國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中農(nóng)業(yè)面源治理策略與措施

邵志江，劉美娥

（江西核工業(yè)測繪院集團有限公司，南昌330038）

0 引言

農(nóng)業(yè)面源污染是指居民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中，氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)以有機或無機污染物質(zhì)的形式，通過暴雨、農(nóng)田灌排水、土壤侵蝕產(chǎn)生的地面徑流和地下滲漏等途徑進入江、河、湖、庫、地下水等水體中，造成水體的污染[1-2]。其具有廣域性、隨機性、難監(jiān)測、運移途徑的無序性等特征，造成人們無法準(zhǔn)確追溯其發(fā)生源、發(fā)生途徑和發(fā)生時間，使得面源污染輸出受到地域環(huán)境條件、農(nóng)業(yè)管理方式差異的影響較為顯著，因此對其治理的難度相對較大[3]。

當(dāng)前，人們對美好生活的愿景充滿憧憬，農(nóng)業(yè)面源污染治理已然成為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要抓手。據(jù)相關(guān)研究表明，我國三大淡水湖（巢湖、滇池和太湖）中，來自農(nóng)村面源的總氮、總磷和COD 分別占60%~70%、50%~60%和30%~40%[4]。根據(jù)《第二次全國污染普查公報》，2017年全國農(nóng)業(yè)源水污染物COD、TN、TP 排放量分別為1 067.13×104、141.49×104和21.20×104t，分別占全國水污染物排放量的49.8%、46.52%和67.21%[5]，較《第一次全國污染源普查公報》數(shù)值有所增加，農(nóng)業(yè)源污染治理已成為我國下一階段污染攻堅的重點與難點。

從過去十多年來看，由于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的科技投入不斷增加，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量顯著提升[6]。新時代國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中的面源污染治理，不僅要在內(nèi)涵和方法上進行改進，還要從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間要素進行全面整治與修復(fù)。而面源污染治理的經(jīng)驗與方法為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了一定的方法和途徑，可以為新時期國土整治與生態(tài)修復(fù)工作打開新視野，帶來方法和思路。

1 國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中農(nóng)業(yè)面源污染治理的重要意義

2018 年以來，以生態(tài)文明思想建設(shè)引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興標(biāo)志著國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)邁開新步伐。當(dāng)前國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)多是借鑒和利用傳統(tǒng)的自然地理學(xué)、經(jīng)濟地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)等相關(guān)理論內(nèi)容，理論基礎(chǔ)不完善且長期滯后于實踐需求，尤其是先進的環(huán)境科學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)理論的缺乏。農(nóng)業(yè)面源污染在國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中逐步進行有機融合，具備更加豐富的內(nèi)涵：（1）從上層思想引領(lǐng)來看，不再局限于單要素治理和短效作用，而是更加注重“山水林田湖草”的有機生命共同體和“釘釘子”精神的“準(zhǔn)確干、實事求是干與持之以恒干”。（2）從治理手段來分析，不再單純注重工程措施，而是從不同過程中進行不同的管控方式與治理措施，且更加注重生態(tài)方法與工程措施的有機結(jié)合應(yīng)用。（3）從治理目的來分析，從過去單一的追求污染物排放量下降，使得河流水質(zhì)得到改善，到現(xiàn)在追求美麗鄉(xiāng)村，注重整體全方位協(xié)調(diào)式可持續(xù)發(fā)展。因此，在新時期生態(tài)文明建設(shè)思想和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下，農(nóng)業(yè)面源污染治理對國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)具有重要意義：（1）面源污染治理對保護流域生態(tài)系統(tǒng)完整性和穩(wěn)定性具有支撐作用，流域水質(zhì)改善、河道美化是國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)的重要表征。（2）面源污染治理是國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)的重要組成部分，國土資源的高效利用、布局結(jié)構(gòu)和生態(tài)保護修復(fù)對面源污染有著千絲萬縷的關(guān)系，面源污染受人為干擾因素影響顯著，與人們生活息息相關(guān)，是國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中亟需完善、融合的重要組成部分。

