浙江省农田氮磷生态拦截沟渠系统功能实现结构化评估体系的探讨与实证

农田氮磷生态拦截沟渠系统利用沟渠在农田与河塘湖库之间水流“连通器”的优势,不需额外占用耕地,通过在渠内种植水生植物并建造透水坝、沉泥池、反硝化除磷装置等设施,实现底泥截留吸附、植物吸收与微生物降解转化等多种途径持留、吸收、固定或转移农田排水中的氮磷营养物质,是应用广泛的农业面源污染过程拦截技术。本研究构建了一套从生态沟渠系统发挥净化作用的机理出发进而推进氮磷拦截、生态修复、洁净排放、田园景观四大功能实现的评价指标体系,重点考核沟渠长度、护坡类型、水生植物种类、低水位堰、生态透水坝基质种类、运维情况等影响生态沟渠系统净化能力的直接建设内容及农田生态化建设情况,并对浙江省近3 a推广建设的生态沟渠系统进行实例评估。可以发现,通过3 a连续对生态沟渠系统的建设实施,浙江省正在逐步形成适应当地建设条件的生态沟渠系统建设技术体系,评分分数从各指标方面都有显著的提高,可见农田氮磷生态拦截沟渠系统已经成为浙江省农业绿色发展技术体系的重要组成部分,是浙江省农业面源污染治理和农田生态化建设的强有力工具。     

丽水市莲都区碧湖镇农田氮磷生态拦截沟渠的建设应用现状与思考

为进一步加强农田面源污染治理,丽水市莲都区碧湖镇于2018年启动建设农田氮磷生态拦截沟渠示范项目,共新建(含改建)2条农田氮磷生态拦截沟渠,其中一条落实在缸窑村标准农田质量提升项目中,另一条建设于丽水市锦绣花卉盆景专业合作社基地。从建设思路、基本原则、建设成效等方面进行总结,并简要介绍了工程建设中的节制闸、硬质化沟渠生态化改造技术、复合式生态浮床技术、循环生态水塘等关键技术;总结了当地强化领导、狠抓落实,科学选址、认真规划,坚持标准、确保质量,建立机制、发挥实效,加强宣传、营造氛围的主要做法;指出缺乏经费来源,长效管理机制还不健全的主要问题;提出进一步优化工艺,突破工程维护、项目运行机制、经费来源等瓶颈的建议,以期更好地推动农田氮磷生态拦截沟渠系统的建设落地与应用。     

浙江省农田氮磷生态拦截沟渠系统建设实例与分析建议

从平原地区排水生态沟渠系统建设、山区农田排水沟渠生态化改造、水源地等敏感区域排水沟渠生态化改造、以畈为单元的农田尾水“零排放”生态循环模式等方面遴选浙江省农田氮磷生态拦截沟渠系统的典型案例,总结其技术要求和建设成效,并分析存在的问题,如沟渠生态化改造不彻底、水生植物种植品种单一、重项目建设轻日常管护等,进而提出注重功能发挥、科学建设、长效运维的对策建议。     

不同类型沟渠对农田氮磷流失的拦截效果

为探究不同类型沟渠对农田径流水中氮磷的拦截效果及其机理,分别针对3种类型的农田排水沟渠(生态拦截沟渠、简易土质排水沟渠、混凝土板型沟渠)进行试验。结果表明,生态拦截沟渠对农田径流水中的氮磷元素可以起到明显的拦截作用,几种养分(总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷)的降低幅度在31.81%~58.21%之间,净化效果明显高于简易土质排水沟渠和混凝土板型沟渠。总体来看,生态拦截沟渠对氮磷元素等污染物有较好的净化作用,可以减轻周围环境受到的水体污染。     

生态拦截沟工程及景观设计的应用实践

温州市龙湾区于2018年启动建设的农田氮磷生态拦截沟渠示范项目,在氮磷生态拦截的基础上,优化景观设计功能,辅以生物复合菌的功能,控制出水指标;采用设计和施工一体化的方式,在施工中开展动态水质检测与业主方水质抽测复核相结合的方法,更好地发挥生态拦截沟工程的综合效益,加强农田面源污染治理,创造良好的宜居环境。     

农田面源流失C、N、P元素的生态化学计量与生态拦截沟渠工程

综合生态拦截沟渠内土壤、水体、微生物、浮游植物、浮游动物、水生高等植物中C、N、P元素的生态化学计量研究进行分析,阐明生态拦截沟渠建设对改变农田排水的化学计量学属性、消减农业面源污染、降低水体富营养化程度以及控制藻类水华等方面的影响,以期为生态拦截技术的开发提供理论依据。     

