農(nóng)田進(jìn)退水水質(zhì)監(jiān)測

蘇 云，李炎淵，金紹榮，耿艷麗，畢麗萍

（1.昆明市官渡區(qū)農(nóng)業(yè)綜合管理服務(wù)中心，云南 昆明 650214；2.昆明市官渡區(qū)六甲街道辦事處，云南 昆明 650200；3.昆明市官渡區(qū)關(guān)上街道辦事處，云南 昆明 650200）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，化肥對農(nóng)作物產(chǎn)量的提高確實做出了重要貢獻(xiàn)，但同時也帶來了耕地土壤、地下水污染及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，對消費者健康造成負(fù)面影響等一系列問題。農(nóng)業(yè)種植業(yè)化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用物資的不合理和過量使用，經(jīng)降水或灌溉，污染物通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲透進(jìn)入附近水體，引起水體污染已形成共識。有效地評價和預(yù)測農(nóng)業(yè)退水水質(zhì)，有助于準(zhǔn)確提出控制退水污染水體的技術(shù)措施。為了研究農(nóng)田退水可能引起的地表水水質(zhì)變化情況，對灌區(qū)氮、磷污染負(fù)荷和氮、磷投入情況，農(nóng)田退水的水量、水質(zhì)等方面的監(jiān)測非常必要。通過近兩個月的站點建設(shè)實地踏勘篩選，在昆明市官渡區(qū)矣六街道辦事處矣六社區(qū)矣六村選擇一個代表性的地塊進(jìn)行農(nóng)田退水水質(zhì)監(jiān)測站點建設(shè)并實施年度監(jiān)測，區(qū)域面積約6.36 hm2。

1 監(jiān)測區(qū)域基本情況

1.1 地理位置

矣六街道位于昆明市區(qū)東南郊，距市中心15 km，北連小板橋街道，西接官渡街道，東與呈貢區(qū)接壤，南臨滇池。昆玉高速公路、昆河鐵路、彩云路、昆洛路、廣福路及昆明南繞城線高速公路、環(huán)湖公路、城市輕軌穿境而過。轄矣六一組、矣六二組2個村民小組，農(nóng)民收入主要以種植業(yè)為主，主要產(chǎn)業(yè)為花卉種植，銷往斗南市場。

1.2 地形地貌

矣六街道轄區(qū)面積30.38 km2，地處滇池東岸，距滇池約700 m，隔環(huán)湖東路為滇池王官濕地。項目區(qū)村莊占地面積41.93 hm2，其中居住區(qū)面積6.36 hm2，農(nóng)田面積35.57 hm2。區(qū)域總體地勢北高南低，海拔1 886～1 889 m 。主要地貌有村莊、農(nóng)田、溝渠、河流等類型，張家溝、張半家溝等農(nóng)灌及污水溝從片區(qū)由東向西流入滇池。

1.3 氣候氣象

項目實施區(qū)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，冬暖夏涼，年平均氣溫14.9 ℃，極端最高氣溫31.5 ℃，極端最低氣溫-7.8 ℃。年降雨量1 000.5 mm，月最大降雨量208.3 mm，日最大降雨量153.3 mm，降雨主要集中在5—9月。年日照時數(shù)2 327.5 h，年蒸發(fā)量1 856.4 mm。最大風(fēng)速40 m/s，多為西南風(fēng)。相對濕度76%。

1.4 地表水系

本項目涉及馬料河，全長約20.5 km，流經(jīng)經(jīng)開區(qū)、呈貢區(qū)、官渡區(qū)匯入滇池。

2 技術(shù)路線

首先通過抽樣調(diào)查獲取各類種植模式面積、土壤氮磷總量、氮磷肥施用量、作物收獲物量、廢棄物量與養(yǎng)分含量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次通過周年連續(xù)原位監(jiān)測（定位監(jiān)測）耕地降雨、灌溉水、產(chǎn)流量及其特征污染物濃度，計算涵蓋主要種植模式的耕地徑流氮磷流失量，在抽樣調(diào)查的結(jié)果基礎(chǔ)上，開展原位監(jiān)測點建設(shè)和監(jiān)測，提供成果驗收報告。

2.1 原位監(jiān)測站點監(jiān)測周期

以1年為1個監(jiān)測周期，不僅包括作物生長階段，也包括耕地非種植時段。一般情況下，1個監(jiān)測周期從首季作物種植前整地開始，到下一年度同一時間段為止。

2.2 監(jiān)測地塊基礎(chǔ)信息采集

監(jiān)測期間詳細(xì)記錄監(jiān)測區(qū)域各地塊基本信息表、監(jiān)測地塊施肥情況調(diào)查表、種植情況記錄表、種植季與作物對應(yīng)表、作物栽培基本信息（耕作、降雨或灌溉、施肥等田間管理措施）記錄表、土壤（基礎(chǔ)土壤、監(jiān)測期土壤）樣品表、地塊產(chǎn)流記載表及水樣樣品記錄表等。

