云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染控制微區(qū)域集水系統(tǒng)技術(shù)體系

王克勤

(西南林業(yè)大學(xué),云南 昆明 650224)

云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染控制微區(qū)域集水系統(tǒng)技術(shù)體系

王克勤

(西南林業(yè)大學(xué),云南 昆明 650224)

水土保持;農(nóng)業(yè)面源污染;微區(qū)域集水系統(tǒng);云南山區(qū)

面源污染已成為造成河流、湖泊、水庫污染的主要原因,有效控制面源污染對(duì)于改善水環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。針對(duì)云南山區(qū)面源污染的現(xiàn)狀,通過分析面源污染形成的原因和治理中存在的問題,認(rèn)為微區(qū)域集水系統(tǒng)具有攔截和控制山區(qū)坡耕地地表徑流、增強(qiáng)山坡水源涵養(yǎng)功能和控制農(nóng)田徑流等多項(xiàng)功能,能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)治污、有效控制面源污染的目的。

隨著工業(yè)點(diǎn)源污染控制水平的提高,面源污染成了水環(huán)境污染的主要來源,其中以農(nóng)業(yè)面源污染最為普遍、威脅最為嚴(yán)重[1]。農(nóng)業(yè)面源污染物主要包括 N、P及農(nóng)藥殘留物等,其中:農(nóng)藥殘留物會(huì)對(duì)人、畜造成直接傷害,有的損害中樞神經(jīng)系統(tǒng),有的累積在脂肪、肝臟、腎臟等組織中造成蓄積中毒甚至誘發(fā)腫瘤;N、P會(huì)加速水體的富營養(yǎng)化進(jìn)程,對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅,如果進(jìn)入食物鏈,NO3-N會(huì)增加“藍(lán)嬰兒”病的發(fā)病率,在胃中被還原為NO2-N后又有誘發(fā)胃癌的可能性;P是水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素,含P的廢水匯入江河湖海后會(huì)造成藍(lán)藻、綠藻異常繁殖,使水流減速、水體渾濁、溶解氧減少,導(dǎo)致水生生物死亡、飲用水水源惡化[2-3]。在美國,面源污染已經(jīng)成為環(huán)境污染的首要因素,60%的水資源污染源于面源污染[4];根據(jù)OECE報(bào)告,成員國中硝酸鹽和農(nóng)藥是最大的分散污染源,歐洲其他國家也得出了相似的結(jié)論[5];荷蘭農(nóng)業(yè)面源污染提供的 TN、TP分別占水環(huán)境污染總量的 60%和 40%～50%[6]。本研究以我國云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染狀況為例,結(jié)合作者的相關(guān)研究成果,介紹了微區(qū)域集水系統(tǒng)在云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染控制中的應(yīng)用。

1 云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染概況

受第四紀(jì)地殼運(yùn)動(dòng)影響,我國西南地區(qū)構(gòu)造湖泊較多,形成了許多具有特殊生態(tài)意義的高原濕地,加之該地區(qū)又位于許多重要江河的中上游,是我國重要的生態(tài)安全屏障區(qū),因此其水體質(zhì)量和水文狀況不僅影響到本地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且直接關(guān)系到中下游平原地區(qū)的水環(huán)境安全。以云南省為例,全省有湖泊 28個(gè),匯水面積約 9 000 km2,湖面面積1 164 km2,蓄水量近 300億 m3,其中面積最大的 9個(gè)湖泊依次為滇池、洱海、撫仙湖、程海、滬沽湖、杞麓湖、星云湖、異龍湖、陽宗海。通過調(diào)查上述 9個(gè)湖泊的面源污染狀況發(fā)現(xiàn),P污染是水質(zhì)惡化的主要原因[7],如杞麓湖點(diǎn)源、面源、內(nèi)源輸送的 P污染負(fù)荷比為 22∶72∶6[8],面源污染導(dǎo)致昆明市重要水源——松花壩水庫的水質(zhì)下降至Ⅳ～Ⅴ類,高原湖泊和水源區(qū)污染中農(nóng)業(yè)面源污染占污染總量的 50%以上。

