長三角地區(qū)農(nóng)田退水生態(tài)攔截技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用與發(fā)展思考

摘 要：在概述我國農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀和農(nóng)田退水治理常用生態(tài)攔截技術(shù)的基礎(chǔ)上，以長三角地區(qū)為例，通過對當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水治理中生態(tài)攔截技術(shù)應(yīng)用效果的對比分析，得出最優(yōu)生態(tài)攔截技術(shù)方案為生態(tài)攔截溝渠、人工濕地、脫氮除磷裝置治理技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步分析影響其應(yīng)用效果的原因，并探索提出相應(yīng)策略，以助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)污染；生態(tài)攔截；農(nóng)田退水；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：S276.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2024）15-154-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.15.033

0 引言

建設(shè)美麗中國是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的重要目標(biāo)。《中共中央 國務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)的意見》要求，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村要聚焦農(nóng)業(yè)面源污染突出區(qū)域強(qiáng)化系統(tǒng)治理?！?020年第二次全國污染源普查公報(bào)》顯示，農(nóng)業(yè)源是全國水污染的重要來源，2017年農(nóng)業(yè)水源水污染物中總氮和總磷的排放量分別為141.49萬t，21.20萬t。而農(nóng)田退水是農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染源之一。農(nóng)田退水中包含大量有機(jī)物和氮、磷等元素，直接排入受納水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，進(jìn)而導(dǎo)致水質(zhì)持續(xù)惡化，影響水生動(dòng)植物的生存，不利于美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。目前，農(nóng)田水肥利用率低、農(nóng)藥的不合理噴灑及對污染缺乏生態(tài)科學(xué)治理是農(nóng)田退水污染的重要原因。農(nóng)田退水污染的控制與治理主要從源頭和過程兩方面開展。在源頭控制上，應(yīng)加強(qiáng)測土配方施肥技術(shù)推廣應(yīng)用，合理化利用有機(jī)肥，提高農(nóng)田水肥利用率，合理施用農(nóng)藥，提高耕地質(zhì)量；在過程控制上，應(yīng)積極研究采用以氮磷削減為導(dǎo)向的生態(tài)攔截技術(shù)。

1 常用的農(nóng)田退水生態(tài)攔截技術(shù)

目前，常用的農(nóng)田退水生態(tài)攔截技術(shù)主要有生態(tài)攔截溝渠、植物塘、人工濕地等治理技術(shù)。其中，生態(tài)攔截溝渠治理技術(shù)是迄今農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最普遍的氮磷攔截技術(shù)［1］。

1.1 生態(tài)攔截溝渠

生態(tài)攔截溝渠治理技術(shù)是在確保溝渠排灌功能的前提下，在溝渠中建設(shè)節(jié)制閘壩、攔水坎、透水壩等輔助性工程設(shè)施，采用設(shè)置生物材料及配置植物群落等措施。生態(tài)攔截溝渠降低農(nóng)業(yè)面源污染的作用機(jī)制主要有2個(gè)方面.一是降低水流流速，使得部分不溶性顆粒物沉降效率提高或被直接截留、吸附，防止水土流失的同時(shí)減少水體中污染物的含量。ALEXANDER等［2］研究認(rèn)為，不同規(guī)模的河道系統(tǒng)對氮的削減差異顯著，其中小型河道是去除氮、磷污染物的重要場所。二是植物群落對水體中可溶性的氮、磷等污染物有較好的吸收富集作用，降低了水中污染物濃度［3］。曹威［4］研究表明，冬季由于水生植物死亡和水量減少，生態(tài)攔截溝渠對總氮和總磷的吸附能力顯著降低，氣溫回暖后水生植物恢復(fù)生長，對總氮和總磷的吸附能力開始恢復(fù)。

1.2 植物塘治理技術(shù)

植物塘是一種以水生植物為主體構(gòu)建的浮游生物-水生植物-微生物群落共生系統(tǒng)，可利用植物自身的吸收富集、微生物的光合作用降解和植物根部水底環(huán)境基質(zhì)的物理作用，促進(jìn)水中懸浮物的沉降，并有效去除污水中有機(jī)物、氮磷無機(jī)物等污染物［5］。植物塘對污染物的凈化效果受水生植物的影響。劉淼等［6］研究表明，對于沉水植物穩(wěn)定塘，沉水植物組合能取得比單類植物更好的凈水效果，不同沉水植物組合的凈水效果也各有不同。

1.3 人工濕地治理技術(shù)

人工濕地治理技術(shù)是主要利用基質(zhì)、植物和微生物，通過物理、化學(xué)和生物協(xié)同作用進(jìn)行污水治理的新型技術(shù)。人工濕地具有氮磷去除效果較好和景觀效應(yīng)良好的特點(diǎn)，但也存在占地面積大、易堵塞、脫氮除磷效率受植物種類及季節(jié)影響等問題。在人工濕地治理中采取建設(shè)生態(tài)攔截溝渠等前置處理措施，可以提高人工濕地運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，水平潛流式人工濕地、垂直潛流式人工濕地存在工程造價(jià)高、施工難度大、管理不易等問題，限制了其建設(shè)和運(yùn)行。基質(zhì)、植物和微生物是影響人工濕地凈化效果的重要因素。張盛宇［7］的研究表明，不同基質(zhì)組合對氨氮和磷的去除效果有較大差異，挺水植物對氨氮和總磷的去除效果總體高于沉水植物，復(fù)合植物系統(tǒng)的微生物群落生長明顯優(yōu)于單一的植物系統(tǒng)，更有利于對污染物的去除。

