农业面源污染的生态防治措施研究

周亚莉 钱小娟

(江苏省水文水资源勘测局南通分局，江苏南通226006)

农业面源污染的生态防治措施研究

周亚莉 钱小娟

(江苏省水文水资源勘测局南通分局，江苏南通226006)

随着农业的发展，农业面源污染日渐严重，已成为导致河流和湖泊水环境恶化的主要原因之一。本文分析了农业面源污染的成因及危害，并提出从农田源头污染和径流污染2个方面采用生态工程措施防治农田面源污染，介绍并讨论了几种具有代表性的防治农业面源污染的生态工程措施，包括生态农业、水土保持、植被缓冲带、湿地系统与生态渠系统等。生态工程措施立足于自然资源和生态系统自身的平衡，与传统技术相比，效果好、运行费用低，更有利于环境的可持续发展，是治理农业面源污染的有效方法之一，在控制农业面源污染中具有广阔的应用前景。

农业面源污染;生态工程;防治措施

农业面源污染主要是指由沉积物、农药、废料、致病菌等分散污染源引起的对水层、湖泊、河岸、滨岸等生态系统的污染。与点源污染相比，农业面源污染具有时空范围更广、不确定性更大，成分、过程更复杂，难以控制等特征，这使其监测精度低、监测成本大，治理难度远高于点源污染。农业面源污染是环境问题中具有挑战性的难点问题，目前的污染控制主要局限于工业和城市生活的点源污染，而对于农田径流、农村生活污水以及畜禽养殖所产生的大量农业面源污染却未采取有效措施，导致农业面源污染成为影响水体污染的主要因素，威胁着全球的地表水环境，已引起世界各国的普遍关注。本文分析了我国农业面源污染的现状及成因，同时借鉴国内外相关领域的研究，提出了农业污染的生态防治措施。

1 我国农业面源污染的成因及危害

1.1 化肥农药的过量施用，利用率低

我国以不到世界10%的耕地供养着世界22%的人口，由于人多地少，土地资源开发已接近极限，再加之耕地面积日益减少、退化，农业整体科技含量不高等问题，目前只能通过化肥、农药的施加来提高粮食的产量。除此之外化肥、农药使用量较大的蔬菜业、花卉业、果树业发展迅速，使我国成为世界上最大的化肥消费国，也是生产和使用农药的大国。

据调查目前我国化肥平均使用效率仅30%左右，其余部分随地表径流、水土流失等途径流入水体，流失的化肥导致藻类等水生生物大量繁殖，水中溶解氧急剧下降，水质恶化，破坏水生态系统。农药施用与农田化肥一样存在有效利用率低的问题，一般不超过20%，大部分农药飘散于空气中或降落于地面，进入大气、土壤、地表水、地下水，从而对环境造成污染［2］。

1.2 畜禽养殖废弃物处理率低

近年来我国畜禽养殖业迅速发展，畜禽养殖已由传统的农村个体散养逐步走向集约化、规模化养殖，饲养方式、养殖规模均发生了较大的变化，污染程度和分布区域也随之变化。由于目前畜禽废弃物的处理率低，再加之畜禽养殖业的粪便和粪水排放量逐年增加，这类污染物氮磷营养元素含量较高，污染物流入河道、湖泊，造成水体富营养化，河水变臭，鱼类大量死亡，对水环境造成严重污染。畜禽养殖废弃物的污染问题已成为当前农业面源污染的主要污染源之一。

1.3 农村生活垃圾污染加剧

我国的生活垃圾数量巨大，按4亿城镇人口每人每天产生1.0kg计，9亿农村人口每人每天产生0.5kg计，全国每天共产生生活垃圾85万t，全国每年合计将增加生活垃圾27 375万t［1］。这些生活垃圾不少没有得到及时处理和卫生填埋，而是在城郊和乡村露天堆放，特别是塑料袋、农药包装物等有害垃圾的堆放，不仅占去了大片可耕地，也是病毒细菌的传播源，其渗漏液污染地表水和地下水，造成了水体的污染。大量生活垃圾的产生和累积，加剧了农村生态环境的恶化。

1.4 环境意识淡薄，缺少技术指导

农民缺乏环境保护意识，对科学、安全、合理施用化肥和农药了解甚少，加之农技指导技术人员有限，指导培训力度不够，导致农业面源污染预防不到位、控制不及时。

2 农田面源污染的生态防治措施

农田面源污染的生态防治措施可分为源头污染防治措施和迁移控制途径控制措施两方面，具体的可以根据实际情况制定相应的措施，与此同时也必须对这两方面进行有机结合。

2.1 农田源头污染的生态控制措施

2.1.1 生态农业措施

生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下，遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式。生态农业遵循可持续发展的理念，重视农村生态环境的建设，提倡适量施肥和采用低毒高效的农药，并鼓励植树造林，防治水土流失和荒漠化，从而改善生态环境。生态农业技术通过提高生物能的转化率、废弃物的再循环利用率等，促进物质在农业生态系统内部的循环利用和多次重复利用，以减少资源的消耗，使废物的产生最小化，由此从源头减少农田的面源污染，是保护环境的一条有效途径。

