基于稻田退水“零直排”模式的農(nóng)業(yè)面源污染治理路徑

李中利，燕燕，邵正浩

(平湖市農(nóng)業(yè)生態(tài)能源站，浙江 平湖 314200)

平湖市地處太湖流域、杭嘉湖平原，水網(wǎng)密布、縱橫交錯，糧食種植面積2.845萬hm2，稻田退水治理壓力大。近年來，全市始終踐行“綠水青山就是金山銀山”的重要思想和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，緊緊圍繞農(nóng)業(yè)面源污染防治施行了一系列重要舉措。在多年實(shí)踐中，平湖市創(chuàng)建了一批先進(jìn)模式，其中，農(nóng)牧漁全產(chǎn)業(yè)、防控治全流程、市鎮(zhèn)村全覆蓋的“三全”模式成功入選了全國農(nóng)業(yè)面源污染治理五大典型案例之一。以此為新起點(diǎn)，平湖市按照長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)保護(hù)修復(fù)[1]對農(nóng)業(yè)面源污染[2]治理的高標(biāo)準(zhǔn)要求，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，大膽創(chuàng)新，探索建立了稻田退水“零直排”治理模式，成為全省首創(chuàng)，得到了各級領(lǐng)導(dǎo)的充分肯定和支持。本文以平湖市廣陳鎮(zhèn)趙家堰兜灌區(qū)為例，探討稻田退水“零直排”治理模式的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。為推進(jìn)農(nóng)業(yè)面源污染防治，提供一條切實(shí)可行的新路徑。

1 農(nóng)田面源污染治理現(xiàn)狀和成效

1.1 化肥農(nóng)藥雙減

多年來，平湖市從源頭上減少化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品的投入。通過“調(diào)、配、替、改”四步法，有效調(diào)整化肥使用結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)化肥減量；采用農(nóng)業(yè)、生物、物理及生態(tài)調(diào)控等綠色防控措施，降低農(nóng)作物病蟲草的發(fā)生程度和災(zāi)變頻率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量。2018—2020年，化肥使用強(qiáng)度由502.8 kg·hm-2減少到374.25 kg·hm-2，農(nóng)藥使用強(qiáng)度從15.7 g·hm-2減少到10.3 g·hm-2。

1.2 生態(tài)溝渠建設(shè)

針對種植業(yè)退水治理難題，平湖市在持續(xù)推進(jìn)肥藥雙減的基礎(chǔ)上，從2016年開始著手試點(diǎn)建設(shè)農(nóng)田氮磷生態(tài)攔截溝渠系統(tǒng)，因地制宜地探索出了“生態(tài)攔截溝+生態(tài)塘/斷頭浜/小河”等模式。截至2020年，共建設(shè)生態(tài)溝渠36條，總長度為38.59 km，覆蓋面積1 100 hm2，據(jù)監(jiān)測分析，稻田退水經(jīng)生態(tài)溝攔截，總氮、總磷、氨氮的濃度平均下降達(dá)20%以上，充分體現(xiàn)了生態(tài)溝渠建設(shè)成效。

1.3 秸稈綜合利用

近年來，平湖市圍繞稻、麥等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以提高秸稈綜合利用率為主線，以秸稈全量化利用試點(diǎn)縣創(chuàng)建為載體，整縣制推進(jìn)全市秸稈全量化利用。通過秸稈“五化”利用，打造秸稈離田利用產(chǎn)業(yè)鏈，避免秸稈過量還田而加重土壤、水體負(fù)擔(dān)。2018—2020年，全市秸稈綜合利用率由95.79%提高到97.38%。

2 存在的不足

在“三全”模式的推動下，平湖市農(nóng)業(yè)面源污染情況得到了明顯改善，但是缺乏一套綜合性的治理體系，各項(xiàng)治理措施都是各干各的，沒有在時(shí)間和空間上統(tǒng)一。稻田退水或經(jīng)源頭化肥農(nóng)藥減量，或經(jīng)生態(tài)溝渠進(jìn)行過程攔截，這在一定程度上能夠去除稻田退水中的部分氮磷污染物，但未去除的仍隨稻田退水流入附近河道，最終還是會影響河道水質(zhì)。氮磷元素在農(nóng)田是營養(yǎng)元素，流入河道是污染物，避免稻田退水流入河道，使其再次回到農(nóng)田進(jìn)行循環(huán)利用，這既能減輕對河流的污染，也避免了資源的浪費(fèi)。

3 對策

基于對上述問題的深入探究，平湖市大膽創(chuàng)新，在廣陳鎮(zhèn)趙家堰兜灌區(qū)探索建立稻田退水“零直排”治理模式，取得了顯著成效，真正實(shí)現(xiàn)了稻田退水“零直排”，做到了“肥水不流外人田”。

3.1 模式特點(diǎn)

3.1.1 治理單元區(qū)域化

以灌區(qū)為治理單位，將農(nóng)田氮磷生態(tài)攔截溝渠系統(tǒng)建設(shè)作為主要工程覆蓋整個治理區(qū)域，并融入數(shù)字技術(shù)、節(jié)水灌溉、循環(huán)利用等技術(shù)和理念，構(gòu)建一套與灌區(qū)相結(jié)合，用數(shù)字賦能農(nóng)業(yè)面源污染治理的區(qū)域樣板。

3.1.2 技術(shù)應(yīng)用集成化

圍繞“源頭減量”，實(shí)施化肥農(nóng)藥減量工程，運(yùn)用水肥一體化灌溉技術(shù)[3]；圍繞“過程攔截”，開展田塊生態(tài)改造、生態(tài)溝渠建設(shè)等工程；圍繞“末端凈化”，實(shí)施水生態(tài)修復(fù)、水下森林[4]建設(shè)等工程。同時(shí)，同步實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、土地綜合整治、節(jié)水灌溉等工程。

