柑橘果園水肥藥一體化防治面源污染技術(shù)集成研究

蒲昌權(quán)，何才智，張乃華

（1.重慶市綜合經(jīng)濟研究院，重慶 401147；2.萬州區(qū)植保果樹技術(shù)推廣站，重慶萬州 404100；3.萬州區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中心，重慶萬州 404100）

柑橘果園農(nóng)藥殘留導(dǎo)致土壤污染，土壤中的氮、磷等營養(yǎng)元素和殘留農(nóng)藥隨地表水向水體遷移，導(dǎo)致水環(huán)境污染。我們結(jié)合相關(guān)專家研究成果，經(jīng)過調(diào)查和實踐，集成防治柑橘果園面源污染的水肥藥一體化技術(shù)，以期生產(chǎn)安全、放心的柑橘產(chǎn)品，促進產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展。

1 柑橘果園污染源

1.1 柑橘果園污染源及其路徑

柑橘果園面源污染主要是肥料中的氮、磷等營養(yǎng)元素，農(nóng)藥及其他有機或無機污染物質(zhì)殘留農(nóng)田或通過農(nóng)田地表徑流、滲漏，形成的水環(huán)境污染[1]。國內(nèi)外相關(guān)專家研究表明，柑橘果園面源污染主要來自于肥料、農(nóng)藥，被柑橘吸收利用的肥料僅占30%～40%，其中氮肥和磷肥當(dāng)季利用率分別為30%、20%左右，剩余60%～70%分別通過地表徑流導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化；通過淋洗導(dǎo)致地下水硝酸鹽污染；通過硝化-反硝化產(chǎn)生的N2O 和N2引起氮素?fù)p失，降低氮肥利用率，增加大氣中溫室氣體濃度；農(nóng)藥的利用率只有30%左右，大部分農(nóng)藥通過土壤、水、空氣流失或殘留在土壤中[2]（見圖1）。

圖1 肥料、農(nóng)藥污染路徑示意

1.2 肥料污染成因及危害

肥料污染成因一是施肥方法不當(dāng)，二是肥料結(jié)構(gòu)不合理。除造成肥效大為降低外，肥料中的營養(yǎng)元素對水體、土壤、空氣及農(nóng)產(chǎn)品造成直接污染。有機肥投入不到位，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量降低，供肥性能差；化肥品種選擇不對路，養(yǎng)分單一，營養(yǎng)供應(yīng)不平衡，如中微量元素沒有得到及時補充，大田缺素癥嚴(yán)重。

化肥污染的危害主要表現(xiàn)在施肥不當(dāng)，污染大氣、土壤和水體，以及對柑橘品質(zhì)及食物鏈造成的影響；有機肥污染的危害主要表現(xiàn)在土壤中氮素和硝酸鹽積累、亞硝基類化合物積累，土壤鹽漬化等[3]。

1.3 農(nóng)藥污染成因及危害

農(nóng)藥污染成因一是違規(guī)使用禁限用農(nóng)藥品種，盲目用藥，施藥數(shù)量和次數(shù)頻繁；二是施藥設(shè)備落后，農(nóng)藥利用率低，施用效果差；三是病蟲害防治綜合措施不到位[3]。

農(nóng)藥污染的危害主要表現(xiàn)為殘留土壤中造成土壤污染；通過地表徑流，污染水環(huán)境；噴灑農(nóng)藥污染空氣。

2 柑橘果園水肥藥一體化防治面源污染集成技術(shù)體系

2.1 面源污染防治目標(biāo)

按照《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》，柑橘果園農(nóng)業(yè)面源污染治理遵循“一控、兩減”目標(biāo)?！耙豢亍奔赐ㄟ^工程措施和節(jié)水技術(shù)措施控制農(nóng)業(yè)用水總量；“兩減”即通過測土配方、有機肥替代化肥等技術(shù)措施把化肥、農(nóng)藥的施用總量減下來[4]。

2.2 集成技術(shù)體系

綜合組裝各項清潔種植技術(shù)，減少農(nóng)業(yè)投入品流失對水體的污染。清潔種植技術(shù)主要通過優(yōu)化農(nóng)藝管理措施，達到從源頭上控制化肥、農(nóng)藥施用量，減少土壤擾動，減少農(nóng)田尾水排放。經(jīng)過實踐，結(jié)合相關(guān)專家研究成果，以水、土為載體，肥、藥為核心，按照“源頭減量、過程控制、末端治理（生態(tài)修復(fù)）”原理[5]，集成圖2的技術(shù)體系。

