土地日︱构建农田生态净化系统，防治农田面源污染
近年来，农田面源污染问题日益突出，对生态环境产生了严重破坏。在农田耕作过程中，不科学、不合理施用化学肥料和杀虫剂、除草剂、增效剂等各种农药，让大量养分和有害物质通过地表径流与田间渗漏方式进入农田沟渠，然后由沟渠逐级汇入下游地表水体，产生严重的水体污染问题。而在高标准农田建设、土地整治等工程建设中，“硬底化”、“三面光”灌排沟渠的大量布设，也加速了农田面源污染的演进速度。
本文总结了农田面源污染的产生机理以及农田生态拦截净化系统的构建方法，以求达到在日后的农田整治中起到防治农田面源污染的目的。
一、农田面源污染的产生机理
面源污染也称非点源污染，其控制方法与点源污染不同，治理难度更大。农田面源污染是指农田耕作过程中，氮、磷等营养元素、农药以及其他有机或无机污染物质，通过农田地表径流、渗漏或土壤残留，形成的水环境污染、土壤污染和大气污染等。农田面源污染的主要污染物是重金属、硝酸盐、铵态氮、有机磷、病原菌和塑料制品等。农田面源污染具有排放分散、隐蔽，排污随机性强、不确定性大，污染广泛和难以监测等特征。农田面源污染的类型有化肥污染、农药污染、农用地膜污染、秸秆污染等。
农田氮、磷等营养物质的损失是目前日益严重的面源污染的原因之一。随着人口的不断增长，社会对粮食和蔬菜等农产品的需求量不断增加。在耕地面积持续下降的背景下，为保障供应，国家实施以增产为核心的农业发展战略，农业生产投入的物资特别是化学肥料迅速增多，尤以氮肥和磷肥为甚。
化学肥料对水环境的影响为：残存在农田中的氮、磷在暴雨冲刷、农田排水等影响下进入地表水，引起地表水体中氮、磷元素浓度上升，造成水体的富营养化；农用化肥也是重要的地下水污染源，它可以引起大面积的浅层地下水水质恶化。除了氮、磷元素对水体的污染外，化学肥料中的有害物质也会对水体造成污染，例如磷肥中的氟等。
化学肥料对土壤环境的影响为：造成土壤化学性质酸化；磷肥重金属含量较高，长期施用可能引起一些有害元素在土壤中积累；长期施肥不当引起土壤腐殖质异常变化，某些其他营养元素失调等。
化肥对大气环境的影响为：铵态氮肥中氨的挥发与硝化；土壤中硝态氮的反硝化；农田二氧化碳的排放等。
化学农药进入环境后，会发生一系列的扩散、挥发、吸附、迁移、转化、富集、降解等行为，而剩余的农药残留在环境中，造成污染。某些农药化学性质极其稳定，不易在环境中分解，能长期滞留在环境中，对大气、水、土壤构成污染威胁。
化学农药对大气的污染主要是：化学农药可以在施用过程中逸散于大气中，并随风飘扬，造成农药污染的大范围扩散。农药施用后也能从土壤中、地表面以及作物叶面扩散、蒸发进入大气，造成污染。大气中的农药污染最终会因为降水等因素，进一步转移到土壤、水体、植株和其他生物体内。
化学农药对水体的污染主要是：施用时散于田里的农药，随降雨或灌溉水的冲洗，流入河流、湖泊等水体。随处丢弃的农药药瓶等包装物随降水冲刷后会产生径流污染，随意清洗施药工具也会造成水环境污染。喷雾和喷粉使用的部分农药弥散于大气中，随气流迁移到其他地区，部分随尘埃和降雨进入水体。此外，农药还会对地下水造成一定程度的污染。
化学农药对土壤的污染主要是：使用农药过程中化学农药直接施于土壤中，对作物喷撒药剂也有40%~60%药剂落于土壤中。农药进入土壤后，虽然部分被降解转化，但仍有大部分残留于土壤中，造成土壤污染。
农药在环境中的循环
注：图片来自《生物资源与农业面源污染防治》
农膜的大量使用促进了农产品产量的提高和经济效益的增加，但也给农田土壤带来了“白色污染”。农膜残片造成的危害主要有：影响农田机械耕作；阻碍农作物根系的伸展和对养分、水分的吸收，容易造成作物倒伏、死苗、弱苗和减产；破坏土壤结构；影响正常灌溉；农膜残片随作物秸秆进入饲料，造成农畜误食农膜残片而死亡；释放有害物质，逐年积累后对土壤生态环境造成破坏；农膜中所含的联苯酚、邻苯二甲酸酯等有害物质对农产品造成污染，危害人类健康。
农作物收获后产生大量的秸秆，大部分地区都没有采取措施进行处理和综合利用。秸秆废弃也会导致环境污染。随意堆放秸秆会导致病菌传播及秸秆腐烂后产生的污染物通过地表径流对水体产生二次污染；大量焚烧秸秆产生的CO2、SO2、N2O等污染大气环境，危及人体健康，影响附近的机场、公路、铁路的正常交通运输，同时也是产生火灾的重大隐患。
二、农田生态净化系统的构建方法
根据农田面源污染的产生机理可以看出，农田面源污染主要来自化肥、农药等，但现阶段还很难完全摒弃化肥、农药的使用。如果不打农药，病虫害猖獗、杂草丛生，农作物就会减产甚至无收；如果不使用化肥，农作物就会很难生长，如果使用农肥或生物肥，成本又会成倍增加。农膜也促进了农产品产量的提高和经济效益的增加，秸秆更是在农业生产必然会产生的。因此，需要构建一套农田生态净化的系统，最大限度的降低其对环境的影响。农田生态净化可从以下几方面入手：源头减量、缓冲过滤、生态拦截、尾水净化。
