柑橘果园水肥药一体化防治面源污染技术集成研究

蒲昌权 何才智 张乃华

摘 要 柑橘果园传统施肥和施药方式造成大量氮、磷等营养元素流失和农药残留，在污染土壤的同时通过渗漏、地表径流造成水环境污染。以水、土为载体，肥、药为核心，通过集成水肥药一体化技术，采取“减、控、治”措施有效防治柑橘果园面源污染，能增强柑橘果园生产的经济性和生态性。

关键词 柑橘果园;水肥药一体化;面源污染;防治;技术集成

中图分类号：S666;X53 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.22.019

柑橘果园农药残留导致土壤污染，土壤中的氮、磷等营养元素和残留农药随地表水向水体迁移，导致水环境污染。我们结合相关专家研究成果，经过调查和实践，集成防治柑橘果园面源污染的水肥药一体化技术，以期生产安全、放心的柑橘产品，促进产业生态化发展。

1  柑橘果园污染源

1.1  柑橘果园污染源及其路径

柑橘果园面源污染主要是肥料中的氮、磷等营养元素，农药及其他有机或无机污染物质残留农田或通过农田地表径流、渗漏，形成的水环境污染[1]。国内外相关专家研究表明，柑橘果园面源污染主要来自于肥料、农药，被柑橘吸收利用的肥料仅占30%～40%，其中氮肥和磷肥当季利用率分别为30%、20%左右，剩余60%～70%分别通过地表径流导致水体富营养化;通过淋洗导致地下水硝酸盐污染;通过硝化-反硝化产生的N2O和N2引起氮素损失，降低氮肥利用率，增加大气中温室气体浓度;农药的利用率只有30%左右，大部分农药通过土壤、水、空气流失或残留在土壤中[2]（见图1）。

1.2  肥料污染成因及危害

肥料污染成因一是施肥方法不当，二是肥料结构不合理。除造成肥效大为降低外，肥料中的营养元素对水体、土壤、空气及农产品造成直接污染。有机肥投入不到位，导致土壤有机质含量降低，供肥性能差;化肥品种选择不对路，养分单一，营养供应不平衡，如中微量元素没有得到及时补充，大田缺素症严重。

化肥污染的危害主要表现在施肥不当，污染大气、土壤和水体，以及对柑橘品质及食物链造成的影响;有机肥污染的危害主要表现在土壤中氮素和硝酸盐积累、亚硝基类化合物积累，土壤盐渍化等[3]。

1.3  农药污染成因及危害

农药污染成因一是违规使用禁限用农药品种，盲目用药，施药数量和次数频繁;二是施药设备落后，农药利用率低，施用效果差;三是病虫害防治综合措施不到位[3]。

农药污染的危害主要表现为残留土壤中造成土壤污染;通过地表径流，污染水环境;喷洒农药污染空气。

2  柑橘果园水肥药一体化防治面源污染集成技术体系

2.1  面源污染防治目标

按照《全国农业可持续发展规划》，柑橘果园农业面源污染治理遵循“一控、两减”目标。“一控”即通过工程措施和节水技术措施控制农业用水总量;“两减”即通过测土配方、有机肥替代化肥等技术措施把化肥、农药的施用总量减下来[4]。

2.2  集成技术体系

综合组装各项清洁种植技术，减少农业投入品流失对水体的污染。清洁种植技术主要通过优化农艺管理措施，达到从源头上控制化肥、农药施用量，减少土壤扰动，减少农田尾水排放。经过实践，结合相关专家研究成果，以水、土为载体，肥、药为核心，按照“源头减量、过程控制、末端治理（生态修复）”原理[5]，集成图2的技术体系。

2.3  集成技术效果

通过上述技术体系的实施，源头上实现污染源输入最小化，过程中实现污染物运动最小化，末端上實现污染物排放最小化和自净功能恢复与强化。

3  肥料农药减量施用技术

主要是通过技术措施减少肥料、农药的施用总量和提高肥料利用率，从而减少肥料、农药的浪费和流失总量、农药残留总量，减轻面源污染程度[6]。

3.1  化肥减量施用

传统施肥方式在品种选择、施用方法上有较多弊端，直接导致肥料利用率不高，流失严重。

3.1.1  测土配方施肥综合技术

该技术是基于柑橘肥料吸收规律和土壤肥力水平，根据柑橘生长的不同阶段，在合理使用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法，从而配制不同的新型和专用营养肥料，优化肥料品种结构，并确定经济施肥量，减少不必要的肥料浪费。该技术的核心是调节和解决柑橘需肥与土壤供肥之间的矛盾，有针对性地补充柑橘所需营养元素，实现各种养分平衡供应，满足柑橘的需要;实现肥料利用率和产量提高、柑橘品质改善、生产成本节约和收入增加目标。该技术还包括了植株营养诊断施肥技术、土壤养分配比调控技术、专用配方肥技术等。