圖2 柑橘果園水肥藥一體化防治面源污染集成技術(shù)體系路徑示意

2.3 集成技術(shù)效果

通過上述技術(shù)體系的實施，源頭上實現(xiàn)污染源輸入最小化，過程中實現(xiàn)污染物運動最小化，末端上實現(xiàn)污染物排放最小化和自凈功能恢復(fù)與強化。

3 肥料農(nóng)藥減量施用技術(shù)

主要是通過技術(shù)措施減少肥料、農(nóng)藥的施用總量和提高肥料利用率，從而減少肥料、農(nóng)藥的浪費和流失總量、農(nóng)藥殘留總量，減輕面源污染程度[6]。

3.1 化肥減量施用

傳統(tǒng)施肥方式在品種選擇、施用方法上有較多弊端，直接導(dǎo)致肥料利用率不高，流失嚴(yán)重。

3.1.1 測土配方施肥綜合技術(shù)

該技術(shù)是基于柑橘肥料吸收規(guī)律和土壤肥力水平，根據(jù)柑橘生長的不同階段，在合理使用有機肥的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時期和施用方法，從而配制不同的新型和專用營養(yǎng)肥料，優(yōu)化肥料品種結(jié)構(gòu)，并確定經(jīng)濟施肥量，減少不必要的肥料浪費。該技術(shù)的核心是調(diào)節(jié)和解決柑橘需肥與土壤供肥之間的矛盾，有針對性地補充柑橘所需營養(yǎng)元素，實現(xiàn)各種養(yǎng)分平衡供應(yīng)，滿足柑橘的需要；實現(xiàn)肥料利用率和產(chǎn)量提高、柑橘品質(zhì)改善、生產(chǎn)成本節(jié)約和收入增加目標(biāo)。該技術(shù)還包括了植株營養(yǎng)診斷施肥技術(shù)、土壤養(yǎng)分配比調(diào)控技術(shù)、專用配方肥技術(shù)等。

3.1.2 有機肥與無機肥平衡施用技術(shù)

該技術(shù)以牛羊糞、菜（豆）粕、農(nóng)作物秸稈等發(fā)酵后自制生物有機肥施用，可以保證柑橘產(chǎn)品品質(zhì)，全面降低無機肥料使用量，穩(wěn)定土壤肥力水平，確保土壤疏松不板結(jié)。

3.1.3 緩/控釋肥料技術(shù)

是通過改變肥料化學(xué)成分或?qū)⑵浔砻嫱可习胪杆虿煌杆晕镔|(zhì)，而緩慢釋放其中營養(yǎng)使肥效增長的技術(shù)。緩釋肥料在進入土壤以后被逐步分解，逐步被作物吸收利用，肥效可維持?jǐn)?shù)月甚至1 年，從而減少肥料中氮、磷等營養(yǎng)元素的流失。

3.2 農(nóng)藥減量控害

采取病蟲害綠色防控和科學(xué)、合理、安全使用農(nóng)藥的技術(shù)，實現(xiàn)有效控制病蟲害，確保生產(chǎn)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)安全。

3.2.1 農(nóng)業(yè)防治技術(shù)

該技術(shù)是利用農(nóng)業(yè)科技手段，有目的地改變某些生態(tài)環(huán)境因子，創(chuàng)造不利于病蟲害發(fā)生的環(huán)境，抑制病蟲生長繁殖，直接或間接消滅病蟲，提高柑橘樹抗病蟲的能力，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的。主要有選用優(yōu)良抗性砧木品種及無病毒苗木、清潔果園、樹干涂白等技術(shù)措施；在生長季節(jié)采用翻整土地、消滅樹盤中的病蟲、合理施肥、果園覆草、合理修剪等技術(shù)措施。此外，還把整枝修剪、抹芽控梢、生草免耕、種植覆蓋、冬季清園等農(nóng)業(yè)措施同病蟲害防治密切結(jié)合起來，把病蟲危害控制在經(jīng)濟允許水平以下。

