滇池流域農田和山地面源污染防控關鍵技術體系及應用

云南大學

滇池水污染是我國高原湖泊富營養化污染治理的難點，“十二五”以來，農業面源污染相對占比上升到入湖污染30%以上，成為湖泊治理的重點。面源污染存在隱蔽性、廣泛性、滯后性、風險性、難監測性特點, 特別是這類污染發生區域在農村，主導產業是農業，利益主體是農民，治理難度大，是我國乃至世界湖泊污染治理的重大難題。

2012年以來，在國家重大科技水專項、國家自然科學基金聯合重點項目支持下，經過10余年的持續科技攻關，針對高原湖泊滇池流域面源污染的特點，研發了農田和山地面源污染防控關鍵技術，并進行了規?；痉逗蛻猛茝V，破解了流域農田和山地面源污染防控的重大技術瓶頸，為滇池水環境穩定向好的歷史性轉變提供了重要科技支持。在4個關鍵領域創新性突出：

一是創建山水林田湖綜合統籌的全系統優化、全要素集成、全過程控制、全環節削減的面源污染的生態化防控模式，提出“結構減污、源頭控制、過程削減、循環利用”系統化破解高原湖泊流域農業面源污染難題的技術路線（圖1）。針對滇池流域農業面源污染防控的技術創新定位是：地處低緯高原高背景值富磷區，降雨集中且源近流短，生態脆弱且功能低下，面源污染源強大、徑流沖擊大，決定了面源污染防治需在源頭上化解；流域面源污染種類多、負荷大，旱季積累、雨季輸出，輸移時間短，集中處理難度大，決定了面源污染需在原位及輸移過程中削減；流域不同區域差異性大，山地水源涵養區、湖盆農田區、湖濱退耕區三大區域面源污染特征與污染防控及功能定位不同，需在全面統籌基礎上差異化解決。

圖1 滇池流域農田山地面源污染防控“四全”模式及技術路線圖

二是突破大面積連片、多類型種植業鑲嵌的農田面源污染防控關鍵技術，創建源-流-匯三位一體同治、水肥要素齊防的農田面源防控技術體系（圖2）。該技術體系在滇池南岸晉寧區上蒜鎮柴河水庫下游進行了規?；瘧茫刂泼娣e為13.2km2、綜合示范面積為866.67公頃，其面源污染CODCr、TN、TP去除率為37%、42%、77%，降低肥料施用量31-35%，蔬菜產量提高35-78%。示范工程建設六年來，主體工程持續運行，確保了作為柴河水庫下游最大的連片農田對入湖河道水質影響達到最低程度，連續多年柴河水質達到地表水Ⅳ類標準。

圖2 高原湖泊農田面源污染防控系統技術體系

三是突破湖濱退耕區二次污染防治與生態功能修復關鍵技術，創建“原位削減-緩沖帶修復-生態功能提升”退耕區面源污染防控技術體系（圖3）。建設控制面積近246.67公頃的技術體系綜合應用示范區，示范區內植被覆蓋率從54%上升到87%，徑流單位面積的COD、TP和TN輸出量分別降低85%、74%和80%，改造的“溝-渠-塘”系統連測6個月的COD去除率為42%，TN去除率為65%，TP去除率為43%。

圖3 湖濱退耕區“原位削減-緩沖帶修復-生態景觀功能”技術體系

四是突破高原湖泊退化山地生態修復與面源污染防控關鍵技術，創建源近流短的山地水源涵養、水土保持與清水產流的技術體系（圖4）。該技術體系在滇池流域寶象河上游開展了技術示范，示范工程面積706.4公頃，每年地表徑流量削減5.73×104 m3，COD 、TN、TP 分別削減 11.17 t、 0.81 t、 0.23 t，面山生態修復示范區植物覆蓋率提高31%，水源涵養能力提高37%，TN、TP、COD輸出量分別降低38%、31%、32%。該示范工程為滇池流域第二大子流域寶象河水質由2012年的Ⅴ類到2017年轉化為IV類、實現全河水環境歷史性轉變提供了重要科技支撐。

圖4 面山生態修復與水源涵養功能實現的技術路線

研究形成的技術體系在滇池流域進行了萬畝農田、萬畝山地的工程示范，面源污染輸出削減30%以上，流域內推廣應用面積達20余萬公頃，顯著降低了農田、湖濱退耕區和面山的污染輸出，為滇池水環境趨穩向好的歷史性轉變提供了有力的科技支撐；研發技術和防控思路在洱海、撫仙湖等高原湖泊及重要水源地推廣應用，節支增效產生綜合效益9.7億元，增加產值40億元的農田綠色化生產水平；項目轉化形成的政協提案和決策咨詢報告獲得采用，為云南主要湖泊面源污染防控、湖泊污染治理方案和規劃編制、基于面源治理的種植業結構調整提供了技術引導和決策支持。

項目研究獲知識產權39項，發表出版論著136篇（部），6項技術入選國家和地方水污染治理重點推薦技術，“基于高原湖泊流域農業面源污染特點的防控治污模式”和“流域面源污染綜合防控技術示范工程”分別入選國家重大科技水專項典型案例和示范工程；在平臺構建、人才培養與學科建設等方面取得了重要進展。經包括本領域2位中國工程院院士在內的評價委員會鑒定認為，該項目研究總體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平。