一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统

本发明涉及农业面源污染源处理的技术领域，具体涉及一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统。

背景技术：

水资源对推动经济高质量发展有着重要影响，是不可替代的重要自然资源和经济资源，是维持自然生态与人类活动正常进行的重要因素。随着点源污染控制措施逐步取得成效，面源污染成为全球水体污染研究和防控的重点，全球近4成的河流、湖泊已遭受了农业面源污染不同程度的影响。

农村地区的生产活动分散而难以监督，加之农业生产的农民们环保意识普遍薄弱，农药化肥施用和禽畜养殖活动的污染物产生和排放量大等因素，导致了农业面源污染监管和控制难度加大。农民既是农业面源污染的制造者，也是受害者。因此，需要一种能够解决农业面源污染的拦截结构。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统。此生物梗系统根据不同的农田区域均设有拦截构件，有效的拦截农田退水中的面源污染，并且对面源污染物进行处理。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统，包括用于农田主干道的主梗、用于田块区域划分的支梗和用于农田临时道路的毛梗，所述主梗、支梗和毛梗的横截面均呈梯形，所述毛梗与支梗连接，所述支梗与主梗连接；

所述主梗、支梗和毛梗内均设有拦截结构，所述拦截结构包括竹竿框架和秸秆帘板，所述竹竿框架与秸秆帘板连接形成连接板，各个连接板拼接形成拦截内腔，所述拦截内腔内设有第一拦截层、第二拦截层、第三拦截层和第四拦截层，所述第一拦截层、第二拦截层、第三拦截层和第四拦截层依次连接。

优选的，所述第一拦截层内填充蛭石和粗砂，所述蛭石和粗砂混合分布，所述蛭石和粗砂的体积比为2.8：0.8～3.2：1.2。

优选的，所述第二拦截层内填充生物质碳，所述生物质碳被木醋液浇注。

优选的，所述第三拦截层内填充碎砖块和蛭石，所述碎砖块和蛭石混合分布，所述碎砖块和蛭石的体积比为0.8：1.8～1.2：2.2。

优选的，所述第四拦截层内填充沸石、陶粒和无烟煤，所述沸石、陶粒和无烟煤混合分布，所述沸石、陶粒和无烟煤的体积比为0.8：1.8：0.8～1.2：2.2：1.2。

优选的，位于主梗的拦截结构的上端铺设透水砖。

优选的，位于支梗的拦截结构的上端铺设碎石。

优选的，所述主梗、支梗和毛梗的斜面均种植植物。

优选的，所述植物为香根草、狗牙根、紫云英、孔雀草、百子莲和桑树中任意一种或组合。

优选的，所述生物质碳和木醋液的制作方式包括以下步骤：将湿度小于25％的农作物残体放入碳化炉中处理，碳化炉的炉内温度为200-400℃，碳化炉的出烟管与木醋液回收器连接，木醋液回收器设有冷凝器，冷凝器冷凝得到粗糙的木醋液，除去木醋液中的焦油，以得到洁净的木醋液，而农作物残体完全碳化后得到生物质碳。

本发明相对现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本发明具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统，此生物梗系统中的主梗、支梗和毛梗有效组织农田中面源污染的扩散，缓解农田退水对天然水体环境造成的污染压力，也有效改善田埂功能单一的问题，提升田埂的水土保持功能与经济效益，且维护成本较低，构件结构接单，适应性强。

2、本发明具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统，此生物梗系统中的拦截结构可以去除水中氮磷、有机物和大颗粒悬浮等污染物，高效净化农田径流中的面源污染。

3、本发明具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统，此生物质碳和木醋液的制作原料均取自农田废弃物中的农作物残体，生物质碳吸附土壤中的重金属和污水中的有机污染物，而且对碳氮具有较好的固定作用，减少温室气体的排放，木醋液有效抑制有碍于植物生长的微生物类的繁殖，并能杀死根瘤线虫，促进植物的生长。

图1是本发明的一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统的平面图。

图2是本发明的一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统的主梗剖面图。

图3是本发明的一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统的拦截结构示意图。

图4是本发明的一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统的支梗剖面图。

图5是本发明的一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统的毛梗剖面图。

其中，1为主梗，101为透水砖，102为第一拦截层，103为第二拦截层，104为第三拦截层，105为第四拦截层，106为植物，107为护坡，108为竹竿框架，109为秸秆帘板，2为支梗，201为碎石，3为毛梗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1至5所示，一种具有拦截农田面源污染功能的生物梗系统，包括用于农田主干道的主梗1、用于田块区域划分的支梗2和用于农田临时道路的毛梗3，所述主梗1、支梗2和毛梗3的横截面均呈梯形，使主梗1、支梗2和毛梗3的结构稳定，不易坍塌，所述毛梗3与支梗2连接，所述支梗2与主梗1连接；主梗1主要用于区分较大田块区域间，可以作为较大田块的分界线和人行通道，支梗2主要用于区分水流通道，毛梗3主要用于区分农田分界线和耕作时的临时通道，主梗1、支梗2和毛梗3均需要夯实，避免护坡坍塌，此主梗1的坡度为100％，减少主梗1占用农田的面积，支梗2和毛梗3的坡度为200％，使路面能够承受一般的农用车辆的压力，不会破坏拦截结构。