2 國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中農(nóng)業(yè)面源污染治理面對的挑戰(zhàn)

2.1 面源污染治理技術(shù)零散，集成度低

農(nóng)業(yè)面源污染治理并不簡單是一個技術(shù)方面的問題，而是一個耦合政策、經(jīng)濟、社會和環(huán)境等多因素的系統(tǒng)工程[7]。雖然從“十五”時期開始，國家高度重視農(nóng)業(yè)面源污染問題，投入大量的資金用于科學(xué)技術(shù)研發(fā)和工程治理，在很多重點河流流域建立了面源污染治理與防控措施，并且在面源污染排放量削減、河流水質(zhì)改善方面起到一定程度的效果。但是由于長久以來農(nóng)村面源污染治理技術(shù)較零散，集成度低，未從區(qū)域尺度對農(nóng)村面源污染治理工程進行系統(tǒng)設(shè)計，使得區(qū)域整體環(huán)境改善效果不盡如人意。另外在空間上，同樣存在較大差距，沿海地區(qū)的污染防治顯著好于內(nèi)陸地區(qū)，由于沿海經(jīng)濟發(fā)展較好的原因，長期以來對河口、河道地帶等末端治理重視度較高，但同時在源頭控制有所忽略[8]。

2.2 農(nóng)用化學(xué)品的過量使用，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染加劇

我國農(nóng)用化學(xué)品的過量使用導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染加劇，主要原因為：（1）糧食需求壓力。（2）近幾十年，伴隨土地集約化利用，耕地、果園面積大幅度增長，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)快速擴張等[9]。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示[10]，從上世紀(jì)80 年代至今，中國化肥消費量增長了345%，約占世界化肥總消費量的30%。為了保障糧食的高產(chǎn)，部分區(qū)域單季作物化肥純養(yǎng)分用量平均達到了569~2 000 kg/hm2[11]，同時隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展、地面硬化程度加快，也加速了農(nóng)業(yè)面源污染物質(zhì)的快速擴散和遷移[12]。

2.3 農(nóng)業(yè)面源污染治理需要利用地域生物多樣性的特點，如何實現(xiàn)“因地制宜，生態(tài)降解”

如何充分利用不同地理環(huán)境下的植物對水體氮磷吸收能力已成為研究的熱點問題之一。王麗莎等[13]在亞熱帶丘陵區(qū)的試驗表明，綠狐尾藻與梭魚草組合氮磷積累量最大，吸收效果顯著；趙原等[14]對川中丘陵區(qū)溝渠內(nèi)7 種常見的植物進行氮磷富集盆栽效果的篩選試驗，結(jié)果表明該區(qū)域的美人蕉植物對水體中氮磷富集效果最佳?？梢娭参镌谒w中氮磷吸收有待在區(qū)域尺度上進一步推廣，從而實現(xiàn)“因地制宜，生態(tài)降解”。

3 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)面源污染治理技術(shù)和經(jīng)驗

3.1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)面源污染治理技術(shù)

3.1.1 生態(tài)溝渠技術(shù)。生態(tài)溝渠因水生生態(tài)系統(tǒng)相對較為完整，對水體中氮磷等污染物有一定的削減作用。據(jù)相關(guān)研究表明，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況將農(nóng)業(yè)排水溝渠改造成生態(tài)溝渠，對水體中的氮磷削減率達到40%以上[15]。并且眾多研究結(jié)果證明生態(tài)溝渠對農(nóng)業(yè)面源污染物的攔截、削減和凈化具有顯著提升效果[16-18]。此外，溝渠因其不另占土地、景觀效果好等多項優(yōu)勢被廣泛推薦應(yīng)用。

