CN104032717A - 黄河灌区农田生态沟渠建设的方法 - Google Patents

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胡宜刚
张志山
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Abstract

本发明涉及黄河灌区农田生态沟渠建设方法，用于防止农田排水沟渠的水土流失并有效拦截半干旱（内蒙和宁夏）黄河灌区农田排水中的污染物。其具体措施如下：用1m长的木桩固定排水沟边坡，边坡上采用乔-灌-草相结合的方式种植毛白杨或旱柳、红柳和冰草3种护坡植物。沟底放置装有锯末的麻袋，在麻袋上栽植水生植物香蒲和芦苇。本发明的优点为：1.利用木桩和护坡植物可有效减少农田排水过程中因边坡发生坍塌现象而出现的水土流失。2.锯末能有效吸附农田排水中的N、P等污染物，护坡植物能吸收利用农田排水中的N、P等污染物。3.水生植物可吸收利用水体及锯末吸附的N、P等污染物。采用这种工程和生物相结合的方式可以显著增强农田排水沟渠的拦污降污能力，减轻农业面源污染，达到进化水体和美化环境的双赢效果。

Description

黄河灌区农田生态沟渠建设的方法
技术领域
本发明涉及一项农田生态沟渠建设方法，适宜于黄河中上游（宁夏和内蒙古）引黄灌区农田排水沟渠的生态化建设，其目的是减少水土流失和降低农业面源污染，属于生态环保技术领域。
背景技术
位于黄河中上游的宁蒙河套灌区是我国重要的粮食基地，每年引黄灌溉农田的排水量近90多亿m3。随着农业生产过程中化肥（特别是氮肥和磷肥）的长期过量使用，导致大量剩余的氮和磷等营养元素随农田排水直接进入黄河或经过乌梁素海后进入黄河，使黄河下游水质全面下降，严重影响到黄河下游的安全用水问题。湿地是一种重要的陆地生态系统类型，它能通过吸附、矿化、降解等复杂的物理和化学过程来净化水体，是有效解决水体污染的重要途径之一。沟渠湿地作为湿地的一种类型之一，也能同样发挥降低污染和净化水体的作用，宁蒙黄河灌区境内有非常丰富的沟渠湿地资源，各级农田排水沟渠（干沟、支沟、斗沟、农沟、毛沟、和毫沟）近2万条，长达2万余公里。
如何有效利用宁蒙境内的沟渠湿地，从黄河上游地区最大限度地发挥农田排水沟渠对排水中污染物的吸附、消化和拦截作用，将是解决黄河中上游灌区农业面源污染的有效治理措施。
发明内容
针对目前宁蒙引黄灌区农田排水沟渠对排水中污染物的降解和拦截效果差的缺陷，本发明提出一种适应于该区的生态沟渠建设模式，用于增强农田排水沟渠对农业面源污染物的消化和拦截能力。
为解决上述问题，本发明采用一种黄河灌区农田生态沟渠建设的方法，其特征是：
a. 边坡的固定：将木桩（长×款×高=10cm*10cm*80cm）植入农田排水沟边坡与沟底交接处的土壤中，植入深度为40cm，间距为40cm。木桩一端处理为尖端以方便操作。在栽植护坡植物前一年土壤上冻前进行。
. 护坡植物的栽植：适宜栽植时间为4月底至5月中旬。
ⅰ. 乔木：在农田排水沟边坡上栽植培育2年左右且生长良好的毛白杨幼株（1m处的胸径>5cm），株行距均为2m。栽植行数视边坡长度而定（建议行数=2/3边坡长度/行距），栽植深度为60-70cm。边坡顶端留1-1.5m的距离。毛白杨幼株在栽植前先去除顶端的枝叶以减少生长初期植物的蒸腾耗水。
ⅱ. 灌木：红柳栽植株距为1.5m，行距为2m，与毛白杨相间隔栽植。
ⅲ. 草本：采用穴播方式种植或栽植冰草幼苗，每穴播种子5-8粒或幼苗2-4株，株距为0.5m，行距为1m，与毛白杨和红柳相间隔种植。
c. 基质的填装和水生植物的栽植：锯末能通过物理吸附作用，降低农田排水中N、P、COD等污染物浓度。麻袋（74×107cm）内装80%满的土壤和锯末（比例为1:5）作为栽植水生植物的基质。在装满锯末并封好口的麻袋上用尖头木桩分两排均匀钻8个栽植水生植物的穴口，将带芽的香蒲根或芦苇植入麻袋基质中，香蒲或芦苇露出麻袋长度约10-20cm。
d. 承载物的布设：在非排水期（一般在5月初到5月中旬），将麻袋沿水流方向按50-70cm的间距一行排开，行与行之间错开排列，行数依据排水沟沟底的宽度而定，行距为40-50cm。在麻袋的来水方向端用木条（40cm长）固定于沟底土壤中，以免麻袋随排水漂移。
e. 水生植物的刈割：每年8月底到9月初的非排水期，采用人工刈割的方法收集麻袋上的香蒲或芦苇，用于手工编制或造纸的原料。水生植物所吸收的N、P等营养元素也随之移出农田排水沟渠，从而减轻农业面源污染对水体的影响。
f. 承载物的清理：每2年左右宁蒙灌区采用机械清理农田排水沟沟底中的底泥，以保证农田排水的畅通。以前铺放与沟底的基质可以作为肥料（富含N、P营养元素）还田供农作物生长所用，并不会造成环境污染。
本发明的优点是：采用工程和生物技术相结合的方式，为减轻我国黄河中游半干旱灌区农业面源污染问题提供了一条新途径。主要优点是：
1. 用木桩固定边坡，可有效防止排水沟渠边坡的坍塌现象，从而减轻了水土流失现象和农田排水沟渠的维护工作；
2. 利用锯末的物理吸附作用可使农田排水中的污染物集中滞留在农田排水沟渠中，锯末价格低廉且方便清理或处理；
3. 污染物吸附饱和的锯末作为肥料还田，既不会造成环境污染，同时又降低了农业化肥的使用量，节约农业生产成本；
4. 经过水生植物和护坡植物的吸收，可将农田排水中的污染物固定在植物体内，水生植物香蒲和芦苇在该区分布范围很广，可就地取材。刈割后的水生植物可作为手工编织业或造纸业的原材料。通过上述方法可以实现美化环境和减轻农业面源污染双赢的目的。
具体实施方式
本发明适用于宁夏和内蒙古境内的农业灌区，尤其是农田排水集中的支沟或干沟。该区的特点是土壤盐碱化现象严重，农田排水不经过任何处理直接排入黄河或乌梁素海。农田排水沟渠边坡没有乔木或灌木保护，常出现边坡坍塌的现象。下面结合实例作进一步说明：
实施例1
2010年6月，在宁夏灵武农场西大沟支沟0.8km长的范围内，排水沟沟底放置装有锯末的麻袋2行，0.4km长度内的麻袋上分别栽植水生植物香蒲和芦苇，每条麻袋栽植2行共8穴。2010年和2011年主要排水期排水沟水体中的全N、全P、COD、NH4-N和NO3-N降低8-18%。2010年和2011年9月中旬通过刈割收获栽植在麻袋上的香蒲和芦苇干草36.6和58.3kg。
实例2
2011年5月中旬，在内蒙古河套灌区九排干北场支沟1km长的范围内实施木桩固定边坡，采用乔-灌-草相结合的方式在两边边坡上各栽植毛白杨2行，株行距均为2m。红柳2行，栽植株距为1.5m，行距为2m，与毛白杨间隔栽植，栽植深度40-50cm。冰草4行，株距为0.5m，行距为1m，与毛白杨和红柳间隔种植，栽植深度为10-20cm。沟底放置装有锯末的麻袋2行，0.5km长度内麻袋上分别栽植水生植物香蒲和芦苇，每条麻袋栽植2行共8穴。结果发现，2011年和2012年两年内未出现边坡坍塌的现象，各主要排水期进水口和出水口水质测定发现排水沟水体中的全N、全P、COD、NH4-N、NO3-N降低12-25%。2011年9月刈割收获香蒲和芦苇干草共41.6kg。

