江蘇里下河地區農業面源污染防治對策研究與示范

張家宏，何 榕，王桂良，朱凌宇，葉 浩，王守紅，寇祥明，徐 榮，韓光明，畢建花

（1江蘇里下河地區農業科學研究所，江蘇揚州225007；2江蘇省生態農業工程技術研究中心，江蘇揚州225009）

0 引言

造成中國農業面源污染的根源是，不注重資源的優化配置與合理使用、片面追求高產而忽略農產品質量和農業生態平衡的非科學經管理念和落后生產方式，如過度發展種養脫節的單一性規模化的種植或養殖、化學農藥的過量使用、化學肥料的過量撒施、種植業區農作物秸稈的露天焚燒或隨意廢棄、大型養殖場禽畜糞便不作無害化處理而隨意廢棄或排放等，嚴重污染了環境。據統計，造成河流和湖泊富營養化問題的60%～80%源自農業面源污染[1]。近年來，中央一號文件明確指出，農業面源污染治理是關系中國農業可持續發展和社會主義新農村建設的重要問題[2]。農業部提出了到2020年實現“一控兩減三基本”的總目標。化肥、農藥的減量化施用及生態農業實施[3]是減少面源污染的重要途徑，在區域性面源污染的防治中取得實效。如在太湖流域針對農作物種植提出了“生態施肥量”和“經濟施肥量”的科學施氮理念并大面積推廣[4]；浙江省實施農藥減量控害增效工程[5]，有效降低農業面源污染程度；在洪澤湖濕地宜林地區發展循環農業[6]，減少污染物產生。

江蘇里下河地區是著名的魚米之鄉，地處江淮之間，境內洪澤湖、高寶邵伯湖緊密相連，京杭大運河縱貫南北，南水北調東線干渠穿境而過。因水而興的“四水”（水稻、水產、水禽和水生蔬菜）種養業異常發達，成為當地農業的特色產業和支柱產業[7]。近年來，江蘇里下河地區良好的水土環境深受農業面源污染之害。在全省開展江淮生態大走廊建設的背景之下，農業面源污染的防治任務尤為緊迫。為減輕面源污染，保護一方水土，筆者立足于江蘇里下河地區的資源稟賦和農業生產實際，以發展“食物鏈+農業產業鏈”的“雙鏈型生態農業”為抓手[8-9]，從不同生態農業模式的物質流、能量流、效益流研究分析出發[10]，從事區域性面源污染防治研究與示范工作十多年，取得了顯著成效。從技術層面，提出了江蘇里下河地區農業面源污染防治的三大對策，即實施綠色種養的生態農業模式、構建綠色施肥和病蟲草害綠色防控技術體系，為推動本地區生態農業的發展、實現區域性農業面源污染的根本防治起到了引領示范作用。相關技術的推廣應用，多次獲得江蘇省農業技術推廣獎和農業部農牧漁業豐收獎。

1 實施綠色種養的生態農業模式，并標準化示范推廣

實施綠色種養的生態農業，能夠實現農業生產過程中物質和能量流動的良性循環，促使農業廢棄物得到無害化自然消解和資源化循環利用，避免污染周邊環境，最終實現經濟和生態環境的協調發展。

1.1 農牧結合型

該類模式成功的案例有“草-鵝-稻-鴨”[11]和“鮮食玉米-奶牛-牧草”[12]2種。“草-鵝-稻-鴨”綠色種養模式，是指秋冬季種植牧草（多花黑麥草、紫云英等）養鵝，春夏季稻田養鴨；“鮮食玉米-奶牛-牧草”綠色種養模式，是指春夏季種植鮮食玉米，秋冬季種植牧草（多花黑麥草、紫云英等），鮮食玉米秸稈和牧草養殖奶牛。集成了相關配套技術，并先后制定了《牧草-鵝-水稻鏈式操作規程》[13]（DB32/T 1157—2007）、《鮮食玉米-奶牛-沼氣-牧草鏈式操作規程》[14](DB32/T 1158—2007)、《牧草-鵝-水稻-鴨鏈式操作規程》[15](DB32/T 1667—2010)等江蘇省地方標準，實現大面積推廣應用。

