一種水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明設(shè)及農(nóng)業(yè)水利技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是設(shè)及一種綜合源頭控制、生態(tài)溝及塘 堪濕地=道防線(xiàn)的水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理方法，尤其適用于南方水稻灌區(qū)農(nóng)業(yè) 面源污染的治理。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 近年來(lái)，由于±地資源的限制，提高糧食單產(chǎn)是我國(guó)提高糧食產(chǎn)量的主要措施，目 前增加糧食單產(chǎn)的措施之一是肥料等資源的高投入，造成資源利用率低及環(huán)境污染加劇。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)單位面積化肥投入為世界平均水平的2.6倍，化肥投入過(guò)量已成為農(nóng)業(yè)面 源污染的主要原因之一，必須提高肥料養(yǎng)分利用效率。由于過(guò)量施肥、過(guò)量施藥及水肥管理 措施不當(dāng)，我國(guó)來(lái)自農(nóng)田的面源污染排放占農(nóng)業(yè)面源污染的30%W上，水稻種植區(qū)的氮憐面 源污染排放尤其嚴(yán)重。
[0005] 目前，水稻種植區(qū)中存在水肥資源管理不合理的問(wèn)題，導(dǎo)致水稻種植耗水量大且 水資源浪費(fèi)嚴(yán)重;而肥料的施用W底肥為主且追肥比例不合理，導(dǎo)致肥料利用率偏低，其流 失還加重了農(nóng)業(yè)面源污染。與此同時(shí)，水肥的不合理使用還降低了水稻產(chǎn)量。
[0006] 水稻種植區(qū)中的排水系統(tǒng)和塘堪濕地可用于農(nóng)業(yè)面源的去除但現(xiàn)有未加改 進(jìn)的排水溝和塘堪還存在不少問(wèn)題。例如，現(xiàn)有的排水溝：（〇采取橫斷面襯擱使排水溝不 具有生態(tài)功能，不利于動(dòng)植物生長(zhǎng)；（2)天然的窄深式橫斷面邊坡較睹，排水溝易渺積泥沙 和邊坡巧塌；（3)邊坡長(zhǎng)有無(wú)明顯去污效應(yīng)的雜草，不利于污染物的去除和凈化;（4)無(wú)合理 的控制建筑物，排水不能被有效再利用。
[0007] 同時(shí)，現(xiàn)有的塘堪主要存在W下問(wèn)題：（1)日常水位較深，不利于水生植物尤其是 挺水植物的生長(zhǎng)，造成去污功能下降；（2)平面形態(tài)不規(guī)整，水流流徑通常較短，存在"死水 區(qū)"等無(wú)法流經(jīng)的區(qū)域，去污潛力不能充分發(fā)揮；（3)單塊塘堪面積大小不合理:面積過(guò)小容 易渺塞，面積過(guò)大則日常水位較高影響植物生長(zhǎng)且占地面積較大不利于推廣。
[0008] 當(dāng)前，塘堪濕地對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染去除的研究極少，關(guān)于排水溝改造成生態(tài)溝治理 農(nóng)業(yè)面源污染已有不少實(shí)踐，但僅是從該單一環(huán)節(jié)進(jìn)行污染凈化，并未結(jié)合農(nóng)業(yè)面源污染 的源頭控制和塘堪濕地的去污功能，因此，水稻種植區(qū)中農(nóng)業(yè)面源污染的治理能力仍有很 大的提升空間。
[0009] 參考文獻(xiàn)； 1. 溝渠及塘堪濕地系統(tǒng)對(duì)稻田氮憐污染的去除實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011,30 (9):1872-1879. 2. 生態(tài)灌區(qū)農(nóng)田排水溝塘濕地系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行管理[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電， 2012. 3.溝塘濕地對(duì)農(nóng)田面源污染的降解試驗(yàn)[J].水電能源科學(xué)，2012,30(10).

