CN102084770B

CN102084770B - 一种减少径流污染的农田***及其构建方法和应用

Info

Publication number: CN102084770B
Application number: CN 201010524612
Authority: CN
Inventors: 丘锦荣; 许振成; 吕丹丹; 邓伟
Original assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Current assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN102084770A

Abstract

本发明公开了一种减少径流污染的农田***及其构建方法和应用，该农田***的构建方法包括农田基础工程构建和农田运作方法，其中农田基础工程的构建主要由垄畦，汇水渠，集水渠，径流收集池，水稻田和沟渠***构成；运作方法包括农田表面覆盖秸秆和合理的施肥方法，并把径流回灌，底泥回田再利用。本农田***减排效果明显，能很好的减少灌溉和暴雨对农田的影响，可以较理想地减少径流损失和保持土壤肥力，也可以回用径流液中的营养元素，节约了生产成本。

Description

一种减少径流污染的农田***及其构建方法和应用

技术领域

本发明属于农业面源污染控制领域，尤其涉及一种减少径流污染的农田***及其构建方法和应用。

背景技术

在农业生产中，灌溉和降雨造成的地表径流不仅带走了农田中颗粒态和水溶态的养分，而且会成为水体富营养化的污染源，引起水质恶化问题。受农业污染的影响，我国的湖泊达到富营养化水体的已占63.6％，一些农业高产地区的湖泊如太湖、巢湖、滇池等，其中50％以上的氮、磷污染负荷都来自农业源污染。

目前控制农田径流的方法中，人工湿地和缓冲带被认为是现阶段最有效的措施。但是，构建人工湿地、缓冲带等生态工程需要占用大量土地，会进一步加剧人多地少的矛盾。另外，此措施旨在去除农田径流中的大量氮磷元素，而非从根本上减少径流的量，更没有改变农田中营养元素的流失状况。最重要的是，目前的控制措施大多数都是只从单一方面来处理径流，没有形成控制的成套体系从根本上来控制径流并减少对农业环境的危害。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种低排放、少污染、高效益的农田***的构建方法。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述方法构建而成的减少径流污染的农田***。

本发明的再一目的在于提供上述农田***在控制农业环境污染方面特别是径流污染方面的应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种减少径流污染的农田***的构建方法，包括农田基础工程构建和农田运作方法，包括以下步骤：

一、农田基础工程的构建

(1)将农田用四周起畦的方法隔成独立的农田区域，畦高8～12cm，宽4～6cm，在农田区域的内侧边界与畦平行的方向每隔16～24m做一条汇水渠；

(2)在农田区域外侧沿一条边界做一条与农田区域边界等长的集水渠，集水渠和径流收集池相连，集水渠内种植草被做草滤带，在径流收集池宽的两侧分别做进水口和溢水口；

(3)在径流收集池的溢水口后设置一块长方形的水稻田，并在水稻田的对角线位置做进水口和出水口，出水口与生态沟渠相连；

(4)生态沟渠分三段设计：生态沟的前1/5为草滤带，种植普通杂草；中间2/5种植水生空心菜；最后阶段的2/5，底层铺垫沸石，上层种植菖蒲，生态沟渠的水最终汇集到径流集水池以作灌溉再利用或直接排入湖泊；