1.2 林牧結合型

該類模式成功的案例有“林-草-鵝”[16]。“林-草-鵝”綠色種養模式，是指在林間套種牧草養鵝，春夏季種植蘇丹草、狼尾草或菊苣等，秋冬季種植多花黑麥草、紫云英等。集成了相關配套技術，并制定了江蘇省地方標準《林-牧草-鵝鏈式操作規程》[17](DB32/T 1668—2010)，實現推廣應用。

1.3 農（林）牧漁結合型

該類模式成功的案例有“鮮食玉米-肉牛-克氏原螯蝦[14]（俗稱小龍蝦）”和“林-草-鵝-蝦[18]（指小龍蝦，下同）”。“鮮食玉米-肉牛-克氏原螯蝦”綠色種養模式，是指春夏季種植鮮食玉米，秋冬季種植多花黑麥草、紫云英等牧草，鮮食玉米秸稈和牧草飼喂肉牛和克氏原螯蝦；“林-草-鵝-蝦”綠色種養模式，是指在林間套種牧草養鵝養蝦，春夏季種植蘇丹草、狼尾草或菊苣等，秋冬季種植多花黑麥草、紫云英等。集成了相關配套技術，并制定了江蘇省地方標準《鮮食玉米-肉牛-沼氣-克氏原螯蝦鏈式操作規程》[19](DB32/T 1686—2010)，以及揚州市地方標準《林-牧草-鵝-克氏原螯蝦鏈式操作規程》[18](DB3210/T 55—2013)，在有條件的地區實現推廣應用。

1.4 “四水”生態種養型

該類模式成功的案例有：“水稻-鴨-魚”[7,20]、“空心菜-鴨-魚”[7]、“茭白-蝦”[7]、“荷藕-蝦”[7]、“芡實-蝦”[7]、“水芹-蝦”[7]、“慈姑-蝦”、“茭白-鴨”[7,12,21]、“荷藕-鴨”[7,21]、“水稻-蝦[22]（一稻三蝦）”、“水稻-中華鱉”、“水稻-鴨（一稻兩鴨）”[11]等；“水稻-鴨-魚”綠色種養模式，俗稱“一鴨兩忙”，是指鴨在中午和傍晚在養魚的池塘里生活，其他白天時間在水稻田里生活，集成了相關配套技術；“空心菜-鴨-魚”綠色種養模式，是指在魚塘的水面上種植空心菜、劃定區域圍網養鴨，水下養魚，集成了相關配套技術；“茭白-蝦”、“荷藕-蝦”、“芡實-蝦”、“水芹-蝦”、“慈姑-蝦”等綠色種養模式，是指在茭白、荷藕、芡實、水芹、慈姑等水生蔬菜田套養小龍蝦，集成了相關配套技術，先后制定了《茭白-克氏原螯蝦共作技術規程》[23](DB32/T 1687—2010)、《克氏原螯蝦-荷藕共作技術規程》[24](DB32/T 234—2013)、《克氏原螯蝦-芡實共作技術規程》[25](DB32/T 2338—2013)、《克氏原螯蝦-水芹共作技術規程》[26](DB32/T 2339—2013)等江蘇省地方標準，以及揚州市地方標準《克氏原螯蝦-慈菇共作技術規程》[27](DB3210/T 1610—2016)；“茭白-鴨”和“荷藕-鴨”綠色種養模式，是指在茭白田、荷藕田套養鴨。一季茭白田可套養兩期鴨。集成了相關配套技術，制定了揚州市地方標準《鴨-茭白共作技術規程》[28](DB3210/T 1505—2015)和《鴨-蓮藕共作技術規程》[29](DB3210/T 1506—2015)；“水稻-蝦（一稻兩蝦）”、“水稻-中華鱉”綠色種養模式，分別指在水稻田套養小龍蝦和中華鱉。“一稻兩蝦”可實現周年收獲一季水稻，一期成蝦和一期蝦苗。集成了相關配套技術，制定了江蘇省地方標準《克氏原螯蝦、水稻共作技術規程》[30](DB32/T 2346—2013)，以及揚州市地方標準《有機水稻田套養克氏原螯蝦生產技術規程》[31](DB3210/T 54—2013)和《水稻-中華鱉共作技術規程》[32](DB3210/T 1611—2016)；“水稻-鴨（一稻兩鴨）”綠色種養模式，是指在在一季水稻田套養兩期鴨，集成了相關配套技術。以上模式在特色種養區均得到了大面積示范推廣。

