延安市農(nóng)田面源污染防治技術(shù)探究

摘 要 隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加速推進，農(nóng)業(yè)面源污染問題日益嚴峻。延安市是陜西省重要的糧食生產(chǎn)大市，也面臨著農(nóng)田面源污染的困擾。為了給延安市乃至陜西省農(nóng)田面源污染防治工作提供參考，以延安市農(nóng)田面源污染防治為切入點，介紹了延安市農(nóng)田面源污染現(xiàn)狀，分析了造成農(nóng)田面源污染的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料過量使用、畜禽養(yǎng)殖污染、廢舊農(nóng)膜污染、秸稈污染等因素，并從源頭控制、過程控制、末端治理3方面說明延安市農(nóng)田面源污染防治技術(shù)。

關(guān)鍵詞 面源污染；農(nóng)田；污染防治；陜西省延安市

中圖分類號：S273 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.09.011

延安市位于黃土高原腹地，屬于半濕潤季風氣候，光照充足，熱量資源豐富，是陜西省重要的糧食生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)玉米和其他雜糧。根據(jù)《延安市第三次全國國土調(diào)查》統(tǒng)計，延安市有耕地面積約25.35萬hm2，截至2022年，糧食種植面積約14.70萬hm2，糧食總產(chǎn)量可達72.42萬t。但近年來隨著化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的過量使用，以及畜禽養(yǎng)殖業(yè)、工商業(yè)的快速發(fā)展，延安市農(nóng)田土壤環(huán)境遭到不同程度的污染，農(nóng)田面源污染形勢嚴峻。農(nóng)田面源污染不僅嚴重危害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，而且會對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成破壞，因此開展農(nóng)田面源污染防治工作意義重大。基于此，筆者以延安市為例，研究農(nóng)田面源污染防治技術(shù)，以期助力當?shù)馗邩藴兽r(nóng)業(yè)建設(shè)。

1" 延安市概況

延安市位于陜西省北部黃土高原地區(qū)，介于北緯35°21′～37°31′、東經(jīng)107°41′～110°31′，面積約3.7萬km2。該市地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地勢由西北向東南傾斜，海拔1 200 m左右。延安市屬暖溫帶大陸性季風氣候，光照充足，年平均氣溫10 ℃，≥0 ℃積溫為3 878 ℃，年降水量為600 mm，無霜期160 d左右[1]。延安市主要土壤類型為黃綿土、草甸土、棕壤土等，土壤pH值為7.0～8.5，土層深厚肥沃。截至2019年末，該市有耕地面積約25.35萬hm2，其中水田面積為540 hm2，水澆田面積為0.46萬hm2，旱地面積為25.09萬hm2，主要種植玉米、粱等農(nóng)作物。近年來，隨著工商業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加快，延安市面臨日益嚴重的農(nóng)田面源污染問題。開展農(nóng)田面源污染防治工作，對保障延安市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和推進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展意義重大。

1.1" 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料過量使用

近年來，延安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；潭炔粩嗵岣?，為追求糧食產(chǎn)量，農(nóng)民在種植農(nóng)作物過程中大量使用化肥、農(nóng)藥、地膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。然而調(diào)查顯示，延安市農(nóng)作物施肥量較大，但是利用率卻不高。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的過量使用不僅浪費了資源，還直接導致了面源污染物的大量積累。積累的氮、磷化合物隨雨水徑流進入周邊水體，是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素；殘留的農(nóng)藥累積在農(nóng)田土壤中，對土壤生態(tài)環(huán)境造成破壞[2]。

1.2" 畜禽養(yǎng)殖污染

隨著人們生活水平的提高和城鎮(zhèn)化進程的加快，延安市肉類消費量持續(xù)增長，帶動了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展。截至2023年，延安市有規(guī)模養(yǎng)殖場1 965個，畜禽存欄量、出欄量均已百萬頭以上。大量規(guī)模化養(yǎng)殖場集中分布，畜禽糞便年排放量巨大，占農(nóng)業(yè)面源污染總量的75%以上。部分養(yǎng)殖場直接排放未經(jīng)處理的畜禽糞便，嚴重污染了周邊的土壤和水體。畜禽糞便隨雨水徑流遷移，或者滲透到地下，對農(nóng)田和飲用水安全構(gòu)成威脅。畜禽糞便堆放不當，產(chǎn)生異味后會嚴重影響周邊居民的生活。

