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滇池流域农业面源污染现状及防治对策

2023-12-14彭晓云刘爱民谢雪果

安徽农学通报 2023年17期
关键词:滇池面源农田

彭晓云 刘爱民 谢雪果 魏 亮*

(1云南云天化现代农业发展有限公司,云南晋宁 650600;2云南农业大学资源与环境学院,云南昆明 650201;3石林彝族自治县植保植检站,云南石林 652200)

滇池作为云南省最大的淡水湖,素有“高原明珠”之称,整个滇池湖岸长约163.2 km,流域面积2 920 km2,涵盖昆明市五华、西山、盘龙、官渡、呈贡、晋宁六区以及嵩明县。自20 世纪70 年代中后期以来,滇池水污染日趋严重,从Ⅰ类、Ⅱ类水质下降到Ⅲ类水质。尤其到20世纪90年代,滇池水污染达到顶峰,草海片区水质由Ⅲ类降至Ⅳ类,外海降至Ⅴ类水质。水华和蓝藻经常暴发,成为全国受污染最严重的湖泊之一[1]。

1 滇池农业面源污染治理历程及成效

截至2022年,滇池经历了4个治理阶段:第一阶段为1988—1995年的探索治滇,这一阶段滇池水体污染以点源污染为主,治理是在保障经济发展的前提下控制点源污染物排放,初步对滇池水污染治理进行了探索;第二阶段为1996—2006 年的工程治滇,该阶段主要依靠污水处理厂进行水质处理,以点源治理和控制为主;第三阶段为2007—2015 年的系统治滇,该阶段启动实施水专项,中央、地方协同治理,以“六大工程”为主线的综合治理思路也是在这一阶段提出,治理重点转向工程治理与生态修复相结合;第四阶段为2016年至今的精准治滇,这一阶段滇池水质已得到较大改善,治理重心也转向点源控制与面源污染控制相结合,形成精准治滇新思路[2]。

2 滇池农业面源污染成因及特点

2.1 成因

农业面源污染是面源污染的主要形式之一,又称农业非点源污染,是指在农业生产过程中,农药、化肥、农膜、畜禽粪便等溶解性或固形污染物在降雨和径流作用下流入水体而造成的污染[3-4]。

根据昆明市农业农村局公布的信息,2021 年滇池流域内耕地面积28 433 hm²,其中蔬菜种植面积8 213 hm²,花卉种植面积5 900 hm²,粮食等其他作物种植面积14 320 hm²。滇池环湖路临湖一侧耕地821 hm²,占到全流域耕地面积的2.9%,其中蔬菜种植面积为560 hm²,花卉种植面积为151 hm²,粮食等其他作物种植面积110 hm²,花卉蔬菜的种植面积占比高达86.6%。当前,滇池流域内花卉蔬菜种植以散户为主,存在生产方式粗放、化肥施用量大、农业产业转型升级慢等问题,需要加强农业面源污染控制及防治。

2.1.1 自然因素 一是降雨径流过程,该过程是造成面源污染的自然成因及主要动力因素。二是土壤侵蚀及泥沙转移过程,即在降雨过程中,表层土壤因降雨的冲刷作用随地表径流一起进入水体,并在河道内进行迁移转化的过程。三是污染物的转化过程,包括地表溶质溶出和土壤溶质渗漏过程,一方面溶解态和颗粒态的污染物会以降雨径流和土壤泥沙为载体,随之进入水体产生污染;另一方面在降雨过程中农业面源污染物也会以溶解态的形式向土壤下层迁移。这3个过程相互联系,相互作用,均会受到水文条件、降雨强度、土壤性质和土地管理方式的影响[5],并最终引起污染。

2.1.2 农业活动因素 (1)化肥农药的不合理施用。滇池水体富营养化中,影响最大的农业面源污染物为总氮(TN)、总磷(TP)等,这是由于化肥的过量使用导致大量氮、磷在径流及淋溶的作用下进入水体[6]。未被作物吸收利用的绝大部分氮、磷元素则会随水土流失进入滇池,造成水体污染。

(2)农业废弃物排放。滇池流域农业废弃物排放以农膜、秸秆、畜禽粪便为主。①农膜。流域范围内种植以低端大棚、露天种植为主,种植生产过程中会大量使用农膜用于覆垄及大棚建设,起到防草、保温、保肥及保水的目的。农膜主要成分为聚乙烯,难以在自然界中自行降解,若不经回收,会造成土壤肥力下降及环境污染等严重后果[7]。②秸秆。流域内农业生产过程产生的大量秸秆多采取焚烧或随地丢弃的方式进行处理,不仅会使大气层破坏,还会造成河道淤塞和水体污染。③畜禽粪便。部分滇池流域范围内畜禽养殖以散户为主,规模化养殖程度不高,部分畜禽粪便未经处理,随意排放进入水体,造成污染[8]。

2.2 特点

相对于点源污染,农业面源污染受自然降雨等气候因素的影响较大,发生位置难以识别确认,且污染物排放没有固定的排污口,而是通过径流和淋溶方式进入水体。污染物随着气候、水文、农业活动的变化而变化,随着气候条件和农业活动变化影响到整个流域,整个过程不易监测识别,具有分散性、隐蔽性、不易监控性的特点,因而农业面源污染判别、检测和防治较为困难[9]。

