[发明专利]一种农田径流流失养分循环利用系统及应用

说明书

一、技术领域

本发明属于农业面源污染控制领域，特别涉及一种农田径流流失养分循环利用系统及应用。

二、背景技术

富营养化是我国湖泊、河流面临的重大环境问题。有关水质调查表明，2008年太湖水体总氮、总磷浓度分别达到3.5和0.2 mg·L^-1（成芳等．太湖水质现状与主要污染物分析[J]．上海海洋大学学报，2010, 19(1): 105-110）；巢湖水体总氮、总磷浓度分别达到2.5和0.2 mg·L^-1（董文涛等．巢湖流域非点源污染来源、影响及控制研究[J]．环境整治，2011, 5: 74-77），均达到Ⅴ类水质标准，属于严重超标。据报道，我国湖泊水库氮磷养分负荷有一半以上来自农业（YAN W J, et al. Phosphorus export by runoff from agricultural field plots with different crop cover in Lake Taihu watershed[J]. Journal of Environmental Science, 2001, 13(4): 502-507），为提高粮食产量，太湖地区部分高产稻田的施氮量达到270~ 300 kg·hm^-2，巢湖流域稻田化肥投入量已达到1000 kg·hm^-2左右（董文涛等．巢湖流域非点源污染来源、影响及控制研究[J]．环境整治，2011, 5: 74-77），过高的氮肥投入不仅使氮肥利用率过低，而且会通过地表径流等途径进入周围的水体，对生态环境造成严重影响，成为水体污染的主要污染源（刘立军等．实时、实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响[J]．中国农业科学，2003, 36(12): 1456-1461；徐国伟等．秸秆还田与实地氮肥管理对水稻产量及品质的影响[J]．中国农学通报，2006, 22(10): 209-215）。

巢湖流域的研究表明，稻麦轮作农田径流总氮流失量为45.27~ 101.38 kg·hm^-2，总磷流失量为0.30~ 0.61 kg·hm^-2（王桂苓．巢湖流域稻麦轮作农田径流氮磷流失研究[J]．水土保持学报，2010, 24(2): 6-10, 29）。大量研究表明，通过农田原位减排措施和工程防治技术能对径流养分的输出起到一定的拦截作用，可以在一定程度上减少面源污染；在工程防治技术方面，利用植物篱麻袋覆盖技术能够减少地表径流量和养分流失量22.7%和36.8%（米艳华等．云南红壤坡耕地的水土流失及其综合治理[J].水土保持学报，2006, 20(2): 17-21）。此外，人工湿地也是控制农业面源水体污染的一条重要途径。但这些措施对已经径流输出的养分难以有效防治，需要通过增加农田生态塘环节，用以较长时间的贮留和净化农田流失水体，以减轻其对周围水体环境的危害。

三、发明内容

技术问题：

针对上述技术不足之处，本发明的目的是通过在农田排水沟渠末端增加生态塘，在其中种植养分富集植物，拦截农田地表径流养分流失，减轻农业面源污染。

本发明的另一目的在于将生态塘中的养分富集植物打捞还田利用，实现农田流失养分的循环利用。

本发明的另一目的在于确定生态塘和农田的适宜面积比例问题，构建农田径流流失养分循环利用系统工程。

技术方案：

一种农田径流流失养分循环利用系统，由农田、灌排沟渠和生态塘构成，所述农田作业区四周的田埂高度为30～40 cm，宽度50～70 cm，单块农田面积0.2～0.3 hm²，所述农田实行单灌单排，灌排沟渠硬质化，沟渠切面成等腰梯形状，上底60～80 cm，下底20～30 cm，高70～80 cm；所述农田生态塘用来收集农田地表径流水，生态塘和农田面积比为1：40～50，生态塘深度为100～120 cm。

所述的农田径流流失养分循环利用系统在控制农业面源污染方面的应用。其特征在于，当遇到暴雨或者农田需要排水搁田时，将农田地表径流水通过排水沟渠汇集到农田生态塘中，并在生态塘种植养分富集植物，拦截农田水体流失养分，一季作物收获后，将生态塘中的养分富集植物制成有机肥或直接还田利用，实现农田流失养分的循环利用。小麦季在生态塘中种植养分富集植物水芹菜和黑麦草，拦截农田水体流失养分。

有益效果