汛期農田退水對水環境的污染分析及其應對措施
——以蘇中某農業大縣實調為例

李益群，王 珂

（南通市如皋生態環境監測站，江蘇 如皋 226500）

長江流域汛期一般在每年的5～10月，其中梅雨期5～7月。在此時期，降水顯著增加，大量隨徑流入河，各類污染物也隨之進入水體，水環境質量嚴重下滑。其中，農田退水污染影響最大。蘇中某沿江農業大縣（以下簡稱蘇中某縣）臨江近海，境內水網密布，河道縱橫，每年汛期正好與農業麥收和水稻種植重疊，短期對水體環境的沖擊負荷明顯。積極有效應對汛期農田退水污染，使區域水環境少受汛期影響，平衡度過汛期，已成為地方政府、生態環境部門和廣大百姓謀劃和關心的重點。汛期涉及區域廣，蘇中某縣具有一定代表性。本文以蘇中某沿江農業大縣作為樣本，系統分析汛期農田退水情形、退水量、農藥化肥用量及排放量、汛期內河水質變化趨勢，并針對以上因素提出了防止和減緩汛期水質下滑的對策措施。

1 汛期農田退水溯源分析

1.1 降水退水

降水退水主要集中在梅雨季節和臺風等極端氣象條件時，該過程雨量充沛，雨水大都徑流入河。2021年，蘇中某縣6月18日人梅，7月11日出梅，歷時28天。全縣16個降水觀察站降水范圍146.3～355.7mm，均值267.25mm。該縣水稻種植面積約63.24萬畝，計421.6平方公里。通過對各板塊水稻種植量和降水量的加權計算，該市水稻田梅雨期總降水1.117億立方米，由于梅雨期地下水位很高，降水垂直徑流量較少，同時考慮梅雨期連續晴天天數，降水僅有3次保留5cm的降水量，其余基本排放，推算梅雨期稻田排放量為4.846×107m3。

1.2 耕種作業排水

（1）平田退水。因耕作需求，麥收后田間需先灌水浸泡秸稈四天，目的是泡軟秸稈、泡透土壤耕作層，以便于秸稈浸潤下沉附著在土上，利于耕種還田。因田地不平整，為確保所有秸稈得到浸泡，基本是大水漫灌，一般水深達10cm左右。浸泡后進入犁耕、機磨平整和插秧作業工序，該作業過程須嚴格控制水層在1～2cm，水層過高浮草增多，同時插秧易漂秧、倒秧，因此，作業時須將多余的水外排，一般平均排水約5cm，全縣稻田排水2.108×107m3。

（2）防燒苗排水。小麥、水稻秸稈碳氮比高達100∶1，泡田水中碳氮比也較高，遠超腐生菌繁殖生長要求的25∶1，泡田水在高溫快速腐爛過程中，腐生菌搶用土壤環境中的氮，造成秧苗缺氮發黃死亡，只有排放泡田水才能解決燒苗問題。防燒苗也是排水的主因之一，該排水過程基本涵蓋在降水退水和耕種退水內。

（3）擱田排水。擱田就是在水稻分蘗初期排水曬田，目的是有效控制無效分蘗，促進根系生長，增強根系活力，有利于后期的養分吸收和抗倒伏能力，擱田大約在7月底。在天氣連續晴天狀況下，擱田可通過自然蒸發實現，但2021年恰逢“煙花”臺風連續降水，田間蓄水較多，需人為排放。根據實際調研擱田期排水約5cm，全縣稻田排水2.108×107m3。

2 農田退水污染源強分析

2.1 秸稈污染源強分析

夏收后溫度逐漸抬升到25℃以上，秸稈腐爛期短，污染物釋放較快。根據檢索，小麥秸稈中的磷含量為0.02～2.34g/kg，平均值為0.613g/kg，每畝田夏收產生秸稈約0.4噸，腐爛后釋放總磷約245克/畝。本單位對秸稈浸泡污染物釋放進行了實驗分析，在秸稈與水質量比為8.3%的浸泡比下，5天后浸泡水總磷濃度在10～16mg/L之間波動。耕種時秸稈與浸泡水比為0.6%，考慮田間微生物的作用，秸稈浸泡釋放總磷的貢獻為1～2 mg/L。

2.2 農藥化肥污染源分析

（1）農藥化肥使用情況調查。當前我國農藥化肥施用存在的主要問題是畝均用量偏高，是美國的2.6倍，歐盟的2.5倍[1]。過量施用的大部分化肥農藥通過徑流污染土壤、水環境，影響生態環境，嚴重破壞了土壤微生物生態鏈，使土壤失去活性功能成為死土，更嚴重的是對水體造成嚴重污染。對該縣2021年10000畝水稻種植期農藥、化肥具體使用量、使用過程進行了調查。化肥使用期為6月初～8月初，歷經65天左右，品種為復合肥和尿素，使用量為55公斤/畝，計825公斤/公頃，僅夏種就超出國際警戒用量225公斤/公頃2.67倍。2021年水稻大量倒伏與化肥施用過多不無關系。農藥使用期為6月初～9月下旬，歷經110天左右，品種多達10種，見表1、表2。