地表徑流是輸送面源污染物的主要途徑,在徑流系數(shù)較高的山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染狀況尤為突出。云南省山區(qū)面積占土地總面積的 94%以上,據(jù)云南省國土資源廳 2005年的調(diào)查數(shù)據(jù),全省有耕地面積約 634萬 hm2,其中坡耕地約307萬 hm2。受云南山區(qū)耕地資源貧乏和少數(shù)民族生活習(xí)慣的影響,河流和高原湖泊匯水區(qū)的山區(qū)坡耕地在很長時(shí)期內(nèi)不會(huì)消失。受山區(qū)地形的影響,坡耕地耕作會(huì)不可避免地造成地表徑流的嚴(yán)重流失,徑流中攜帶的大量泥沙和P素等面源污染物進(jìn)入水體后,造成泥沙淤積、水體富營養(yǎng)化、飲用水源污染,降低了水體的生態(tài)功能,破壞了水生生物的生存環(huán)境,進(jìn)而影響人類使用。山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染在所有面源污染源中占據(jù)絕對(duì)的份額,是面源污染控制的關(guān)鍵區(qū)域,并且這一狀況將持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)期。

2 云南山區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染成因

在云南山區(qū),從流域分水嶺到河流、湖泊、水庫等受徑流影響的各個(gè)匯水區(qū)域都不同程度地存在著較為嚴(yán)重的面源污染問題,從不同區(qū)域、不同層面輸入水體的大量面源污染物造成了水體富營養(yǎng)化,究其原因主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 自然坡面水源涵養(yǎng)功能降低,水庫可調(diào)蓄的有效水量減少

自然坡面的林地和草地是涵養(yǎng)水源的主體。盡管云南省的森林覆蓋率在全國處于較高水平,但是除了極少數(shù)的森林林分結(jié)構(gòu)較好外,起涵養(yǎng)水源作用的最重要的流域匯水區(qū)在長期砍伐和過度放牧下退化極為嚴(yán)重,一部分已退化為荒山荒坡,地表覆蓋層極少甚至缺失。植被覆蓋減少不可避免地造成了徑流系數(shù)增大,為坡面水土流失提供了動(dòng)力條件,汛期增加了河道防洪壓力,旱季則水源枯竭,補(bǔ)給河流的水量極少,影響附近城鄉(xiāng)居民的生產(chǎn)生活。

2.2 坡耕地水土流失嚴(yán)重,泥沙淤積減少了水庫有效庫容

坡耕地是土壤侵蝕伴生面源污染的主要源地[9],對(duì)河流輸沙的貢獻(xiàn)率高達(dá) 80%以上。云南山區(qū)坡耕地面積約 307萬hm2,占耕地總面積的 48.4%。以松花壩水庫為例,流域匯水區(qū)有坡耕地約 3 333 hm2,平均土壤侵蝕模數(shù) 1 286 t/(km2?a),每年因土壤侵蝕進(jìn)入水系的泥沙約有 76萬 t,其中直接進(jìn)入水庫的泥沙約有 25萬 t;泥沙淤積每年減少水庫有效庫容約 20萬m3,而水庫管理部門每年清淤量約 3.68萬t,不到泥沙淤積量的 1/5。泥沙淤積使湖泊、水庫等的有效容積大大減少,影響了水體的自凈能力,伴隨著泥沙,大量的 N和 P輸入水體,使水體富營養(yǎng)化速度加快,尤其在旱季有可能暴發(fā)大面積水華。

2.3 農(nóng)田徑流直接排入水體,為水體富營養(yǎng)化提供了污染物質(zhì)

