CN112875868A - 一种解决农业面源污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决农业面源污染的方法，属于农业生态与环境保护领域，该方法包括：沿田垄间流水方向的垂直方向，构建脱氮沟，脱氮沟回填填料至离地面0.2‑0.3m，填入土壤至与土地平齐；在田边径流出水端种植花草带；在农田四周与农田区外的河道之间构建生态沟渠；在生态沟渠的出水口构建生态拦截坝，并在生态拦截坝上构建排水节制闸；在所述生态沟渠的渠底种植渠底种植挺水植物，并在渠壁和渠侧堤岸构建植物带；本发明充分利用原有排水沟渠，对农田排水沟渠进行一定的工程改造，建成生态拦截型沟渠系统，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对农田排水中所携带氮磷等养分的吸附、吸收和降解等生态功能。

Description

一种解决农业面源污染的方法

技术领域

本发明涉及农业生态和环境保护领域，特别是涉及一种解决农业面源污染的方法。

背景技术

农田面源污染是指在农田生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，随着降水或灌溉过程，通过农田的地表径流和农田渗漏而形成的环境污染。农业面源污染是影响环境的重要因素，制约着我国农业和农村经济的可持续发展，造成其最主要原因是化肥、农药的不合理施加使用，大量残留的氮磷进入水体，致使藻类富营养化问题突出，危害极大。露地大蒜、辣椒、大白菜等主栽蔬菜多数根系较浅，养分利用率低。在露地蔬菜栽培过程中，大水漫灌，以复合肥等化肥为主的肥料结构易引发面源污染物扩散，导致农业面源污染问题。

相关研究表明，农田氮、磷的流失主要是通过农田径流流失或淋洗渗漏流失等途径。然而，目前技术主要集中在外部生态拦截方面，阻控地表径流，净化水质，包括湿地工程技术、生态沟渠技术、滨岸缓冲带控制技术等。但对淋洗渗漏流失缺乏相关技术，也极少将农田内部削减与外部阻控进行技术整合。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决农业面源污染的方法，以解决上述现有技术存在的问题，该方法通过农田内部削减和外部阻控，形成菜地排水生态拦截和净化水质系统，促进溶解态的N、P吸收，实现小型植被缓冲带双重滞留径流和泥沙，截留和净化氮磷污染物的功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种解决农业面源污染的方法，包括以下步骤：

(1)沿田垄间流水方向的垂直方向，构建脱氮沟，脱氮沟回填填料至离地面0.2-0.3m，填入土壤至与土地平齐；

(2)在田边径流出水端，种植花草带；

(3)在农田四周与农田区外的河道之间构建生态沟渠；在生态沟渠的出水口构建生态拦截坝，并在生态拦截坝上构建排水节制闸；

所述生态沟渠的渠体的断面为等腰梯形结构；

所述生态拦截坝的剖面为梯形复式结构，断面与所述渠体断面相对称，坝坡的边坡系数为1:1，所述生态拦截坝由坝体和中部填料区构成，所述坝体采用多孔材料筑砌，所述中部填料区填充多孔填料；

