農業面源污染的生態防治措施研究

周亞莉 錢小娟

(江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通226006)

農業面源污染的生態防治措施研究

周亞莉 錢小娟

(江蘇省水文水資源勘測局南通分局，江蘇南通226006)

隨著農業的發展，農業面源污染日漸嚴重，已成為導致河流和湖泊水環境惡化的主要原因之一。本文分析了農業面源污染的成因及危害，并提出從農田源頭污染和徑流污染2個方面采用生態工程措施防治農田面源污染，介紹并討論了幾種具有代表性的防治農業面源污染的生態工程措施，包括生態農業、水土保持、植被緩沖帶、濕地系統與生態渠系統等。生態工程措施立足于自然資源和生態系統自身的平衡，與傳統技術相比，效果好、運行費用低，更有利于環境的可持續發展，是治理農業面源污染的有效方法之一，在控制農業面源污染中具有廣闊的應用前景。

農業面源污染;生態工程;防治措施

農業面源污染主要是指由沉積物、農藥、廢料、致病菌等分散污染源引起的對水層、湖泊、河岸、濱岸等生態系統的污染。與點源污染相比，農業面源污染具有時空范圍更廣、不確定性更大，成分、過程更復雜，難以控制等特征，這使其監測精度低、監測成本大，治理難度遠高于點源污染。農業面源污染是環境問題中具有挑戰性的難點問題，目前的污染控制主要局限于工業和城市生活的點源污染，而對于農田徑流、農村生活污水以及畜禽養殖所產生的大量農業面源污染卻未采取有效措施，導致農業面源污染成為影響水體污染的主要因素，威脅著全球的地表水環境，已引起世界各國的普遍關注。本文分析了我國農業面源污染的現狀及成因，同時借鑒國內外相關領域的研究，提出了農業污染的生態防治措施。

1 我國農業面源污染的成因及危害

1.1 化肥農藥的過量施用，利用率低

我國以不到世界10%的耕地供養著世界22%的人口，由于人多地少，土地資源開發已接近極限，再加之耕地面積日益減少、退化，農業整體科技含量不高等問題，目前只能通過化肥、農藥的施加來提高糧食的產量。除此之外化肥、農藥使用量較大的蔬菜業、花卉業、果樹業發展迅速，使我國成為世界上最大的化肥消費國，也是生產和使用農藥的大國。

據調查目前我國化肥平均使用效率僅30%左右，其余部分隨地表徑流、水土流失等途徑流入水體，流失的化肥導致藻類等水生生物大量繁殖，水中溶解氧急劇下降，水質惡化，破壞水生態系統。農藥施用與農田化肥一樣存在有效利用率低的問題，一般不超過20%，大部分農藥飄散于空氣中或降落于地面，進入大氣、土壤、地表水、地下水，從而對環境造成污染［2］。

1.2 畜禽養殖廢棄物處理率低

近年來我國畜禽養殖業迅速發展，畜禽養殖已由傳統的農村個體散養逐步走向集約化、規模化養殖，飼養方式、養殖規模均發生了較大的變化，污染程度和分布區域也隨之變化。由于目前畜禽廢棄物的處理率低，再加之畜禽養殖業的糞便和糞水排放量逐年增加，這類污染物氮磷營養元素含量較高，污染物流入河道、湖泊，造成水體富營養化，河水變臭，魚類大量死亡，對水環境造成嚴重污染。畜禽養殖廢棄物的污染問題已成為當前農業面源污染的主要污染源之一。

1.3 農村生活垃圾污染加劇

我國的生活垃圾數量巨大，按4億城鎮人口每人每天產生1.0kg計，9億農村人口每人每天產生0.5kg計，全國每天共產生生活垃圾85萬t，全國每年合計將增加生活垃圾27 375萬t［1］。這些生活垃圾不少沒有得到及時處理和衛生填埋，而是在城郊和鄉村露天堆放，特別是塑料袋、農藥包裝物等有害垃圾的堆放，不僅占去了大片可耕地，也是病毒細菌的傳播源，其滲漏液污染地表水和地下水，造成了水體的污染。大量生活垃圾的產生和累積，加劇了農村生態環境的惡化。

1.4 環境意識淡薄，缺少技術指導

農民缺乏環境保護意識，對科學、安全、合理施用化肥和農藥了解甚少，加之農技指導技術人員有限，指導培訓力度不夠，導致農業面源污染預防不到位、控制不及時。

2 農田面源污染的生態防治措施

農田面源污染的生態防治措施可分為源頭污染防治措施和遷移控制途徑控制措施兩方面，具體的可以根據實際情況制定相應的措施，與此同時也必須對這兩方面進行有機結合。

2.1 農田源頭污染的生態控制措施

2.1.1 生態農業措施

生態農業是指在保護、改善農業生態環境的前提下，遵循生態學、生態經濟學規律，運用系統工程方法和現代科學技術，集約化經營的農業發展模式。生態農業遵循可持續發展的理念，重視農村生態環境的建設，提倡適量施肥和采用低毒高效的農藥，并鼓勵植樹造林，防治水土流失和荒漠化，從而改善生態環境。生態農業技術通過提高生物能的轉化率、廢棄物的再循環利用率等，促進物質在農業生態系統內部的循環利用和多次重復利用，以減少資源的消耗，使廢物的產生最小化，由此從源頭減少農田的面源污染，是保護環境的一條有效途徑。