农田氮磷流失的途径之一是淋溶作用，主要是降雨和灌溉水的作用。从源头上减少氮磷流失带来的污染，应优化水肥管理，使得肥料与灌溉的分配与作物的生理需求同步。目前农作物的灌溉主要是采取大水漫灌的方式，农业用水利用率极低。地表径流中营养成分流失程度的大小主要取决于径流强度和径流量的大小。使用合理的农田灌溉措施，可以减少流入水体的营养成分含量。
高效节水灌溉是指管道输水灌溉（管灌）、喷灌及微灌（滴灌、微喷灌、小管出流、渗灌）的统称。高效节水灌溉的形成的水层较薄，有利于通过大气向表层水输送更多氧，有利于表层土壤及土壤与水相界面维持相对均衡的氧化还原状态，加快硝化作用；同时增大农田蓄积雨水的能力，提高水的利用效率。在农田整治中，采用高效节水灌溉措施可以起到控制氮、磷淋失的作用。
在农田和水体之间建立合理的草地或林地过滤带（亦称缓冲带），可以起到将农田与水体隔开的作用。缓冲带可以通过一系列的物理、生物及生物化学过程实现对氮、磷素的截留转化，大大降低水体中的氮、磷含量。
在农田整治中，对于临近农田的山地、丘陵、大型河道、大型堤坝，可建设生态护坡工程，沿等高线种植根系发达、耐旱植物，形成植物阻截带，防止水土流失和养分流失。对沿河流或湖泊等水域分布的农田，应加强易受影响的原始与次生森林、草地保护与恢复，设置一定宽度的植被生态缓冲带（10-20m）。缓冲带内配置相应乔木、灌木或草本植被，避免农田排出的氮、磷直接流入水体。在主要道路、排水沟、河流两侧的适地、适树地段植树造林。
农田氮磷流失的途径之一是地表径流作用，减少流失的方法之一便是加强农田径流的生态拦截，削减农田面源污染。生态拦截沟渠是在沟渠中配置净化植物，并设置透水坝、潜流坝等辅助设施，可以延长水流滞留时间，促进水中颗粒物质的沉淀，对水体中的氮、磷等营养物质和水体中残留农药进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用，改善净化水质，促其循环再利用。
生态沟渠既有一般沟渠的排水功能，同时还具有湿地特性和过滤缓冲带特性。它主要包括两个部分，即工程部分（沟渠）和生物部分（生长植物）。沟渠系统是农田面源排放和受纳水体（湖泊、江河）的过渡带，对于农田径流来说是汇，但对于受纳水体来说则是源。生态拦截沟渠对氮磷等污染物质的去除能力受到诸多因素的影响，例如沟渠中所种植的植物、农田退水在沟渠中停留的时间等等。生态拦截沟渠中因为种植大量的水生植物并且底泥中存在一定数量的微生物，这就增加了农田退水在沟渠中的停留时间，从而加强了沟渠净化能力。
由漂浮植物池、沉水植物池、挺水植物池以及草滤带组成的人工湿地，是一个独特的土壤——植物——微生物系统。湿地有较高的固氮、脱氮效率，有助于减缓流速，有利于有毒物质和杂质的沉淀和排除。湿地植物能有效地吸收有毒物质和氮、磷等营养成分，净化了下游水源，可以有效控制农田径流中的氮磷污染，同时还可提供生物栖息地，利于维护生物多样性。生态湿地有生态净化池、生态塘、生态潭等多种形式。在农田整治中合理布设生态湿地，经农田湿地净化后的水流再进入江河湖海等水网体系，可以削减农田面源污染的影响。
合理布置农田废弃物收集池，将农药包装废弃物、农用地膜等人工捡拾，集中到田间收集池进行回收，再用农用收集车外运集中处理。农业生产废弃物收集池应设置在农田灌溉水源附近，且不妨碍机械化田间作业的地方。农业生产废弃物收集池宜以方形为主，池底应做防水处理，底板用水泥砂浆抹底，盖板一般宜用水泥盖板固定，一般用铁皮等活动盖板材质。也可采用定制的农用废弃物专用回收箱。
合理布置秸秆堆肥处理池，使用打捆机械收集秸秆到秸秆堆肥处理池集中处理后，将秸秆粉碎再还田覆盖，既可提高土壤肥力，又避免其造成对环境的污染。
部门简介：
土地整治事业部，目前拥有60余人的技术团队，由土地资源管理、地理信息、环境工程、城乡规划、水文与水资源、水利水电、工程造价等多个专业的人才组成。一直以来，整治事业部秉持“客户为上”、“服务创新”的理念，持续深耕国土整治，积极探索生态修复。可承接高标准农田建设、垦造水田、增减挂钩、拆旧复垦、耕地质量评价等单项或综合整治业务；同步拓展矿山、水、林等生态修复，为客户提供精准服务。目前已在开展多个市县的国土综合整治与生态修复专题研究、全域综合整治与生态修复总体规划、项目策划及工程设计、矿山生态修复规划及上述各类整治设计等技术服务工作。
责任编辑：林冬娜、邓小云
文章作者：王礼强
文章审核：刘娜
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