表1 蘇中某縣2021年水稻種植季化肥具體使用時期使用量調查表

表2 蘇中某縣2021年水稻種植季農藥具體使用時期使用量調查表

（2）農藥化肥污染物排放分析。蘇中某縣水稻種植面積63.24萬畝，化肥使用共計34782噸，其中復合肥使用量22134噸，尿素使用12648噸，化肥中特征污染物主要為氮、磷，總氮含量10645.4噸，總磷含量4897.2噸。農藥使用共計360.5噸，農藥中特征污染物以氮為主，其中氮含量占比14.5%，計52.403噸，其次為氟、氯、硫、溴。根據農業部制定的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農藥使用量零增長行動方案》，到2020年，主要農作物肥料和農藥利用率達到40%以上。根據對農業部門和種田大戶的調查，2021年農藥化肥用量與2020年變化甚微，根據該行動方案，該區域具體使用和外排統計量見表3、表4。

（3）農田退水污染狀況。通過對2021年整個水稻種植期農田退水的調查分析，農田退水污染強度耕種期最強，受降水量影響種植前期氮磷排放濃度相對中后期低，中后期基本平穩，但受降水量及施肥時間的不定性退水污染物強度規律性不明顯。擱田排放水強度反彈，具體特點如下：

1）浸泡施肥退水。污染主要源于基肥釋放和秸稈浸泡腐爛，秸稈浸泡4天耕種前需人為排水，該階段為全區域短期集中排水，排水水質呈暗紅色，此時段內河水質差，地表水亦呈微紅色，最易發生死魚事件。對該階段三塊大田退水進行了監測：CODcr均值232mg/L、最高達352mg/L，TP均值2.9mg/L、最高達8.44mg/L，NH3-N均值11.91mg/L、最高達17.5mg/L。該縣所有稻田浸泡短期排水2.108×107m3，CODcr排放4890.56噸、TP排放61.98噸、NH3-N排放251.06噸。

2）種植期退水。退水主要以降水為主，排水污染濃度受降水量波動較大。整個種植階段退水CODcr均值65.4mg/L，波幅為25～120mg/L；TP均值1.97mg/L，波幅為0.234～8.44mg/L；NH3-N均值11.45mg/L，波幅為0.882～91.6mg/L。該縣所有稻田種植排水4.846×107m3，CODcr排放3169.28噸、TP排放95.68噸、NH3-N排放554.76噸。

3）閣田退水。閣田一般在7月底需將田間水全排盡，排水濃度CODcr22mg/L、NH3-N6.28mg/L、TP3.08mg/L。其中TP濃度較高與梅雨期后秸稈腐爛、化肥釋放及相對長時間未排水有關。全縣排水2.108×107m3，CODcr排放463.76噸、NH3-N排放132.38噸、TP排放64.93噸。

3 農田退水對水環境的影響

選取直接受面源農田退水污染的六條河流進行長期TP等因子監測，本地區定標因子為總磷，分析汛期前后河流水質TP變化趨勢，見圖1。

圖1的監測結果表明，自本地6月初夏收后內河水質呈斷崖式下降，6條內河水質從5月底的均Ⅳ類下降至6月初的均Ⅴ類，到6月下旬全面惡化至劣Ⅴ類。水質下降時間與6月12日左右的秸稈浸泡和基肥施用人為排水以及6月18日入梅時間相吻合。部分河段水質5月下旬惡化與麥子倒伏秸稈腐爛有關。水稻種植后地表水污染不斷加重，到7月11日出梅多數河流TP污染呈上升趨勢，至8月中旬水質才略微好轉大多數河流轉為Ⅴ類。9月份個別河段水質異常超標與河邊秸稈大量堆積腐爛有關。

表3 蘇中某縣2021年水稻種植期間化肥使用量及外排量匯總表

表4 2021年水稻種植期間農藥使用量及外排量匯總表

圖1 汛期內河水質總磷變化趨勢圖

4 汛期水環境改善的對策建議

4.1 推廣機械深耕，降低表層秸稈含量[2]

采用雙鏵犁、圓盤犁等生態型犁耕深翻還田作業，將秸稈直接犁耕深翻到土壤中，一般作業耕深大于22厘米，秸稈覆蓋率80%。深耕能將秸稈深埋到地下，加速秸稈的腐化速度，相對單位體積土壤中小麥秸稈含量比小型機械耕翻淺的秸稈含量低得多。深耕田浸泡水中的碳氮比小，可降低浸泡水因缺氮燒苗的影響，從而減少退水排放量。

4.2 控制泡水水位，減少人為退水量

一是通過氣象預報，利用降水泡田，不用灌溉增加田間水量。二是通過適當延長泡水時間，達到秸稈泡軟、土壤泡透目的即可。三是加大麥田耕種的平整度，降低泡田水量。四是田間調劑，將退水排入未耕種的田地，進行二次利用。