1.3" 廢舊農(nóng)膜污染

隨著塑料薄膜使用量的增加，廢舊農(nóng)膜的產(chǎn)生量呈逐年增加趨勢。根據(jù)統(tǒng)計，2020年延安市農(nóng)膜使用量較大，同比增長5%。由于回收利用率低，大量廢舊農(nóng)膜被隨意棄置在農(nóng)田，嚴重污染了土壤。廢舊農(nóng)膜會間接導致重金屬等污染物質(zhì)積累，降低土壤肥力，不利于作物生長。同時，殘留在農(nóng)田里的塑料碎片會流入水體，對水生生物造成傷害。為實現(xiàn)農(nóng)膜的可持續(xù)利用，延安市出臺了相關(guān)政策，要求加強源頭管理，實施農(nóng)膜分類回收利用和焚燒處置。但由于延安市農(nóng)村地區(qū)分散，回收網(wǎng)絡(luò)不健全，處理成本高，農(nóng)膜回收率仍然較低。

1.4" 秸稈污染

隨著機械化收割水平的提高，延安市每年產(chǎn)生大量秸稈。預計2025年，延安市秸稈產(chǎn)量將達到100萬t。然而在處理秸稈的過程中，部分農(nóng)民采取直接燒毀的方法，產(chǎn)生煙塵污染；大量秸稈堆積在農(nóng)田里，阻礙了次年春季的耕作準備工作，不利于農(nóng)作物生長。此外，秸稈腐爛會釋放氮、磷等養(yǎng)分，如果處理不當，這些養(yǎng)分會隨雨水徑流進入水體，引起水體富營養(yǎng)化。為了治理秸稈污染，延安市采取了一些措施，如秸稈機械碎剪還田、生物炭化處理等。然而由于資金和技術(shù)限制，這些處理方式的推廣程度還不高。

2" 延安市農(nóng)田面源污染防治技術(shù)

2.1" 源頭控制技術(shù)

2.1.1" 化肥農(nóng)藥科學施用技術(shù)

為了控制面源污染，延安市大力推廣科學施肥技術(shù)，持續(xù)推進測土配方施肥向縱深發(fā)展，大力推廣“果—沼—畜”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，加大果園種草綠肥翻壓、水肥一體化、秸稈還田等綠色生產(chǎn)技術(shù)措施的推廣應用力度，指導農(nóng)民科學合理施肥，鼓勵農(nóng)民使用有機肥。針對主要農(nóng)作物開展土壤測試，制訂科學合理的施肥方案和技術(shù)規(guī)程，確保每667 m2減少化肥用量10%～15%[3]。同時，延安市積極推廣應用無公害的微生物肥料和生物農(nóng)藥，促進農(nóng)藥化肥減量高效施用。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，延安市化肥施用量（折純量）從2017年的14.85萬t減少至2022年的13.87萬t，農(nóng)藥使用量也從2017年的880.1 t減少至2022年的743.99 t?？茖W合理地施肥、施藥，不僅可以減少面源污染負荷，還可以有效控制養(yǎng)分累積過量對農(nóng)作物生長的負面影響，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的雙提升。

2.1.2" 畜禽糞污綜合利用技術(shù)

延安市堅持“源頭減量、過程控制、末端利用”的治理路徑，對新建、改擴建畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場實行養(yǎng)殖污染防治“三同時”制度，大力推廣“生態(tài)養(yǎng)殖+沼氣工程+綠色種植”等循環(huán)發(fā)展模式和技術(shù)，配套建設(shè)糞肥田間貯存池、沼液輸送管網(wǎng)、沼液施用設(shè)施等，打通糞肥還田通道，促進種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)。截至2020年，延安市累計建成中小型沼氣池超過500座，日處理生豬糞便50 t。同時，采用高溫發(fā)酵技術(shù)對雞、牛、羊糞進行處理，年產(chǎn)有機肥40萬t。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，延安市畜禽糞污綜合利用率從2017年的70%左右提高到2022年的90.6%以上，沼氣和有機肥的使用，減少了化肥的用量。處理后的沼液、有機肥肥效好、污染小，既為種植業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)有機肥料，又減輕了面源污染負荷。此外，沼氣的利用緩解了部分農(nóng)村能源短缺的問題。

