一种平原水网区农田面源污染全过程生态控制网络体系及其构建方法技术

一种平原水网区农田面源污染全过程生态控制网络体系，包括田块、生态田埂、生态沟渠、生态水塘、森林湿地、河流前置库等，其中田块之间布设生态田埂，通过田块排水口进入生态沟渠，最后经过生态沟渠末端，经生态水塘和森林湿地进入河流及滨岸植被缓冲带，汇入前置库，最后汇入湖泊或水库。该农田生态控制网络体系通过体系内部“面”上的统筹布局，以及物理、化学和生物的联合作用，最大化的去除难减量化的农田面源污染物，实现了农田面源污染控制。

【技术实现步骤摘要】
一种平原水网区农田面源污染全过程生态控制网络体系及其构建方法
本专利技术属于农业生态工程
，具体涉及一种平原水网区农田面源污染全路径生态控制体系及其构建方法。
技术介绍
随着工业污染和城镇生活污染治理逐步得到有效控制，农业面源污染，特别是农田面源污染，逐渐成为制约我国现代农业和经济社会可持续发展的重大障碍。据统计资料，我国目前各种农田作物对氮肥、钾肥和磷肥的平均利用率分别仅有40～50％、30～40％和10～20％，喷施的农药有40～60％降落到地面。这些未被利用且残存在土壤中的农业投入品在降雨或灌溉作用下，通过农田地表径流、农田排水、地下渗漏等途径进入河流湖库，造成了严重的水体污染。因此，如何有效地控制农田面源污染已成为当前水环境保护的重要任务。根据农田面源污染的“源—流—汇”三个发生与发展阶段，农田面源污染治理的总体思路应从源头、过程和终端三个阶段进行逐级控制。其中，因面源污染物的迁移扩散过程复杂及影响因素多样，过程控制是农田业面源污染治理中最复杂、最困难的控制阶段。农田面源污染过程控制主要有两个环节：一是农田生态系统内部分或全部“有用”污染物质的资源化再利用，主要技术包括生态田埂、生物篱、生态拦截缓冲带等；二是针对一些难以有效进行物理拦截的农田面源污染物，建设生态沟渠、生态水塘系统、人工湿地等生态工程，通过物理、化学和生物的联合作用，最大化的去除难减量化的农田面源污染物。因此，为了最大化削减流失过程中的农田面源污染物，应最大程度地在以上两个环节中布设相关的生态技术措施。但现有的针对农田面源污染过程控制的生态技术布设，大多只是针对农田面源污染从产生到进入河流、湖库的某一个或数个过程进行控制治理，缺乏一套完整的过程控制技术体系。其中，在污染物的资源化再利用环节，已采用技术措施中的大部分植物材料一直存在污染物吸收存贮量小和利用周期短的问题；并且，这些技术措施的布设局限于“点”或“线”，缺乏从农田生态系统内部“面”上的统筹布局，不能在农田生态系统内部形成面源污染过程控制的网络化和系统化，降低了该环节的面源污染控制效果。在污染物的物理、化学和生物联合处理环节，对于生态池塘和人工湿地的植物材料选择方面，缺乏湿生乔木树种的配置。
技术实现思路
在本专利技术中，术语“农田”是指农业生产的用地、耕种的田地，包括但不限于种植粮食作物﹑经济作物(油料作物、蔬菜作物、花卉、牧草、果树)、工业原料作物、饲料作物，中药材的土地或田地；优选地，是指能大批长成或大面积收获，供盈利或口粮用的植物种植地(例如谷物、蔬菜、棉花、亚麻等)；更优选地，是指种植水稻、玉米、豆类、薯类、青稞、蚕豆、小麦、油籽、蔓青、大芥、花生、胡麻、大麻、向日葵、萝卜、白菜、芹菜、韭菜、蒜、葱、胡萝卜、菜瓜、莲花菜、菊芋、刀豆、芫荽、莴笋、黄花、辣椒、黄瓜、西红柿、香菜等的田地或土地。在本专利技术中，术语“田地”等同于“农田”，对田地或农田的面积或大小、形状没有特别的要求，优选地，本专利技术田地或农田包括：梯田：在丘陵山地上，将坡地沿等高线辟成阶梯状田面的农田。。坝地：在沟道里，采用筑坝修堰等方法拦截泥沙淤出的农田。平坝田：位于山间盆地中部、开阔河谷的河漫滩与阶地，或湖滨冲积平原上的农田。冲田：位于丘陵或山间较狭窄的谷地上的农田，由沟谷头顺天然地势向开阔平坝河谷呈扇形展开的农田。圩田：在江湖冲积平原的低洼易涝地区，筑堤围垦成的农田。条田：在农田内部划分成的若干长方形田块的农田。