一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法
【技术领域】
[0002] 本发明设及农业水利技术领域，具体地说是设及一种综合源头控制、生态沟及塘 堪湿地=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。
[0003]
【背景技术】
[0004] 近年来，由于±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%W上，水稻种植区的氮憐面 源污染排放尤其严重。
[0005] 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W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。
[0006] 水稻种植区中的排水系统和塘堪湿地可用于农业面源的去除但现有未加改 进的排水沟和塘堪还存在不少问题。例如，现有的排水沟：（〇采取横断面衬搁使排水沟不 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睹，排水沟易渺积泥沙 和边坡巧塌；（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。
[0007] 同时，现有的塘堪主要存在W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)单块塘堪面积大小不合理:面积过小容 易渺塞，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。
[0008] 当前，塘堪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 的源头控制和塘堪湿地的去污功能，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。
[0009] 参考文献； 1. 沟渠及塘堪湿地系统对稻田氮憐污染的去除实验[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).
【发明内容】
[0010] 针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种水稻种植区农业面源污染生态治理 方法。
[0011] 本发明的技术方案为： 一种水稻种植区农业面源污染生态治理方法，包括=道防线:第一道防线为农业面源 污染的源头控制，即通过田间节水灌概与田间水肥综合调控减少氮憐流失;第二道防线为 生态沟对农业面源污染的去除净化;第=道防线为塘堪湿地对农业面源污染的去除净化； =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= 道防线。通过=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。
[0012] 所述第一道防线为农业面源污染的源头控制，即通过田间节水灌概与田间水肥综 合调控减少氮憐流失，其设计方案主要包括： (1)水稻田间节水灌概，采用干湿交替间歇灌概方法，即在水稻返青期保持10~40mm水 层，分葉末期晒田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±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，±壤水分在饱和含水率W下)湿(有水层)交替。在运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。 为了减少氮憐等养分的源头流失，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W2~3天为宜，晚稻^2天为宜，泡田水深在满足耕作 的前提下尽量浅，上地平整后田面保持20~30mm的水层。
[0013] (2)水稻氮肥分次施用，氮肥采用施基肥与二次追肥的方法，即第一次追肥在分葉 初期，即插秩后10~12天左右(分葉肥），第二次在拔节初期（约插秩后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150~22化g/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:分葉肥:拔节肥=5:3:2。其他钟 月己、憐肥的施肥量及时间与各地农民原有施肥习惯一样。
[0014] (3)按W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，W利于肥料养分溶解于水并分布均匀，但田面水层不 宜太深，W控制在30mmW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±壤溶液中氮憐浓度很高。
[0015] 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，在满足设计排溃排溃要求前提下，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W及每隔一段距离设置的多级闽板构成。
[0016] 所述生态沟的具体设计技术要点如下： (a)按照排溃排溃标准要求，设计生态沟成梯形横断面或者复式断面。
[0017] (b)生态沟在满足《灌概与排水技术规范》排水要求的基础上，底坡适当平缓，W利 于植物生长。
[0018] (C)为防止沟坡巧塌及有利于植物生长，采用可降解的生态袋填装混有草巧的± 之后，呈阶梯状垒叠在生态沟两岸作为护岸，通水后草巧发芽生长，形成沟中湿地植物。
[0019] (d)生态沟中的湿地植物，W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、范草(沉水植物）；富蒲、灯忍草、莲截、香蒲、尊尾(挺水植物）;睡莲等浮 水植物。
[0020] (e)在生态沟中每隔300~500m设置拦水闽，该闽口采用多级闽板，可对生态沟中水 位进行调节，日常水位维持在20~60cm为宜。
[0021] (f)根据需要，在闽口一侧设置量水刻度，便于进行水量计量。
[0022] 所述生态沟的运行技术要点主要包括： (1)优选地，在讯期时打开所有级别的闽板，让排水快速通过，满足排溃的要求。
[0023] (2)优选地，在日常情况且满足排溃目标的前提下，根据排水流量大小，通过闽板 控制不同的沟中水深，降低水流速度，增加水流停留时间，达到对氮憐面源污染充分净化的 效果。
[0024] (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W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W产生经济效益。
[0025] (4)对于多年运行后的生态沟湿地应做清渺处理，对底泥进行疏竣，深度宜控制在 20~60cm的范围，底泥疏竣可W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。疏挖出的渺泥应合理处置，防止影响农作物耕种、边坡稳定W及造成水±流 失。
[0026] 所述第=道防线为塘堪湿地对农业面源污染的去除净化，包括塘堪湿地的设计和 运行技术要点两部分;所述塘堪湿地主要由塘堪主体、塘堪草皮生态护坡、塘堪底种植泥W 及水生植物构成。所述塘堪湿地的设计方案主要包括： (1)单个塘堪湿地面积:根据拦截稻田排水面积及地表径流的大小，一般每个塘堪面积 300m2 ~1000m2。
[0027] (2)稻田与塘堪湿地面积比：75%保证率下，对应的稻田与湿地面积比为8:1; 50%保 证率下，稻田与湿地面积比控制在12:1较适宜；25%保证率下，稻田与湿地面积比为16:1。 因此，综合考虑合理利用±地及达到适宜的净化效果，一般按15:1~20:1。
[00%] (3)塘堪湿地平面形状:一般应根据自然形成的法地修建塘堪湿地，其形状根据自 然形成的法地扩建而成。在完全平整的±地上新修塘堪湿地宜采用楠圆形，楠圆的长短比 在3:1左右，宽度在IOmW上，并使进出水流通道沿楠圆的长边方向，运样有利于延长水力停 留时间。
[0029] (4)边坡系数:塘巧边坡应根据稳定性计算确定，一般迎水面边坡不睹于1:1，背水 面边坡不睹于1:1.5。
[0030] 巧)边坡护坡型式:塘巧的护坡型式除必须采用硬护坡的塘巧外，应采用草皮生态 护坡等。背水面坡脚可根据需要设反滤、排水设施。迎水面上部草坡生态护坡不宜低于Im。
[0031] (6)蓄水深度:塘堪湿地水深推荐设置为:植物全部覆盖区水深0.6~0.9m，无植物 覆盖区水深1.2~1.5m，进口区域水深1. Om。一般0.6m~1.5m，如兼有蓄水灌概的要求，可适当 增加蓄水深度。
[0032] (7)塘堪湿地植物:选择适宜当地种植的植物。在南方湿润地区，适宜的湿地塘堪 植物为白莲、莲截、富蒲、巧白等。
[0033] 所述塘堪湿地的运行技术要点主要包括： (1)总体运行规则:塘堪蓄水在正常蓄水位(设计水位）W下，尽量拦截田面排水和地表 径流，储蓄在塘堪湿地中进行自然净化处理，并重复应用于灌概;超过正常蓄水位时，将经 过湿地净化后的储水预先排出，腾空部分库容，W便拦蓄下一阶段污染负荷较大的田面排 水。
[0034] (2)塘堪湿地的水力停留时间：排水进入塘堪湿地后3~4天内，随水流停留时间延 长农业面源污染的去除率总体呈上升趋势，之后，去除效果没有随水流停留时间延长而明 显改善，即湿地最佳水力停留时间为3~4天。如果达不到3~4天的水力停留时间，宜通过塘堪 湿地的出口闽阀进行调控，使排水进入塘堪湿地3~4天后再排出。
[0035] (3)水流方向：为增加