二、农田运作方法

(5)农田耕作之后首先将农田平整，尽量使整块田地没有坡度，把秸秆以覆盖的方式平铺在农田表面，铺设厚度为3～5cm；

(6)施肥方法采用测土配方施肥，有机肥和化肥按质量比1∶1混合施用，施肥之后马上覆土，10天之后浇水灌溉，作物生长期内施用一次底肥，两次追肥；

(7)在作物生长期间，把径流收集池中的径流液回灌到农田***，并且将径流收集池中的底泥回田再利用。

步骤(1)所述汇水渠的宽为4～10cm，深为3～5cm。若农田面积过大，可以多做几条汇水渠，充分汇集径流液；

步骤(2)所述集水渠宽为8～14cm，深为3～6cm；所述径流收集池的横截面积占农田区域面积的1～5％，长宽比为4∶1，深为80～120cm。

步骤(3)所述水稻田的区域面积占农田区域面积的20～25％，长宽比为5∶1。

步骤(4)所述生态沟渠的宽为40～60cm，深为15～20cm，长度与水稻田的长度相同。

步骤(6)所述化肥为控释肥、磷肥和钾肥(按作物需求调整各肥料的比例)的混和肥料；所述施肥深度为30～35cm。

步骤(6)所述秸秆为上季作物收获之后的秸秆。

一种由上述方法构建而成的减少径流污染的农田***。

上述的减少径流污染的农田***在控制农业环境污染方面的应用。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明在少雨季节能通过径流收集池收集径流回灌再利用，避免了营养元素的损失；在多雨季节溢出径流收集池的径流液可以通过水稻田的沉降消能，和沟渠***的消污纳污做到尽可能的减排。该***不但较大程度的减缓灌溉和暴雨对于农田土壤的冲击，减少径流损失，保持农田的肥力，还能收集径流液中的营养元素重新回田利用，提高经济效益。

附图说明

图1本发明农田***的结构示意图，其中1为旱田，2为水稻田，3为汇水渠，4为畦，5为集水渠，6为径流收集池，7为草滤带，8为空心菜种植区，9为沸石+菖蒲种植区，A为集水渠入口，B为径流收集池出口，C为生态沟渠入口，D为生态沟渠出口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

选取面积为20m×20m的一块旱地作为实验区域，将农田用四周起畦的方法隔成独立的区域，畦高8cm，宽4cm左右，在该区域的边界内侧与畦平行的方向做宽4cm，深5cm的汇水渠，便于收集径流液，若农田面积较大，则每隔24m做一条汇水渠，充分汇集径流液；在农田区域外侧沿一条边界做一条和边界等长的集水渠，集水渠和径流收集池相连，其中，集水渠20m，宽为8cm，深为3cm，径流收集池长4m，宽1m，深为0.8m；在径流收集池的溢水口后布置一块长方形的水稻田，水稻田长20m，宽4m，并在长方形区域的对角线位置做进水口和出水口，出水口与沟渠相连；沟渠***长20m，前4m为草滤带，中间8m种植水生空心菜，最后阶段的8m为沸石和菖蒲组成的滤池。

种植作物为玉米，耕作并整平之后在该区域表面覆盖3cm厚玉米秸秆；底肥施用85.7kg有机肥，5.4kg艳阳天控释肥，4.8kg过磷酸钙和1.8kg氯化钾肥料，施肥深度为30～35cm，有机肥采用深沟条施的方法，控释肥和其他化肥混合之后采用穴施的方法，施肥之后马上覆盖；在玉米拔节期和灌浆期分两次用化肥追肥，第一次为：艳阳天控释肥3.2kg，过磷酸钙2.9kg，和氯化钾1.1kg；第二次追肥为：艳阳天控释肥2.1kg，过磷酸钙1.9kg，和氯化钾0.7kg，追肥方式为在距玉米5cm处穴施，施肥深度为30～35cm，施肥之后马上回土覆盖，10天之后浇水灌溉；在玉米的生长期间，把径流收集池中的径流液回灌到农田，并把底泥挖出做追肥回用。

在面积为400m²的普通农田种植玉米作为对照处理：此试验面积的农田和周围其他农田做畦隔开，并在此区域外做集水塘收集此试验田的径流液；耕作之后不覆盖任何材料，采用单元素化肥施肥，即尿素13kg，过磷酸钙25.5kg，氯化钾7.5kg，其中，70％作底肥，余下的30％一次性追肥施入，施肥方式都为撒施趟地。

玉米收获之后实验结束，本实验中，玉米的整个生长季节都为丰水季节，可以在沟渠***的末端收集径流液，实验结果发现：按照本方法构建的农田***中，径流液的总量比普通农田少50％；通过径流液中的氮、磷、钾元素，结果显示：按照本方法构建的农田***的氮磷钾损失分别为：0.8kg、1.0kg和0.9kg，而对照的普通农田营养元素损失为氮素3.2kg，磷为2.1kg，钾元素为1.4kg，分别相对减排75％，52％和36％；而且发现，在集水渠入口A处悬浮颗粒物的浓度为190.5mg/L，径流收集池出口B处的浓度为100.4mg/L，水稻田出水口C处的悬浮颗粒物的浓度为40.7mg/L，经过沟渠***之后浓度减少到25.6mg/L；悬浮颗粒物的浓度最终减少87％；由上可以得出结论：此农田***可比较理想的减少农田中的径流。