2.1.3" 秸稈還田技術(shù)

秸稈還田是利用秸稈資源進行肥料化處理后返回田間的一種技術(shù)，可以增加土壤的有機質(zhì)含量，改良土壤性質(zhì)，提高土壤肥力，同時減少環(huán)境污染。延安市作為雜糧生產(chǎn)區(qū)，每年產(chǎn)生大量秸稈，如果對秸稈資源化利用，可以達到節(jié)約資源、保護環(huán)境的雙重效果[4]。具體在實施秸稈還田時，應充分考慮土壤情況和作物營養(yǎng)需求，合理確定秸稈施用量。例如，延安市水稻秸稈還田量以3～4 t·hm-2為宜，玉米秸稈還田量以10～15 t·hm-2為宜，小麥秸稈還田量以4～6 t·hm-2為宜。同時，要注重提高秸稈的利用效率，可以采取腐熟還田、覆蓋還田等措施，并可以施用促進秸稈分解的微生物菌劑，控制秸稈還田對土壤環(huán)境的負面影響。

2.2" 過程控制技術(shù)

2.2.1" 生態(tài)攔截緩沖帶技術(shù)

生態(tài)攔截緩沖帶是在農(nóng)田與水體之間設(shè)置的保護帶，可以減緩農(nóng)田徑流速度，阻礙污染物向水體遷移。延安市地處黃土高原區(qū)域，水土流失嚴重，每年大量泥沙隨地表徑流輸入河流，加重了水體污染。因此，延安市在農(nóng)田面源污染防治中，應大力推廣應用生態(tài)攔截緩沖帶技術(shù)。具體來說，延安市可以在農(nóng)田與河流交界處劃設(shè)寬10～30 m的緩沖帶，并在緩沖帶內(nèi)種植阻滯泥沙遷移的植物，如蘆葦、歐菱等濕生植物，或者柳樹、桑樹、檸條等喬木灌木。植物的根系可以增強水土保持能力，莖葉可以阻擋泥沙的流動。在延安市主要河流如延河、汾川河沿岸逐步建立生態(tài)攔截緩沖帶，可進一步增強污染物去除效果，保護水環(huán)境。

2.2.2" 生態(tài)溝渠技術(shù)

延安市水土流失嚴重，每年大量泥沙隨地表徑流輸入河流，加重了水體污染。建設(shè)生態(tài)溝渠可以起到減緩地表徑流速度，使水流在溝渠中沉淀和過濾的作用，從而控制泥沙隨徑流輸移流失。具體來說，延安市可以在主要的農(nóng)田排水溝道中建設(shè)生態(tài)溝渠。生態(tài)溝渠底寬0.5～2.0 m，深0.3～0.8 m，兩側(cè)設(shè)寬1～2 m的維護通道，溝底及邊坡種植蘆葦?shù)葷裆参铩Ｉ鷳B(tài)溝渠中的植物可以減緩水流速度、固定土壤、吸收養(yǎng)分。此外，可以通過設(shè)置人工濕地區(qū)，配置沼泥、砂礫等介質(zhì)，進一步提高污染物去除效果。

2.2.3" 生態(tài)田埂技術(shù)

延安市境內(nèi)分布著大量梯田，這些梯田的田埂可以通過生態(tài)化改造，發(fā)揮攔蓄地表徑流、減緩水土流失的作用。具體來說，可以在梯田田埂的表層覆蓋草皮，其根系可以增強田埂的抗蝕性。同時，可在田埂兩側(cè)邊坡種植喬灌木和藤本植物，形成植物復層結(jié)構(gòu)[5]。據(jù)統(tǒng)計，延安市田埂草皮對水土流失的抑制率在80%以上，減少氮素流失率達60%。另外，為控制面源營養(yǎng)物質(zhì)的流失，可以在梯田田埂建造一定規(guī)模的穩(wěn)定塘，起到收集農(nóng)田表層徑流、沉淀泥沙、吸收污染物的作用。通過科學構(gòu)建生態(tài)田埂系統(tǒng)，不僅可以增強農(nóng)田的抗蝕能力，還可以在一定程度上控制面源污染物的流失，保護水環(huán)境。

2.3" 末端治理技術(shù)

2.3.1" 人工濕地技術(shù)