3 滇池流域农业面源污染防治对策

由于农业面源污染具有分散性、隐蔽性、随机性和不易监控性的特点,为有效防治农业面源污染,使滇池流域生态得到良好恢复、农业种植健康发展,采取控源减排的方式进行农业面源污染的综合防治。依托滇池流域都市农业核心区和环主城高效现代农业区,鼓励发展生态种植、生态养殖,提高畜禽粪污资源化利用水平,推进农作物秸秆综合利用、农膜污染治理、退化耕地综合治理、“坡改梯”等农田综合整治。大力推进农业节水,推广高效节水技术。继续推广化肥农药减量增效技术、水肥一体化技术和病虫害绿色防控技术,减少化肥和农药的施用量。

3.1 农田养分管理

张维理等[10]提出,全流域范围内的农田实行养分管理是农业面源污染的最佳防控措施,农田养分管理防治包括以下3条途径。

3.1.1 测土配方施肥技术推广 扩大农田的土壤检测量,准确掌握田地的养分情况,有针对性地根据地块养分情况以及种植作物需肥特性进行科学合理施肥。减少化肥使用量,增加有机肥施用量,从源头减少氮磷库,从根本上解决农业面源污染物TN、TP造成的水体污染。

3.1.2 生物炭配合施用 研究表明,生物炭配合化肥施用对于农业面源污染治理具有良好的效果,不仅能有效吸附径流中的TN、TP、Cr、Zn、Cu、Cd,还有益于土壤的固水保肥[11]。

3.1.3 秸秆还田 滇池流域每年农业生产过程中都会产生大量的秸秆废弃物。秸秆堆沤处理形成有机肥后归还农田,可以产生较高的生态效益,有效解决因秸秆焚烧、丢弃造成的大气污染和流域农业面源污染问题,并能产生一定的经济效益。研究表明,滇池流域农田秸秆还田后,能减少化肥施用量[12]。

3.2 生物防治

采用生物农药、黄蓝板、灯光诱杀、统防统治等方法进行流域内农田作物病虫害防治,以减少化学农药的使用。

3.3 退耕还湖,恢复湿地

保护滇池流域生态红线,退出耕地,建设生态湿地。湿地系统对滇池流域农业径流的治理非常有效,湖滩湿地能有效在湖泊和农田之间形成缓冲,具有自净能力,可起到改善水质、减缓地表径流等生态功能[13]。

3.4 节水灌溉

改善大水漫灌的农田给水方式,引入节水灌溉设施设备,采用微滴灌、微喷灌等精准灌溉方式进行农田水肥管理,减少漫灌造成的土壤养分流失,降低农业面源污染物进入流域内水体造成的污染。研究表明,采用微灌技术,能降低40%~50%化肥使用量,减少30%~50%农田灌水量[14]。

3.5 控制畜禽养殖数量,畜禽粪便无害化处理

控制滇池流域范围内畜禽养殖数量,减少畜禽粪便等废弃物排放量,同时对产生的畜禽粪便使用堆沤、消杀等方法就地进行无害化、有机化处理。处理后的畜禽粪便作为有机肥用于农业种植生产,可以避免畜禽粪便造成的污染,同时也能产生一定的经济效益。

3.6 种植结构调整

大棚农田种植作物茬数多,且作物种植需肥量大。滇池流域大棚农田的土壤氮磷库显著大于露天农田的,但不同大棚之间差异不显著,较大的氮磷库会增加农业面源污染物TN和TP流失进入水体造成污染的风险[15]。塑料大棚种植增加了土壤养分含量和降雨径流量,但污染物进入水体的量减少。这是由于塑料大棚的使用一方面减少了雨水入渗面积,造成径流量变大;另一方面,又缓解了降雨对土壤的冲刷,使得大棚种植区域的污染物流失较其他类型较少[5]。

合理布局滇池流域内种植结构能有效降低农业面源污染,具体措施有将流域内低端大棚改造为高标准大棚,采用智慧农业及设施化手段进行种植管理,实现水、肥、药精准施用。发展无土栽培模式,对灌溉回水进行回收处理再利用,减轻环境污染,降低种植投入等。

3.7 坡耕地整治

坡耕地的年径流水量一般在450~750 m³/hm²,降雨等自然活动易造成土壤随水流失,而水土流失则是造成农业面源污染物进入水体的主要渠道之一。滇池流域坡耕地面积较大,进行坡耕地的综合整治尤为必要,通过改坡为梯能起到一定的拦截作用[16-18]。

3.8 加强监管

充分利用先进的检测技术、智慧监控系统、大数据、信息技术和农业面源污染评价体系,提高监测监管水平,建立和完善滇池流域农业面源污染监测管理平台,进一步加强滇池污染监管。结合可视化系统和大数据分析,打造数据可视化平台,完善滇池保护监督管理中心,对滇池流域信息数据进行数字化集成处理。构建及集成滇池流域水环境管理系列模型,建立滇池治理辅助决策中心[19],通过监督管理实现流域水资源、水环境、水生态的综合调度。

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