3.1.3 稻田退水循環(huán)化

按照集中連片、系統(tǒng)整治、節(jié)水減排、生態(tài)高效的原則，利用生態(tài)溝渠將灌區(qū)內(nèi)的農(nóng)田、退養(yǎng)魚塘、泵站進(jìn)行無縫連接，形成一個閉環(huán)的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)稻田退水循環(huán)利用。

3.2 技術(shù)路徑

退養(yǎng)魚塘內(nèi)的水通過泵站依次進(jìn)入灌溉渠道、稻田、生態(tài)溝，最后回流至退養(yǎng)魚塘，進(jìn)行末端凈化。詳見圖1和2。

圖1 稻田退水 “零直排”的路線

圖2 稻田退水“零直排”的實(shí)景

3.3 模式實(shí)踐

3.3.1 生態(tài)改造，打通循環(huán)脈絡(luò)

在灌區(qū)內(nèi)新建泵站、灌排渠道、機(jī)耕路、機(jī)耕橋等高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施，生態(tài)化改造[5]溝渠1 470 m、濕地化修復(fù)退養(yǎng)魚塘17個，溝渠、魚塘內(nèi)種植野茭白、藕等水生植物，加大對農(nóng)田尾水中氮磷的吸附，減少水體的富營養(yǎng)化。新敷設(shè)PE管1 155 m，將小田塊并大田塊，減少出水口設(shè)置。對四周退養(yǎng)魚塘進(jìn)行串并、打通，將灌區(qū)內(nèi)的農(nóng)田、退養(yǎng)魚塘、泵站進(jìn)行無縫連接，形成一個閉環(huán)的有機(jī)整體，并將農(nóng)田尾水及天然雨水在池中收集后作為灌溉的水源，實(shí)現(xiàn)整個灌區(qū)灌排水循環(huán)再利用。

3.3.2 源頭減量，實(shí)現(xiàn)水肥一體

大膽探索，超前謀劃，搭建1個水肥數(shù)字化精準(zhǔn)自動控制平臺，利用水肥一體化技術(shù)，通過在灌溉渠道機(jī)埠旁安裝注肥泵及肥料罐(有機(jī)水溶肥型[6])，對水稻田間水肥進(jìn)行高效利用綜合數(shù)字化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)稻田節(jié)水減肥，提高水肥有效利用率，減少稻田排水、稻田滲漏和氮磷等養(yǎng)分的流失。基于對田間作物生長和土壤水分、養(yǎng)分狀況的分析，綜合計(jì)算不同作物的生育期耗水量和養(yǎng)分需求量，智能分析田間土壤水分盈余虧缺程度，實(shí)現(xiàn)灌溉施肥設(shè)備的智能聯(lián)動控制，從而大幅度減少肥料投入量，減輕生產(chǎn)成本。

3.3.3 數(shù)字管控，促進(jìn)節(jié)水灌溉

將信息化技術(shù)、自動化控制進(jìn)行集成應(yīng)用，在水稻種植區(qū)布設(shè)電動閥、水層精準(zhǔn)儀、自動排水閘等精準(zhǔn)設(shè)備106套(臺)，實(shí)時(shí)采集水稻種植的土壤環(huán)境、稻田水位等數(shù)據(jù)，無線傳送至數(shù)據(jù)平臺，并通過設(shè)置/編程作物模型，全自動精準(zhǔn)感應(yīng)田間實(shí)際水層深度。在生態(tài)溝渠建設(shè)中配備太陽能量控一體化閘門設(shè)施，自行控制灌排設(shè)備的開啟和關(guān)閉，保證水稻各生長期的精準(zhǔn)水層，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田生態(tài)管理數(shù)字化。

3.4 效益分析

對開展稻田退水“零直排”治理的趙家堰兜灌區(qū)和傳統(tǒng)灌區(qū)的效益進(jìn)行分析比較。

3.4.1 生態(tài)效益

據(jù)監(jiān)測分析，生態(tài)溝渠系統(tǒng)降低稻田灌溉水氮、磷等主要指標(biāo)明顯，下降幅度在17.6%～28.4%(表1)。

表1 生態(tài)溝渠處理水質(zhì)的效果

3.4.2 經(jīng)濟(jì)效益

據(jù)分析，趙家堰兜和傳統(tǒng)灌區(qū)在農(nóng)田翻耕、治草、防病治蟲、收割等方法沒有差別，差別主要體現(xiàn)在肥料用量、用電、用工上，趙家堰兜灌區(qū)較傳統(tǒng)模式減少1 347元·hm-2。

表2 趙家堰兜灌區(qū)和傳統(tǒng)灌區(qū)投入成本比較

3.4.3 社會效益

稻田退水“零直排”治理模式不僅僅是農(nóng)業(yè)面源污染精準(zhǔn)治理的一個全新“窗口”，更是加快鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施以及田園生態(tài)系統(tǒng)打造的有效途徑。稻田退水“零直排”治理模式，一方面能有效改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，為全市農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的環(huán)境保障；另一方面也能節(jié)約社會資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)、高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，同時(shí)提供綠色、高質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足社會需求。

4 小結(jié)

稻田退水“零直排”是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展進(jìn)程中的一場生態(tài)革命。實(shí)踐證明，該治理模式成效明顯，是探索農(nóng)業(yè)面源污染防治的有效新路徑，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)生態(tài)化治理、精準(zhǔn)化施肥、數(shù)字化管理的一體化防治。下一步，平湖市將對整個廣陳塘飲用水源保護(hù)區(qū)進(jìn)行推廣治理，并將該模式列入市“十四五”農(nóng)業(yè)面源污染防治規(guī)劃，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)。