2.1.2 水土保持措施

水土流失既是一种面源污染的形式，同时又是其它面源污染物流失的载体。污染物在地表径流和侵蚀泥沙携带下进入水体，造成水体污染，这是引起农业面源污染的一个重要原因，因此必须实施和推广水土保持技术，防止水土流失。当前减少水土流失的措施主要有农业耕作措施、林草措施、工程措施和生物措施。在一个治理区域内，需要根据不同地块，通过土地适宜性评价，因地制宜地采取措施。我国的水土保持工作者通过长期研究发展的“工程措施、生物措施和蓄水保土相结合”的水土保持系统对减少水土流失有明显效果，实施时，将谷坊坝、梯田、截流沟、水平条等与植物篱、地埂植被技术结合在一起，层层设防、节节拦蓄，形成了完整的水土流失综合防护体系［3］。

注释应在正文中以上标序号形式标注（例：①），并列于所在页的下方。参考文献一律采用实引制，引文需以（作者，发表年份）形式在正文中标注，如（张三，2015），并在文后按作者姓氏首字母顺序排列，英文文献在前，中文文献在后。具体参考文献格式见本刊网站。

2.2 农田径流污染的生态控制措施

控制农田径流污染的生态措施是从迁移途径上对农田面源污染进行控制，主要包括人工湿地、生态渠和植被缓冲区等措施。

2.2.1 人工湿地

人工湿地污水处理技术是从20世纪70年代发展起来的，其基本结构是在一定长宽比及底面坡降的洼地中，填充着一定级配的填料，以及填料表层种植的一些处理性能良好、具景观和经济价值的水生植物所共同构成的一个处理污水的湿地生态系统。人工湿地成熟后，填料表面吸附了很多微生物，形成了大量的生物膜，植物根系分布于池中，通过物理、化学及生物三重反应机理协同净化污水。

自我国在“八五”攻关课题“滇池防护带农田径流污染控制工程技术研究”中，首次引进处理城市生活污水的人工湿地工程技术来处理农田径流废水以来，该项技术应用于面源污染治理已取得了不少成功的例证［4］。田猛、张永春等运用人工湿地和前置库相结合的技术对太湖流域的面源污染控制进行了研究;深圳环科所设计了“洪湖人工湿地系统水质净化工程”，工程建后污水水质明显改善;朱伟、逄勇等也运用人工湿地技术对镇江金山湖的水质进行治理［5－6］。实践表明，人工湿地系统净化功能强，对有机物及氮磷的去除效果好，且投资低、处理效果好、操作简单与景观建设相结合，具有净化美化环境的良好生态效果，被认为是控制面源污染的一种低费用、实用有效的方法。

2.2.2 生态渠

生态渠是近年来用于治理农业面源污染，生态修复系统环境的一个有效措施。生态渠是对原有的农灌渠进行生态化改造。根据原有农田沟渠杂草丛生、水流不畅、沟渠生态系统支离破碎等现状，依据生态学和环境工程学原理，对农田沟渠进行必要的生态学改造，使其兼顾灌溉排水和污水净化功能。我国农村的大部分防渗渠都采用普通混凝土作护坡，普通混凝土由于是无孔的介质，阻断了水体和近岸陆地土壤之间的联系，不具有植被生长所必需的土壤环境，近岸生物和微生物失去了生存空间，水生植物难以在坚硬密实、无连续空隙的普通混凝土表面上生长，水生动物也因此失去了生息空间。生态渠的护坡利用新型材料——生态混凝土对渠道的护坡进行改造，生态混凝土护坡主要利用其中的连续空隙，为岸边植物提供相应的生存空间，同时为微生物提供栖息附着场所。重建沿岸陆生、湿生、水生植物群落，绿化堤岸护坡，保持绿色自然景观，进而恢复水体的生物多样性，达到水质净化效应、生态效应和景观效应并举的效果。