2.1.2 水土保持措施

水土流失既是一種面源污染的形式，同時又是其它面源污染物流失的載體。污染物在地表徑流和侵蝕泥沙攜帶下進入水體，造成水體污染，這是引起農業面源污染的一個重要原因，因此必須實施和推廣水土保持技術，防止水土流失。當前減少水土流失的措施主要有農業耕作措施、林草措施、工程措施和生物措施。在一個治理區域內，需要根據不同地塊，通過土地適宜性評價，因地制宜地采取措施。我國的水土保持工作者通過長期研究發展的“工程措施、生物措施和蓄水保土相結合”的水土保持系統對減少水土流失有明顯效果，實施時，將谷坊壩、梯田、截流溝、水平條等與植物籬、地埂植被技術結合在一起，層層設防、節節攔蓄，形成了完整的水土流失綜合防護體系［3］。

注釋應在正文中以上標序號形式標注（例：①），并列于所在頁的下方。參考文獻一律采用實引制，引文需以（作者，發表年份）形式在正文中標注，如（張三，2015），并在文后按作者姓氏首字母順序排列，英文文獻在前，中文文獻在后。具體參考文獻格式見本刊網站。

2.2 農田徑流污染的生態控制措施

控制農田徑流污染的生態措施是從遷移途徑上對農田面源污染進行控制，主要包括人工濕地、生態渠和植被緩沖區等措施。

2.2.1 人工濕地

人工濕地污水處理技術是從20世紀70年代發展起來的，其基本結構是在一定長寬比及底面坡降的洼地中，填充著一定級配的填料，以及填料表層種植的一些處理性能良好、具景觀和經濟價值的水生植物所共同構成的一個處理污水的濕地生態系統。人工濕地成熟后，填料表面吸附了很多微生物，形成了大量的生物膜，植物根系分布于池中，通過物理、化學及生物三重反應機理協同凈化污水。

自我國在“八五”攻關課題“滇池防護帶農田徑流污染控制工程技術研究”中，首次引進處理城市生活污水的人工濕地工程技術來處理農田徑流廢水以來，該項技術應用于面源污染治理已取得了不少成功的例證［4］。田猛、張永春等運用人工濕地和前置庫相結合的技術對太湖流域的面源污染控制進行了研究;深圳環科所設計了“洪湖人工濕地系統水質凈化工程”，工程建后污水水質明顯改善;朱偉、逄勇等也運用人工濕地技術對鎮江金山湖的水質進行治理［5－6］。實踐表明，人工濕地系統凈化功能強，對有機物及氮磷的去除效果好，且投資低、處理效果好、操作簡單與景觀建設相結合，具有凈化美化環境的良好生態效果，被認為是控制面源污染的一種低費用、實用有效的方法。

2.2.2 生態渠

生態渠是近年來用于治理農業面源污染，生態修復系統環境的一個有效措施。生態渠是對原有的農灌渠進行生態化改造。根據原有農田溝渠雜草叢生、水流不暢、溝渠生態系統支離破碎等現狀，依據生態學和環境工程學原理，對農田溝渠進行必要的生態學改造，使其兼顧灌溉排水和污水凈化功能。我國農村的大部分防滲渠都采用普通混凝土作護坡，普通混凝土由于是無孔的介質，阻斷了水體和近岸陸地土壤之間的聯系，不具有植被生長所必需的土壤環境，近岸生物和微生物失去了生存空間，水生植物難以在堅硬密實、無連續空隙的普通混凝土表面上生長，水生動物也因此失去了生息空間。生態渠的護坡利用新型材料——生態混凝土對渠道的護坡進行改造，生態混凝土護坡主要利用其中的連續空隙，為岸邊植物提供相應的生存空間，同時為微生物提供棲息附著場所。重建沿岸陸生、濕生、水生植物群落，綠化堤岸護坡，保持綠色自然景觀，進而恢復水體的生物多樣性，達到水質凈化效應、生態效應和景觀效應并舉的效果。