水體面源污染物主要來源于徑流攜帶的泥沙和農(nóng)田徑流的直接輸入。以松花壩水庫為例,流域匯水區(qū)每年輸入水庫的N和 P分別為 622 t和 38 t,其中直接來源于農(nóng)田徑流排放的分別為 467 t和 29 t。出現(xiàn)上述情況的原因與農(nóng)藥化肥過量施用有關(guān),更重要的原因是農(nóng)田徑流在沒有經(jīng)過沉淀、吸收、固定、過濾等過程,沒有將N、P含量降低到最低程度的情況下就直接排入水體。

2.4 地表徑流進(jìn)入河流、溝道時(shí)缺少緩沖帶凈化

緩沖帶是地表徑流匯入水體的最后一道防線,地表徑流在進(jìn)入河流、溝道前經(jīng)過緩沖帶的吸收、過濾、沉淀,可大大減少其中的污染物質(zhì),使之不超出水體的自然凈化能力。云南山區(qū)耕地資源缺乏,與河流、湖泊等水體相鄰的平坦地帶都已開墾成農(nóng)田或建成村莊,在河道兩岸修建了混凝土或漿砌石防洪堤,大部分自然溝道的入河段也被修成了“三面光”溝渠,溝道水流通過“三面光”溝渠直接匯入河道,水系的匯集過程被人為地簡單化成地表徑流(或農(nóng)田徑流)→“三面光”溝渠→河堤封閉的河流。這種簡單的匯水過程將攜帶泥沙和農(nóng)業(yè)污染物的徑流直接輸送到河流、水庫、湖泊中,這樣水體污染就在所難免。

2.5 農(nóng)田化學(xué)物質(zhì)的超標(biāo)使用

逐漸退化的流域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在大量施用農(nóng)藥化肥后,面源污染狀況更加嚴(yán)重。在嚴(yán)重的水土流失和農(nóng)田徑流的直接污染下,云南省每年的面源污染物輸入量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了水體的污染負(fù)荷,農(nóng)藥化肥濫施濫用不僅造成利用效率低下、流失嚴(yán)重,而且加劇了水體的富營養(yǎng)化程度。據(jù)統(tǒng)計(jì),松花壩水庫水源區(qū)農(nóng)業(yè)用地年施用化肥 6 535.34 t、農(nóng)藥 138.96 t?；?、農(nóng)藥除改變土壤肥力和結(jié)構(gòu)外,還會(huì)殘留于土壤中,并隨雨水滲透進(jìn)入水體,造成水庫 N、P含量逐年增加,這是水體水質(zhì)逐年下降的又一主要原因。

2.6 非生態(tài)的防洪治理降低了河道、溝渠的自凈能力

河流、溝渠有其完整的生態(tài)系統(tǒng),包括水流、河道以及河岸、河灘,尤其是河岸、河灘是河流、溝渠不可缺少的組成部分,具有緩沖水流、落淤、保護(hù)生物、物質(zhì)交換等重要作用。這些作用對(duì)河流水質(zhì)的保護(hù)非常重要,可以使河流在進(jìn)入水體前得到應(yīng)有的天然凈化,這種過程是任何人工工程無法替代的。因此,河道、溝渠的治理一定不能阻斷水流與兩岸的聯(lián)系,斷絕水—岸關(guān)系意味著人為制造“死水一泓”。但是,目前云南山區(qū)河道治理普遍采用的模式是在兩岸河堤全部采用混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu),入河溝渠采用“三面光”,加劇了水體的污染程度。

2.7 村莊污水、垃圾直接排入水系

山區(qū)農(nóng)村的生活污水和生活垃圾基本上都是直接排放,不僅成為直接的污染源,而且增加了治理和保護(hù)的難度。在新農(nóng)村建設(shè)中,各級(jí)政府通過加強(qiáng)宣傳教育增強(qiáng)群眾的環(huán)境意識(shí),現(xiàn)已取得了一定成效。

3 集水系統(tǒng)類型

農(nóng)林業(yè)集水系統(tǒng)有小、中、大 3種尺度,小尺度的集水系統(tǒng)為微型集水系統(tǒng)(Micro Water-harvesting,MCWH),中尺度的為微區(qū)域集水系統(tǒng)(Micro-area Water-harvesting,MAWH),大尺度的為小流域集水系統(tǒng)(Watershed Water-harvesting,WSWH)[10]。