国外与沟渠相关的研究正处于发展阶段，已取得一些研究成果，据报道，美国和加拿大有65%的农田利用沟渠网排水。我国在此方面的研究尚处于起步阶段。杨林章等研究表明，生态沟渠对农业非点源污染氮磷削减率可达40%以上［7］。根据对滇池北岸梁家村原有农田沟渠生态改造，治理居民农田混合区面源污水的相关研究成果，生态渠对TN、TP和COD的平均浓度削减率，分别达到48.3%、60.6%和58%，净化效果要比传统渠道好得多［8］。海安角斜、南京江宁区、常州武进区目前也已建成利用氧化塘和生态渠相组合的工艺处理农村生活污水的范例。农田生态沟渠不仅污水净化效果显著，而且不另占用土地，具有应用推广价值。

2.2.3 植被缓冲区

植被缓冲区是设立在面源污染区与受纳水体之间，由林、草或湿地植物覆盖的区域，通常为带状。植被缓冲区不仅能对污染物进行有效的阻截、吸收和分解，还可防止水土流失和河道堵塞，从而稳定堤岸，促进生物多样性，对改善生物栖息地和种群具有很好的效果。

建立植被缓冲区是美国防治面源污染的重要措施之一。美国农业部森林司推荐了确定植被缓冲区的主要方法，并提出了滨岸缓冲带设计、建设和管理的建议，同时结合3S技术对流域进行监督和管理。Haycock等关于缓冲带宽度的研究表明，5m宽的缓冲带可拦截大部分粗颗粒泥沙，当带宽＞10m时，对其泥沙的总体拦截率达80%以上，对总磷的的拦截率达50%，去污效果随着缓冲带宽度的增加而提高。具体设计中，植被缓冲带必须结合农业用地需求和自然景观功能两个角度来设计。建立植被缓冲区，不仅具备较好的环境效益，同时也存在一定的经济效益和生态景观效益，是目前农业面源控制中值得推广的防治措施［4］。

除以上所介绍的三种防治农田径流污染的生态措施外，氧化塘、人工多水塘以及前置库等生态技术近年来也被应用于治理面源污染，具体选用何种措施应根据当地的实际情况，制定与当地环境相符的生态控制措施。

3 结语

随着点源污染控制的逐渐加强，面源污染对环境的影响日渐突出。农业面源污染由于其成因和特点，治理难度高，已成为环境问题中具有挑战性的难点问题，其能否得到有效控制，直接关系到农业的可持续发展和农村的现代化进程。生态工程措施立足于自然资源和生态系统自身的平衡，与传统技术相比，效果好、运行费用低，更有利于环境的可持续发展，是治理农业面源污染的有效方法之一，在控制农业面源污染中具有广阔的应用前景。

(编辑:田红)

［1］李伟华，袁仲，张慎举.农业面源污染现状与控制措施［J］.安徽农业科学，2007，35(33):10784－10786.

［2］蔡新源.农村面源污染的特点和控制［J］.科技资讯，2009，(11): 113.

［3］崔海涛，石静，王春生等.生态技术在水库农业非点源污染防治中的应用［J］.农业环境与发展，2008，(5):119－120.

［4］可欣，于维坤，尹炜等.小流域面源污染特征及其控制对策［J］.环境科学与技术，2009，32(7):201－205.

［5］田猛，张永春.用于控制太湖流域农村面源污染的透水坝技术试验研究［J］.环境科学学报，2006，26(10):1665－1670.

［6］刘恩玲，徐凤鑫.人工湿地生态技术在农村面源污染治理中的应用研究进展［J］.温州农业科技，2006，(4):4－6.

［7］杨林章，周小平，王建国等.用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果［J］.生态学杂志，2005，24(11):1371－1374.

［8］殷小锋，胡正义，周立祥等.滇池北岸城郊农田生态沟渠构建及净化效果研究［J］.安徽农业科学，2008，36(22):9676－9679，9689.

AbstractThe agricultural non-point pollution is one of the main reasons for the deterioration of water quality in river and lake.This paper analyzed the causes and damages of agricultural non-point pollution，and put forward the ecological engineering measures to control the agricultural non-point pollution in terms of the runoff and agricultural pollution sources.The paper also introduces several typical ecological engineering measures，such as ecological agricultural，wetland system，water and soil conservation，etc.Ecological engineering measures is based on the balance of nataral resources and ecological system.Compared with traditional techniques，ecological engineering is effective，with low cost and sustainable.

Key wordsagricultural non-point pollution;ecological engineering;prevention measures

Study on the Ecological Prevention Measures for Agricultural Non-point Pollution

ZHOU Ya-liQIAN Xiao-juan
(Nantong Substation of Hydrology and Water Resources Investigation Bureau of Jiangsu Province，Nantong Jiangsu 226006，China)

X501

A

1002－2104(2010)05专－0201－03

2010-04-28

周亚莉，工程师，主要研究方向为水资源调查评估。