3.2.2 物理防治技術(shù)

該技術(shù)是利用物理的設(shè)施設(shè)備，誘殺害蟲，防控病蟲侵害。主要有糖酒醋誘捕器防治、頻振式殺蟲燈誘殺、黃板誘殺、誘蟲帶誘殺、全園果實套袋等技術(shù)措施。

3.2.3 生物防治技術(shù)

該技術(shù)是利用寄生性、捕食性天敵或病原微生物，以及生物的代謝物來調(diào)控害蟲密度，或抑制病原菌的傳播蔓延。果園里的蚜蟲、紅蜘蛛、潛葉蛾、卷葉蛾等都有大量的天敵，通過移植和引進外地天敵、人工繁殖飼養(yǎng)天敵昆蟲，在需要時釋放到田間，以補充自然界天敵數(shù)量，在害蟲尚未大量發(fā)生之前就受到控制。目前成功的人工繁育天敵有：赤眼蜂、捕食螨、食蚜蠅、周氏嚙小蜂等，分別對鱗翅目害蟲、螨類、蚜蟲等害蟲起到防治作用；壁蜂、熊蜂、蜜蜂等雖然不是天敵，但是釋放它們能大幅度提高著果率，增加產(chǎn)量，減輕病蟲為害；瓢蟲、螳螂等昆蟲也能減輕果園病蟲為害。

3.2.4 生物農(nóng)藥技術(shù)

生物農(nóng)藥屬于綠色環(huán)保型農(nóng)藥，具有安全、高效、低毒、廣譜的優(yōu)點，從生物有機體中提取的生物試劑替代農(nóng)藥防治病、蟲、草害，既不會產(chǎn)生抗藥性，更不會有交叉抗藥性產(chǎn)生。

4 肥料農(nóng)藥精準(zhǔn)高效施用技術(shù)

主要是通過技術(shù)措施提高肥料、農(nóng)藥的使用效率，減少肥料流失和農(nóng)藥殘留。

4.1 節(jié)水灌溉與水肥一體化工程

由首部系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管網(wǎng)系統(tǒng)、灌水器等組成一個完整的水肥一體化系統(tǒng)，是施用水溶性肥料的有效載體。該技術(shù)重點是根據(jù)水質(zhì)情況選擇不同的過濾器類型（見表1），確保灌溉系統(tǒng)不堵塞；根據(jù)不同地形地貌做好灌溉分區(qū)和管網(wǎng)布置，確保水溶性肥料施用精準(zhǔn)；根據(jù)樹齡大小、地形情況、栽培方式選擇灌水器類型（見表2）及確定灌水器流量。

表1 常見過濾器組合選型

表2 常見灌水器選型

4.2 水藥一體化工程

該技術(shù)通過噴藥系統(tǒng)實現(xiàn)，其效果主要是提高施藥效率。該系統(tǒng)主要由動力系統(tǒng)、管網(wǎng)系統(tǒng)、施藥終端組成。當(dāng)前使用較多的三套系統(tǒng)中（見表3），推薦柑橘果園每（200×667）m2左右建設(shè)一套山地果園簡易噴藥系統(tǒng)。

表3 常見噴藥系統(tǒng)灌水器選型

4.3 水溶性肥料施用

水溶性肥料具有吸收快、浪費少、流失少的特點。除配制專用的水溶性肥料外，還要根據(jù)柑橘的不同生長期和土壤肥力水平，確定水溶性肥料施用次數(shù)和時間，原則上每15～20 d施用1次，全年施用10次左右，實現(xiàn)“少吃多餐”，確保吸收率、流失率降到最低。

4.4 科學(xué)用藥與統(tǒng)防統(tǒng)治

4.4.1 科學(xué)用藥技術(shù)

從控制病蟲害和保護天敵的原則出發(fā)，盡可能減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染。加強病蟲監(jiān)測，掌握防治適期，嚴(yán)格按防治指標(biāo)使用藥劑，盡量減少施藥次數(shù)和施藥面積。優(yōu)先使用植物源、微生物源和昆蟲生長調(diào)節(jié)劑，有限量地合理使用礦物源農(nóng)藥。嚴(yán)格執(zhí)行國家和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定，禁止使用高毒、高殘留農(nóng)藥及其混劑。有限度地使用部分高效、低毒、低殘留的化學(xué)農(nóng)藥。