2 長三角地區(qū)農(nóng)田退水生態(tài)攔截技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

根據(jù)對相關(guān)文獻(xiàn)的分析結(jié)果（見表1），生態(tài)攔截溝渠在長三角地區(qū)農(nóng)田退水治理中的應(yīng)用較為廣泛，生態(tài)攔截渠、人工濕地、脫氮除磷裝置的組合應(yīng)用對氮、磷的去除率比單獨(dú)應(yīng)用生態(tài)攔截溝渠有明顯提升。

從表1來看，江蘇地區(qū)農(nóng)田退水中總磷、總氮、氨氮的去除率普遍高于上海市和浙江地區(qū)。這可能是由于上海市和浙江地區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)要早于江蘇地區(qū)，水體污染物濃度相對較低，在農(nóng)田退水改造中污染物去除率會(huì)比較低；也有可能是由于這幾個(gè)地區(qū)施肥、灌溉方式存在差異，最終在農(nóng)田退水改造中污染物去除率也出現(xiàn)差異。

3 長三角地區(qū)農(nóng)田退水生態(tài)攔截技術(shù)的影響因素及對策建議

3.1 政策因素

各級政府發(fā)布的相關(guān)支持政策往往能推動(dòng)各地農(nóng)田退水治理的快速發(fā)展。2021年9月6日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《全國高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃（2021—2030年）》。此后，全國先后出臺相應(yīng)政策并建設(shè)示范點(diǎn)，通過田塊整治、溝渠配套、節(jié)水灌溉、林網(wǎng)建設(shè)和集成推廣綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)等措施建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，增強(qiáng)了農(nóng)田生態(tài)防護(hù)能力，減少了農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，為后續(xù)農(nóng)田退水治理奠定了基礎(chǔ)。

2022年3月2日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)入河入海排污口監(jiān)督管理工作的實(shí)施意見》，明確將排查出的農(nóng)業(yè)排口納入管理范圍，提出研究符合種植業(yè)特點(diǎn)的農(nóng)業(yè)面源污染治理模式。浙江省平湖市先行先試，首創(chuàng)農(nóng)田退水的“零直排”模式，融合了土地整治工程、農(nóng)田水利工程、生態(tài)環(huán)境工程，開展了一場農(nóng)業(yè)面源污染治理的“生態(tài)革命”。自此，長三角地區(qū)各地結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)特點(diǎn)，針對性展開農(nóng)田退水治理工作。

3.2 經(jīng)濟(jì)因素

國家級、省級相關(guān)主管部門的專項(xiàng)資金支持力度和地方財(cái)政能力是影響農(nóng)田退水治理成效的2個(gè)重要因素。

2019年11月14日，上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)、上海市財(cái)政局制定了《上海市農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目和資金管理辦法》，安排資金支持對農(nóng)田進(jìn)行綜合治理和保護(hù)。2023年1月27日，江蘇省生態(tài)環(huán)境廳印發(fā)《江蘇省農(nóng)業(yè)面源污染治理試點(diǎn)專項(xiàng)資金項(xiàng)目申報(bào)指南（2023年）》，提出發(fā)揮財(cái)政資金支持引導(dǎo)作用，進(jìn)一步解決現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)面源污染影響地表水環(huán)境質(zhì)量的突出問題。2023年5月31日，浙江省財(cái)政廳、浙江省水利廳印發(fā)《浙江省中央財(cái)政水利發(fā)展資金管理辦法實(shí)施細(xì)則》，明確在河流治理、水土保持、農(nóng)村河塘整治等方面提供資金支持。

除國家級、省級相關(guān)主管部門的專項(xiàng)資金支持外，地方的財(cái)政能力決定了當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水治理的水平。生態(tài)攔截溝渠造價(jià)在500～2 000元/m［15］，如當(dāng)?shù)匾验_展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，生態(tài)攔截溝渠的建設(shè)成本將會(huì)降低。管理維護(hù)成本是影響農(nóng)田退水治理成效的重要因素。目前，“重建輕管”現(xiàn)象普遍存在。各地在運(yùn)維管護(hù)、落實(shí)管護(hù)經(jīng)費(fèi)、設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位、定期開展水質(zhì)檢測等方面，還欠缺，出現(xiàn)了經(jīng)費(fèi)缺乏、維護(hù)積極性不夠和管理混亂等問題。此外，在前期設(shè)計(jì)、建設(shè)過程中，選擇合理的生態(tài)攔截技術(shù)、合適的水生植物也可降低運(yùn)維難度和成本。