2 推行基于綠色種養的“六位一體”綠色施肥技術體系

在推廣綠色種養的生態農業過程中，積極倡導和實施科學的施肥理念。肥料的施用要看天、看地、看莊稼；注重有機肥與化肥相結合，大、中、微量元素均衡施用，實現土地的用養結合、以及肥料的高效低耗，物盡其用。“六位一體”的綠色施肥技術體系及實證案例簡述如下：

2.1 平衡施肥

平衡施肥，即配方施肥，是依據作物需肥規律、土壤供肥特性與肥料效應，在施用有機肥的基礎上，合理確定氮、磷、鉀等大量元素和中、微量元素的適宜用量和比例，并采用相應科學施用方法的施肥技術。地處江蘇里下河地區腹地的揚州市耕地質量保護站，在測土配方施肥技術開發與推廣應用方面走在全國前列，結合生產實際，研制開發了“測土配方施肥數據管理信息系統”，實現了施肥技術的現代化、信息化，并在全國范圍內推廣應用，構建了“國家測土配方施肥數據管理平臺”，實現了資源共享。

2.2 秸稈全量還田

區域內全面實行秸稈機械全量還田，實現了農作物秸稈肥料化利用，避免了露天焚燒、污染環境、浪費資源的現象發生，同時有利于培肥地力、提高耕地質量。

2.3 施用有機肥

只有生態的農業，才能生產出生態的農產品，發展綠色種養的生態農業，必須施用有機肥。有機肥料富含有機物質和作物生長所需的營養物質，不僅能提供作物生長所需養分、改良土壤，還可以改善作物品質，提高作物產量，促進作物高產穩產。農作物秸稈、畜禽糞便、菌菇渣、沼渣、沼液、生活污泥等都是良好的有機肥源。傳統的使用方法就是利用天然微生物發酵技術，進行堆、漚后施入農田。區域內通過政府的支持新建了一批秸稈收儲制肥中心、畜禽糞便搜集處理制肥中心、以及依托各類養殖場新建的大中微型沼氣池等農村能源設施，同時還推廣有機肥資源的大田循環利用，基本實現了農村廢棄資源的無害化處理和肥料化利用；在商品有機肥的開發方面，積極利用科研單位的技術優勢，與域內肥料生產企業開展合作，實現農業廢棄資源的就地處理、就地開發與就地推廣應用。如江蘇里下河地區農業科學研究所與揚州市壯禾生態肥業有限公司合作生產的系列生態肥、有機-無機復混肥和各種育苗基質、專用有機肥等，以滿足社會需求。

2.4 灌溉養殖池塘富營養化水

由于片面追求水產養殖產量，養殖戶一般會增大養殖密度，提高投飼量。但隨著殘餌的持續堆積，以及魚體排泄物的持續增多，池塘水體中微生物的轉化降解能力因超負荷運轉而減弱，造成水體營養物質失衡和超標，形成水體富營養化，導致有害藻類快速繁殖，形成水華，破壞水質，引起魚類死亡。養殖戶最直接的方法就是用排陳水補新水先排后補予以解決，致使水產養殖區周邊水體嚴重污染。通過研究認為，養殖池塘富營養化水也是一種“水肥一體化”的自然資源，將此資源及時引入稻田、水生蔬菜田等濕地進行灌溉，每公頃濕地可消納量為1500～4500 t，既可以節約化肥的投入，也可以實現水資源循環利用，避免污染環境，降低生產成本[7]。