3.1.2 生態(tài)過濾（攔截）帶技術(shù)。通過在進入水體前設(shè)置生態(tài)過濾（攔截）帶技術(shù)，有效阻斷水體中所攜帶過高濃度的N、P 等污染物質(zhì)進入河流，是控制水土流失和面源污染物質(zhì)遷移的重要技術(shù)手段。國內(nèi)外主要在農(nóng)田、草帶、果園和河流等方面展開，通過設(shè)置生物隔離帶（草帶）可以控制N、P 的徑流遷移，有效地防止水體污染及富營養(yǎng)化，比如生態(tài)草帶[19]、濱湖帶的植被過濾帶[20]、河岸植被緩沖帶[21]、草地- 樹木過濾帶系統(tǒng)等[22]。

3.1.3 穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)和人工濕地技術(shù)。穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)是利用自然凈化能力對污水進行生物處理的構(gòu)筑物總稱，利用藻類、微生物等共同作用下去除水體中有機物、N 和P 等物質(zhì)，其具有運轉(zhuǎn)費用低、易操作、有效去除污染物質(zhì)等特點。隨著研究的深入和技術(shù)的進步，穩(wěn)定塘的類型也開始多樣化出現(xiàn)，比如高效藻類塘、水生植物塘和生態(tài)綜合塘等，均取得了良好的效果。人工濕地技術(shù)主要是人為形成的“基質(zhì)- 植物-微生物”生態(tài)系統(tǒng)，屬于一種人工模擬自然濕地的強化版，其具有處理能力較強、占地面積小等優(yōu)點。

3.2 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)面源污染治理的經(jīng)驗

3.2.1 “4R”策略的經(jīng)驗。楊林章等[23]研究者針對農(nóng)業(yè)面源污染提出的“4R”策略，主要遵循四個方面的原理：（1）源頭減量（Reduce），降低源頭的策略主要包括優(yōu)化養(yǎng)分和水分管理過程，減少肥料的投入，提高養(yǎng)分利用效率，以及實施節(jié)水灌溉和徑流控制。（2）過程阻斷（Retain），阻斷的策略主要應(yīng)用生態(tài)溝渠、生態(tài)緩沖帶、穩(wěn)定塘和人工濕地。（3）養(yǎng)分再利用（Reuse），主要策略是將面源污水中的氮、磷等營養(yǎng)物再度進入農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)，達到循環(huán)再利用的目的。（4）水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)（Restore），水體再通過溝渠、池塘、小溪或運河時，利用水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)作用進行水體N、P 再次吸收凈化等作用，最后以達標(biāo)的水質(zhì)排入到江河湖泊中。

3.2.2 最佳管理措施（BMPs）的經(jīng)驗。農(nóng)田面源污染治理的最佳管理措施（BMPs），主要通過從源頭上減少農(nóng)業(yè)面源污染物的流失量，在政府部門法律法規(guī)政策條件下運用管理措施最大限度控制流入受納水體中污染物的總量，從而達到從源頭上減少面源污染的目的[24]。

3.2.3 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的應(yīng)用。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）研究面源污染問題已引起廣泛研究者的關(guān)注。構(gòu)建面源污染模型方面，相關(guān)研究者通過運用GIS 技術(shù)構(gòu)建了九龍江流域農(nóng)業(yè)面源污染分布式模型，并通過該技術(shù)的分析工具識別了該流域的農(nóng)業(yè)面源污染關(guān)鍵性源區(qū)[25]。

通過信息系統(tǒng)的開發(fā)和可視化模擬，為面源污染提供有效的決策依據(jù)。史志華等[26]研究團隊通過運用遙感與GIS 相結(jié)合，對漢江中下游農(nóng)業(yè)面源污染進行了信息系統(tǒng)設(shè)計，通過該系統(tǒng)為面源污染的動態(tài)監(jiān)測、最佳管理手段（BMP）的選擇、區(qū)域面源污染治理的規(guī)劃等提供決策依據(jù)。