3.3 對策建議

深入研究國家、地方發(fā)布的有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染防治的政策，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，找出適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水治理長效發(fā)展的方向，推動(dòng)當(dāng)?shù)貙r(nóng)田退水治理工作自上而下的政策支持。同時(shí)，積極申請各類專項(xiàng)資金，利用各地高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的基礎(chǔ)，解決項(xiàng)目啟動(dòng)、建設(shè)和運(yùn)維等環(huán)節(jié)的資金難題。

各地需因地制宜，探討并實(shí)施適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水的治理技術(shù)和管理模式，切實(shí)保證項(xiàng)目落地后能達(dá)到預(yù)期治理效果，確保運(yùn)維管理機(jī)制能發(fā)揮積極作用，推動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水治理工程高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié)束語

政策因素和經(jīng)濟(jì)因素是影響農(nóng)田退水治理成效的2個(gè)重要因素。國家、地方發(fā)布的針對農(nóng)業(yè)面源污染防治的相關(guān)政策能有效推動(dòng)農(nóng)田退水治理，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的財(cái)政狀況是制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)田退水治理成效的主要因素。

目前，長三角地區(qū)大部分城市均有高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)試點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上開展農(nóng)田退水治理會(huì)極大地降低治理成本。引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥和灌溉，建立健全運(yùn)維管護(hù)、落實(shí)管護(hù)經(jīng)費(fèi)、定期開展水質(zhì)檢測等方面的管理考核機(jī)制，可持續(xù)提升農(nóng)田退水治理工程的建設(shè)與運(yùn)維水平，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

在長三角地區(qū)，生態(tài)攔截溝渠在農(nóng)田退水治理中的應(yīng)用較為普遍。各地須因地制宜，考慮水生植物在不同季節(jié)的經(jīng)濟(jì)性和功能性，選用適合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)攔截技術(shù)，以降低后期運(yùn)維難度和成本。這對于農(nóng)田退水治理設(shè)施的長期運(yùn)行十分必要。

參考文獻(xiàn)：

［1］WANG J L，CHEN G F，ZOU G Y，et al.Comparative on plant stoichiometry response to agricultural non-point source pollution in different types of ecological ditches［J］.Environ Sci Pollut Res Int，2019，26（1）：647-658.

［2］ALEXANDER R B，SMITH R A，SCHWARZ G E.Effect of stream channel size on the delivery of nitrogen to the Gulf of Mexico［J］.Nature，2000，403（6771）：758.

［3］游海林，吳永明，劉麗貞，等.生態(tài)溝渠對農(nóng)村小流域面源污染物的攔截效應(yīng)研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020，43（4）：130-138.

［4］曹威.生態(tài)溝渠對農(nóng)田退水的水質(zhì)改善情況分析［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2023，43（4）：54-57.

［5］GALLEGO I，PéREZ-MARTíNEZ C，SáNCHEZ-CASTILLO P M ，et al.Physical， chemical， and management-related drivers of submerged macrophyte occurrence in mediterranean farm ponds［J］.Hydrobiologia，2015，762（1）：209-222.

［6］劉淼，陳開寧.植物配置與進(jìn)水碳氮比對沉水植物塘水質(zhì)凈化效果的影響［J］.環(huán)境科學(xué)，2018，39（6）：2706-2714.

［7］張盛宇.“植物塘-人工濕地”復(fù)合系統(tǒng)對農(nóng)田退水的生態(tài)攔截效應(yīng)研究［D］.沈陽：沈陽大學(xué)，2021.

［8］王沛芳，婁明月，錢進(jìn)，等.農(nóng)田退水凈污濕地對污染物的凈化效果及機(jī)理分析［J］.水資源保護(hù)，2020，36（5）：1-10.

［9］朱金格，張曉姣，劉鑫，等.生態(tài)溝-濕地系統(tǒng)對農(nóng)田排水氮磷的去除效應(yīng)［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，38（2）：405-411.

［10］范亞駿，蔡穎，何成達(dá)，等.不同種植季三塘生態(tài)治理工程處理農(nóng)田退水效能分析［J］.鄉(xiāng)村科技，2023，14（15）：155-158.

［11］高陽，王超，王沛芳，等.不同尺度排水溝道對稻田退水中氮磷的削減規(guī)律及影響因素研究［J］.環(huán)境工程，2023，41（5）：8-15.

［12］晉迎兵.基于炭基有機(jī)肥替代和生態(tài)溝攔截的稻田氮磷流失控制技術(shù)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2021.

［13］徐著.農(nóng)田氮磷生態(tài)攔截溝工程對糧食功能區(qū)氮磷減排效果［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，65（6）：1491-1495.

［14］廖遠(yuǎn)三，陳承勝，周國靜.生態(tài)攔截溝工程及景觀設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)踐［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，63（8）：1725-1727，1737.

［15］尤濱乾，賈偉忠，葛佳穎，等.海寧市農(nóng)田退水“零直排”治理現(xiàn)狀、問題與對策建議［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，64（9）：2301-2304.

（欄目編輯：賀躍通）