4.4.2 病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治技術(shù)

遵循“預(yù)防為主，綜合防治”的植保方針，由具有一定植物保護專業(yè)技術(shù)條件的企業(yè)、農(nóng)民合作經(jīng)濟組織等經(jīng)營主體，采用先進的設(shè)備和技術(shù)對農(nóng)作物生長期病蟲害實行安全高效的統(tǒng)一預(yù)防與治理。

5 生態(tài)截蓄減量排放與回收利用技術(shù)

應(yīng)用“近源攔截、輸移控制、末端凈化”原理，建立生物攔截系統(tǒng)，減緩污水流速，促進顆粒物沉淀，阻斷氮、磷等營養(yǎng)元素和農(nóng)藥隨降雨進入水體或滲入地下，有效過濾從果園農(nóng)田流失的沉積物、營養(yǎng)物質(zhì)和殺蟲劑，通過泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收等對地表徑流起到阻滯作用，有效減少地表和地下徑流中固體顆粒的養(yǎng)分含量。

5.1 果園生草與間種栽培

生草栽培是果園行間選留原生雜草，或種植非原生草類、綠肥作物，使草類與柑橘樹協(xié)調(diào)共生的一種仿生栽培方式。柑橘果園生草栽培既可增加土壤有機質(zhì)含量，還可以截蓄肥藥，提高土壤的保蓄肥、水能力，提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量，改善果園環(huán)境，省工、省力，成本低。

柑橘果園間種油菜/大豆（或其他豆科作物），可以利用不同作物對營養(yǎng)物需求比例的差異，充分利用土壤養(yǎng)分，減輕養(yǎng)分殘余對周圍水體造成的富營養(yǎng)化，調(diào)節(jié)土壤中各養(yǎng)分的比例，避免土地板結(jié)和鹽堿化。

5.2 生態(tài)攔截

該技術(shù)通過在果園建設(shè)生態(tài)截蓄溝、人工濕地等工程措施，攔截流失的肥料、農(nóng)藥，通過植物凈化積蓄的地表水，大幅減少排出到水中的氮、磷等營養(yǎng)元素和農(nóng)藥。

5.2.1 人工濕地技術(shù)

國內(nèi)外的實踐和研究表明，人工濕地是控制農(nóng)業(yè)面源水體污染的一條重要途徑。在果園農(nóng)田與水體之間的過渡帶建立人工濕地，能夠有效截留來自農(nóng)田地表和地下徑流的固體顆粒物，氮、磷和其他化學(xué)污染物，然后通過土壤吸附、植物吸收、生物降解等一系列作用，降低進入地表水中的氨氮化合物及有機物的含量，緩解其對水環(huán)境的污染，降低面源污染形成的危險性。該工程技術(shù)具有投資少、運行費用低、易于維護管理、運行比較穩(wěn)定、處理效果好的特點。

5.2.2 山地果園生態(tài)護坡攔截技術(shù)

在山地柑橘果園護坡上種植多年生植物，即植物籬，建成生態(tài)護坡，實施生態(tài)攔截。該技術(shù)可以實現(xiàn)梯次攔截，吸收山地柑橘果園上部流失的氮、磷等營養(yǎng)元素，減少、控制營養(yǎng)元素的流失；同時還可保持水土、美化環(huán)境。

5.2.3 生態(tài)截蓄溝渠技術(shù)

利用田塊邊緣排水溝渠，建設(shè)生物攔截設(shè)施；延長流水停留時間，促進流水?dāng)y帶顆粒物質(zhì)的沉淀；溝內(nèi)種植可以高效富集氮磷的植物，吸納氮磷及水體中殘留農(nóng)藥，改善凈化水質(zhì)，促其循環(huán)再利用。

5.3 徑流截蓄再利用

在柑橘果園建設(shè)地表徑流攔截蓄水池、小水窖、攔沙壩和灌溉管網(wǎng)等工程設(shè)施，雨季截蓄雨水，干旱時用于灌溉。該技術(shù)通過減少雨水地表徑流，有效控制柑橘果園氮、磷等流失造成的污染，同時節(jié)約水資源，實現(xiàn)節(jié)水、抗旱、治污。