農(nóng)業(yè)面源污染的生態(tài)防治措施研究

周亞莉 錢小娟

(江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通226006)

農(nóng)業(yè)面源污染的生態(tài)防治措施研究

周亞莉 錢小娟

(江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通226006)

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染日漸嚴(yán)重，已成為導(dǎo)致河流和湖泊水環(huán)境惡化的主要原因之一。本文分析了農(nóng)業(yè)面源污染的成因及危害，并提出從農(nóng)田源頭污染和徑流污染2個方面采用生態(tài)工程措施防治農(nóng)田面源污染，介紹并討論了幾種具有代表性的防治農(nóng)業(yè)面源污染的生態(tài)工程措施，包括生態(tài)農(nóng)業(yè)、水土保持、植被緩沖帶、濕地系統(tǒng)與生態(tài)渠系統(tǒng)等。生態(tài)工程措施立足于自然資源和生態(tài)系統(tǒng)自身的平衡，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，效果好、運(yùn)行費(fèi)用低，更有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，是治理農(nóng)業(yè)面源污染的有效方法之一，在控制農(nóng)業(yè)面源污染中具有廣闊的應(yīng)用前景。

農(nóng)業(yè)面源污染;生態(tài)工程;防治措施

農(nóng)業(yè)面源污染主要是指由沉積物、農(nóng)藥、廢料、致病菌等分散污染源引起的對水層、湖泊、河岸、濱岸等生態(tài)系統(tǒng)的污染。與點(diǎn)源污染相比，農(nóng)業(yè)面源污染具有時空范圍更廣、不確定性更大，成分、過程更復(fù)雜，難以控制等特征，這使其監(jiān)測精度低、監(jiān)測成本大，治理難度遠(yuǎn)高于點(diǎn)源污染。農(nóng)業(yè)面源污染是環(huán)境問題中具有挑戰(zhàn)性的難點(diǎn)問題，目前的污染控制主要局限于工業(yè)和城市生活的點(diǎn)源污染，而對于農(nóng)田徑流、農(nóng)村生活污水以及畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的大量農(nóng)業(yè)面源污染卻未采取有效措施，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染成為影響水體污染的主要因素，威脅著全球的地表水環(huán)境，已引起世界各國的普遍關(guān)注。本文分析了我國農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀及成因，同時借鑒國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究，提出了農(nóng)業(yè)污染的生態(tài)防治措施。

1 我國農(nóng)業(yè)面源污染的成因及危害

1.1 化肥農(nóng)藥的過量施用，利用率低

我國以不到世界10%的耕地供養(yǎng)著世界22%的人口，由于人多地少，土地資源開發(fā)已接近極限，再加之耕地面積日益減少、退化，農(nóng)業(yè)整體科技含量不高等問題，目前只能通過化肥、農(nóng)藥的施加來提高糧食的產(chǎn)量。除此之外化肥、農(nóng)藥使用量較大的蔬菜業(yè)、花卉業(yè)、果樹業(yè)發(fā)展迅速，使我國成為世界上最大的化肥消費(fèi)國，也是生產(chǎn)和使用農(nóng)藥的大國。

據(jù)調(diào)查目前我國化肥平均使用效率僅30%左右，其余部分隨地表徑流、水土流失等途徑流入水體，流失的化肥導(dǎo)致藻類等水生生物大量繁殖，水中溶解氧急劇下降，水質(zhì)惡化，破壞水生態(tài)系統(tǒng)。農(nóng)藥施用與農(nóng)田化肥一樣存在有效利用率低的問題，一般不超過20%，大部分農(nóng)藥飄散于空氣中或降落于地面，進(jìn)入大氣、土壤、地表水、地下水，從而對環(huán)境造成污染［2］。

1.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理率低

近年來我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖已由傳統(tǒng)的農(nóng)村個體散養(yǎng)逐步走向集約化、規(guī)模化養(yǎng)殖，飼養(yǎng)方式、養(yǎng)殖規(guī)模均發(fā)生了較大的變化，污染程度和分布區(qū)域也隨之變化。由于目前畜禽廢棄物的處理率低，再加之畜禽養(yǎng)殖業(yè)的糞便和糞水排放量逐年增加，這類污染物氮磷營養(yǎng)元素含量較高，污染物流入河道、湖泊，造成水體富營養(yǎng)化，河水變臭，魚類大量死亡，對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。畜禽養(yǎng)殖廢棄物的污染問題已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染源之一。

