一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法技术

本发明专利技术公开了一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，从农业面源污染流出农田到进入下游受纳水体的整个过程入手，提出三道防线的具体减污技术，以田间节水灌溉与水肥综合调控减少农业面源污染排放的源头控制为第一道防线，生态沟对农业面源污染的去除净化为第二道防线，塘堰湿地对农业面源污染的去除净化为第三道防线，三道防线之间为串联关系，即首端为第一道防线，其次联接到第二道防线，最后联接到第三道防线。本发明专利技术方法对农业面源污染中的氮磷排放净化效果好，提高了氮磷利用率，建设成本和运行成本均较低廉，丰富了水稻灌区植物多样性，适合在南方种植水稻的地区进行推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业水利
，具体地说是涉及一种综合源头控制、生态沟及塘堰湿地三道防线的水稻种植区农业面源污染生态治理方法，尤其适用于南方水稻灌区农业面源污染的治理。
技术介绍
近年来，由于土地资源的限制，提高粮食单产是我国提高粮食产量的主要措施，目前增加粮食单产的措施之一是肥料等资源的高投入，造成资源利用率低及环境污染加剧。据统计，目前我国单位面积化肥投入为世界平均水平的2.6倍，化肥投入过量已成为农业面源污染的主要原因之一，必须提高肥料养分利用效率。由于过量施肥、过量施药及水肥管理措施不当，我国来自农田的面源污染排放占农业面源污染的30%以上，水稻种植区的氮磷面源污染排放尤其严重。目前,水稻种植区中存在水肥资源管理不合理的问题，导致水稻种植耗水量大且水资源浪费严重；而肥料的施用以底肥为主且追肥比例不合理，导致肥料利用率偏低，其流失还加重了农业面源污染。与此同时，水肥的不合理使用还降低了水稻产量。水稻种植区中的排水系统和塘堰湿地可用于农业面源的去除[1-3]，但现有未加改进的排水沟和塘堰还存在不少问题。例如，现有的排水沟：（1）采取横断面衬砌使排水沟不具有生态功能，不利于动植物生长；（2）天然的窄深式横断面边坡较陡，排水沟易淤积泥沙和边坡坍塌；（3）边坡长有无明显去污效应的杂草，不利于污染物的去除和净化；（4）无合理的控制建筑物，排水不能被有效再利用。同时，现有的塘堰主要存在以下问题：（1）日常水位较深，不利于水生植物尤其是挺水植物的生长，造成去污功能下降；（2）平面形态不规整，水流流径通常较短，存在“死水区”等无法流经的区域，去污潜力不能充分发挥；（3）单块塘堰面积大小不合理：面积过小容易淤塞，面积过大则日常水位较高影响植物生长且占地面积较大不利于推广。当前，塘堰湿地对农业面源污染去除的研究极少，关于排水沟改造成生态沟治理农业面源污染已有不少实践，但仅是从该单一环节进行污染净化，并未结合农业面源污染的源头控制和塘堰湿地的去污功能，因此，水稻种植区中农业面源污染的治理能力仍有很大的提升空间。参考文献：1.沟渠及塘堰湿地系统对稻田氮磷污染的去除实验[J].农业环境科学学报,2011,30(9):1872-1879.2.生态灌区农田排水沟塘湿地系统的构建和运行管理[J].中国农村水利水电,2012.3.沟塘湿地对农田面源污染的降解试验[J].水电能源科学,2012,30(10).
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法。本专利技术的技术方案为：一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，包括三道防线：第一道防线为农业面源污染的源头控制，即通过田间节水灌溉与田间水肥综合调控减少氮磷流失；第二道防线为生态沟对农业面源污染的去除净化；第三道防线为塘堰湿地对农业面源污染的去除净化；三道防线之间为串联关系，即首端为第一道防线，其次联接到第二道防线，最后联接到第三道防线。通过三道防线的协同运行，采用生态方法达到削减和治理农业面源污染的目的。所述第一道防线为农业面源污染的源头控制，即通过田间节水灌溉与田间水肥综合调控减少氮磷流失，其设计方案主要包括：（1）水稻田间节水灌溉，采用干湿交替间歇灌溉方法，即在水稻返青期保持10~40mm水层，分蘖末期晒田3~7天，黄熟期自然落干；其余阶段，灌水后水层深度达30~40mm，至水层消耗完并使土壤含水率下降到饱和含水率的80％左右时再次灌水，如此进行反复地干（无水层，土壤水分在饱和含水率以下）湿（有水层）交替。在这些阶段的无雨条件下，一般每隔6~8天灌水一次，灌水量50~60mm，形成每次灌水后田间有水层4~5天、无水层2~3天，反复进行。为了减少氮磷等养分的源头流失，采用浅水层泡田，并缩短泡田时间，尽量减少施入基肥通过渗漏及田面排水流失。泡田时间早稻以2~3天为宜，晚稻1~2天为宜，泡田水深在满足耕作的前提下尽量浅，土地平整后田面保持20~30mm的水层。（2）水稻氮肥分次施用，氮肥采用施基肥与二次追肥的方法，即第一次追肥在分蘖初期，即插秧后10~12天左右（分蘖肥），第二次在拔节初期（约插秧后35~40天左右，拔节孕穗肥）。各地农民原有施肥习惯之总施肥量（其中氮肥为150~225kg/公顷）不变，但氮肥在基肥量中占50％左右，二次追肥比例分别为30%、20%。