延安市可在農(nóng)田與水體之間建設(shè)人工濕地系統(tǒng)，對農(nóng)田地表排水進行處理。根據(jù)水質(zhì)條件，選擇自由水面濕地或沉水植物濕地。自由水面濕地可種植蘆葦?shù)葷裆参?，沉水植物濕地選用荇菜等水生植物。這些植物可直接吸收氮、磷等營養(yǎng)成分，根系分泌物也可促進污染物的降解。同時，濕地底泥中微生物的存在，可將有機物轉(zhuǎn)化為無機鹽，實現(xiàn)凈化作用。建設(shè)人工濕地時，需要考慮濕地面積、水力負荷等參數(shù)的匹配程度，并設(shè)計好水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。建設(shè)完成后，需要定期清除雜草和淤泥，補充過濾介質(zhì)等，保持系統(tǒng)的凈化能力。人工濕地可有效減少面源污染物對延安市水環(huán)境的影響，且成本較低。

2.3.2" 生態(tài)浮島技術(shù)

延安市地處黃土高原區(qū)，河流眾多，條件適宜建設(shè)生態(tài)浮島。生態(tài)浮島技術(shù)是利用水生植物和附著微生物的協(xié)同作用，從水體中吸收養(yǎng)分，達到治理水污染的目的。根據(jù)地區(qū)實際，延安市可以在主要河流匯水區(qū)選擇適宜水生植物生長的區(qū)域建設(shè)生態(tài)浮島。浮島載體可采用竹木等天然材料搭建，并種植萍蓬草、歐菱等植物。植物根系分泌物可刺激微生物活性，促進污染物降解。同時，植物對氮、磷等營養(yǎng)成分有一定的吸收作用。建成后的生態(tài)浮島要進行定期管理，包括除藻、補植、清淤等，保持系統(tǒng)處理效率。如果結(jié)合沉水植物修復等技術(shù)，可以進一步提高農(nóng)田面源污染治理效果。通過科學選址和建設(shè)，生態(tài)浮島技術(shù)可以發(fā)揮其凈化水質(zhì)的獨特優(yōu)勢，有助于減少延安市農(nóng)田面源污染對水環(huán)境的影響。

2.3.3" 土壤滲濾處理技術(shù)

延安市農(nóng)田面源污染物主要通過地表徑流進入河流和水庫，可通過土壤滲濾系統(tǒng)攔截處理。具體可在延安市農(nóng)田與水體接壤區(qū)域選址，利用當?shù)赝寥罉?gòu)建多級土壤滲濾工程。系統(tǒng)可分上游、下游兩個滲濾區(qū)，上游區(qū)主要進行物理過濾，使用砂及粗石材料；下游區(qū)主要進行微生物降解，構(gòu)建夯實的黏土層。滲濾系統(tǒng)還可種植蘆葦?shù)葷裆参?，發(fā)揮微生物與植物的協(xié)同作用。面源污染物隨地表徑流經(jīng)過濾材料的物理阻隔、土壤吸附作用凈化，植物根系可促進污染物微生物降解。應用該技術(shù)時，需要注意定期對系統(tǒng)進行除藻除草、更新材料等維護。滲濾系統(tǒng)建設(shè)成本較低，可有效控制面源污染物輸移，是延安市農(nóng)田面源污染防治的重要末端治理技術(shù)手段。

3" 結(jié)語

延安市農(nóng)田面源污染問題較為突出，主要原因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料過量使用、畜禽養(yǎng)殖污染、廢舊農(nóng)膜污染、秸稈污染等，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全造成一定危害。為有效防治農(nóng)田面源污染，延安市應當積極推廣源頭控制技術(shù)，嚴格規(guī)范施肥用藥，推進畜禽糞污資源化利用，并采取過程控制技術(shù)攔截凈化，最后輔以末端治理技術(shù)進一步提純處理，以切實減少污染物的產(chǎn)生和擴散。選擇科學合理、適應當?shù)貙嶋H的農(nóng)田面源污染防治技術(shù)，不僅可有效改善農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量，也將促進作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，保障區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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[3] 吳迪，何雨曦.遼河流域平原區(qū)典型河段沿岸污染入河調(diào)查研究[J].東北水利水電，2021，39（7）：25-26.

[4] 張新月.遼河流域農(nóng)田面源污染治理技術(shù)評估[D].沈陽：沈陽大學，2021.

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（責任編輯：劉寧寧）