1.3 農(nóng)村生活垃圾污染加劇

我國的生活垃圾數(shù)量巨大，按4億城鎮(zhèn)人口每人每天產(chǎn)生1.0kg計(jì)，9億農(nóng)村人口每人每天產(chǎn)生0.5kg計(jì)，全國每天共產(chǎn)生生活垃圾85萬t，全國每年合計(jì)將增加生活垃圾27 375萬t［1］。這些生活垃圾不少沒有得到及時處理和衛(wèi)生填埋，而是在城郊和鄉(xiāng)村露天堆放，特別是塑料袋、農(nóng)藥包裝物等有害垃圾的堆放，不僅占去了大片可耕地，也是病毒細(xì)菌的傳播源，其滲漏液污染地表水和地下水，造成了水體的污染。大量生活垃圾的產(chǎn)生和累積，加劇了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的惡化。

1.4 環(huán)境意識淡薄，缺少技術(shù)指導(dǎo)

農(nóng)民缺乏環(huán)境保護(hù)意識，對科學(xué)、安全、合理施用化肥和農(nóng)藥了解甚少，加之農(nóng)技指導(dǎo)技術(shù)人員有限，指導(dǎo)培訓(xùn)力度不夠，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染預(yù)防不到位、控制不及時。

2 農(nóng)田面源污染的生態(tài)防治措施

農(nóng)田面源污染的生態(tài)防治措施可分為源頭污染防治措施和遷移控制途徑控制措施兩方面，具體的可以根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的措施，與此同時也必須對這兩方面進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

2.1 農(nóng)田源頭污染的生態(tài)控制措施

2.1.1 生態(tài)農(nóng)業(yè)措施

生態(tài)農(nóng)業(yè)是指在保護(hù)、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的前提下，遵循生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)規(guī)律，運(yùn)用系統(tǒng)工程方法和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，集約化經(jīng)營的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。生態(tài)農(nóng)業(yè)遵循可持續(xù)發(fā)展的理念，重視農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，提倡適量施肥和采用低毒高效的農(nóng)藥，并鼓勵植樹造林，防治水土流失和荒漠化，從而改善生態(tài)環(huán)境。生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)通過提高生物能的轉(zhuǎn)化率、廢棄物的再循環(huán)利用率等，促進(jìn)物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)利用和多次重復(fù)利用，以減少資源的消耗，使廢物的產(chǎn)生最小化，由此從源頭減少農(nóng)田的面源污染，是保護(hù)環(huán)境的一條有效途徑。

2.1.2 水土保持措施

水土流失既是一種面源污染的形式，同時又是其它面源污染物流失的載體。污染物在地表徑流和侵蝕泥沙攜帶下進(jìn)入水體，造成水體污染，這是引起農(nóng)業(yè)面源污染的一個重要原因，因此必須實(shí)施和推廣水土保持技術(shù)，防止水土流失。當(dāng)前減少水土流失的措施主要有農(nóng)業(yè)耕作措施、林草措施、工程措施和生物措施。在一個治理區(qū)域內(nèi)，需要根據(jù)不同地塊，通過土地適宜性評價，因地制宜地采取措施。我國的水土保持工作者通過長期研究發(fā)展的“工程措施、生物措施和蓄水保土相結(jié)合”的水土保持系統(tǒng)對減少水土流失有明顯效果，實(shí)施時，將谷坊壩、梯田、截流溝、水平條等與植物籬、地埂植被技術(shù)結(jié)合在一起，層層設(shè)防、節(jié)節(jié)攔蓄，形成了完整的水土流失綜合防護(hù)體系［3］。

注釋應(yīng)在正文中以上標(biāo)序號形式標(biāo)注（例：①），并列于所在頁的下方。參考文獻(xiàn)一律采用實(shí)引制，引文需以（作者，發(fā)表年份）形式在正文中標(biāo)注，如（張三，2015），并在文后按作者姓氏首字母順序排列，英文文獻(xiàn)在前，中文文獻(xiàn)在后。具體參考文獻(xiàn)格式見本刊網(wǎng)站。

