南方水网区农田氮磷流失
治理技术
(一)技术基本情况
农业面源污染是影响水环境、土壤环境和农村生态环境质量的重
要因素之一,由于其涉及范围广、随机性大、隐蔽性强、不以溯源、
难以监管等原因,治理的难度很大,已经成为我国现代农业和社会可
持续发展的瓶颈。据全国第一次污染源普查数据,农业源排放的总氮、
总磷占总排放量的57.2%和67.4%,控制农业源氮磷排放是实现水环
境质量根本改善的核心。然而在农业源氮磷排放中,来自农田的氮磷
排放又占很大比例。因此,要实现农业面源污染的有效控制,必须首
先控制农田面源污染。
南方水网区农田氮磷流失治理集成技术,即源头减量(reduce),
农田氮磷投入源头减量技术;过程拦截(retain),农田径流排放的
过程拦截技术;养分再利用(reuse),养分循环利用技术;末端修复
(restore),末端的生态修复技术。
(二)技术示范推广情况
农业农村从2013年起,在三峡库区兴山县、太湖流域宜兴市、
巢湖流域巢湖市、洱海流域洱源县开展农业面源综合防治示范区建设。
四个示范区核心示范面积达11585亩,其中巢湖流域示范区核心面积
2500亩,洱海流域示范区核心面积2320亩,太湖流域示范区核心面
积约1500亩,三峡库区示范区核心面积5265亩。通过源头控制、过
程拦截、末端处理等工程的建设,实现了示范区畜禽粪便、农村污水
处理利用率90%以上,化学需氧量、总氮和总磷排放量分别减少40%、
30%和30%以上,有效改善了当地农业生态环境和人居环境。
为推广上述示范区建设取得的可复制可推广的技术模式,2016
年农业农村部会同国家发展改革委,在太湖、淮河、巢湖、洞庭湖、
鄱阳湖、洱海、三峡库区及丹江口库区等典型流域整县推进实施农业
面源综合治理试点项目,总结一批成功治理范例和适用模式。每个试
点项目的示范区覆盖耕地面积2万亩以上,养殖量不小于2万头猪当
量,中央补助资金3000万元,总投资约4000万元。
(三)提质增效情况
1.农田氮磷投入源头减量技术。在保证水稻高产的基础上,减少
氮肥投入10-20%,提高氮肥农学效率10-20%,减少氮排放20%以上。
2.农田径流排放的过程拦截技术。在保障农田排水的同时,对排
水中的氮磷进行高效去除,氮磷的拦截率在40%以上。
3.养分循环利用技术。径流氮磷平均浓度下降70-80%,并通过
氮素回用减少稻田氮肥投入20%。
4.末端的生态修复技术。通过高效吸收氮磷植物群落的合理搭配
(经济型、景观型)、生态浮床/岛的组合应用、水位落差的设计以及
高效脱氮除磷环境材料与微生物的应用等等,形成了农田面源污染治
理的最后一道屏障。同时,水生植物定期收获后进行资源化再利用,
生产成有机肥回用农田。
(四)技术获奖情况
南方水网区农田氮磷流失治理集成技术被列入农业农村部2018
年十项重大引领性农业技术之一。
二、技术要点
以减少农田氮磷投入为核心、拦截农田径流排放为抓手、实现排
放氮磷回用为途径、水质改善和生态修复为目标。突破面源污染散乱
难的瓶颈,可实现种植业面源污染的全过程防控与全空间覆盖、面源
污染的近零排放及改善水体环境质量的目标。
1.农田氮磷投入源头减量技术
针对高度集约化稻麦农田,根据作物高产养分需求规律以及土壤
供肥特征等进行测土配方施肥,在此基础上,采用新型缓控释肥替代
减量、有机肥部分替代、追肥采用叶色或光谱诊断按需施肥技术等来
提高肥料利用率。通过农田氮磷投入源头减量技术,在保证水稻高产
的基础上,减少氮肥投入10-20%,提高氮肥农学效率10-20%,减少
氮排放20%以上。
2.农田径流排放的过程拦截技术
采用农田排水原位促沉技术与近源生态拦截沟渠技术。农田排水
原位促沉技术是在农田排水口处建设促沉池(内填高效吸附氮磷材
料),促使农田排水中泥沙等沉降并对氮磷进行吸附拦截。生态拦截
沟渠技术是将原有的土质沟渠塘进行生态化改造,沟渠和沟壁种植高
效吸收氮磷植物(可搭配经济植物),并间隔配置小拦截坝和拦截箱
等延长水力停留时间(内装氮磷吸附材料,并可种植水生植物),不
需额外占用耕地、资金投入少、易于推广应用。通过农田径流排放的
过程拦截技术,在保障农田排水的同时,对排水中的氮磷进行高效去
除,氮磷的拦截率在40%以上。
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图2 农田径流的多重拦截系统
3.养分循环利用技术
采用农田污水及富营养化河水中氮磷养分的稻田回用技术、作物
秸秆废弃物的炭化还田技术和菜地径流的湿地化稻田回用技术。作物
秸秆利用沼气能热解成生物炭后还田,可实现农田消纳秸秆量增加
4-8倍,还能有效增加土壤持肥能力。通过养分循环利用技术,径流
氮磷平均浓度下降70-80%,并通过氮素回用减少稻田氮肥投入20%。
4.末端的生态修复技术
采用生态湿地塘技术或者河道生态修复强化净化技术对水体进
行生态修复,通过高效吸收氮磷植物群落的合理搭配(经济型、景观
型)、生态浮床/岛的组合应用、水位落差的设计以及高效脱氮除磷环
境材料与微生物的应用等等,形成了农田面源污染治理的最后一道屏
障。同时,水生植物定期收获后进行资源化再利用,生产成有机肥回
用农田。
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三、适宜区域
主要针对南方水网区的农田氮磷流失治理。
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四、注意事项
1.本技术为集成示范技术,目标明确,要以减少农田氮磷投入为
核心、拦截农田径流排放为抓手、实现排放氮磷回用为途径、水质改
善和生态修复为目标。
2.本技术主要针对农田氮磷流失治理,兼顾农村生活污水治理。