三峽庫區及上游流域農村面源污染控制技術與工程示范

謝德體

（西南大學，重慶 400715）

三峽水庫是我國超大型水庫，175 m水位正常運行后具有393億m3的庫容量，是我國的淡水資源戰略儲備庫。近年來，三峽庫區及上游農村面源污染問題日益突出，對三峽庫區水環境安全形成了嚴重威脅［1］。本文從三峽水庫入庫污染負荷減量控制的基本需求出發，針對湖泊型深水水庫的人工反季節調蓄特性，揭示三峽庫區及上游地區流域面源入庫污染負荷的關鍵影響因素，形成三峽庫區及上游流域面源污染控制的關鍵技術體系。通過技術措施的實施，整體提升三峽庫區及上游流域農村面源污染綜合防治技術能力和環境管理水平，為三峽水庫水環境綜合整治提供經濟可行的技術支撐。在此背景下，針對三峽庫區及上游流域水土流失嚴重、面源入庫污染負荷高的問題，筆者所在課題組以入庫污染負荷減量和改善庫區水質為目標，重點開展了庫區及上游面源污染源解析、負荷減量技術集成與綜合防控對策、庫區上游川中丘陵—平原區農村面源綜污染綜合防治技術研究與集成示范、庫區周邊丘陵農業區農村面源綜污染綜合防治技術研究與集成示范、消落帶生態構建及流域面源污染阻隔技術研究與集成示范以及基于種養平衡的庫區上游流域農業面源污染阻控技術研究與集成示范五方面工作。

1 三峽庫區及上游流域農村面源污染控制技術研究成果

通過關鍵技術突破、集成創新與綜合示范，筆者所在課題組研發了“三峽庫區及上游流域輪作農田（地）、柑橘園面源污染防控技術”等4類19項面源污染控制關鍵技術，建設了“庫周丘陵農業區農村面源污染綜合防治示范工程”等3項示范工程，發表論文100余篇，獲國家發明專利授權20余項。

1.1 三峽庫區及上游流域生態養殖（養豬）種養循環技術與模式

以“適度規模—種養結合—土地消納—糞污資源化利用”為核心，進行三峽庫區及上游生態養殖（養豬）種養循環技術與模式的研發與集成。針對三峽庫區及其上游養殖糞污污染嚴重的問題，形成了三峽庫區規模化以下移動式生態養殖（養豬）技術與模式、三峽庫區規模化以上生態養殖（養豬）種養循環技術與模式、庫區上游流域生豬養殖糞污低污染排放及資源化利用技術與模式3套生態養殖（養豬）種養循環技術與模式，以及配套的帶墊層的養殖發酵床技術和循環管網沼液使用技術2項核心技術，為三峽庫區及上游流域農村養殖污染防控提供技術支撐。

1.2 三峽庫區及上游流域輪作農田（地）、柑橘園面源污染防控技術

以“源頭減量、徑流調控與氮磷流失阻控”為核心，進行三峽庫區水稻—榨菜輪作水田、玉米—榨菜輪作旱坡地、優質柑橘園和庫區上游流域水稻—油菜輪作水田、玉米—油菜輪作旱坡地面源污染防控技術的研發與集成。針對三峽庫區及上游流域輪作農田（地）及柑橘園氮、磷流失特征，研發集成三峽庫區糧菜輪作旱坡地面源污染防控技術、三峽庫區稻菜輪作水田面源污染防控技術、三峽庫區優質柑橘園秸稈還園大球蓋菇套種栽培利用面源污染防控技術、丘陵山地4DAgro四維農田面源營養遷移累計監測模擬技術、三峽庫區農田面源污染控制的P指數施肥技術、庫區上游旱作坡地水土及氮磷養分流失阻控集成技術以及庫區上游水田氮磷流失阻控技術7項核心技術，為三峽庫區及上游流域輪作農田（地）、柑橘園面源污染防控提供技術支撐。

1.3 三峽庫區及上游小流域農村面源污染防控技術

以“景觀優化配置—污染物低能耗處理—多級攔截消納”為核心，進行三峽庫區及上游小流域農村面源污染防控技術的研發與集成。針對三峽庫區及其上游小流域氮、磷排放特征，研發集成三峽庫區小流域水田生態系統恢復與重建技術、三峽庫區小流域“農—桑”生態保育模式、農村戶用生活污水處理技術與裝置、農村戶用生活垃圾發酵技術與裝置、蚯蚓生物處理污泥、畜禽糞污及農業廢棄物技術以及可凈化面源污染的消落帶梯級人工濕地構建技術6項核心技術，為三峽庫區及上游小流域農村面源污染防控提供技術支撐。

1.4 三峽庫區及上游流域山地丘陵耕作田塊修筑技術

以“徑流調控、氮磷流失阻控和耕地質量提升”為核心，制定了三峽庫區及上游流域丘陵山地耕作田塊修筑技術實施原則、目標、內容及技術要點等。結合三峽庫區及其上游流域地形地貌特征，采用坡度與最小耕作單元法對耕作田塊修筑工程區進行規劃設計，不同修筑工程區對應不同的耕作田塊修筑類型。耕作田塊修筑帶動了農業產業與適度規模經營的發展，隨著資金的引入帶動耕作技術和施肥技術的不斷提高，其化肥、農藥的投入量將顯著降低，從根本上減少化肥、農藥等污染物的投入。

2 三峽庫區及上游流域農村面源污染控制技術示范應用效果

研發集成的庫周丘陵農業區農村面源污染立體防控綜合技術體系，針對庫周丘陵農業區地形地貌特點、土地利用方式以及典型種植模式，以小流域為單元，系統將農村居民點（分散型）—旱坡地和柑橘園—水田—消落帶多重攔截與消納農村面源污染物耦合應用，構建高效農村面源污染防控模式，形成適合庫周丘陵農業區種植特點以及農業發展趨勢的農業面源污染立體防控綜合技術體系［2］。通過“庫周丘陵農業區農村面源污染綜合防治示范工程”的示范、應用與推廣，核心示范區累計2 359 hm2，技術示范區累計18 870 hm2，技術輻射區累計45 280 hm2，三區累計66 509 hm2。示范區4 a累計減少化學氮肥（純氮）使用10 373.86 t，化學磷肥（五氧化二磷）使用4 121.54 t，節約肥料投入6 003.40萬元，化肥利用率提高了5.6%；消納作物秸稈33 705.00 t，畜禽養殖廢棄物資源化利用達到84%；示范區氮磷減排分別為3 073.92 t和83.70 t（以純氮和五氧化二磷計）。該技術體系在削減氮肥、磷肥投入的基礎上保證穩產，同時消納種植業秸稈和養殖業畜禽糞便，減少徑流養分及泥沙流失量，改善了農業生態環境，引導傳統的資源消耗型農業向資源循環利用型農業轉變，在三峽庫區中部涪陵—豐都段實現了大規模的應用與推廣，農村面源污染防控效果顯著。