2.2 農(nóng)田徑流污染的生態(tài)控制措施

控制農(nóng)田徑流污染的生態(tài)措施是從遷移途徑上對農(nóng)田面源污染進(jìn)行控制，主要包括人工濕地、生態(tài)渠和植被緩沖區(qū)等措施。

2.2.1 人工濕地

人工濕地污水處理技術(shù)是從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的，其基本結(jié)構(gòu)是在一定長寬比及底面坡降的洼地中，填充著一定級配的填料，以及填料表層種植的一些處理性能良好、具景觀和經(jīng)濟(jì)價值的水生植物所共同構(gòu)成的一個處理污水的濕地生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地成熟后，填料表面吸附了很多微生物，形成了大量的生物膜，植物根系分布于池中，通過物理、化學(xué)及生物三重反應(yīng)機(jī)理協(xié)同凈化污水。

自我國在“八五”攻關(guān)課題“滇池防護(hù)帶農(nóng)田徑流污染控制工程技術(shù)研究”中，首次引進(jìn)處理城市生活污水的人工濕地工程技術(shù)來處理農(nóng)田徑流廢水以來，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于面源污染治理已取得了不少成功的例證［4］。田猛、張永春等運(yùn)用人工濕地和前置庫相結(jié)合的技術(shù)對太湖流域的面源污染控制進(jìn)行了研究;深圳環(huán)科所設(shè)計(jì)了“洪湖人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化工程”，工程建后污水水質(zhì)明顯改善;朱偉、逄勇等也運(yùn)用人工濕地技術(shù)對鎮(zhèn)江金山湖的水質(zhì)進(jìn)行治理［5－6］。實(shí)踐表明，人工濕地系統(tǒng)凈化功能強(qiáng)，對有機(jī)物及氮磷的去除效果好，且投資低、處理效果好、操作簡單與景觀建設(shè)相結(jié)合，具有凈化美化環(huán)境的良好生態(tài)效果，被認(rèn)為是控制面源污染的一種低費(fèi)用、實(shí)用有效的方法。

2.2.2 生態(tài)渠

生態(tài)渠是近年來用于治理農(nóng)業(yè)面源污染，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)環(huán)境的一個有效措施。生態(tài)渠是對原有的農(nóng)灌渠進(jìn)行生態(tài)化改造。根據(jù)原有農(nóng)田溝渠雜草叢生、水流不暢、溝渠生態(tài)系統(tǒng)支離破碎等現(xiàn)狀，依據(jù)生態(tài)學(xué)和環(huán)境工程學(xué)原理，對農(nóng)田溝渠進(jìn)行必要的生態(tài)學(xué)改造，使其兼顧灌溉排水和污水凈化功能。我國農(nóng)村的大部分防滲渠都采用普通混凝土作護(hù)坡，普通混凝土由于是無孔的介質(zhì)，阻斷了水體和近岸陸地土壤之間的聯(lián)系，不具有植被生長所必需的土壤環(huán)境，近岸生物和微生物失去了生存空間，水生植物難以在堅(jiān)硬密實(shí)、無連續(xù)空隙的普通混凝土表面上生長，水生動物也因此失去了生息空間。生態(tài)渠的護(hù)坡利用新型材料——生態(tài)混凝土對渠道的護(hù)坡進(jìn)行改造，生態(tài)混凝土護(hù)坡主要利用其中的連續(xù)空隙，為岸邊植物提供相應(yīng)的生存空間，同時為微生物提供棲息附著場所。重建沿岸陸生、濕生、水生植物群落，綠化堤岸護(hù)坡，保持綠色自然景觀，進(jìn)而恢復(fù)水體的生物多樣性，達(dá)到水質(zhì)凈化效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)和景觀效應(yīng)并舉的效果。

