[发明专利]一种农业面源污染控制的旱地土壤渗滤系统及方法

说明书

本发明提供一种农业面源污染控制的旱地土壤渗滤系统，包括旱地、闸门、提升井、高位水箱和循环灌溉系统；在旱地排水沟设置闸门，将降雨产流收集至提升井中，利用水泵提升至高位水箱储存，于缺水期利用输水管道将收集雨水循环灌溉至旱地，从而达到减少旱地系统面源污染外排，提高水资源和肥料利用效率和节水灌溉的目的；利用旱地作为天然土壤渗滤系统，净化沟内雨水，补充地下水资源。本发明还涉及一种农业面源污染控制的旱地土壤渗滤方法，通过该方法对旱地面源污染进行控制，可以使降雨产流外排减少30％以上，削减面源污染30‑50％，且施工方便，成本低廉。

技术领域

本发明属涉及农业面源污染控制技术领域的系统，具体地说，涉及一种有利于农业面源污染防控和节水灌溉的旱地土壤渗滤系统及方法。

背景技术

随着工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农业面源污染已经逐渐成为水环境污染的最重要来源。农业面源污染受到地形地貌、下垫面条件、农事活动、水文气象等多种因素复合影响，具有隐蔽性、分散性、面广量大等特点，由此导致对农业面源污染的监测和治理相对都比较困难，其长期无序排放引起的环境问题日趋严重。由于化肥的过度投入，加之利用率仅为30-35％，大量氮磷等元素随地表径流冲刷和土壤水运动进入地表水体，在区域内产生巨大的污染负荷，造成水体富营养化、水质恶化等环境问题，严重威胁着农业生产和饮用水安全。

根据土地利用现状调查，我国旱地主要分布在东北、华北和西南地区，占耕地总面积的56％以上。与水田相比，天然降雨和引洪漫灌是旱地水资源补充的主要来源，故降雨产流是造成旱地面源污染的首要途径。与此同时，我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源量仅为世界的1/4，且存在水资源时空分布不均衡等特点，淮河以北的广大地区拥有全国60％的耕地，却只有15％的水资源，缺水季节的干旱少雨长期以来是威胁我国北方农业正常生产的问题之一。

大量研究表明，由土壤、农作物和土壤微生物构成的旱地是一种天然的地表土壤渗滤系统。雨洪水进入旱地系统后，农药化肥等随水流自地表向下迁移，依次经过农作物、表层土、植物根系和包气带，通过物理截留、植物吸收、土壤吸附和生物降解等方式，可以使污染物得到有效削减。若能通过农田工程和科学管理等方式，增加降雨产流在旱地系统中的停留时间，则可以在减少面源污染物外排的同时，充分利用旱地土壤渗滤系统对面源污染物进行处理，补充和恢复地下水资源，提高肥料和水资源的利用率，有利于保障粮食生产和环境安全。

目前针对农业面源污染控制的技术，主要包括人工湿地、生态沟渠、人工多水塘等。如申请号为CN201320195725.1的专利阐述了一种适用于旱地农田的高效生态拦截沟渠，其沟渠两侧的渠壁表面铺设有带孔洞的水泥板,孔洞中种植香菇草，沟渠的渠底铺设有植草砖,利用生态沟渠对面源污染物进行拦截，可有效解决旱地农田种植过程中氮磷等营养元素流失问题。申请号CN201611064219.3的专利阐述了一种处理农田地表径流污染物的改良表面流人工湿地，包括植物吸收区和终沉集水区,终沉集水区与植物吸收区之间设置有透水墙，终沉集水区设置有进水渠,在进水渠上连通有可开闭的溢流渠。通过对人工湿地的结构改良，可以有效解决人工湿地对地形的依赖，降低维护成本，提高污染物去除效率。

以上专利都是针对面源污染物迁移途径进行控制，利用农田沟渠或外部工程对农田尾水进行处理，并未充分利用旱地农田本身的污染物净化潜力。

进一步检索中，尚未发现在保证农业生产的前提下，同时达到面源污染控制、提高水资源和肥料利用效率的技术报道。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种有利于农业面源污染防控和节水灌溉的旱地土壤渗滤系统及方法，通过提高雨洪水在旱地田块单元内的停留时间及循环利用，释放旱地本身对面源污染物的净化潜力，在保证农业生产的前提下，达到面源污染控制和提高水资源与肥料利用效率的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种农业面源污染控制的旱地土壤渗滤系统，包括：