国土综合整治与生态修复中农业面源治理策略与措施

邵志江，刘美娥

（江西核工业测绘院集团有限公司，南昌330038）

0 引言

农业面源污染是指居民在农业生产、生活中，氮和磷等营养物质以有机或无机污染物质的形式，通过暴雨、农田灌排水、土壤侵蚀产生的地面径流和地下渗漏等途径进入江、河、湖、库、地下水等水体中，造成水体的污染[1-2]。其具有广域性、随机性、难监测、运移途径的无序性等特征，造成人们无法准确追溯其发生源、发生途径和发生时间，使得面源污染输出受到地域环境条件、农业管理方式差异的影响较为显著，因此对其治理的难度相对较大[3]。

当前，人们对美好生活的愿景充满憧憬，农业面源污染治理已然成为实现农业高质量发展、确保农产品质量安全的重要抓手。据相关研究表明，我国三大淡水湖（巢湖、滇池和太湖）中，来自农村面源的总氮、总磷和COD 分别占60%~70%、50%~60%和30%~40%[4]。根据《第二次全国污染普查公报》，2017年全国农业源水污染物COD、TN、TP 排放量分别为1 067.13×104、141.49×104和21.20×104t，分别占全国水污染物排放量的49.8%、46.52%和67.21%[5]，较《第一次全国污染源普查公报》数值有所增加，农业源污染治理已成为我国下一阶段污染攻坚的重点与难点。

从过去十多年来看，由于生态环境领域的科技投入不断增加，生态环境质量显著提升[6]。新时代国土综合整治与生态修复中的面源污染治理，不仅要在内涵和方法上进行改进，还要从农业生产空间、生活空间、生态空间要素进行全面整治与修复。而面源污染治理的经验与方法为实现这一目标提供了一定的方法和途径，可以为新时期国土整治与生态修复工作打开新视野，带来方法和思路。

1 国土综合整治与生态修复中农业面源污染治理的重要意义

2018 年以来，以生态文明思想建设引领乡村振兴标志着国土综合整治与生态修复迈开新步伐。当前国土综合整治与生态修复多是借鉴和利用传统的自然地理学、经济地理学、景观生态学等相关理论内容，理论基础不完善且长期滞后于实践需求，尤其是先进的环境科学、土壤学、生态系统恢复理论的缺乏。农业面源污染在国土综合整治与生态修复中逐步进行有机融合，具备更加丰富的内涵：（1）从上层思想引领来看，不再局限于单要素治理和短效作用，而是更加注重“山水林田湖草”的有机生命共同体和“钉钉子”精神的“准确干、实事求是干与持之以恒干”。（2）从治理手段来分析，不再单纯注重工程措施，而是从不同过程中进行不同的管控方式与治理措施，且更加注重生态方法与工程措施的有机结合应用。（3）从治理目的来分析，从过去单一的追求污染物排放量下降，使得河流水质得到改善，到现在追求美丽乡村，注重整体全方位协调式可持续发展。因此，在新时期生态文明建设思想和乡村振兴战略下，农业面源污染治理对国土综合整治与生态修复具有重要意义：（1）面源污染治理对保护流域生态系统完整性和稳定性具有支撑作用，流域水质改善、河道美化是国土综合整治与生态修复的重要表征。（2）面源污染治理是国土综合整治与生态修复的重要组成部分，国土资源的高效利用、布局结构和生态保护修复对面源污染有着千丝万缕的关系，面源污染受人为干扰因素影响显著，与人们生活息息相关，是国土综合整治与生态修复中亟需完善、融合的重要组成部分。

2 国土综合整治与生态修复中农业面源污染治理面对的挑战

2.1 面源污染治理技术零散，集成度低

农业面源污染治理并不简单是一个技术方面的问题，而是一个耦合政策、经济、社会和环境等多因素的系统工程[7]。虽然从“十五”时期开始，国家高度重视农业面源污染问题，投入大量的资金用于科学技术研发和工程治理，在很多重点河流流域建立了面源污染治理与防控措施，并且在面源污染排放量削减、河流水质改善方面起到一定程度的效果。但是由于长久以来农村面源污染治理技术较零散，集成度低，未从区域尺度对农村面源污染治理工程进行系统设计，使得区域整体环境改善效果不尽如人意。另外在空间上，同样存在较大差距，沿海地区的污染防治显著好于内陆地区，由于沿海经济发展较好的原因，长期以来对河口、河道地带等末端治理重视度较高，但同时在源头控制有所忽略[8]。