國外與溝渠相關(guān)的研究正處于發(fā)展階段，已取得一些研究成果，據(jù)報(bào)道，美國和加拿大有65%的農(nóng)田利用溝渠網(wǎng)排水。我國在此方面的研究尚處于起步階段。楊林章等研究表明，生態(tài)溝渠對農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染氮磷削減率可達(dá)40%以上［7］。根據(jù)對滇池北岸梁家村原有農(nóng)田溝渠生態(tài)改造，治理居民農(nóng)田混合區(qū)面源污水的相關(guān)研究成果，生態(tài)渠對TN、TP和COD的平均濃度削減率，分別達(dá)到48.3%、60.6%和58%，凈化效果要比傳統(tǒng)渠道好得多［8］。海安角斜、南京江寧區(qū)、常州武進(jìn)區(qū)目前也已建成利用氧化塘和生態(tài)渠相組合的工藝處理農(nóng)村生活污水的范例。農(nóng)田生態(tài)溝渠不僅污水凈化效果顯著，而且不另占用土地，具有應(yīng)用推廣價值。

2.2.3 植被緩沖區(qū)

植被緩沖區(qū)是設(shè)立在面源污染區(qū)與受納水體之間，由林、草或濕地植物覆蓋的區(qū)域，通常為帶狀。植被緩沖區(qū)不僅能對污染物進(jìn)行有效的阻截、吸收和分解，還可防止水土流失和河道堵塞，從而穩(wěn)定堤岸，促進(jìn)生物多樣性，對改善生物棲息地和種群具有很好的效果。

建立植被緩沖區(qū)是美國防治面源污染的重要措施之一。美國農(nóng)業(yè)部森林司推薦了確定植被緩沖區(qū)的主要方法，并提出了濱岸緩沖帶設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理的建議，同時結(jié)合3S技術(shù)對流域進(jìn)行監(jiān)督和管理。Haycock等關(guān)于緩沖帶寬度的研究表明，5m寬的緩沖帶可攔截大部分粗顆粒泥沙，當(dāng)帶寬＞10m時，對其泥沙的總體攔截率達(dá)80%以上，對總磷的的攔截率達(dá)50%，去污效果隨著緩沖帶寬度的增加而提高。具體設(shè)計(jì)中，植被緩沖帶必須結(jié)合農(nóng)業(yè)用地需求和自然景觀功能兩個角度來設(shè)計(jì)。建立植被緩沖區(qū)，不僅具備較好的環(huán)境效益，同時也存在一定的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)景觀效益，是目前農(nóng)業(yè)面源控制中值得推廣的防治措施［4］。

除以上所介紹的三種防治農(nóng)田徑流污染的生態(tài)措施外，氧化塘、人工多水塘以及前置庫等生態(tài)技術(shù)近年來也被應(yīng)用于治理面源污染，具體選用何種措施應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，制定與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相符的生態(tài)控制措施。

3 結(jié)語

隨著點(diǎn)源污染控制的逐漸加強(qiáng)，面源污染對環(huán)境的影響日漸突出。農(nóng)業(yè)面源污染由于其成因和特點(diǎn)，治理難度高，已成為環(huán)境問題中具有挑戰(zhàn)性的難點(diǎn)問題，其能否得到有效控制，直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村的現(xiàn)代化進(jìn)程。生態(tài)工程措施立足于自然資源和生態(tài)系統(tǒng)自身的平衡，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，效果好、運(yùn)行費(fèi)用低，更有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，是治理農(nóng)業(yè)面源污染的有效方法之一，在控制農(nóng)業(yè)面源污染中具有廣闊的應(yīng)用前景。

(編輯:田紅)

［1］李偉華，袁仲，張慎舉.農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀與控制措施［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(33):10784－10786.

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AbstractThe agricultural non-point pollution is one of the main reasons for the deterioration of water quality in river and lake.This paper analyzed the causes and damages of agricultural non-point pollution，and put forward the ecological engineering measures to control the agricultural non-point pollution in terms of the runoff and agricultural pollution sources.The paper also introduces several typical ecological engineering measures，such as ecological agricultural，wetland system，water and soil conservation，etc.Ecological engineering measures is based on the balance of nataral resources and ecological system.Compared with traditional techniques，ecological engineering is effective，with low cost and sustainable.

Key wordsagricultural non-point pollution;ecological engineering;prevention measures

Study on the Ecological Prevention Measures for Agricultural Non-point Pollution

ZHOU Ya-liQIAN Xiao-juan
(Nantong Substation of Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province，Nantong Jiangsu 226006，China)

X501

A

1002－2104(2010)05專－0201－03

2010-04-28

周亞莉，工程師，主要研究方向?yàn)樗Y源調(diào)查評估。