國外與溝渠相關的研究正處于發展階段，已取得一些研究成果，據報道，美國和加拿大有65%的農田利用溝渠網排水。我國在此方面的研究尚處于起步階段。楊林章等研究表明，生態溝渠對農業非點源污染氮磷削減率可達40%以上［7］。根據對滇池北岸梁家村原有農田溝渠生態改造，治理居民農田混合區面源污水的相關研究成果，生態渠對TN、TP和COD的平均濃度削減率，分別達到48.3%、60.6%和58%，凈化效果要比傳統渠道好得多［8］。海安角斜、南京江寧區、常州武進區目前也已建成利用氧化塘和生態渠相組合的工藝處理農村生活污水的范例。農田生態溝渠不僅污水凈化效果顯著，而且不另占用土地，具有應用推廣價值。

2.2.3 植被緩沖區

植被緩沖區是設立在面源污染區與受納水體之間，由林、草或濕地植物覆蓋的區域，通常為帶狀。植被緩沖區不僅能對污染物進行有效的阻截、吸收和分解，還可防止水土流失和河道堵塞，從而穩定堤岸，促進生物多樣性，對改善生物棲息地和種群具有很好的效果。

建立植被緩沖區是美國防治面源污染的重要措施之一。美國農業部森林司推薦了確定植被緩沖區的主要方法，并提出了濱岸緩沖帶設計、建設和管理的建議，同時結合3S技術對流域進行監督和管理。Haycock等關于緩沖帶寬度的研究表明，5m寬的緩沖帶可攔截大部分粗顆粒泥沙，當帶寬＞10m時，對其泥沙的總體攔截率達80%以上，對總磷的的攔截率達50%，去污效果隨著緩沖帶寬度的增加而提高。具體設計中，植被緩沖帶必須結合農業用地需求和自然景觀功能兩個角度來設計。建立植被緩沖區，不僅具備較好的環境效益，同時也存在一定的經濟效益和生態景觀效益，是目前農業面源控制中值得推廣的防治措施［4］。

除以上所介紹的三種防治農田徑流污染的生態措施外，氧化塘、人工多水塘以及前置庫等生態技術近年來也被應用于治理面源污染，具體選用何種措施應根據當地的實際情況，制定與當地環境相符的生態控制措施。

3 結語

隨著點源污染控制的逐漸加強，面源污染對環境的影響日漸突出。農業面源污染由于其成因和特點，治理難度高，已成為環境問題中具有挑戰性的難點問題，其能否得到有效控制，直接關系到農業的可持續發展和農村的現代化進程。生態工程措施立足于自然資源和生態系統自身的平衡，與傳統技術相比，效果好、運行費用低，更有利于環境的可持續發展，是治理農業面源污染的有效方法之一，在控制農業面源污染中具有廣闊的應用前景。

(編輯:田紅)

［1］李偉華，袁仲，張慎舉.農業面源污染現狀與控制措施［J］.安徽農業科學，2007，35(33):10784－10786.

［2］蔡新源.農村面源污染的特點和控制［J］.科技資訊，2009，(11): 113.

［3］崔海濤，石靜，王春生等.生態技術在水庫農業非點源污染防治中的應用［J］.農業環境與發展，2008，(5):119－120.

［4］可欣，于維坤，尹煒等.小流域面源污染特征及其控制對策［J］.環境科學與技術，2009，32(7):201－205.

［5］田猛，張永春.用于控制太湖流域農村面源污染的透水壩技術試驗研究［J］.環境科學學報，2006，26(10):1665－1670.

［6］劉恩玲，徐鳳鑫.人工濕地生態技術在農村面源污染治理中的應用研究進展［J］.溫州農業科技，2006，(4):4－6.

［7］楊林章，周小平，王建國等.用于農田非點源污染控制的生態攔截型溝渠系統及其效果［J］.生態學雜志，2005，24(11):1371－1374.

［8］殷小鋒，胡正義，周立祥等.滇池北岸城郊農田生態溝渠構建及凈化效果研究［J］.安徽農業科學，2008，36(22):9676－9679，9689.

AbstractThe agricultural non-point pollution is one of the main reasons for the deterioration of water quality in river and lake.This paper analyzed the causes and damages of agricultural non-point pollution，and put forward the ecological engineering measures to control the agricultural non-point pollution in terms of the runoff and agricultural pollution sources.The paper also introduces several typical ecological engineering measures，such as ecological agricultural，wetland system，water and soil conservation，etc.Ecological engineering measures is based on the balance of nataral resources and ecological system.Compared with traditional techniques，ecological engineering is effective，with low cost and sustainable.

Key wordsagricultural non-point pollution;ecological engineering;prevention measures

Study on the Ecological Prevention Measures for Agricultural Non-point Pollution

ZHOU Ya-liQIAN Xiao-juan
(Nantong Substation of Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province，Nantong Jiangsu 226006，China)

X501

A

1002－2104(2010)05專－0201－03

2010-04-28

周亞莉，工程師，主要研究方向為水資源調查評估。