所述主梗1、支梗2和毛梗3内均设有拦截结构，所述拦截结构包括竹竿框架108和秸秆帘板109，所述竹竿框架108与秸秆帘板109连接形成连接板，各个连接板拼接形成拦截内腔，竹竿框架108与秸秆帘板109都是可降解的材料，不会造成二次污染，其中秸秆帘板109可以使用收获时废弃的植物秸秆进行编织，达到农田废弃物二次利用的目的。所述拦截内腔内设有第一拦截层102、第二拦截层103、第三拦截层104和第四拦截层105，所述第一拦截层102、第二拦截层103、第三拦截层104和第四拦截层105依次连接。此拦截结构成本低，维护成本也低，适合农村地区构件，提高田埂的功能性，同时也美化农田的环境，拦截结构还可以去除水中氮磷、有机物和大颗粒悬浮等污染物，高效净化农田径流中的面源污染，缓解农田退水对天然水体环境造成的污染压力，提升田埂的水土保持功能与经济效益，且维护成本较低，构件结构接单，适应性强。

所述第一拦截层102内填充蛭石和粗砂，所述蛭石和粗砂混合分布，蛭石和粗砂混合后，均匀分布于第一拦截层102内，发挥蛭石和粗砂的组合作用，所述蛭石和粗砂的体积比为2.8：0.8～3.2：1.2，此实施例中蛭石和粗砂的体积比为3：1。采用蛭石和粗砂能提供土壤的透气性和保水性有利于农作物生长，蛭石还具有一定的缓冲肥料的作用，能够让施加在土壤中的肥料更加缓慢的释放，以减少对农作的根系的损害。

所述第二拦截层103内填充生物质碳，所述生物质碳被木醋液浇注，生物质碳具有农作物所需要的营业物质，有丰富的孔隙机构，拥有含氧活性因子，改善土壤，吸附过滤污染源中的重金属及有机污染物，而且对碳氮具有较好的固定作用，减少温室气体的排放。木醋液具有较强的杀菌和抗菌的功能，能够抑制杂菌的反之，防虫的作用，除去污染源的异味，有效抑制有碍于植物生长的微生物类的繁殖，并能杀死根瘤线虫，促进植物的生长。

所述第三拦截层104内填充碎砖块和蛭石，所述碎砖块和蛭石混合分布，碎砖块与蛭石混合后，均匀分布与第三拦截层104内，所述碎砖块和蛭石的体积比为0.8：1.8～1.2：2.2，此实施例中碎砖块和蛭石的体积比为1：2。碎砖块和蛭石能加强污染源中大颗粒的污染物，进一步的吸附污染源中的有害物质。

所述第四拦截层105内填充沸石、陶粒和无烟煤，所述沸石、陶粒和无烟煤混合分布，此沸石、陶粒和无烟煤混合后，均匀分布于第四拦截层105内，发挥过滤作用，所述沸石、陶粒和无烟煤的体积比为0.8：1.8：0.8～1.2：2.2：1.2，此实施例中沸石、陶粒和无烟煤的体积比为1：2：1。无烟煤能提供悬浮颗粒的清理能力，沸石和陶粒处理污染源中的废气、废水和污染源中的放射性物质。

所述主梗1的拦截结构的上端铺设透水砖101。透水砖101是一种环境友好型材料，透水砖101的多孔结构可以使水分自由穿梭，可有效防止雨季来临时田埂湿滑的现象，也可增加田埂的通气性。

所述支梗2的拦截结构的上端铺设碎石201。采用铺设碎石201的硬化方式，可增强田埂的稳定性，也可有效防止雨季来临时田埂湿滑的现象。

所述主梗1、支梗2和毛梗3的斜面均种植植物106。斜面种植植物106已发面可以美化农田环境，另外一方面可以增强护坡107的结构稳定性，防止护坡107出现水土流失的情况。所述植物106为香根草、狗牙根、紫云英、孔雀草、百子莲和桑树中任意一种或组合，加强护坡的结构稳定性，增加农田的观赏性。

所述生物质碳和木醋液的制作方式包括以下步骤：将湿度小于25％的农作物残体放入碳化炉中处理，碳化炉的炉内温度为200-400℃，碳化炉的出烟管与木醋液回收器连接，木醋液回收器设有冷凝器，冷凝器冷凝得到粗糙的木醋液，除去木醋液中的焦油，以得到洁净的木醋液，而农作物残体完全碳化后得到生物质碳。直接选用农田内的农作物残体作为生物质碳的原料，还能在生产生物质碳的过程中收集木醋液，通过这样的生产方式，提高了农田的生态循环，使农作物残体能得到有效的回收与利用，提高农田的资源在利用。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。