3.1 微型集水系統(tǒng)(MCWH)

微型集水系統(tǒng)(MCWH)即采用就地?cái)r蓄、就地入滲的初級(jí)集水技術(shù),微型集水區(qū)和入滲池(坑)是系統(tǒng)最基本的組成部分。根據(jù)這一特點(diǎn),MCWH系統(tǒng)有等高蓄水溝集水[11]、隔坡帶狀種植、等高帶狀種植[12]等幾種類型。MCWH系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是徑流率較高,將每年雨季收集的大量雨水入滲到土壤層內(nèi),進(jìn)行一年生淺根性植物與多年生深根性木本植物混植,既可大幅度增加生物產(chǎn)量,又可有效利用貯存的土壤水分[13]。但貯存在土層中的水分不具備長時(shí)間的調(diào)節(jié)功能,加之土壤斷面蓄水容量有限,在靠雨水補(bǔ)給的地區(qū)不能起到“豐水旱補(bǔ)”的作用,單獨(dú)使用效果不理想,尤其是在間歇性干旱明顯、雨季水分過多導(dǎo)致土壤積水嚴(yán)重的地區(qū)不能單獨(dú)使用。

3.2 小流域集水系統(tǒng)(WSWH)

WSWH系統(tǒng)是包括范圍較大的集水系統(tǒng),一般以一個(gè)坡面或一個(gè)小流域?yàn)閱卧M(jìn)行集水、蓄水和利用,將集水區(qū)收集的地表徑流貯存在地面水庫,常用于家畜飲用或農(nóng)地灌溉[14]。WSWH系統(tǒng)在流域坡面集水和地面水庫蓄積的水量比土壤斷面多,能使有限的水資源在時(shí)間和空間上更合理地分配。但是,包括小水庫的 WSWH系統(tǒng)涉及范圍較大,水庫及蓄水系統(tǒng)一次性投入大,尤其是對(duì)于水土流失較為嚴(yán)重的小流域,如不能有效防止水土流失,就會(huì)導(dǎo)致水庫淤積甚至失去蓄水能力。

3.3 微區(qū)域集水系統(tǒng)(MAWH)

MAWH系統(tǒng)是利用具有一定面積(100～1 000m2)的微區(qū)域坡面建立集水區(qū)收集地表徑流,用水渠等輸水系統(tǒng)將徑流引至地面貯水設(shè)備中蓄積起來,在植物生長需水時(shí)再用管道將水引至種植區(qū)作物的根系分布層[15-17]。對(duì)于地表徑流系數(shù)較高的地區(qū),利用天然徑流場(chǎng)集水可收到良好的效果[18]。西南地區(qū)的土壤特點(diǎn)適合于采用自然坡面作為集水區(qū)。MAWH系統(tǒng)使雨季相對(duì)充足的降雨得到更合理的利用,對(duì)降雨資源具有較強(qiáng)的時(shí)空調(diào)控能力,適合于西南地區(qū)的氣候、地形和土壤特點(diǎn)。

集水系統(tǒng)的集水區(qū)面積、蓄水容積和投資規(guī)模都比較小[10]。根據(jù)以上特征,大尺度的集水系統(tǒng)(WSWH)實(shí)際上不屬于集水系統(tǒng),應(yīng)該屬于小型水利工程設(shè)施;小尺度的集水系統(tǒng)(MCWH)僅僅應(yīng)用了微區(qū)域集水系統(tǒng)的部分技術(shù),沒有在流域水平上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分類,因此不能代表集水系統(tǒng);微區(qū)域集水系統(tǒng)(MAWH)則是典型的集水系統(tǒng)。

4 微區(qū)域集水系統(tǒng)的特點(diǎn)