Claims (1)

1.一种黄河灌区农田生态沟渠建设方法，其特征是：
a. 边坡的固定：将木桩（长×宽×高=10cm*10cm*80cm）植入农田排水沟边坡与沟底交接处的土壤中，植入深度为40cm，间距为40cm；
b. 护坡植物的栽植：护坡植物栽植时间为4月底至5月中旬；
ⅰ. 乔木：在农田排水沟边坡上栽植培育2年生长良好的毛白杨幼株，株行距均为2m；
栽植行数视边坡长度而定（建议行数=2/3边坡长度/株行距），栽植深度为60-70cm；
ⅱ. 灌木：红柳栽植株距为1.5m，行距为2m，与毛白杨间隔栽植，栽植深度40-50cm；
ⅲ. 草本：采用穴播方式种植或栽植冰草，每穴播种子5粒或幼苗2-4株，株距为0.5m，行距为1m，与毛白杨和红柳间隔种植，播种深度5-10cm，栽植深度为10-20cm；
c. 基质的填装和水生植物的栽植：麻袋内装80%满的土壤和锯末，土壤和锯末比例为1: 5，作为栽植水生植物的基质，在装满锯末并封好口的麻袋上用尖头木桩分两排均匀钻8个水生植物穴口，将带芽的香蒲或芦苇植株人工植入麻袋中的基质中，香蒲或芦苇露出麻袋长度留10-20cm；
d. 承载物的布设：根据农田排水沟沟底的宽度，在5月底非排水期，将麻袋沿水流方向按间距为50-70cm，行距40-50cm排列，行与行之间错开排列；在麻袋的来水方向端用40cm长的木条固定于沟底土壤中；
e. 水生植物的刈割：每年8月底到9月初，采用人工刈割的方法将芦苇或香蒲收割用于各种手工编制或造纸的原料；
f. 承载物的清理：每2年左右宁蒙灌区采用机械清理农田排水沟道沟底中的淤泥，以保证农田排水的畅通，之前铺放的麻袋中的基质去除水生植物根系后作为肥料一并还田供农作物生长所用。
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