(4)在所述生态沟渠的渠底种植渠底种植挺水植物，并在渠壁和渠侧堤岸构建植物带。

进一步地，所述脱氮沟深0.5m，宽0.5m，所述回填填料为锯末、香菇袋料、秸秆或尾菜和土壤以质量比1:3混合的混合物。

进一步地，所述脱氮沟为单个、两个或多个，每个脱氮沟之间相距10m。

进一步地，所述花草带按照3:1.5：0.5的数量比混合种植黑麦草、除虫菊和马蔺。

进一步地，所述花草带宽3m，长度不低于100m。

进一步地，所述渠体上宽2m，下宽1.5m，深1.5m，所述渠体的渠壁和渠底均为土质。

进一步地，所述生态拦截坝的中部预留泄洪闸口，所述泄洪闸口与所述排水节制闸相匹配。

进一步地，所述多孔材料为多孔砖，所述多孔填料为陶粒和碎石。

进一步地，所述中部填料区的厚度为1.2m，所述中部填料区分为陶粒区和碎石区，所述陶粒区和所述碎石区的厚度相等。

进一步地,所述挺水植物包括再力花、芦苇或茭白中的一种或多种，所述植物带包括在渠壁水际线上种植的灌木柳树和在渠壁种植的黑麦草。

本发明公开了以下技术效果：

本发明根据兼顾农田排水和生态拦截功能，因地制宜，循环利用，生态降解的原则，充分利用原有排水沟渠，对农田排水沟渠进行一定的工程改造，建成生态拦截型沟渠系统，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对农田排水中所携带氮磷等养分的吸附、吸收和降解等生态功能。

本发明的生态沟渠采用梯形断面、复式断面和植生型防渗砌块技术，系统主要由工程部分和植物部分组成,坝体由多孔砖组成，并构建中部填料区,两侧渠壁具有一定坡度,渠体较深,渠体内构建生态拦截坝减缓水速、延长水力停留时间,使流水携带的颗粒物质和养分等得以沉淀和去除。

夏季在渠壁中隔行种植如多年生黑麦草植物，渠底种植如再力花、芦苇或茭白等挺水植物；冬季在渠壁中种植黑麦草，在渠壁水际线种植如灌木柳树，所选择的植物生长旺盛，可以作为花草过滤带，一方面过滤吸收氮磷,另一方面也可形成良好的生态景观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为脱氮沟溶解性总氮和总磷去除效果图；

图2为脱氮沟总氮、总磷、硝酸盐和铵离子去除效果图(为统一坐标其中总磷和铵离子浓度放大100倍)；

图3为生态沟渠溶解性氮磷去除效果图；

图4为生态沟渠总氮、总磷、硝酸盐和铵离子去除效果图(为统一坐标其中总磷和铵离子浓度放大100倍)。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明提供一种解决农业面源污染的方法，包括以下步骤：

(1)沿田垄间流水方向的垂直方向，构建脱氮沟，脱氮沟回填填料至离地面0.2-0.3m，填入土壤至与土地平齐，以便农户可以在脱氮沟上继续种植农作物；

所述脱氮沟深0.5m，宽0.5m，所述回填填料根据农田类型选取，如在小麦田中，可使用小麦秸秆，在蔬菜产地，可使用收割后剩余的尾菜，在农田没有合适填料的情况下，可选用锯末或香菇袋料，将所述锯末、香菇袋料、秸秆或尾菜和土壤以质量比1:3混合即可得到回填填料；

在回填填料时，还可加入微生物菌剂，微生物菌剂可选择固氮固磷或除氮除磷等菌种，具体菌种可以根据实际情况选择，加入微生物菌剂可以更好的提升脱氮沟的脱氮脱磷效果。

所述脱氮沟为单个、两个或多个，且脱氮沟为多个时，每个脱氮沟之间相距10m，脱氮沟数量与农田面积有关，为保持脱氮脱磷效果与经济投入的平衡，一般沿田垄间流水方向，每50m构建一条脱氮沟即可。

(2)在田边径流出水端，按照3:1.5：0.5的数量比混合种植黑麦草、除虫菊和马蔺，形成3m宽的花草带，长度不低于100m，以过滤径流土壤颗粒及携带的氮磷养分；所述花草带位于菜地和生态沟渠之间，主要作为植被过滤带；