在風(fēng)險評估與預(yù)警預(yù)測方面，通過建立區(qū)域環(huán)境面源污染預(yù)警系統(tǒng)，利用GIS 平臺將地理信息、大氣、土壤、水質(zhì)、人類活動等相關(guān)聯(lián)的環(huán)境數(shù)據(jù)進行綜合運用分析，對事故敏感區(qū)域位置進行有效管理，為地方政府部門及有關(guān)機構(gòu)提供了農(nóng)業(yè)面源污染河流污染擴散的過程的應(yīng)急方案[27-28]，提升了精細化管理水平。

4 國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中農(nóng)業(yè)面源污染治理策略

針對國內(nèi)外面源污染治理技術(shù)與經(jīng)驗如何融入到國土綜合整治與生態(tài)修復(fù)中，我們提出如下建議。

4.1 農(nóng)業(yè)空間的“農(nóng)村全域土地綜合整治——生態(tài)過濾（攔截）帶”策略

對于農(nóng)業(yè)空間，由于長期開展農(nóng)村全域土地綜合整治，使得農(nóng)村耕地破碎化程度降低，但增加耕地數(shù)量的同時也破壞了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，并且威脅到了農(nóng)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展；另一方面，自然資源利用低效改造后，造成部分地類的缺失，使污染物未能得到有效降解。因此，在農(nóng)業(yè)空間中開展農(nóng)村全域土地綜合整治時需要加強生物多樣性的保護和生態(tài)攔截帶的建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)全域土地綜合整治的綠色發(fā)展、生態(tài)優(yōu)美、高效生產(chǎn)的服務(wù)功能。因此，建議從以下幾個方面推動農(nóng)業(yè)面源污染物的削減：

（1）充分考慮土地使用性質(zhì)與生物多樣性對面源污染削減的重要性，研究不同土地整理下土地使用性質(zhì)的改變對面源污染的影響，地域生態(tài)環(huán)境中生態(tài)攔截帶對面源污染的削減作用，制定土地整理措施下生態(tài)攔截帶建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，防止土地整理帶來生物多樣性下降和生態(tài)過濾帶的缺失。

（2）結(jié)合不同地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染治理的有效體系，探索土地整治與生態(tài)保護修復(fù)的合理路徑。比如高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的溝渠設(shè)計可以參考現(xiàn)有研究成果中“4R”策略經(jīng)驗，設(shè)計生態(tài)溝渠，配置氮磷吸收較好的植物組合，末端打造穩(wěn)定塘或人工濕地，提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低水體中氮磷濃度過高流入江河湖泊引發(fā)的水體富營養(yǎng)化等污染風(fēng)險。

（3）延伸性發(fā)展“數(shù)字國土”[29]，構(gòu)建智能化監(jiān)控體系。充分利用自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和環(huán)保部監(jiān)測點的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建自動化監(jiān)測系統(tǒng)平臺，為相關(guān)政府部門提供決策性建議。

4.2 鄉(xiāng)村生活空間的“村莊布局優(yōu)化——最美鄉(xiāng)村建設(shè)”策略

以鄉(xiāng)村振興為目標(biāo)，結(jié)合村莊布局優(yōu)化要求，推進鄉(xiāng)村地區(qū)“田水路林村”全要素綜合整治，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村。在布局方面要充分利用村里生活污水點、排水溝渠、植被、水田、池塘、河流等“點線面”要素的有機結(jié)合，保障鄉(xiāng)村生態(tài)過程的連續(xù)性和完整性，打造“生活污水自然化削減與利用模式”的美麗鄉(xiāng)村。

4.3 生態(tài)空間的“生態(tài)文明思想——生態(tài)保護修復(fù)”策略

新時期生態(tài)文明思想引領(lǐng)下，生態(tài)保護修復(fù)范圍擴大到全要素生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境持續(xù)好轉(zhuǎn)。由全域生態(tài)保護修復(fù)治理角度轉(zhuǎn)向以鄉(xiāng)鎮(zhèn)、流域等小區(qū)域角度治理，豐富了生態(tài)保護修復(fù)的內(nèi)涵，提升了實用性。利用區(qū)域特色條件，為構(gòu)建新的實用方案提供了可行思路。