太湖地区农业面源污染特征及控制途径

大量使用化肥 农药等农用化学品 导致太湖地区土壤环境质量下降,河流水质变差,湖泊富营养化,当前,要注重对面源污染物质的形成过程及其量化进行研究,通过农田养分投入的减量化技术 地表径流及渗漏的生态拦截技术、农村生活污水净化技术和养殖业废物的控制技术等控制农业面源污染。

江河治理

太湖专题!为太湖治理献计建言

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太湖地区农业面源污染特征

及控制途径

!杨林章

王德建

夏立忠

摘

要

大量使用化肥!农药等农用化学品"导致太湖地区土壤环境质量下降!河流水质变差!湖泊富营养化#当前"要注重对面源污染物质的形成过程及其量化进行研究"通过农田养分投入的减量化技术!地表径流及渗漏的生态拦截技术!农村生活污水净化技术和养殖业废物的控制技术等控制农业面源污染$

关键词

农业面源污染

控制技术

太湖地区

近年来!太湖地区农业面源污染越来越严重!导致土壤环境质量下降"河流变黑发臭"湖泊富营养化等问题!直接影响该区域的整体环境质量!影响城乡居民的生存环境与人类健康#

#"不同水产养殖模式下氮!磷损

失对水环境的影响

对太湖地区三种主要水产养殖模式的氮"磷损失过程的研究表明!不同养殖和管理模式下!由于养殖产品的种类不同!氮"磷养分输入输出量差异较大$池塘年度氮"磷养分平均输入量分别为!!.6"75)2776!.%&3()*)8和"!6+"5+706,/%&3()*8!不同模式下池塘年度向周围水体排出氮"磷量分别为*+6,05.!6/"%&3()*)8和+6,,5)8$池塘通过渗漏而引起的06//%&3()*

)氮"磷损失量分别为++6"05*76,"%&3()*

*

8和+6+75*627%&3())8$试验结果表明!

乡镇和农村居民点的地表径流氮"磷的水环境负荷量分别达到*75"7%&3()*)8和!5+*%&3()*)8!接近或超过农田氮"磷面源排放量$可见!镇"村居民点地表径流也已成为水环境污染或水体富营养化的重要来源$同时!日益增加的人类活动和农村废弃物的乱堆乱放也增加了水体氮"磷的面源污染$

总之!农业面源污染已给太湖地区的工农业生产带来了严重的影响!如部分地区地表水严重污染!直接影响农业灌溉和农村的饮用水源!大量的;"<等营养盐和污染物排放进入河湖水体!导致全流域.74的河湖受到污染!274的河流水质达不到国家规定的地面"类水标准$太湖水质虽总体能达到"类水标准!但凯氏氮及总磷只能达到#类水的标准!属富营养化水体!严重的水质恶化常常诱发水污染事件$

一"农业面源污染现状

农业面源污染主要来自于大量的农用化学品!如化肥"农药等$

!"农田氮磷污染

田间试验表明!太湖地区稻麦轮作系统农田养分的排放净负荷%氮为

!"#$%&’()*!其中稻季+,-"%&’()*!麦季+"#.%&’()*&磷为+-./%&’()*!其中稻季+-+0%&’()*!麦季1-/2%&3()*$氮磷的

径流流失量分别占当年施肥量的

太湖地区的高效池塘养殖业也是水体氮"磷污染的重要来源之一$

$"村镇聚落区降雨径流引起的氮!

磷面源污染

定位研究表明!交通干道商业区"镇区居民点以及农村居民点降雨径流引起的总氮"总磷负荷均超过国家规定的地面水!类水质标准$三个观测区雨后径流总氮浓度以农村居民点最高!为.6*09"-"!)&’:!交通干道商业区其次!为"6+79*6+/)&3:!城镇居民区为

0-!04和+#,!4$氮素流失在不同季节

表现出一定的形态差异性!稻季以氨态氮为主’/!4(!麦季以硝态氮为主’"04($磷素在稻季和麦季的流失均以颗粒磷为主’/0450,4($水稻种植初期是氮"磷流失量最大的阶段!分别占全季流失总量的0"452,4和"*45

二"农业面源污染的研究重点与控制对策

!"主要面源污染物质的形成过程

及其量化研究

要进行面源污染的控制!首先必须对形成面源污染的各个分量进行科学的估算!包括封闭小流域内各种土地利用方式下!在不同的降雨量和降雨强度

2.4$降雨和施肥是影响农田养分流

失的关键因素!施肥后降雨将会使径流水中的浓度迅速增大$因此!加强种植初期的水分和养分管理是控制农田面源污染的关键$

!62"9*6+!)&3:$雨后径流总磷浓度以

居民点较高!其中农村居民点径流中总磷浓度为*6*+976,7)&3:!乡镇居民点径流中总磷浓度为76,.9760,)&3:$

注!本文为科技部!"#项目和中国科学院知识创新工程项目%$%&’()*+#&的内容

中国水利!""#$!"