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理 方法。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理方法，包括=道防線(xiàn):第一道防線(xiàn)為農(nóng)業(yè)面源 污染的源頭控制，即通過(guò)田間節(jié)水灌概與田間水肥綜合調(diào)控減少氮憐流失;第二道防線(xiàn)為 生態(tài)溝對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的去除凈化;第=道防線(xiàn)為塘堪濕地對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的去除凈化； =道防線(xiàn)之間為串聯(lián)關(guān)系，即首端為第一道防線(xiàn)，其次聯(lián)接到第二道防線(xiàn)，最后聯(lián)接到第= 道防線(xiàn)。通過(guò)=道防線(xiàn)的協(xié)同運(yùn)行，采用生態(tài)方法達(dá)到削減和治理農(nóng)業(yè)面源污染的目的。
[0012] 所述第一道防線(xiàn)為農(nóng)業(yè)面源污染的源頭控制，即通過(guò)田間節(jié)水灌概與田間水肥綜 合調(diào)控減少氮憐流失，其設(shè)計(jì)方案主要包括： (1)水稻田間節(jié)水灌概，采用干濕交替間歇灌概方法，即在水稻返青期保持10~40mm水 層，分葉末期曬田3~7天，黃熟期自然落干;其余階段，灌水后水層深度達(dá)30~40mm，至水層消 耗完并使±壤含水率下降到飽和含水率的80%左右時(shí)再次灌水，如此進(jìn)行反復(fù)地干(無(wú)水 層，±壤水分在飽和含水率W下)濕(有水層)交替。在運(yùn)些階段的無(wú)雨條件下，一般每隔6~8 天灌水一次，灌水量50~60mm，形成每次灌水后田間有水層4~5天、無(wú)水層2~3天，反復(fù)進(jìn)行。 為了減少氮憐等養(yǎng)分的源頭流失，采用淺水層泡田，并縮短泡田時(shí)間，盡量減少施入基肥通 過(guò)滲漏及田面排水流失。泡田時(shí)間早稻W(wǎng)2~3天為宜，晚稻^2天為宜，泡田水深在滿(mǎn)足耕作 的前提下盡量淺，上地平整后田面保持20~30mm的水層。
[0013] (2)水稻氮肥分次施用，氮肥采用施基肥與二次追肥的方法，即第一次追肥在分葉 初期，即插秩后10~12天左右(分葉肥），第二次在拔節(jié)初期（約插秩后35~40天左右，拔節(jié)孕 穗肥）。各地農(nóng)民原有施肥習(xí)慣之總施肥量(其中氮肥為150~22化g/公頃）不變，但氮肥在基 肥量中占50 %左右，二次追肥比例分別為30%、20%。即基肥:分葉肥:拔節(jié)肥=5:3:2。其他鐘 月己、憐肥的施肥量及時(shí)間與各地農(nóng)民原有施肥習(xí)慣一樣。
[0014] (3)按W上水稻水肥綜合調(diào)控方法進(jìn)行水肥管理，每次追肥時(shí)，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)選擇 適宜的時(shí)機(jī)。要求追肥時(shí)田面有水層，W利于肥料養(yǎng)分溶解于水并分布均勻，但田面水層不 宜太深，W控制在30mmW內(nèi)為宜，同時(shí)特別要避免施肥后2~3天之內(nèi)由于降雨而產(chǎn)生田面排 水，引起肥料養(yǎng)分流失，因?yàn)橐话闶┓?~3天之內(nèi)，田間水層及±壤溶液中氮憐濃度很高。
[0015] 所述第二道防線(xiàn)為生態(tài)溝對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的去除凈化，包括生態(tài)溝的設(shè)計(jì)和運(yùn)行 技術(shù)要點(diǎn)兩部分。所述生態(tài)溝設(shè)計(jì)方案主要包括： (1)總體原則:避免進(jìn)行硬化處理，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)排潰排潰要求前提下，盡量采用寬淺式 橫斷面，采用較平緩的縱坡;生態(tài)溝主要由排水溝主體、生態(tài)溝護(hù)坡型式、排水溝種植泥、溝 底部的水生植物W及每隔一段距離設(shè)置的多級(jí)閩板構(gòu)成。
[0016] 所述生態(tài)溝的具體設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)如下： (a)按照排潰排潰標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)生態(tài)溝成梯形橫斷面或者復(fù)式斷面。
[0017] (b)生態(tài)溝在滿(mǎn)足《灌概與排水技術(shù)規(guī)范》排水要求的基礎(chǔ)上，底坡適當(dāng)平緩，W利 于植物生長(zhǎng)。
[0018] (C)為防止溝坡巧塌及有利于植物生長(zhǎng)，采用可降解的生態(tài)袋填裝混有草巧的± 之后，呈階梯狀壘疊在生態(tài)溝兩岸作為護(hù)岸，通水后草巧發(fā)芽生長(zhǎng)，形成溝中濕地植物。
[0019] (d)生態(tài)溝中的濕地植物，W主要沉水植物或挺水植物為宜。比如苦草、金魚(yú)藻、水 蘊(yùn)草、黑藻、狐尾藻、范草(沉水植物）；富蒲、燈忍草、蓮截、香蒲、尊尾(挺水植物）;睡蓮等浮 水植物。