3 主要措施

3.1 科學(xué)合理選擇進(jìn)水、退水監(jiān)測點

農(nóng)田面源污染退水監(jiān)測包括監(jiān)測地塊進(jìn)水、退水監(jiān)測點建設(shè)和監(jiān)測設(shè)施運行（進(jìn)水、退水）自動采樣器、土壤墑情、在線明渠流量計及微型氣象監(jiān)測站（降雨量）等建設(shè)環(huán)節(jié)。監(jiān)測點應(yīng)具備代表性、安全性、可操作性、抗干擾性及輸入與排出可控等特性。即監(jiān)測地塊的土壤類型、種植制度、耕作方式、栽培模式、灌排方式等在滇池流域有一定代表性，地塊土壤肥力和作物產(chǎn)量水平能夠代表所在區(qū)域的正常水平。為確保不受到人為破壞、土地征用或土地使用糾紛，監(jiān)測點需布設(shè)在擁有土地產(chǎn)權(quán)的試驗站或農(nóng)場。監(jiān)測點的選擇要兼顧交通、工程建設(shè)和監(jiān)測設(shè)施維護(hù)。監(jiān)測地塊盡可能選擇在地形開闊的地方，遠(yuǎn)離村莊、建筑、道路、河流、主干溝渠。監(jiān)測區(qū)域以匯水區(qū)為單元，匯水路線閉合，即入水和出水途徑單一，可控可測。監(jiān)測區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)投入（水源、肥料、農(nóng)藥）數(shù)量及基礎(chǔ)信息明確。

3.2 確定監(jiān)測指標(biāo)

3.2.1 監(jiān)測目的

農(nóng)田面源污染原位監(jiān)測的目的是要明確特定種植模式下，氮、磷等水污染物在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的遷移過程和遷移規(guī)律。對主要種植模式農(nóng)田監(jiān)測點發(fā)生的降雨、灌水、施肥及秸稈還田等過程實時實地監(jiān)測，明確氮磷進(jìn)入農(nóng)田系統(tǒng)的形態(tài)特征及規(guī)律；通過對該監(jiān)測點種植周期內(nèi)作物收獲物實時監(jiān)測，明確作物收獲物中籽粒等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量部分、秸稈等廢棄物部分?jǐn)y帶出農(nóng)田系統(tǒng)的氮磷總量；通過對該監(jiān)測點農(nóng)田每一次發(fā)生的地表徑流、地下淋溶實時監(jiān)測，明確以地表徑流形式進(jìn)入地表水體和以地下淋溶形式進(jìn)入地下水體的氮、磷污染物的形態(tài)特征及流失規(guī)律；通過對種植周期前后土壤中各種形態(tài)氮磷的監(jiān)測，明確特定種植模式下，氮磷在土壤中殘留積累特征及變化規(guī)律。對以上農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮磷污染物循環(huán)特征及遷移變化規(guī)律分析與總結(jié)，即可明確田塊尺度下，不同種植模式農(nóng)田面源氮磷污染物發(fā)生規(guī)律、形態(tài)特性及對地表水、地下水水質(zhì)的影響，從而為制定農(nóng)田面源防控技術(shù)措施提供參考。

3.2.2 樣品種類

為達(dá)到監(jiān)測目的，需對上述每個環(huán)節(jié)及過程實時實地監(jiān)測，采集每一過程中不同的樣品，分析其中污染物形態(tài)特征和數(shù)量。因此，農(nóng)田面源污染原位監(jiān)測需要測試分析的樣品有各類水樣、土壤樣品和植株樣品等。

（1）水樣種類。有降雨水樣、灌溉水樣、地表徑流水樣和地下淋溶水樣。在采集水量的基礎(chǔ)上，還需要測試分析的項目有水量、pH值、總氮（TN）、可溶性總氮（TDN）、硝態(tài)氮（NO3--N）、銨態(tài)氮（NH4+-N）、總磷（TP）、可溶性總磷（TDP）、正磷酸鹽（P043+-P）。水樣中顆粒態(tài)氮（PN）、顆粒態(tài)磷（PP）可以分別用差減法獲得，PN=TN-TDN、PP=TP-TDP。

（2）土壤樣品。分為監(jiān)測開始前的基礎(chǔ)土樣和監(jiān)測過程中的土樣。按照測試項目的不同要求，又可以分為風(fēng)干土樣和新鮮土樣。風(fēng)干土樣測試有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、陽離子交換量（CEC）、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、電導(dǎo)率；新鮮土樣測試硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、含水率等。

（3）植株樣品。主要是花卉樣品，除了需要稱量所有植株樣品的干重外，還需測試樣品中的全氮、全磷、全鉀含量。

3.3 監(jiān)測質(zhì)量控制

3.3.1 實時采樣監(jiān)測

為實時掌握監(jiān)測點的降水、產(chǎn)流情況，應(yīng)在每個監(jiān)測站點產(chǎn)生徑流時，對監(jiān)測點進(jìn)行樣品采集與檢測。開展監(jiān)測時，樣品的采集、運輸、保存、測試等環(huán)節(jié)都必須按要求實時進(jìn)行，否則測試結(jié)果的可靠性和真實性均得不到根本保證；在監(jiān)測區(qū)作物管理、代表性樣品的采集、休閑期降雨與產(chǎn)流觀測、樣品測試、監(jiān)測結(jié)果報告等方面都必須嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范操作，不允許隨意更改監(jiān)測頻率、內(nèi)容和步驟。此外，要保證監(jiān)測的及時性和規(guī)范性，還必須配置固定的、熟練的田間小區(qū)監(jiān)測實施人員和技術(shù)管理人員，并且所有人員都必須對規(guī)范的內(nèi)容和監(jiān)測的目的有充分的了解。