生态拦截沟渠建设的几点体会

为推进太湖水污染治理,笔者介绍了太湖地区农田氮磷拦截工程沟渠技术模式、沟渠工程的建设、植物的选配及维护的相关建议,供同行交流。     

生态沟渠对农田氮磷拦截效果的试验研究

在农业污染中,农业非点源污染尤为严重,有报道显示,农业非点源污染已经成为我国乃至世界的环境污染问题。本研究通过一种潜流透水坝生态沟渠,研究水生植物和填料对氮磷的去除机理,以及不同因素对生态沟渠脱氮除磷的影响。结果显示:(1)有潜流透水坝的沟渠对氮、磷的拦截效果明显优于空白沟渠和植物沟渠;(2)高浓度(TN=30 mg/L、TP=0.9 mg/L)、低流量(50 L/h)、中水位(16 cm)进水条件下对氮磷的去除效果较好;(3)两条沟渠填料位置的不同对氮磷的去除效果基本无影响。研究结果表明,潜流透水坝生态沟渠在农田排水氮磷拦截中能起到非常重要的作用。     

组合式氮磷拦截技术应用于农业面源污染综合治理

针对农田氮磷元素径流损失造成的农业面源污染,以浙江省某地块为例,采用生态沟渠+植草沟+生态浸没岛+雨水花园等组合式氮磷拦截技术对农业面源污染进行综合治理。项目运行结果表明：水质由《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中劣Ⅴ类稳定提升为Ⅲ类标准,且具有无能耗、低投资、高效率等优点,项目的成功实施为类似农业面源污染治理提供了参考。     

生态沟渠吸收氮磷效果研究（英文）

采用模拟沟渠试验,研究了9种水生植物吸收氮磷能力的差异,并选择氮磷吸收能力较好品种构建生态沟渠和氧化塘,研究其氮磷吸收效果。结果表明,种植水生植物后模拟沟渠水中氮磷残留量显著减少,美人蕉、狐尾藻、珍珠梅、海寿花和茭白的生物量高,氮磷的吸收量大,其中种植美人蕉和狐尾藻效果最佳。农田排水中氮磷通过生态沟渠水生植物吸收后浓度显著降低;主沟总氮、可溶性氮和总磷浓度平均降低39.6%、40.1%和36.9%;支沟总氮、可溶性氮和总磷浓度可再平均降低6.6%、10.3%和13.6%;氧化塘总氮和总磷浓度可再降低17.7%和13.3%。生态沟渠可有效拦截水体氮磷,具有净化水质的良好生态效益。     

生态沟渠吸收氮磷效果研究

采用模拟沟渠试验,研究了9种水生植物吸收氮磷能力的差异,并选择氮磷吸收能力较好品种构建生态沟渠和氧化塘,研究其氮磷吸收效果。结果表明,种植水生植物后模拟沟渠水中氮磷残留量显著减少,美人蕉、狐尾藻、珍珠梅、海寿花和茭白的生物量高,氮磷的吸收量大,其中种植美人蕉和狐尾藻效果最佳。农田排水中氮磷通过生态沟渠水生植物吸收后浓度显著降低;主沟总氮、可溶性氮和总磷浓度平均降低39.6%、40.1%和36.9%;支沟总氮、可溶性氮和总磷浓度可再平均降低6.6%、10.3%和13.6%;氧化塘总氮和总磷浓度可再降低17.7%和13.3%。生态沟渠可有效拦截水体氮磷,具有净化水质的良好生态效益。     

太湖流域典型蔬菜地氮磷流失生态拦截工程的实施与成效

近年来,农田径流氮磷流失生态拦截工程在苏州、无锡、镇江、常州等太湖沿岸城市广泛得到推广应用。苏州市新埂村蔬菜地氮磷流失生态拦截工程设计合理,实施规范,成效显著,具有良好的示范作用,可为同类生态拦截工程的实施提供参考。     

苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状与思考

在总结苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状的基础上,分析了苏州市生态拦截工程实施中亟待关注的问题,并提出了推进生态拦截工程建设的建议。     

贵州草海湿地农田沟渠水质污染特征及其治理研究

为研究农田生态沟渠对面源污染物的去除效应,于2013年春、夏两季对贵州草海城郊农田不同类型沟渠采集水样进行分析,运用综合水质标识指数法等对排污沟渠、人工生态沟渠和农田自然沟渠的水质污染状况进行评价.结果表明,高原湿地农田沟渠TN含量春季低于夏季,TP含量春季高于夏季,TN是水体中的主要污染因子,农田沟渠水质污染严重,人工生态沟渠与自然沟渠相对比氮磷的去除率提高了20～30个百分点,出水区综合水质类别达到Ⅱ类.     

巢湖圩区农田排水沟渠氮磷时空分布及输出特征

【目的】以巢湖圩区农田排水沟渠为研究对象,探讨圩区农田沟渠排水中氮磷的输出特征及时空 分布规律。【方法】在 2015—2016 年间对巢湖圩区农田排水沟渠不同断面进行取样监测,测定沟渠水体氮、磷 含量。【结果】该区域沟渠水体氨态氮（NH4 +-N）与硝态氮（NO3 --N）平均浓度分别为 1.1、1.3 mg/L,均超过 Ⅲ类水质标准;总氮（TN）浓度为 1.6~11.6 mg/L,TP 浓度为 0.1~1.0 mg/L,平均浓度分别超过Ⅴ类和Ⅳ类水质标准。 农田沟渠水体氮磷浓度季节变化明显,总磷（TP）和 NH4 +-N 浓度夏秋季节较低,TN 和 NO3 --N 则表现为春、 夏浓度较高,秋、冬较低的变化特征。【结论】农田排水沟渠对氮磷具有拦截净化作用,沟渠水体氮磷浓度由 高到低为蔬菜 - 水稻区沟渠、稻麦 - 居民区沟渠和稻麦种植区沟渠,圩区排水氮磷浓度略低于农田沟渠排水, 但高于受纳河流鸡裕河河水。     