2.2 农用化学品的过量使用，导致农业面源污染加剧

我国农用化学品的过量使用导致农业面源污染加剧，主要原因为：（1）粮食需求压力。（2）近几十年，伴随土地集约化利用，耕地、果园面积大幅度增长，畜禽养殖业的快速发展和城镇建设快速扩张等[9]。据相关数据统计显示[10]，从上世纪80 年代至今，中国化肥消费量增长了345%，约占世界化肥总消费量的30%。为了保障粮食的高产，部分区域单季作物化肥纯养分用量平均达到了569~2 000 kg/hm2[11]，同时随着城镇化发展、地面硬化程度加快，也加速了农业面源污染物质的快速扩散和迁移[12]。

2.3 农业面源污染治理需要利用地域生物多样性的特点，如何实现“因地制宜，生态降解”

如何充分利用不同地理环境下的植物对水体氮磷吸收能力已成为研究的热点问题之一。王丽莎等[13]在亚热带丘陵区的试验表明，绿狐尾藻与梭鱼草组合氮磷积累量最大，吸收效果显著；赵原等[14]对川中丘陵区沟渠内7 种常见的植物进行氮磷富集盆栽效果的筛选试验，结果表明该区域的美人蕉植物对水体中氮磷富集效果最佳。可见植物在水体中氮磷吸收有待在区域尺度上进一步推广，从而实现“因地制宜，生态降解”。

3 国内外农业面源污染治理技术和经验

3.1 国内外农业面源污染治理技术

3.1.1 生态沟渠技术。生态沟渠因水生生态系统相对较为完整，对水体中氮磷等污染物有一定的削减作用。据相关研究表明，结合当地的实际情况将农业排水沟渠改造成生态沟渠，对水体中的氮磷削减率达到40%以上[15]。并且众多研究结果证明生态沟渠对农业面源污染物的拦截、削减和净化具有显著提升效果[16-18]。此外，沟渠因其不另占土地、景观效果好等多项优势被广泛推荐应用。

3.1.2 生态过滤（拦截）带技术。通过在进入水体前设置生态过滤（拦截）带技术，有效阻断水体中所携带过高浓度的N、P 等污染物质进入河流，是控制水土流失和面源污染物质迁移的重要技术手段。国内外主要在农田、草带、果园和河流等方面展开，通过设置生物隔离带（草带）可以控制N、P 的径流迁移，有效地防止水体污染及富营养化，比如生态草带[19]、滨湖带的植被过滤带[20]、河岸植被缓冲带[21]、草地- 树木过滤带系统等[22]。

3.1.3 稳定塘处理系统和人工湿地技术。稳定塘处理系统是利用自然净化能力对污水进行生物处理的构筑物总称，利用藻类、微生物等共同作用下去除水体中有机物、N 和P 等物质，其具有运转费用低、易操作、有效去除污染物质等特点。随着研究的深入和技术的进步，稳定塘的类型也开始多样化出现，比如高效藻类塘、水生植物塘和生态综合塘等，均取得了良好的效果。人工湿地技术主要是人为形成的“基质- 植物-微生物”生态系统，属于一种人工模拟自然湿地的强化版，其具有处理能力较强、占地面积小等优点。

3.2 国内外农业面源污染治理的经验

3.2.1 “4R”策略的经验。杨林章等[23]研究者针对农业面源污染提出的“4R”策略，主要遵循四个方面的原理：（1）源头减量（Reduce），降低源头的策略主要包括优化养分和水分管理过程，减少肥料的投入，提高养分利用效率，以及实施节水灌溉和径流控制。（2）过程阻断（Retain），阻断的策略主要应用生态沟渠、生态缓冲带、稳定塘和人工湿地。（3）养分再利用（Reuse），主要策略是将面源污水中的氮、磷等营养物再度进入农作物生产系统，达到循环再利用的目的。（4）水生态系统修复（Restore），水体再通过沟渠、池塘、小溪或运河时，利用水生态系统的生态修复作用进行水体N、P 再次吸收净化等作用，最后以达标的水质排入到江河湖泊中。