2.5 飼（套）養動物施肥

無論是農牧結合、林牧結合、農（林）牧漁結合、還是“四水”結合的綠色種養模式，飼養或套養的畜禽魚等經濟動物產生的糞便，都是天然的有機肥源，用于還田培肥。據研究，楊樹林間種植多花黑麥草養鵝，生長期牧草可飼養2期揚州鵝，每公頃每期1500只飼養90天，每只鵝可生產鮮糞為23.3 kg，即每公頃牧草養鵝3000只，可產鮮糞69900 kg[16]；“一茭兩鴨”共作模式中，一季茭白田中套養2期鴨，每公頃每期套養450只，套養90天，每只鴨可生產鮮糞為15.6 kg，即每公頃茭白田先后套養900只鴨，可產鮮糞14040 kg，并自然還田[10]。

2.6 冬季休耕或種植綠肥植物

有計劃地實行耕地用養結合冬季休耕制度，使土地得到休養生息，休耕的土地納入政府補貼。如2016年揚州市所屬的儀征市2000 hm2和寶應縣的667 hm2土地實行休耕。倡導休耕的土地種植綠肥植物，如紫云英等。

2.7 基于稻鴨共作的綠色施肥技術方案

以2015年于高郵市送橋鎮毛港村連片實施的33.3 hm2稻鴨共作田為例。水稻品種為南粳9108，5月28日播種育秧，6月29日缽苗機插，行株距為30 cm×14.5 cm，每穴4苗，基本苗91.5萬/hm2左右；稻鴨共作的鴨品種為高郵麻鴨，施放量為270只/hm2，共作90天。實際收獲：稻谷9228 kg/hm2，成鴨267只/hm2。其執行的綠色施肥技術方案如下：

2.7.1 秸稈還田 前茬小麥秸稈機械還田量為5910kg/hm2。通過測定，小麥秸稈中N、P2O5和K2O含量分別為0.41%、0.14%和0.75%。折算成還田的養分(N、P2O5、K2O)分別為：24.3 kg/hm2、8.25 kg/hm2和44.4 kg/hm2。2.7.2基施有機肥和套養鴨排泄施肥 基肥施腐熟干鴨糞4320 kg/hm2；稻田套養鴨平均實收267只/hm2，相當于為稻田持續提供鮮鴨糞約4200 kg/hm2，以通常含水率60%估算，相當于為稻田施入1680 kg/hm2干鴨糞。

以上兩項共計施入干鴨糞6000 kg/hm2。經測定干鴨糞中N、P2O5、K2O養分含量分別為1.69%、1.31%和0.79%，折合施入稻田養分(N、P2O5、K2O)分別為：101.4 kg/hm2、78.6 kg/hm2和 47.4 kg/hm2。

2.7.3 灌溉養殖池塘富營養化水 灌溉量為1500 t/hm2，經測定養殖池塘富營養化水中平均TN為9.35 mg/L、TP為0.45 mg/L，折合施入稻田養分(N、P2O5)分別為：14.1 kg/hm2、0.75 kg/hm2。

以上3項共計施入共作稻田養分(N、P2O5、K2O)為：139.8 kg/hm2、87.6 kg/hm2和91.8 kg/hm2。

2.7.4 平衡施肥要求 根據水稻養分需求特征，生產600～700 kg/667m2的稻谷，需 N、P2O5、K2O 分別為225 kg/hm2、75 kg/hm2和 90 kg/hm2的大量營養元素需求量[33]。

對照平衡施肥要求，3項綠色施肥措施中，磷鉀養分已滿足需求，尚需補施85.2 kg/hm2的氮素，相當于施用180～195 kg/hm2的尿素。因此，在水稻分蘗肥施尿素105 kg/hm2，抽穗期施尿素75 kg/hm2。另外，里下河地區土壤嚴重缺鋅，基施硫酸鋅7.5 kg/hm2。考慮到還田的小麥秸稈和施入的鴨糞有機肥中的養分釋放緩慢，或不能被當季水稻全部利用等因素，在基肥的施用中增施了緩釋性復合肥(15-15-15)75 kg/hm2作為保障。共作水稻收獲后，種植綠肥植物紫云英，翌年春季翻入土中。該綠色施肥方案與常規施肥相比，節省化肥施用量達60%以上，同時保證水稻產量基本不受影響。

3 構建基于綠色種養的“四位一體”病蟲草害綠色防控技術體系

在推廣綠色種養的生態農業過程中，倡導和實施預防為主、綜合防治的病蟲草害綠色防控技術體系。搭建起病蟲草害綠色的“綠色防火墻”尤為關鍵，主要有農業防治、生態防治、物理防治和生物防治等。“四位一體”的綠色防控技術體系及實證案例簡述如下：