3.3.2 檢測控制

為保證監(jiān)測點樣品測試的準(zhǔn)確性，采取加標(biāo)樣和復(fù)測的方式對監(jiān)測樣品測試數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行控制。統(tǒng)一原位監(jiān)測點的水樣、土樣及植株標(biāo)準(zhǔn)樣用于抽樣復(fù)檢質(zhì)量控制。水樣、土樣及植株標(biāo)準(zhǔn)樣按照3%比例穿插標(biāo)樣，為了控制樣品分析的質(zhì)量，按照10%的比例對總樣品量進(jìn)行復(fù)測。

3.3.3 現(xiàn)場檢查

為了保證原位監(jiān)測的質(zhì)量，聘請相關(guān)專家對包括監(jiān)測設(shè)施、試驗人員、試驗記錄等全面檢查并對監(jiān)測技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。

3.3.4 實驗室質(zhì)量控制

采用空白實驗、校準(zhǔn)曲線的核查、加標(biāo)樣分析等手段控制實驗室內(nèi)質(zhì)量，以發(fā)現(xiàn)和消除實驗室存在的系統(tǒng)誤差。

4 結(jié)果分析

4.1 提灌水樣數(shù)據(jù)偏高

馬料河提灌水總氮、可溶性總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、總磷、可溶性總磷等指標(biāo)跟項目區(qū)域雨水檢測結(jié)果對比，提灌水樣數(shù)據(jù)偏高（見下表）。

4.2 水體總氮、總磷等指標(biāo)偏高

流經(jīng)項目區(qū)域內(nèi)的灌溉用水，在流經(jīng)項目區(qū)域后，匯合出水口流出后，從檢測結(jié)果可看出進(jìn)水口水樣各指標(biāo)均低于出水口水樣，說明灌溉水流經(jīng)項目區(qū)域后可能由于項目區(qū)域內(nèi)種植習(xí)慣、施肥習(xí)慣及灌溉方式，造成水體總氮、總磷等指標(biāo)偏高（見下表）。

檢測結(jié)果平均值比較表（mg/L）

5 存在問題及措施

5.1 存在問題

農(nóng)田面源污染退水監(jiān)測存在方法不統(tǒng)一、設(shè)施建設(shè)成本高、操作難度大、結(jié)果難以比對等問題，因此監(jiān)測站點設(shè)施建設(shè)、監(jiān)測過程管理、觀測記錄、樣品采集、分析測試、監(jiān)測質(zhì)量控制、監(jiān)測結(jié)果報告等各個環(huán)節(jié)應(yīng)制定嚴(yán)格的操作技術(shù)規(guī)范，建立一套較為統(tǒng)一的農(nóng)田面源污染退水監(jiān)測技術(shù)體系。

5.2 解決措施

5.2.1 明確規(guī)定監(jiān)測基本內(nèi)容

明確規(guī)定農(nóng)田面源污染監(jiān)測過程中監(jiān)測地塊小區(qū)管理、觀測記錄、樣品采集、樣品測試、監(jiān)測質(zhì)量控制、監(jiān)測結(jié)果報告等基本內(nèi)容。樣品分析測試環(huán)節(jié)明確規(guī)定監(jiān)測地點、監(jiān)測項目及采樣范圍、監(jiān)測時間、監(jiān)測布點、監(jiān)測采樣人員管理、監(jiān)測采樣質(zhì)量控制、樣品分析（室內(nèi)）質(zhì)量控制、監(jiān)測結(jié)果報告等內(nèi)容。

5.2.2 保證及時性和規(guī)范性

開展監(jiān)測時，保證監(jiān)測過程的及時性和規(guī)范性。及時性主要指在樣品采集、運輸、保存、測試等環(huán)節(jié)都必須按要求實時進(jìn)行，否則測試結(jié)果的可靠性和真實性均得不到根本保證。規(guī)范性主要指在小區(qū)作物管理、代表性樣品采集、休閑期降雨與產(chǎn)流觀測、樣品測試、監(jiān)測結(jié)果報告等方面都必須嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范操作，不允許隨意更改監(jiān)測頻率、內(nèi)容和步驟。

5.2.3 配備專職管理人員

要保證監(jiān)測工作及時性和規(guī)范性，還必須配置固定的、熟練的田間小區(qū)監(jiān)測實施人員和技術(shù)管理人員，并且所有人員都必須對規(guī)范的內(nèi)容和監(jiān)測的目的有充分的了解。本項目僅開展了一年度的監(jiān)測周期，有不足之處，需要進(jìn)一步完善。