(3)在农田四周与农田区外的河道之间构建生态沟渠，生态沟渠的建设密度应能满足农田排水要求和生态拦截需要，一般为每公顷农田构建100m生态沟渠；

生态沟渠系统由工程部分和生物部分组成，工程部分包括渠体、生态拦截坝和排水节制闸，生物部分包括渠底、渠壁和渠侧堤岸的植物；

渠体的断面为等腰梯形，上宽2m，底宽1.5m，深1.5m，渠壁、渠底均为土质；

生态拦截坝构建在生态沟渠的出水口，其剖面为梯形复式结构，断面与所述渠体断面相对称，上边长与沟渠上宽相等，底边宽与沟渠底宽相等，坝坡的边坡系数为1:1；生态拦截坝由坝体和中部填料区构成，坝体采用多孔砖筑砌，中部填料区的厚度为1.2m，并分为相等厚度的陶粒区和碎石区，分别用于填充陶粒和碎石，形成60cm厚的陶粒过滤墙和60cm厚的碎石过滤墙；在生态拦截坝的中部预留泄洪闸口，泄洪闸口与排水节制闸相匹配，用于控制水位高低；

(4)在所述生态沟渠的渠底种植再力花、芦苇或茭白等挺水植物，并在渠壁水际线上种植的灌木柳树和在渠壁种植的黑麦草，形成植物带，吸收排水中的N、P营养元素，并形成生态景观。

为验证本发明所述方法的效果，进行以下实验(实验时间为2020年夏季，地点位于黄淮海地区的安徽颍上王岗镇：

1、脱氮沟数量效果实验

本实验中，以无脱氮沟作为对照组，以单脱氮沟和双脱氮沟作为实验组，双脱氮沟是指在50m内并列相邻开挖两条，该实验中生态沟渠均为每公顷100m，实验重复两次。

结果如图1和图2所示，脱氮沟氮磷处理效果明显，水溶解性氮磷在无脱氮沟对照区含量最高分别为，单脱氮沟的其次，双脱氮沟最低，呈现明显的去除效应。

2、生态沟渠长度效果实验

本试验中，以无生态沟渠作为对照组，分别试验了30、60、90、120、150m生态沟渠的效果，该实验中均为单脱氮沟，实验重复两次。

结果如图3和图4所示，生态沟渠氮磷处理效果明显，在对照区径流中溶解性氮磷含量最高，随着生态沟渠延伸氮磷明显降低。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种解决农业面源污染的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)沿田垄间流水方向的垂直方向，构建脱氮沟，脱氮沟回填填料至离地面0.2-0.3m，填入土壤至与土地平齐；

(2)在田边径流出水端种植花草带；

(3)在农田四周与农田区外的河道之间构建生态沟渠；在生态沟渠的出水口构建生态拦截坝，并在生态拦截坝上构建排水节制闸；

所述生态沟渠的渠体的断面为等腰梯形结构；

所述生态拦截坝的剖面为梯形复式结构，断面与所述渠体断面相对称，坝坡的边坡系数为1:1，所述生态拦截坝由坝体和中部填料区构成，所述坝体采用多孔材料筑砌，所述中部填料区填充多孔填料；

(4)在所述生态沟渠的渠底种植渠底种植挺水植物，并在渠壁和渠侧堤岸构建植物带。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱氮沟深0.5m，宽0.5m，所述回填填料为锯末、香菇袋料、秸秆或尾菜和土壤以质量比1:3混合的混合物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个脱氮沟之间相距10m。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述花草带按照3:1.5：0.5的数量比混合种植黑麦草、除虫菊和马蔺。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述花草带宽3m，长度不低于100m。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渠体上宽2m，下宽1.5m，深1.5m，所述渠体的渠壁和渠底均为土质。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生态拦截坝的中部预留泄洪闸口，所述泄洪闸口与所述排水节制闸相匹配。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔材料为多孔砖，所述多孔填料为陶粒和碎石。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述中部填料区的厚度为1.2m，所述中部填料区分为陶粒区和碎石区，所述陶粒区和所述碎石区的厚度相等。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于,所述挺水植物包括再力花、芦苇或茭白中的一种或多种，所述植物带包括在渠壁水际线上种植的灌木柳树和在渠壁种植的黑麦草。

Images