[0020] (e)在生態(tài)溝中每隔300~500m設(shè)置攔水閩，該閩口采用多級(jí)閩板，可對(duì)生態(tài)溝中水 位進(jìn)行調(diào)節(jié)，日常水位維持在20~60cm為宜。
[0021] (f)根據(jù)需要，在閩口一側(cè)設(shè)置量水刻度，便于進(jìn)行水量計(jì)量。
[0022] 所述生態(tài)溝的運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)主要包括： (1)優(yōu)選地，在訊期時(shí)打開(kāi)所有級(jí)別的閩板，讓排水快速通過(guò)，滿(mǎn)足排潰的要求。
[0023] (2)優(yōu)選地，在日常情況且滿(mǎn)足排潰目標(biāo)的前提下，根據(jù)排水流量大小，通過(guò)閩板 控制不同的溝中水深，降低水流速度，增加水流停留時(shí)間，達(dá)到對(duì)氮憐面源污染充分凈化的 效果。
[0024] (3)優(yōu)選地，植物收割期定在11月左右，對(duì)生態(tài)溝中的植物進(jìn)行收割，防止溝中植 物地上部分死亡W后，殘?bào)w發(fā)生分解造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，產(chǎn)生二次污染。同時(shí)，若植物為 經(jīng)濟(jì)作物，及時(shí)收割可W產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
[0025] (4)對(duì)于多年運(yùn)行后的生態(tài)溝濕地應(yīng)做清渺處理，對(duì)底泥進(jìn)行疏竣，深度宜控制在 20~60cm的范圍，底泥疏竣可W有效降低底層水體的耗氧量和腐殖質(zhì)的含量，并有利于沉水 植物的恢復(fù)。疏挖出的渺泥應(yīng)合理處置，防止影響農(nóng)作物耕種、邊坡穩(wěn)定W及造成水±流 失。
[0026] 所述第=道防線(xiàn)為塘堪濕地對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的去除凈化，包括塘堪濕地的設(shè)計(jì)和 運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)兩部分;所述塘堪濕地主要由塘堪主體、塘堪草皮生態(tài)護(hù)坡、塘堪底種植泥W 及水生植物構(gòu)成。所述塘堪濕地的設(shè)計(jì)方案主要包括： (1)單個(gè)塘堪濕地面積:根據(jù)攔截稻田排水面積及地表徑流的大小，一般每個(gè)塘堪面積 300m2 ~1000m2。
[0027] (2)稻田與塘堪濕地面積比：75%保證率下，對(duì)應(yīng)的稻田與濕地面積比為8:1; 50%保 證率下，稻田與濕地面積比控制在12:1較適宜；25%保證率下，稻田與濕地面積比為16:1。 因此，綜合考慮合理利用±地及達(dá)到適宜的凈化效果，一般按15:1~20:1。
[00%] (3)塘堪濕地平面形狀:一般應(yīng)根據(jù)自然形成的法地修建塘堪濕地，其形狀根據(jù)自 然形成的法地?cái)U(kuò)建而成。在完全平整的±地上新修塘堪濕地宜采用楠圓形，楠圓的長(zhǎng)短比 在3:1左右，寬度在IOmW上，并使進(jìn)出水流通道沿楠圓的長(zhǎng)邊方向，運(yùn)樣有利于延長(zhǎng)水力停 留時(shí)間。
[0029] (4)邊坡系數(shù):塘巧邊坡應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算確定，一般迎水面邊坡不睹于1:1，背水 面邊坡不睹于1:1.5。
[0030] 巧)邊坡護(hù)坡型式:塘巧的護(hù)坡型式除必須采用硬護(hù)坡的塘巧外，應(yīng)采用草皮生態(tài) 護(hù)坡等。背水面坡腳可根據(jù)需要設(shè)反濾、排水設(shè)施。迎水面上部草坡生態(tài)護(hù)坡不宜低于Im。
[0031] (6)蓄水深度:塘堪濕地水深推薦設(shè)置為:植物全部覆蓋區(qū)水深0.6~0.9m，無(wú)植物 覆蓋區(qū)水深1.2~1.5m，進(jìn)口區(qū)域水深1. Om。一般0.6m~1.5m，如兼有蓄水灌概的要求，可適當(dāng) 增加蓄水深度。
[0032] (7)塘堪濕地植物:選擇適宜當(dāng)?shù)胤N植的植物。在南方濕潤(rùn)地區(qū)，適宜的濕地塘堪 植物為白蓮、蓮截、富蒲、巧白等。
[0033] 所述塘堪濕地的運(yùn)行技術(shù)要點(diǎn)主要包括： (1)總體運(yùn)行規(guī)則:塘堪蓄水在正常蓄水位(設(shè)計(jì)水位）W下，盡量攔截田面排水和地表 徑流，儲(chǔ)蓄在塘堪濕地中進(jìn)行自然凈化處理，并重復(fù)應(yīng)用于灌概;超過(guò)正常蓄水位時(shí)，將經(jīng) 過(guò)濕地凈化后的儲(chǔ)水預(yù)先排出，騰空部分庫(kù)容，W便攔蓄下一階段污染負(fù)荷較大的田面排 水。
[0034] (2)塘堪濕地的水力停留時(shí)間：排水進(jìn)入塘堪濕地后3~4天內(nèi)，隨水流停留時(shí)間延 長(zhǎng)農(nóng)業(yè)面源污染的去除率總體呈上升趨勢(shì)，之后，去除效果沒(méi)有隨水流停留時(shí)間延長(zhǎng)而明 顯改善，即濕地最佳水力停留時(shí)間為3~4天。如果達(dá)不到3~4天的水力停留時(shí)間，宜通過(guò)塘堪 濕地的出口閩閥進(jìn)行調(diào)控，使排水進(jìn)入塘堪濕地3~4天后再排出。
[0035] (3)水流方向：為增加