3.2.2 最佳管理措施（BMPs）的经验。农田面源污染治理的最佳管理措施（BMPs），主要通过从源头上减少农业面源污染物的流失量，在政府部门法律法规政策条件下运用管理措施最大限度控制流入受纳水体中污染物的总量，从而达到从源头上减少面源污染的目的[24]。

3.2.3 地理信息系统（GIS）技术的应用。应用地理信息系统技术（GIS）研究面源污染问题已引起广泛研究者的关注。构建面源污染模型方面，相关研究者通过运用GIS 技术构建了九龙江流域农业面源污染分布式模型，并通过该技术的分析工具识别了该流域的农业面源污染关键性源区[25]。

通过信息系统的开发和可视化模拟，为面源污染提供有效的决策依据。史志华等[26]研究团队通过运用遥感与GIS 相结合，对汉江中下游农业面源污染进行了信息系统设计，通过该系统为面源污染的动态监测、最佳管理手段（BMP）的选择、区域面源污染治理的规划等提供决策依据。

在风险评估与预警预测方面，通过建立区域环境面源污染预警系统，利用GIS 平台将地理信息、大气、土壤、水质、人类活动等相关联的环境数据进行综合运用分析，对事故敏感区域位置进行有效管理，为地方政府部门及有关机构提供了农业面源污染河流污染扩散的过程的应急方案[27-28]，提升了精细化管理水平。

4 国土综合整治与生态修复中农业面源污染治理策略

针对国内外面源污染治理技术与经验如何融入到国土综合整治与生态修复中，我们提出如下建议。

4.1 农业空间的“农村全域土地综合整治——生态过滤（拦截）带”策略

对于农业空间，由于长期开展农村全域土地综合整治，使得农村耕地破碎化程度降低，但增加耕地数量的同时也破坏了农田生态系统的生物多样性，并且威胁到了农业生态的可持续性发展；另一方面，自然资源利用低效改造后，造成部分地类的缺失，使污染物未能得到有效降解。因此，在农业空间中开展农村全域土地综合整治时需要加强生物多样性的保护和生态拦截带的建设，提升农业全域土地综合整治的绿色发展、生态优美、高效生产的服务功能。因此，建议从以下几个方面推动农业面源污染物的削减：

（1）充分考虑土地使用性质与生物多样性对面源污染削减的重要性，研究不同土地整理下土地使用性质的改变对面源污染的影响，地域生态环境中生态拦截带对面源污染的削减作用，制定土地整理措施下生态拦截带建设标准，防止土地整理带来生物多样性下降和生态过滤带的缺失。

（2）结合不同地区农业面源污染治理的有效体系，探索土地整治与生态保护修复的合理路径。比如高标准农田建设的沟渠设计可以参考现有研究成果中“4R”策略经验，设计生态沟渠，配置氮磷吸收较好的植物组合，末端打造稳定塘或人工湿地，提升农田生态系统稳定性，降低水体中氮磷浓度过高流入江河湖泊引发的水体富营养化等污染风险。

（3）延伸性发展“数字国土”[29]，构建智能化监控体系。充分利用自然资源部、农业农村部和环保部监测点的基础数据，构建自动化监测系统平台，为相关政府部门提供决策性建议。

4.2 乡村生活空间的“村庄布局优化——最美乡村建设”策略

以乡村振兴为目标，结合村庄布局优化要求，推进乡村地区“田水路林村”全要素综合整治，建设美丽乡村。在布局方面要充分利用村里生活污水点、排水沟渠、植被、水田、池塘、河流等“点线面”要素的有机结合，保障乡村生态过程的连续性和完整性，打造“生活污水自然化削减与利用模式”的美丽乡村。

4.3 生态空间的“生态文明思想——生态保护修复”策略

新时期生态文明思想引领下，生态保护修复范围扩大到全要素生态系统，生态环境持续好转。由全域生态保护修复治理角度转向以乡镇、流域等小区域角度治理，丰富了生态保护修复的内涵，提升了实用性。利用区域特色条件，为构建新的实用方案提供了可行思路。