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——生态拦截技术

农村面源污染因其排放路径的随机性、排放区域的广泛性以及排放量大面广等特征,即使在实施源头控制后,仍然不可避免地有一部分污染物随各排放途径输移,对下游水体水质造成很大的影响,因此,实施生态拦截技术,高效阻断污染物输移是农村面源污染治理技术中非常重要的一环。研究表明,生态拦截沟渠技术不额外占用土地,能高效拦截净化氮磷污染物,并兼具生态景观美化之功能。人工湿地技术、稻田消纳技术以及前置库技术,也能有效拦截氮磷污染物,在农村面源污染治理实践中得到了一定的应用,但其占地面积大的缺点限制了在我国经济发达地区的推广。以丁型潜坝技术为代表的陆-水交接面污染拦截净化技术在我国农村面源污染物的过程阻断方面开始崭露头角,具有较高的应用潜力。缓冲带、生草覆盖、脱氮沟以及湿地-多级塘等技术也有一定的应用前景。生态拦截技术的应用需结合区域环境特征和地形地貌现状,因地制宜,兼顾生态功能、环境功能和景观功能,在充分利用和改良现有沟渠塘的基础上注重氮磷养分资源的回用,从而提高拦截效率,实现水体生态系统的生态修复。     

麦季农田流失养分植物拦截技术体系研究

本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥（NN）和优化施肥（EN） 2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明：试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m³·hm^-2。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm^-2,采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm^-2。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm²,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43~50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。     

典型生态拦截措施水质净化效果研究

为探讨生态拦截系统对洱海流域农田尾水氮（N）、磷（P）和化学需氧量（COD）的去除效应,提高生态拦截系统对农业面源污染物的净化效果,研究了生态沟渠、表流库塘、潜流库塘、生态沟渠+表流库塘4种改建的生态拦截系统对水质净化效果的影响。结果表明,与进水口污染物浓度相比,经生态拦截系统净化后,各系统出水口污染物浓度均有所下降。4种生态拦截系统中生态沟渠+表流库塘系统对污染物总氮（TN）、总磷（TP）和COD的削减效果最好,平均削减率为59.66%、55.99%和38.33%,出流全年各月可用于各类型农田灌溉,且TN、TP和COD浓度全年分别有3个月、10个月和10个月可满足地表水环境质量标准中Ⅴ类水质要求;潜流库塘系统削减效果次之,对TN、TP和COD的平均削减率为42.13%、31.31%和34.29%,出流全年各月可用于旱作回灌,全年有9个月可用于水作灌溉,TN、TP和COD浓度全年分别有10个月、6个月和2个月可达到地表Ⅳ类水质要求;生态沟渠系统和表流库塘系统削减能力相对较弱,对TN、TP、COD的平均削减率分别为40.59%、21.03%、25.25%和37.60%、27.69%、26...     

稻田退水沟渠去除氮磷的强化措施及其应用概述

在阐述稻田退水氮磷面源污染严重性及沟渠结构与功能的基础上,分析了沟渠底泥吸附、植物吸收、微生物分解和协同作用等主要净化机理,探讨了沟渠植物种类选取、沟渠基质类型筛选、沟渠结构的合理设计以及充分利用毗邻生态单元构建生态处理系统4种沟渠改造措施,指出在沟渠工程化建设的同时宜采用人工强化技术,可有效增强沟渠生态与服务功能;从生态学及景观生态学角度,提出生态拦截型沟渠、溪流式接触氧化沟渠、多级消减沟渠等3种新型生态型沟渠的应用。建议在沟渠的改造、利用、管理上要实施合理的监管制度,对新型沟渠的建设相关部门要出台相关法律法规及设计规范;同时,在理论研究的基础上进行实验室模拟分析,为实践工程提供数据支撑及科学指导。     

生态沟渠塘氮磷拦截方法研究

[目的]利用生态沟渠塘减少农田径流排放负荷。[方法]以苏州市相城区宅基村生态沟渠塘N、P拦截工程建设为研究对象,通过对原有排水沟渠修缮1 834 m3、新开挖生态主沟渠6 800 m2和人工净化生态塘6 000 m2等工程建设,计算工程实控面积内的径流排放负荷。[结果]33.3 hm2农田TN、TP年径流排放净负荷分别为2 552.22和95.00 kg,沟渠径流年截留负荷TN、TP分别为1 225.07、50.35 kg,生态塘减少年径流排放负荷TN、TP分别为1 327.15、44.65 kg,出水浓度TN 6.32≤15、TP 0.25≤0.5,均达到一级A排放标准。[结论]该研究为太湖流域农业非点源污染的有效控制提供理论依据。