即基肥：分蘖肥：拔节肥=5：3：2。其他钾肥、磷肥的施肥量及时间与各地农民原有施肥习惯一样。（3）按以上水稻水肥综合调控方法进行水肥管理，每次追肥时，根据天气预报选择适宜的时机。要求追肥时田面有水层，以利于肥料养分溶解于水并分布均匀，但田面水层不宜太深，以控制在30mm以内为宜，同时特别要避免施肥后2~3天之内由于降雨而产生田面排水，引起肥料养分流失，因为一般施肥2~3天之内，田间水层及土壤溶液中氮磷浓度很高。所述第二道防线为生态沟对农业面源污染的去除净化，包括生态沟的设计和运行技术要点两部分。所述生态沟设计方案主要包括：（1）总体原则：避免进行硬化处理，在满足设计排涝排渍要求前提下，尽量采用宽浅式横断面，采用较平缓的纵坡；生态沟主要由排水沟主体、生态沟护坡型式、排水沟种植泥、沟底部的水生植物以及每隔一段距离设置的多级闸板构成。所述生态沟的具体设计技术要点如下：（a）按照排涝排渍标准要求，设计生态沟成梯形横断面或者复式断面。（b）生态沟在满足《灌溉与排水技术规范》排水要求的基础上，底坡适当平缓，以利于植物生长。（c）为防止沟坡坍塌及有利于植物生长，采用可降解的生态袋填装混有草籽的土之后，呈阶梯状垒叠在生态沟两岸作为护岸，通水后草籽发芽生长，形成沟中湿地植物。（d）生态沟中的湿地植物，以主要沉水植物或挺水植物为宜。比如苦草、金鱼藻、水蕴草、黑藻、狐尾藻、菹草（沉水植物）；菖蒲、灯芯草、莲藕、香蒲、鸢尾（挺水植物）；睡莲等浮水植物。（e）在生态沟中每隔300~500m设置拦水闸，该闸门采用多级闸板，可对生态沟中水位进行调节，日常水位维持在20~60cm为宜。（f）根据需要，在闸门一侧设置量水刻度，便于进行水量计量。所述生态沟的运行技术要点主要包括：（1）优选地，在汛期时打开所有级别的闸板，让排水快速通过，满足排涝的要求。（2）优选地，在日常情况且满足排渍目标的前提下，根据排水流量大小，通过闸板控制不同的沟中水深，降低水流速度，增加水流停留时间，达到对氮磷面源污染充分净化的效果。（3）优选地，植物收割期定在11月左右，对生态沟中的植物进行收割，防止沟中植物地上部分死亡以后，残体发生分解造成营养物质的释放，产生二次污染。同时，若植物为经济作物，及时收割可以产生经济效益。（4）对于多年运行后的生态沟湿地应做清淤处理，对底泥进行疏浚，深度宜控制在20~60cm的范围，底泥疏浚可以有效降低底层水体的耗氧量和腐殖质的含量，并有利于沉水植物的恢复。疏挖出的淤泥应合理处置，防止影响农作物耕种、边坡稳定以及造成水土流失。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，其特征在于：包括三道防线：第一道防线为农业面源污染的源头控制，即通过田间节水灌溉与田间水肥综合调控减少氮磷流失；第二道防线为生态沟对农业面源污染的去除净化；第三道防线为塘堰湿地对农业面源污染的去除净化；三道防线之间为串联关系，即首端为第一道防线，其次联接到第二道防线，最后联接到第三道防线。

【技术特征摘要】
1.一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，其特征在于：包括三道防线：第一道防线为农业面源污染的源头控制，即通过田间节水灌溉与田间水肥综合调控减少氮磷流失；第二道防线为生态沟对农业面源污染的去除净化；第三道防线为塘堰湿地对农业面源污染的去除净化；三道防线之间为串联关系，即首端为第一道防线，其次联接到第二道防线，最后联接到第三道防线。
2.根据权利要求1所述的一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，其特征在于：田间节水灌溉主要采用干湿交替间歇灌溉方法；在水稻返青期保持10~40mm水层，分蘖末期晒田3~7天，黄熟期自然落干；其余阶段，灌水后水层深度达30~40mm，至水层消耗完并使土壤含水率下降到饱和含水率的80％左右时再次灌水，如此进行反复地干湿交替。
3.根据权利要求1所述的一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，其特征在于：田间节水灌溉过程中采用浅水层泡田，泡田时间早稻以2~3天为宜，晚稻1~2天为宜，泡田水深在满足耕作的前提下尽量浅，土地平整后田面保持20~30mm的水层；要求追肥时田面有水层，控制在30mm以内为宜，同时要避免施肥后2~3天之内由于降雨而产生田面排水。
4.根据权利要求1所述的一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，其特征在于：田间水肥综合调控过程中，氮肥采用施基肥与二次追肥，第一次追肥也称蘖肥在分蘖初期，第二次追肥也称穗肥在拔节初期，所施氮肥总量为150~225kg/hm2，氮肥肥料配比为基肥：蘖肥：穗肥=5：3：2。
5....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔远来，赵树君，董斌，茆智，杨洋，罗玉峰，许亚群，刘方平，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42