水田：筑有田埂，可以经常蓄水，用以种植水生作物的农田。水浇地：有水源及灌溉设施，能进行灌溉的农田。旱地：无灌溉设施，靠天然降水栽培作物的农田。台田：高出地面、四周有沟、形如台状的田块。或以上田地的组合或变形。优选地，本专利技术田地或农田选择平原地区或地势平整的平原丘陵地区的田地。在本专利技术中术语“田埂”是指用以分界并维护田间蓄水的埂子；在本专利技术中，术语“沟渠”是指为灌溉或排水而挖的水道。术语“农沟、斗沟、支渠、干渠”是指根据灌溉渠系的划分，由各级灌溉渠道和退(泄)水渠道组成的水道，按控制面积大小和水量分配层次又可把灌溉渠道分为农沟、斗沟、干渠、支渠四级。本专利技术中术语“生态水塘”或“人工水塘”是指将原有生态干渠末端挖大、挖深而成，塘底基质为土壤、砂、煤灰渣、砾石等，水塘周边种植沉水植物和水生植物，塘坡采用浆砌混凝土；优选地，本专利技术生态水塘为深约2m，设进水口、出水口、灌溉口和溢水口各1个，进、出水口分别与进、出水沟相连，溢水口设于岸顶适当位置，下方设溢水沟渠，连接受纳水体；溢水沟渠采用人工湿地形式，以提高净水能力；洼地可兼作水生作物种植区，深约0.5m；利用现有沟渠系统，连接上下相邻人工水塘，构成人工(水)塘渠-湿地系统，沟渠宽约0.8m，渠岸内侧沿河高约0.6m，近农田侧约0.5m，深约0.5m，营造抛物型断面，并用泥土夯实。本专利技术中术语“森林湿地”或“近自然森林湿地”是指由生态水塘扩展、挖大而成，基质材料为原有土壤，种植耐水湿乔木、灌木和草本植物，护坡采用不填缝浆砌石。术语“低矮灌草植物”指那些没有明显的主干、呈丛生状态比较矮小的树木及草本植物，包括矮小而丛生的、多年生的木本植物、针叶植物、蒿类植物等；优选地，本专利技术的“低矮灌草植物”包括玫瑰、杜鹃、牡丹、小檗、黄杨、沙地柏、铺地柏、连翘、迎春、月季、荆条、茉莉、沙柳；术语“经济作物”指有经济价值、特定经济用途的农作物，包括蔬菜、瓜果、花卉、果品，优选地，本专利技术中经济作物包括纤维作物(棉花、麻类、蚕桑)、油料作物(花生、油菜、芝麻、大豆、向日葵、橄榄)、糖料作物(甜菜、甘蔗)、饮料作物(茶叶、咖啡、可可)、嗜好作物(烟叶)、药用作物(人参、灵芝、贝母)等。本专利技术中吸污能力强或耐水湿植物，包括乔木类：湿地松(Pinuselliottii)、薄壳山核桃(Caryaillinoensis)、乌桕(Sapiumsebiferum)、香椿(Toonasinensis)、枫香(LiquidambarformosanaHance)、银杏(Ginkgobiloba)、复叶槭(AcernegundoLinn.)、水紫树(Nyssaaquatica)、鳗竹(Eelbamboo)等；灌木类：海滨木槿(Hibiscushamabo)、石楠(Photiniaserrulata)、八角(Illiciumverum)、枸杞(Lyciumspp.)、迎春(Jasminumnudiflorum)、水竹(Cyperusalternifolius)等；草本花卉：美人蕉(Cannaindica)、鸢尾(Iristectorum)、朱顶红(Hippeastrumrutilum)、石蒜(Lycorisradiata)等；地被：当地野生地被植物为主。水生植物是指能在水中生长的植物，包括挺水植物、浮叶植物，沉水植物和漂浮植物以及湿生植物；优选地，挺水植物包括但不限于荷花、碗莲、芦苇、香蒲、菰、水葱、芦竹、水竹、菖蒲、蒲苇、黑三菱等等；浮叶植物包括但不限于泉生眼子菜、竹叶眼子菜、睡莲、萍蓬草、荇菜、菱角、芡实、王莲等；湿生植物包括但不限于美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花、水生鸢尾、红蓼、狼尾草、蒲草、泽泻等适于水边生长的植物；漂浮植物包括但不限于浮萍、紫背浮萍、凤眼蓝、大薸等植物。沉水植物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平原水网区农田面源污染全过程生态控制网络体系，包括田块、生态田埂、生态沟渠、生态水塘、森林湿地、河流、滨岸植被缓冲带、前置库、湖泊或水库，其中，所述的田块之间布设生态田埂，所述田块的排水通过田块排水口进入所述生态沟渠，最后经过所述生态沟渠的末端后，经过所述生态水塘和所述森林湿地进入所述河流，所述河流两岸营造所述滨岸植被缓冲带，汇入湖泊、水库或河流末端设置的所述前置库，或直接汇入湖泊或水库，或者返回所述生态水塘。