3.1.2  有机肥与无机肥平衡施用技术

该技术以牛羊粪、菜（豆）粕、农作物秸秆等发酵后自制生物有机肥施用，可以保证柑橘产品品质，全面降低无机肥料使用量，稳定土壤肥力水平，确保土壤疏松不板结。

3.1.3  缓/控释肥料技术

是通过改变肥料化学成分或将其表面涂上半透水或不透水性物质，而缓慢释放其中营养使肥效增长的技术。缓释肥料在进入土壤以后被逐步分解，逐步被作物吸收利用，肥效可维持数月甚至 1 年，从而减少肥料中氮、磷等营养元素的流失。

3.2  农药减量控害

采取病虫害绿色防控和科学、合理、安全使用农药的技术，实现有效控制病虫害，确保生产安全、农产品质量安全和农业生态安全。

3.2.1  农业防治技术

该技术是利用农业科技手段，有目的地改变某些生态环境因子，创造不利于病虫害发生的环境，抑制病虫生长繁殖，直接或间接消灭病虫，提高柑橘树抗病虫的能力，达到优质、高产的目的。主要有选用优良抗性砧木品种及无病毒苗木、清洁果园、树干涂白等技术措施;在生长季节采用翻整土地、消灭树盘中的病虫、合理施肥、果园覆草、合理修剪等技术措施。此外，还把整枝修剪、抹芽控梢、生草免耕、种植覆盖、冬季清园等农业措施同病虫害防治密切结合起来，把病虫危害控制在经济允许水平以下。

3.2.2  物理防治技术

该技术是利用物理的设施设备，诱杀害虫，防控病虫侵害。主要有糖酒醋诱捕器防治、频振式杀虫灯诱杀、黄板诱杀、诱虫带诱杀、全园果实套袋等技术措施。

3.2.3  生物防治技术

该技术是利用寄生性、捕食性天敌或病原微生物，以及生物的代谢物来调控害虫密度，或抑制病原菌的传播蔓延。果园里的蚜虫、红蜘蛛、潜叶蛾、卷叶蛾等都有大量的天敌，通过移植和引进外地天敌、人工繁殖饲养天敌昆虫，在需要时释放到田间，以补充自然界天敌数量，在害虫尚未大量发生之前就受到控制。目前成功的人工繁育天敌有：赤眼蜂、捕食螨、食蚜蝇、周氏啮小蜂等，分别对鳞翅目害虫、螨类、蚜虫等害虫起到防治作用;壁蜂、熊蜂、蜜蜂等虽然不是天敌，但是释放它们能大幅度提高着果率，增加产量，减轻病虫为害;瓢虫、螳螂等昆虫也能减轻果园病虫为害。

3.2.4  生物农药技术

生物农药属于绿色环保型农药，具有安全、高效、低毒、广谱的优点，从生物有机体中提取的生物试剂替代农药防治病、虫、草害，既不会产生抗药性，更不会有交叉抗药性产生。

4  肥料农药精准高效施用技术

主要是通过技术措施提高肥料、农药的使用效率，减少肥料流失和农药残留。

4.1  节水灌溉与水肥一体化工程

由首部系统、控制系统、管网系统、灌水器等组成一个完整的水肥一体化系统，是施用水溶性肥料的有效载体。该技术重点是根据水质情况选择不同的过滤器类型（见表1），確保灌溉系统不堵塞;根据不同地形地貌做好灌溉分区和管网布置，确保水溶性肥料施用精准;根据树龄大小、地形情况、栽培方式选择灌水器类型（见表2）及确定灌水器流量。

4.2  水药一体化工程

该技术通过喷药系统实现，其效果主要是提高施药效率。该系统主要由动力系统、管网系统、施药终端组成。当前使用较多的三套系统中（见表3），推荐柑橘果园每（200×667） m2左右建设一套山地果园简易喷药系统。

4.3  水溶性肥料施用

水溶性肥料具有吸收快、浪费少、流失少的特点。除配制专用的水溶性肥料外，还要根据柑橘的不同生长期和土壤肥力水平，确定水溶性肥料施用次数和时间，原则上每15～20 d施用1次，全年施用10次左右，实现“少吃多餐”，确保吸收率、流失率降到最低。