MAWH系統(tǒng)是典型的集水系統(tǒng),能根據(jù)小流域中的生態(tài)系統(tǒng)類型進(jìn)行合理配置,不僅從小流域的角度體現(xiàn)了系統(tǒng)性,而且對(duì)各種集水單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)集成,體現(xiàn)了綜合性,并且系統(tǒng)包括范圍較小,具有靈活性和可操作性。

4.1 MAWH系統(tǒng)具有斑塊鑲嵌結(jié)構(gòu)

建立 MAWH系統(tǒng)首先要在小流域水平上進(jìn)行系統(tǒng)的合理配置。小流域系統(tǒng)的基本單元是生態(tài)系統(tǒng)類型斑塊,建立MAWH系統(tǒng)的目的是對(duì)各斑塊在系統(tǒng)中進(jìn)行優(yōu)化組合,將斑塊確定在合理的空間位置上,實(shí)現(xiàn)小流域系統(tǒng)鑲嵌結(jié)構(gòu)中各斑塊功能的穩(wěn)定發(fā)揮。根據(jù)小流域范圍內(nèi)的地形條件確定建立MAWH系統(tǒng)的小流域由作物生產(chǎn)區(qū)、經(jīng)濟(jì)林果生產(chǎn)區(qū)和系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū) 3類生態(tài)系統(tǒng)類型斑塊組成,并對(duì)組成小流域系統(tǒng)的3類斑塊進(jìn)行空間優(yōu)化組合,即把坡度較緩、具備農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物生長基本條件的地段劃分為作物生產(chǎn)區(qū),將坡度較陡、不適合作物生長的地段劃分為經(jīng)濟(jì)林果生產(chǎn)區(qū),將脆弱地帶(溝道、陡坡等)視為系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)。通過系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)的植被恢復(fù),形成植被帶,實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的隔離防護(hù),在小流域系統(tǒng)中形成生態(tài)系統(tǒng)相互交錯(cuò)的斑塊鑲嵌結(jié)構(gòu),使各生態(tài)系統(tǒng)的功能互補(bǔ)、相生相克,形成結(jié)構(gòu)合理、功能穩(wěn)定、關(guān)系協(xié)調(diào)的小流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。

4.2 MAWH系統(tǒng)是單項(xiàng)集水技術(shù)的集成

微區(qū)域集水系統(tǒng)包括集水區(qū)、蓄水設(shè)備和水分利用區(qū) 3個(gè)不同的目的區(qū)。為了實(shí)現(xiàn) MAWH系統(tǒng)對(duì)降水資源的調(diào)節(jié)利用,根據(jù)山區(qū)小流域系統(tǒng)的斑塊鑲嵌結(jié)構(gòu)對(duì)集水區(qū)、蓄水設(shè)備和水分利用區(qū)進(jìn)行合理配置,對(duì)從集流、截流到導(dǎo)流各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合,形成完整的集水系統(tǒng)。微區(qū)域集水系統(tǒng)的集水技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水分調(diào)節(jié)利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。鑒于我國西南地區(qū)自然產(chǎn)流率較高(20%～40%)的特點(diǎn),經(jīng)過實(shí)踐,在小流域系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)采取對(duì)原地表破壞小、簡單易行的小規(guī)格集水技術(shù),開挖小規(guī)格的截留溝,攔截系統(tǒng)內(nèi)部的地表徑流,既避免了在集水時(shí)擾動(dòng)地表造成水土流失,降低了成本,又在攔截地表徑流的同時(shí)保持了水土。在生產(chǎn)區(qū)則利用人工配置的截排水溝進(jìn)行集水,也起到了集水和保持水土的作用。導(dǎo)流組合技術(shù)是通過在系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)和生產(chǎn)區(qū)修建截排水溝、人工集流主溝,在MAWH系統(tǒng)中形成了完善的導(dǎo)流系統(tǒng),其中截排水溝將攔截的地表徑流引入人工集流主溝,人工集流主溝將集水區(qū)與蓄水設(shè)備相連,將徑流引至水分利用區(qū)進(jìn)行節(jié)水灌溉。土地整理組合技術(shù)包括集水區(qū)土地整理技術(shù)和生產(chǎn)區(qū)土地整理技術(shù),主要是通過整地措施并配置土質(zhì)截水溝,攔截坡面徑流匯入人工集流主溝至蓄水設(shè)備,盡量減少對(duì)系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)的擾動(dòng),以促進(jìn)該區(qū)域植被的恢復(fù)。

