典型BMPs：秸秆覆盖耕作（RC）、植草水道（GW）、植被过滤带（VFS）和谷坊（CD）在不同组合情景下的污染负荷削减效能，并首次将实施成本、土地占用与污染削减效率纳入统一优化框架。

研究发现单一措施中VFS对污染物的去除效率最高，而CD对养分的削减能力较弱；组合措施尤其是“源头控制（秸秆覆盖耕作）+末端拦截（植被过滤带）”模式可显著提升泥沙和磷的去除率。在多目标约束下，优化后的BMPs空间配置方案可实现沉积物减少50%以上、总氮（TN）减少30%以上、总磷（TP）减少40%以上，若实施该方案同时可新增耕地800余公顷。尽管综合考虑污染去除效率、经费与占地三类约束的优化方案在污染控制方面表现最优，但其投资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，在实际推广中需结合污染程度、资金支持与农户接受度，选择最适合当地的配置策略。该研究不仅为东北黑土区面源污染治理提供了定量化、空间化的决策支持，也为其他类似生态脆弱区的流域管理提供了理论依据与技术参考。

图1 研究区BMPs应用情况。Residue cover tillage：秸秆覆盖耕作；Grassed waterway：植草沟渠；Vegetative filter strips：植被过滤带；Check dem：谷坊

图2 石头口门水库上游流域BMPs配置的多目标优化：(a) 泥沙与总磷；(b) 总氮

相关成果发表在农业水资源管理领域知名期刊《Agricultural Water Management》上。由东北地理与农业生态研究所硕士邓洋（第一作者，已毕业）、欧洋副研究员（通讯作者）等人共同完成。本研究得到国家重点研发计划项目（2023YFA1009001）、国家自然科学基金（U21A2037 & 41571480）及中国科学院战略性先导科技专项（XDA28080302）的共同资助。

论文信息与链接如下：

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