实施例2

选取面积为100m×50m的一块旱地作为实验区域，将农田用四周起畦的方法隔成独立的区域，畦高12cm，宽6cm左右，在该区域的边界内侧与畦平行的方向做宽10cm，深3cm的汇水渠，便于收集径流液，若农田面积较大，则每隔16m做一条汇水渠，充分汇集径流液；在农田区域外侧沿一条边界做一条和边长等长的集水渠，集水渠和径流收集池相连，其中，集水渠长100m，宽为14cm，深为6cm，径流收集池长14m，宽3.5m，深为1.2m；在径流收集池的溢水口后布置一块长方形的水稻田，水稻田长70.7m，宽14.1m，并在长方形区域的对角线位置做进水口和出水口，出水口与沟渠相连；沟渠***长100m，前20m为草滤带，中间40m种植水生空心菜，最后阶段的40m为沸石和菖蒲组成的滤池。

试验作物为红薯，耕作并整平之后在该区域表面覆盖5cm厚晒干的红薯藤；施肥方法为：底肥施用892.5kg有机肥、56.3kg施可丰控释肥，42.5kg过磷酸钙和65kg氯化钾，在翻耕土地之后于距地面深度为30～35cm处条施有机肥，穴施化肥，并马上覆土；在红薯生长的中期和后期分别追肥两次，追肥量分别为：第一次施入施可丰控释肥33.8kg、过磷酸钙25kg和氯化钾38.8kg；第二次施入施可丰控释肥22.5kg、过磷酸钙16.3kg和氯化钾26.3kg，追肥方式也是采用施肥深度为30～35cm处深埋覆土的方法，10天之后浇水灌溉；在红薯生长期间把径流收集池中的径流液回灌到农田，并把底泥做追肥回用。

该大面积的红薯种植期间共经历了两次降雨量超过150mm的强降雨。收获之后测定径流液中的氮、磷、钾元素，结果发现：氮、磷、钾元素的浓度在径流收集池出口B处相对A处分别降低11％、21％和8％，在水稻田出水口C处比A处分别降低了29％、47％和18％，经过沟渠***之后，在D处其浓度相对A处分别降低了45％、74％和44％，以上数据显示此***去污效果明显；另外，试验数据表明：D处的悬浮颗粒物的浓度较A处最终减少83.9％，也比较理想地达到了减少径流的效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种减少径流污染的农田***的构建方法，包括农田基础工程构建和农田运作方法，其特征在于包括以下步骤：

一、农田基础工程的构建

(4)生态沟渠分三段设计：生态沟渠的前1/5为草滤带，种植普通杂草；中间2/5种植水生空心菜；最后阶段的2/5，底层铺垫沸石，上层种植菖蒲，生态沟渠的水最终汇集到径流收集池以作灌溉再利用或直接排入湖泊；

二、农田运作方法

(5)农田耕作之后首先将农田平整，把秸秆以覆盖的方式平铺在农田表面，铺设厚度为3～5cm；

2.根据权利要求1所述的一种减少径流污染的农田***的构建方法，其特征在于：步骤(1)所述汇水渠的宽为4～10cm，深为3～5cm。

3.根据权利要求1所述的一种减少径流污染的农田***的构建方法，其特征在于：步骤(2)所述集水渠宽为8～14cm，深为3～6cm；所述径流收集池的横截面积占农田区域面积的1～5％，长宽比为4∶1，深为80～120cm。

4.根据权利要求1所述的一种减少径流污染的农田***的构建方法，其特征在于：步骤(3)所述水稻田的区域面积占农田区域面积的20～25％，长宽比为5∶1。

5.根据权利要求1所述的一种减少径流污染的农田***的构建方法，其特征在于：步骤(4)所述生态沟渠的宽为40～60cm，深为15～20cm，长度与水稻田的长度相同。

6.根据权利要求1所述的一种减少径流污染的农田***的构建方法，其特征在于：步骤(6)所述化肥为控释肥、磷肥和钾肥的混合肥料；所述施肥的施肥深度为30～35cm。

7.一种由权利要求1～6任一项所述方法构建而成的减少径流污染的农田***。

8.权利要求7所述的减少径流污染的农田***在控制农业环境污染方面的应用。