4.3 MAWH系統(tǒng)具有靈活性和可操作性

微區(qū)域集水系統(tǒng)中集水區(qū)、蓄水設(shè)備和水分利用區(qū)采用的集水、土地整理和水分利用技術(shù)均比較簡單易行。集水區(qū)中不論是系統(tǒng)隔離防護(hù)區(qū)還是生產(chǎn)區(qū),采取的集水技術(shù)均十分簡單、便于操作,加之微區(qū)域集水系統(tǒng)涉及的山區(qū)面積不大,系統(tǒng)規(guī)格較小,因此從技術(shù)角度,MAWH系統(tǒng)既適合于一家一戶使用,又適合于小流域綜合治理中的集體應(yīng)用,具有極強(qiáng)的靈活性和可操作性。

5 微區(qū)域集水系統(tǒng)防治面源污染的功能

5.1 生態(tài)治污

目前,大部分地區(qū)的水體污染綜合治理主要依靠行政手段和水體治污,屬典型的“末端治理”,而面源污染治理需要從源頭、從產(chǎn)生過程杜絕污染物質(zhì)的流失,從匯集過程對(duì)污染物進(jìn)行削減。面源污染物的產(chǎn)生和匯集過程發(fā)生在不同的生態(tài)系統(tǒng)中,產(chǎn)生過程主要發(fā)生在山區(qū)的坡耕地、坡面和壩區(qū)的農(nóng)田、村莊等,匯集過程則主要發(fā)生在溝渠和河流。不同生態(tài)系統(tǒng)對(duì)面源污染的貢獻(xiàn)差別很大,但是由于自身缺陷和環(huán)境受損,云南山區(qū)各流域生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能方面都存在或多或少的問題。要使面源污染的產(chǎn)生和匯集過程在相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)得到遏制,必須對(duì)受損的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù),如對(duì)山區(qū)坡耕地的水土流失進(jìn)行治理、對(duì)退化山坡的涵養(yǎng)水源功能進(jìn)行增補(bǔ)、對(duì)農(nóng)田徑流進(jìn)行控制、對(duì)河流溝渠的生態(tài)功能進(jìn)行恢復(fù)等。這些措施的主導(dǎo)思想是應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理,使人為原因?qū)е率軗p的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到完善、功能得到修復(fù),發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的基本功能,在面源污染綜合治理中具有可持續(xù)性?！吧鷳B(tài)治污”是采用微區(qū)域集水系統(tǒng)進(jìn)行面源污染綜合治理的最大特點(diǎn)。

5.2 對(duì)山區(qū)坡耕地地表徑流的攔截和控制

據(jù)調(diào)查,云南山區(qū)坡耕地水土流失為河流、湖泊、水庫提供的泥沙量占泥沙淤積總量的 90%以上。泥沙淤積直接導(dǎo)致水體自凈能力下降和納污量減小,在污染物等量條件下,水體污染程度加重,水質(zhì)惡化速度加快。因此,山區(qū)坡耕地地表徑流的控制程度決定著輸入水體泥沙量的多少,決定著水體水質(zhì)是否會(huì)持續(xù)惡化,坡耕地水土流失已成為面源污染控制的關(guān)鍵。但是在水體污染治理中,人們對(duì)坡耕地土壤侵蝕問題往往重視不夠,即使采取了一些措施,也因治理間斷而效果不佳。微區(qū)域集水系統(tǒng)改變了以往的土壤侵蝕控制方法,通過對(duì)坡耕地地表徑流的形成、匯集等過程進(jìn)行控制,在不采取大型坡耕地改造措施(坡改梯等)的情況下有效控制地表徑流,使產(chǎn)沙減少到最低程度。