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大量使用化肥 农药等农用化学品 导致太湖地区土壤环境质量下降,河流水质变差,湖泊富营养化,当前,要注重对面源污染物质的形成过程及其量化进行研究,通过农田养分投入的减量化技术 地表径流及渗漏的生态拦截技术、农村生活污水净化技术和养殖业废物的控制技术等控制农业面源污染。

江河治理

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下产生径流的量!径流和泥沙带走的养分含量!不同土壤类型的田间渗漏过程及其相关参数!污染物由土壤向地下水的迁移过程!污染物运移量的估算及其模拟等"农村生活污水的种类#排放强度及通量!农村生活污水由陆地向水体的迁移过程与通量!迁移量随时间和水流的变化规律!以及生活污水的断面监测技术与通量估算方法等"农村养殖业引起的污染物质负荷量的估算!包括大型养殖场$如养鸡场#养猪场%的废物排放量化特征!污染物由陆地向水体的迁移及空间再分布规律!高效鱼池水体的养分富集过程与迁移过程!养殖场废物中污染物扩散#迁移及其通量估算"

同时!面源污染是伴随着地表水文过程而发生的!因此要对降雨&径流&侵蚀&水污染负荷间的关系进行研究!对降雨产流过程#土壤流失过程#养分随泥沙的输送过程等进行定量研究与模拟!为预测估算控制水体受纳污染物的量提供依据"

止("&’"$$降雨时的地表径流!从而可减少大部分的农田地表径流"同时在田埂的两侧可栽种某种植物!形成隔离带!在发生地表径流时可有效阻截养分!也可有效地控制地表径流的养分损失"

!."生态沟渠技术

在经济发达地区!大部分沟渠均采用硬质化技术!产生的地表径流通过硬质化渠道直接排放到河流!造成河流的富营养化"因此将现有硬质化渠道改为生态型渠道!即在硬质板上留适当的孔!使作物或草能够生长!既能吸收渗漏水中的养分!也能吸收利用径流中的养分!对农田损失的养分进行有效拦截!达到控制养分损失和再利用养分的目的"同时!在沟渠的中央可布设一定的植物带!既可减缓水流的速度!增加滞留时间!提高植物对养分的利用时间!也提高水体的自净能力"

!/"旱地系统的生态隔离带技术主要研究旱地系统!如蔬菜地#花卉地的养分损失的控制技术"即将旱地的沟渠集成生态型沟渠!同时在旱地的周边建一生态隔离带!由地表径流而来的泥沙和养分通过生态隔离带的阻截!将大部分泥沙留在生态隔离带内!而隔离带种植的植物可吸收径流中的养分!达到控制地表径流!减少径流养分向水体的排放"

!0"生态型湿地处理技术通过生态沟渠#生态拦截系统的建设!可阻截大部分农田中损失的养分!但仍会有一部分养分进入河道!可利用现有河道建设生态型人工湿地或水面人工浮岛技术种植挺水植物#浮叶植物等!充分吸收和利用农田损失的养分"而且!水面种植的植物还可以是具有一定经济价值的品种!既保证收获!又能改善水质"

利用村镇地域的天然或人工多水塘系统或水陆交错带的自然净化生态功能!截留净化农业径流中的氮磷及有机物!在受纳水体的岸边按照不同的功能种植不同的植物带!充分发挥植物带的生态净化功能!然后将底泥还田!加强氮磷等物质在陆地生态系统中的循环!从而减少面源污染对水体的污染"

%"养殖业废物的控制技术

在畜禽粪便的处理中要更多地采用生物学及生态学方法!开发养殖业废物的资源化技术#复合生态工程技术#高效鱼池水资源的养分再利用技术#’鱼&菜(工程技术等!尽可能地利用废弃物中的养分和能源物质!减少或消除废弃物对环境的污染"此外!还必须根据循环经济和环境保护的要求!尽快制定有关防治畜禽污染!农村化肥#农药#农膜污染以及’白色污染(等方面的法律法规!加大执法监管力度!使环境管理走向法制化#标准化"

参考文献#

!

!"农田养分投入的减量化技术

主要研究不同农田生态系统#不同作物和不同生长时期的养分需求特征!建立养分投入的合理分配比例!不同肥料品种的综合应用技术等!减少肥料的投入量!提高养分的利用率"同时!配合农作物的秸秆还田技术提高养分投入的生态和环境效益"通过建立合理的作物配置#轮作系统等!建立高效的土壤养分库系统!如在稻田通过食物链加环技术!引入适合稻田的动物生产!增加土壤养分库的保蓄能力!提高养分库的供应能力等"

!高超!朱建国!窦贻俭"农业非点

源污染对太湖水质的影响"发展态势与研究重点"长江流域资源与环境!#$$#%!!

#邵孝侯!缪大宏!单正君"中国

化学氮肥对水体的污染研究与现状"水资源保护!!&&’%!

(张振克%!&&&%太湖流域湖泊水

环境问题"成因与对策%长江流域资源与环境!!&&&%)

’吕耀%农业生态系统中氮素造成的

面源污染%农业环境保护!!&&)%!*

+杨桂山!王德建等编著"太湖流

域经济发展"水环境"水灾害"北京#科学出版社!#,,(

#"农田地表径流!渗漏养分的生

态拦截技术

!-"生态田埂技术

农田地表径流是养分损失的重要途径之一!现有农田的田埂一般只有

-虞孝感主编"长江流域可持续

发展研究"北京#科学出版社!#,,(

*夏立忠!杨林章"太湖地区典型

小城镇降雨径流."/负荷空间分布研究%农业环境科学学报!#,,(%##%($作者单位#中国科学院南京土壤研究所%

责任编辑

侯亚东

$"农村生活污水净化技术

充分利用土地和植被的净化能力!建立湿地生态系统!截留#吸收利用农村生活污水中的)#*#有机物等物质!

!"#$左右!遇到较大的降雨时!很容易

产生地表径流"根据估算!在现有田埂的基础上加高田埂%"&%’#$!就可有效防

!"

中国水利!""#$!"

大量使用化肥 农药等农用化学品 导致太湖地区土壤环境质量下降,河流水质变差,湖泊富营养化,当前,要注重对面源污染物质的形成过程及其量化进行研究,通过农田养分投入的减量化技术 地表径流及渗漏的生态拦截技术、农村生活污水净化技术和养殖业废物的控制技术等控制农业面源污染。

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