【技术特征摘要】
1.一种平原水网区农田面源污染全过程生态控制网络体系，包括田块、生态田埂、生态沟渠、生态水塘、森林湿地、河流、滨岸植被缓冲带、前置库、湖泊或水库，其中，所述的田块之间布设生态田埂，所述田块的排水通过田块排水口进入所述生态沟渠，最后经过所述生态沟渠的末端后，经过所述生态水塘和所述森林湿地进入所述河流，所述河流两岸营造所述滨岸植被缓冲带，汇入湖泊、水库或河流末端设置的所述前置库，或直接汇入湖泊或水库，或者返回所述生态水塘。2.根据权利要求1所述的生态控制网络体系，其特征在于，所述生态沟渠优选包括生态农沟、生态斗沟、生态支渠、生态干渠的至少一种或几种；优选地，所述的生态沟渠为生态农沟、生态斗沟、生态支渠、生态干渠，且所述田块的排水通过田块排水口进入生态沟渠的次序为依次进入生态农沟、生态斗沟、生态支渠、生态干渠；其中，所述生态农沟和所述生态斗沟采用土质沟底的倒梯形沟槽，沟底种植根系发达、吸污能力强、耐水湿的植物；所述生态支渠和生态干渠的横断面均为倒梯形；优选地，所述生态沟渠为生态农沟、生态斗沟、生态支渠，且将原有所述生态干渠的末端挖大、挖深而成形成生态水塘，其中所述生态水塘的塘底基质为土壤、砂、煤灰渣、砾石等，塘周边种植沉水植物和水生植物，塘坡采用浆砌混凝土；优选地，所述生态沟渠为生态农沟、生态斗沟、生态支渠，且生态水塘扩展、挖大而成森林湿地，其中所述森林湿地的基质材料为原有土壤，种植耐水湿乔木、灌木和草本植物，护坡采用不填缝浆砌石。3.根据权利要求2所述的生态控制网络体系，其特征在于，所述生态控制网络体系中，还设置有混凝土制六角形空心块；所述混凝土制六角形空心块的下部填充耕作土、上部摊铺碎石，混凝土制六角形空心块的内种植耐水湿植物；其中，所述混凝土制六角形空心块为设置于所述生态农沟、生态斗沟、生态支渠、生态干渠中；优选地，所述混凝土制六角形空心块铺设于所述生态农沟和所述生态斗沟的沟壁；以及铺设于所述生态支渠和生态干渠的渠壁和渠底，所述生态农沟和所述生态斗沟的渠底和渠壁常水位以下的混凝土制六角形空心块内种植水生植物，渠壁常水位以上的混凝土制六角形空心块内种植耐水湿灌草植物，并间隔一段距离设置拦水坝；优选地，所述混凝土制六角形空心块还设置于田块排水口汇入生态农沟口、生态农沟汇入生态斗沟口、生态斗沟汇入生态支渠口、生态支渠口汇入生态干渠口、生态干渠口汇入生态水塘、森林湿地、森林湿地汇入河流口、河流汇入前置库口、前置库汇入湖库口。4.根据权利要求3所述的生态控制网络体系，其特征在于，所述的生态田埂，包括利用田埂两侧田块的土对原有田埂进行加固、加高、加宽建设，并栽植根系发达、固土效果好、吸污能力强的低矮灌草植物或经济作物；其中，所述的田块排水口布设在生态田埂上，位于所述田块内侧布设插板式水闸，所述闸门后铺设混凝土制六角形空心块并种植吸污能力强、耐水湿的植物；所述的滨岸植被缓冲带包括坡脚至常水位的土工网植物护坡、常水位至坡顶的乔灌草复合配置植物带，所述的土工网植物护坡的植物材料选用根系发达、吸污能力强的沉水植物、浮叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建锋，许华森，汪庆兵，陈光才，单奇华，潘春霞，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院亚热带林业研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33