4.3 推廣秸稈離田，減少秸稈浸泡污染

秸稈浸泡產生大量腐殖質污染物，為減少污染物對地表水和地下水的影響，應適當推進秸稈離田，特別在河道一定范圍內應設立秸稈離田、嚴堆管控區。今年該縣在骨干河道兩側1公里范圍內設立了生態緩沖帶，秸稈打捆離田，嚴禁堆放，2021年該縣夏收秸稈離田37372畝，占比5.9%。離田秸稈送生物發電廠綜合利用。

4.4 建設田頭退水回灌系統，推動循環使用

在農田周邊排水渠構建“控制涵閘+循環泵站+銜接渠道”退水回灌循環系統，即在原排水四級溝或四級河尾端增設、增高滾水壩，并在四級溝適當地段建設潛水泵站，將農田退水抽入灌溉系統重新回灌，實現循環利用。該措施能使農田退水中富含的化肥、農藥、除草劑等實現再利用，實現“退水不直排、肥水不下河、養分再利用”。

4.5 實施水系控導工程，推進區域片區化整治

通過控導工程建設、河道整治、控源截污，實現連點成線、由線及面的片區一體化水環境整治，片區內地表水再回田灌溉，盡最大可能不影響骨干河道。一是控制內河水位，通過控導閘、橡膠壩、溢流堰、節制閘以及自動化控制系統，將整治區域內高水位控制在2.2～2.4m，而區域外骨干河道水位保持2.40～2.50m以上。控導工程的實施，在保證安全的前提下，內河水一般不流入骨干河道，內河汛期排水受到管制。將骨干河道上的灌溉站點移至內河，在灌溉季節農田退水、域內老集鎮雨污尚未徹底分流的污水以及分散農戶排放的污水均可得到資源化利用。二是實施水系連通，通過拆除壩頭壩埂、擴大涵洞直徑、降低涵洞底高程、拆壩建橋和清淤疏浚等措施，打通原水系溝通中的斷點、阻點，確保水系連通，增加水動力，提高河道水環境容量和水體自然凈化的能力，使水質進一步得到改善。

目前該縣選取三條骨干河道圍成的255km2區域進行區域整治。區域內一級河道共2條（段），總長度為36.22km；二級河道共3條（段），總長度為46.56km；三級河道共63條（段），總長度為232.24km；四級河道共429條（段），總長度為346.49km。片區化整治實施后內河水隨意排放得到控制，外圍骨干河道水質必定得到改善。

4.6 減少農藥化肥使用量，實現綠色科學種田

依據“增產施肥、經濟施肥、環保施肥”理念，通過測土配方施肥，合理制定作物單位面積施肥限量標準，遏制盲目施肥和過量施肥行為。同時推進合作社種田模式，向農民提供統測、統配、統供、統施“四統一”服務，減少化肥使用量。應用農業防治、生物防治、物理防治等綠色防控技術，創建有利于作物生長、天敵保護而不利于病蟲害發生的環境條件，預防控制病蟲發生，從而達到少用藥的目的。大力推廣應用生物農藥、高效低毒低殘留農藥，替代高毒高殘留農藥。根據病蟲監測預報，堅持達標防治，適期用藥。該縣已制定《xx市2021年化肥減量增效技術方案》。

4.7 加大畜禽糞便還田監管，杜絕借機趁汛排放

《畜禽規模養殖污染防治條例》要求種養平衡、以種定養，建設與養殖匹配的貯存設施。但受麥種后期施肥的限制，夏收前養殖戶無法消除積存的糞污，夏收后許多養殖戶立即向田間大量排放糞污，污染物大多隨汛期排入河道。因此農業部門需加大糞污還田監管，監督養殖戶制定糞污還田計劃，核查暴雨前后糞污變化量，督促糞污分期分批隨灌溉用水施肥，糞污盡可能秋收后利用。

4.8 加快土地流轉，向種田大戶集中

大戶種植或合作社是破解水稻種植面源污染的重要措施之一。集中種植單位（戶）有條件對作物和地質實施統測、統配、統供、統施；大戶配有大型機械，可實現深耕，農藥大面積噴灑采用無人機作業，添加飛防助劑，每畝用稀釋藥2公斤，而人工打藥，每畝用藥至少15公斤。因此推廣大規模統一種植，能最大限度減少農藥施用量[3]。

5 結語

汛期水質惡化攸關生態環境安全和全年水質達標，農田退水污染是水環境治理的深層次矛盾和問題，污染源于秸稈還田腐爛和化肥施用釋放。因此治理應從兩方面入手，涉及水利、農業、生態環境等眾多地方政府部門，各部門需共同發力聯合推進。汛期污染防治基礎性治理設施等應列入年初基礎設施規劃，執行情況列為深入打好碧水保衛戰的考核內容。對散戶農民要加大宣傳力度、轉變傳統種田模式，村級倡導成立種田協會，統一灌溉、統一施肥、統一除蟲，從而達到節約用水，減少排水排污。