5.3 對(duì)山坡水源涵養(yǎng)功能的補(bǔ)充和增強(qiáng)

水源涵養(yǎng)功能是水庫水源區(qū)最重要的功能之一,要保證水庫水質(zhì)優(yōu)良,水源區(qū)必須要有強(qiáng)大的水源涵養(yǎng)功能。但是,目前山坡生態(tài)系統(tǒng)退化導(dǎo)致山區(qū)流域匯水區(qū)水源涵養(yǎng)功能降低,雨季暴雨沖刷地表,造成水體污染;旱季則水源不足、水量驟減,甚至突發(fā)富營養(yǎng)化使水質(zhì)急劇惡化。山區(qū)流域匯水區(qū)的水源涵養(yǎng)功能對(duì)水質(zhì)改善極為重要。改善山區(qū)流域匯水區(qū)的水源涵養(yǎng)功能,僅僅依靠營造水源涵養(yǎng)林是“遠(yuǎn)水解不了近渴”,單純依靠恢復(fù)森林植被來涵養(yǎng)水源,在目前人為干擾強(qiáng)烈并且不能很快消除的情況下希望近乎渺茫,因此必須在修復(fù)自然植被的同時(shí)采取工程措施。微區(qū)域集水系統(tǒng)不僅能夠促進(jìn)自然植被恢復(fù),而且具有調(diào)節(jié)坡面地表徑流、增加地表徑流循環(huán)轉(zhuǎn)化率的功能,能夠補(bǔ)充和增強(qiáng)山坡水源涵養(yǎng)功能。

5.4 控制農(nóng)田徑流

壩區(qū)農(nóng)田是山區(qū)流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心地帶,是糧食、蔬菜、花卉的主要種植區(qū),也是水體面源污染物的主要輸入“源”。由于目前壩區(qū)農(nóng)田徑流一般是直接排入水系,加之經(jīng)過治理的河道凈化能力有限,農(nóng)田徑流對(duì)面源污染的貢獻(xiàn)很大,農(nóng)田徑流控制技術(shù)成了面源污染控制的核心。對(duì)農(nóng)田面源污染物的排放一方面要合理控制化肥農(nóng)藥使用量,另一方面要調(diào)控農(nóng)田徑流,對(duì)其進(jìn)行循環(huán)利用、過濾凈化、重復(fù)吸收,降低農(nóng)田徑流中的污染物含量。微區(qū)域集水系統(tǒng)在壩區(qū)農(nóng)田的延伸應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田徑流的控制和凈化,防止農(nóng)業(yè)面源污染物質(zhì)輸出。

6 結(jié) 語

農(nóng)業(yè)面源污染控制目前仍是一大難題,雖然通過集雨單項(xiàng)技術(shù)的合理組合和科學(xué)應(yīng)用,農(nóng)業(yè)面源污染控制措施在高原湖泊面源污染防治實(shí)踐中收到了一定的效果,但高原湖泊面源污染治理仍是一項(xiàng)長期、艱巨和復(fù)雜的系統(tǒng)工程。根據(jù)有關(guān)資料,一般湖泊治理想要取得明顯效果至少需要 10～20年的時(shí)間。因此,下一步的工作中還需要堅(jiān)持不懈地大力開展環(huán)境保護(hù)的宣傳與教育,提高全民的環(huán)保意識(shí),同時(shí)盡快制定高原湖泊面源污染防治綜合規(guī)劃,選擇一些典型流域,組織水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等有關(guān)部門實(shí)施面源污染控制示范工程,總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)并逐步推廣。

[1]張亞麗,李懷恩,張興昌,等.降雨—徑流—土壤混合層深度研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)生態(tài)工程,2007,23(9):283-290.

[2]李遠(yuǎn),王曉霞.我國農(nóng)業(yè)面源污染的環(huán)境管理:背景及演變[J].自然生態(tài)保護(hù),2005(4):23-27.