3.1 農業防治

選用優質、高產、抗病、抗蟲品種；規劃好品種布局和茬口銜接，提倡品種多樣性，避免品種過于單一性；采用工廠化人工基質育苗，選留健康種苗移栽；開展冬季休耕、深耕滅茬等。

3.2 生態防治

利用性誘劑誘殺或干擾害蟲交配。每200 m2安插1個性誘捕器，連片設置，誘芯每隔15天左右換1次，誘捕器距離地面1 m左右。

3.3 物理防治

利用頻振式殺蟲燈誘殺螟蟲和稻飛虱等遷飛性害蟲；利用黃板誘殺稻飛虱、薊馬、葉蟬等害蟲等。

3.4 生物防治

共作動物防治：構建綠色種養共作系統，利用共作的經濟動物取食田間害蟲與雜草；生物農藥防治：利用蘇云金桿菌、井岡霉素、芽孢桿菌等防治病蟲害等。

3.5 基于稻鴨共作的病蟲草害綠色防控技術

仍以2015年于高郵市送橋鎮毛港村連片實施的33.3 hm2稻鴨共作田為例。

3.5.1 農業防治 選擇優質、高產、多抗的‘南粳9108’、‘揚粳4227’、‘武運粳7號’和‘甬優2640’等水稻品種。

3.5.2 物理防治 按2.668 hm2配備1臺頻振式殺蟲燈。7月15日開始啟用。調節好太陽能光控開關，平均每晚燈亮8 h，即20:00—翌日03:00為昆蟲活躍期時點亮。

3.5.3 生態防治 每200 m2安插1個性誘捕器，連片設置，誘芯每隔15天左右換1次，誘捕器距離地面1 m左右，此空間為飛蟲主要活動范圍。

3.5.4 生物防治 構建稻鴨共作系統。7月10日放養經馴水后的10日齡鴨子，放鴨密度為270只/hm2。田埂上搭建簡易鴨棚，容鴨量6只/m2。稻田四周設置防逃圍網，高60 cm。9月10日后，水稻抽穗灌漿時收捕成鴨；使用生物農藥。用32000 IU/mg可濕性粉劑蘇云金桿菌1500 g/hm2防治稻縱卷葉螟，用75%三環唑300 g/hm2加井岡·蠟芽菌（井岡霉素2%和800000 IU/mg蠟質芽孢桿菌）懸浮劑750 g/hm2防治稻瘟病、稻曲病和紋枯病等。

采用以上“四管齊下”的綠色防控技術，稻鴨共作田水稻病蟲害防控率達80%以上，草害防控率達90%以上。與常規稻田病蟲草害防治相比，化學農藥減施率達80%以上。

4 結論與討論

目前，農業面源污染問題已成為制約中國農業持續健康發展的巨大阻礙，對經濟發展和社會穩定都產生嚴重影響。本研究認為，從農業生產的源頭上、過程中樹立循環經濟理念，將種養結合的生態農業模式、與環境友好施肥技術及病蟲草害生態防控技術有機結合，構建綠色種養、綠色施肥及病蟲草害綠色防控“三位一體”的綠色生產技術體系，是根本解決農業面源污染的有效途徑。

傳統的污染防治方式通常是在污染產生后，采用人工手段對污染進行治理和加以控制，其成本巨大且收效甚微。尋找更適應于現代農業發展、經濟高效的農業面源污染防治途徑是當前的重要任務。本研究實踐基于綠色生產理念，因地制宜地將農業生產過程中產生的動物排泄物、植物殘體、殘余餌料等面源污染物進行再循環、再利用，構建了形式多樣、可生產運行的循環種養生態系統，并大面積推廣應用，從源頭上最大程度地減少了農業面源污染物的排放以及化學農藥、化肥的使用量。這為地處中國南水北調東線源頭的江蘇里下河地區生態環境的保護以及農業的綠色增產、增收奠定了堅實基礎，同時對中國其他地區的面源污染防治也有一定借鑒意義。

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