4.4  科学用药与统防统治

4.4.1  科学用药技术

从控制病虫害和保护天敌的原则出发，尽可能减少农药对环境的污染。加强病虫监测，掌握防治适期，严格按防治指标使用药剂，尽量减少施药次数和施药面积。优先使用植物源、微生物源和昆虫生长调节剂，有限量地合理使用矿物源农药。严格执行国家和当地有关规定，禁止使用高毒、高残留农药及其混剂。有限度地使用部分高效、低毒、低残留的化学农药。

4.4.2  病虫害统防统治技术

遵循“预防为主，综合防治”的植保方针，由具有一定植物保护专业技术条件的企业、农民合作经济组织等经营主体，采用先进的设备和技术对农作物生长期病虫害实行安全高效的统一预防与治理。

5  生态截蓄减量排放与回收利用技术

应用“近源拦截、输移控制、末端净化”原理，建立生物拦截系统，减缓污水流速，促进颗粒物沉淀，阻断氮、磷等营养元素和农药随降雨进入水体或渗入地下，有效过滤从果园农田流失的沉积物、营养物质和杀虫剂，通过泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收等对地表径流起到阻滞作用，有效减少地表和地下径流中固体颗粒的养分含量。

5.1  果园生草与间种栽培

生草栽培是果园行间选留原生杂草，或种植非原生草类、绿肥作物，使草类与柑橘树协调共生的一种仿生栽培方式。柑橘果园生草栽培既可增加土壤有机质含量，还可以截蓄肥药，提高土壤的保蓄肥、水能力，提高果实品质和产量，改善果园环境，省工、省力，成本低。

柑橘果园间种油菜/大豆（或其他豆科作物），可以利用不同作物对营养物需求比例的差异，充分利用土壤养分，减轻养分残余对周围水体造成的富营养化，调节土壤中各养分的比例，避免土地板结和盐碱化。

5.2  生态拦截

该技术通过在果园建设生态截蓄沟、人工湿地等工程措施，拦截流失的肥料、农药，通过植物净化积蓄的地表水，大幅减少排出到水中的氮、磷等营养元素和农药。

5.2.1  人工湿地技术

国内外的实践和研究表明，人工湿地是控制农业面源水体污染的一条重要途径。在果园农田与水体之间的过渡带建立人工湿地，能够有效截留来自农田地表和地下径流的固体颗粒物，氮、磷和其他化学污染物，然后通过土壤吸附、植物吸收、生物降解等一系列作用，降低进入地表水中的氨氮化合物及有机物的含量，缓解其对水环境的污染，降低面源污染形成的危险性。该工程技术具有投资少、运行费用低、易于维护管理、运行比较稳定、处理效果好的特点。

5.2.2  山地果园生态护坡拦截技术

在山地柑橘果园护坡上种植多年生植物，即植物篱，建成生态护坡，实施生态拦截。该技术可以实现梯次拦截，吸收山地柑橘果园上部流失的氮、磷等营养元素，减少、控制营养元素的流失;同时还可保持水土、美化环境。

5.2.3  生态截蓄沟渠技术

利用田块边缘排水沟渠，建设生物拦截设施;延长流水停留时间，促进流水携带颗粒物质的沉淀;沟内种植可以高效富集氮磷的植物，吸纳氮磷及水体中残留农药，改善净化水质，促其循环再利用。

5.3  径流截蓄再利用

在柑橘果园建设地表径流拦截蓄水池、小水窖、拦沙坝和灌溉管网等工程设施，雨季截蓄雨水，干旱时用于灌溉。该技术通过减少雨水地表径流，有效控制柑橘果园氮、磷等流失造成的污染，同时节约水资源，实现节水、抗旱、治污。

参考文献：

[1] 赵永志.肥料面源污染防控理念、策略与实践[M].北京：中国农业出版社.

[2] 赵燕，张波，徐娣，等.农业面源污染类型及治理技术[J].现代农业科技，2015（10）：220.

[3] 张国宝.三峡河谷地区无农药污染柑橘生产的探讨[J].植保技术与推广，2002（1）：35-36.

[4] 刘远芝.重庆涪陵三峡库区农业面源污染的治理模式探析[J].现代农业科技，2019（23）：157-159.

[5] 吴永红，胡正义，杨林章.农业面源污染控制工程的“减源-拦截-修复”（3R）理论与实践[J].农业工程学报，2011（5）：1-6.

[6] 黄俊，杨清华，余宗桦，等.宜昌市山地柑橘园农业面源污染综合治理技术[J].现代农业科技，2019（15）：92-93.

（责任编辑：丁志祥）