[3]王亞平.總量控制中的面源問題及其解決[J].環(huán)境保護(hù),2005(6):51-53.

[4]U SEPA.Nationalwaterquality inventory.Report to Congress Executive Summary[R].Washington D C:U S EPA,1995:497.

[5]Line D E,McLaughlin R A,Osmond D L.Non Point Source[J].Water Environment Research,1998,70(4):895-912.

[6]Oenema O,Roest CW.Nitrogen and phosphorus losses from agriculture into surface waters:the effects on policies and measures in the Netherlands[J].Water Science Technology,1998,37(2):19-30.

[7]張秀敏,馬生偉.撫仙湖流域綜合治理規(guī)劃方案研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,1999,12(5):16-19.

[8]藍(lán)紅林.云南高原湖泊的治理與保護(hù)[J].水電站設(shè)計(jì),2002,18(4):58-60.

[9]吳電明,夏立忠,俞元春,等.坡耕地氮磷流失及其控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].土壤,2009,41(6):857-861.

[10]王克勤,孟菁玲.國內(nèi)外集水技術(shù)的研究進(jìn)展[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,1996,14(4):109-117.

[11]Mehdezadeh P,Kowsar A,VaziriE,et al.Water harvesting for afforestation:Ⅰ.Efficiency and life span of asphalt cover[J].Soil Science Society of America Journal,1978,42(4):644-649.

[12]Smith G L.Water Harvesting Technology App licable to Sem iarid Subtropical Climates[M].Fort Collins:Colorado State University,1978:95.

[13]Lovenstein H M,Berliner PR,van Keulen H,et al.Runoff agro-forestry in arid lands[J].Forest Ecology and Management,1991,45(1-4):59-70.

[14]ICRISAT.Annual Report 1977/1978[M].Patanchercc:International Crops Research Institute for the Sem i-Arid Tropics,1978:295.

[15]Vittal K P R,Vijayalakshm i K,Rao U M B.Interception and Storage of Surface Run-off in Ponds in Small Agricu ltural Watersheds,Andhra Pradesh,India[J].Irrigation Science,1988,99(1):69-75.

[16]楊榮慧,王延平,張海,等.山地集雨節(jié)灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與利用[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2004,13(2):138-143.

[17]丁圣彥,梁國付,曹新向.集水背景下小流域綜合治理的措施和管理形式[J].水土保持通報(bào),2003,23(2):50-52,63.

[18]白清俊,董樹亭,李天科,等.小流域集水效率的試驗(yàn)研究——以山東安口小流域?yàn)槔齕J].水土保持學(xué)報(bào),2004,18(5):72-74,150.

Application of Micro-AreaWater-Harvesting Technical System in Agricultural Area-Source Pollution Control of Mountainous Region in Yunnan

WANG Ke-qin
(Southwest Forestry University,Kunm ing,Yunnan 650224,China)(37)

Area-source pollution has become themain reason of pollution in rivers,lakes and reservoirs.Effectively control area-source pollution that is of very important for improving waterenvironment.The study shows thatmicro-area water-harvesting technical system has the functions of intercepting surface runoff on sloped lands,reinforcing water conservation function of slopes,and controlling agricu ltural runoff,based on present status ofarea-source pollution ofmountainous region in Yunnan,through analysis on the form ing reasons ofarea-source pollution and the existing p rob lems in pollution control.Theapplication ofmicro-area water-harvesting technical system is beneficial to control area-source pollution in a effective and ecological way.

soiland water conservation;agricultural area-source pollution;micro-area water-harvesting technical system;mountainous areas of Yunnan

X 501

A

1000-0941(2011)02-0037-04

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30660037)、云南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2006D 0041M)和西南林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目

王克勤(1964—),男,甘肅莊浪縣人,教授,博士,主要從事山區(qū)小流域環(huán)境綜合治理的理論與技術(shù)研究。

2011-01-15

(責(zé)任編輯 李楊楊)