一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠制造技术

本发明专利技术公开了一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠。本发明专利技术的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠针对农业面源污染的特点，利用生态学原理和生物学特性，通过提高沟渠湿地生态系统生物量，利用系统协同作用，实现对水体污染物质的阻挡、降解、吸收、利用，达到减少排出水体中污染物质，提高农田氮、磷利用率。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于面源污染控制和水污染生物处理
，特别涉及一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，适用于N、P利用率低、农业污染严重的耕作区。
技术介绍
:随着农业的发展，化肥和农药的施用量增加，面源污染负荷所占比重逐年增大，成为水体污染的主要来源之一，并已成为当今世界普遍存在的严重环境问题，对控制面源污染技术和措施的研究，成为当前备受关注的主要环境问题。相对于控制点源污染，在很多方面控制面源污染的难度更大，目前尚没有统一的适用方法进行较好的治理。国内外目前主要采用较为成熟的人工湿地、前置库、植被缓冲带、水陆交错带、水土保持和农业生态工程等生态工程进行面源污染的治理。国内外已有大量关于湿地去除氮、磷营养物的机理及去除能力的研究，充分肯定了湿地在净化面源污染方面所发挥的作用，但长期以来，人们忽视了沟渠湿地生态系统的净化能力。近年来国内外诸多学者就利用沟渠来处理污水进行了相关研究。如《用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果》结合太湖地区实际情况提出了一种新的生态工程学解决办法，并通过试验表明该沟渠系统对农田径流中氮、磷的去除效果明显。《水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应》通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用，同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水-沉积物-水生植物微观系统中的截留机理，结果表明沟渠中茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化效果明显，水生植物可使水中氮、磷快速减少。《生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探》通过实验研究表明生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要在基质吸附和植物吸收、减缓流速和沉降泥沙等方 面。《珠三角典型稻田生态沟渠型人工湿地的非点源污染削减功能》提出了一种适应珠三角地区的生态沟渠型人工湿地构建技术，并进行了示范工程建设和防治效果评价，结果表明该沟渠对营养型和颗粒态污染物净化效果较好，对有机型污染物净化效果有限。目前，生态沟渠的专利技术也为解决农业面源污染问题提出了很好的思路，如CN1621622A公开了一种平原河网区面源污染强化净化前置库系统，其特点是由生态沟渠、沉降子系统、生态透水坝和前置库库区四部分依次串联共同发挥作用；CN 101696059A公开了一种阻控农业面源污染的生态沟渠，其特点是适用于山地、丘陵农业耕作区流域，在流域集水区构建人工沟渠，在径流入口处设物理格栅，并在格栅间放置生物球，格栅下部设沉淀池,沟渠中种植挺水植物、漂浮植物和沉水植物,沟渠侧壁镶嵌生物球,污水中接种附生藻菌和浮游藻菌类，通过利用微生物、水草和藻类的生命活动规律实现对水体污染物的阻拦、降解、吸收和利用。目前，国内外学者对生态沟渠的研究主要集中在生态沟渠的净化机理、生态沟渠种植植物的净化效果等方面，而在沟渠的设计及对农业面源污染物的净化效果方面研究相对较少。已专利技术的生态沟渠因农业面源污染和人地矛盾的区域差异，占地面积大，缺乏普遍利用性和持续利用性等问题有待进一步改善
技术实现思路
:为了解决上述现有技术存在的占地面积大，缺乏普遍利用性和持续利用性等问题，本专利技术提供了一种集约用地，控制农业面源污染，提高农田N、P利用率，可持续利用的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠。本专利技术针对农业面源污染的特点，利用生态学原理和生物学特性，通过提高沟渠湿地生态系统生物量，利用系统协同作用，实现对水体污染物质的阻挡、降解、吸收、利用，达到减少排出水体中污染物质，提高农田氮、磷利用率的目的，从而实现了本专利技术的目的。本专利技术的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，包括沟渠，其特征在于，所述的沟渠包括渠壁上部、渠壁下部和渠底，渠壁上部和渠壁下部是以枯水期水位为界，渠壁上部由中部具有孔的生态混凝土预制板块排列而成，渠壁下部和渠底用碎石或卵石铺设，在渠壁上部的生态混凝土预制板块的孔和生态混凝土预制板块之间的空隙处、渠壁下部和渠底的碎石或卵石之间的空隙处填充耕作土，然后在渠壁上部、渠壁下部和渠底的耕作土上种植挺水植物，在渠底养殖浅水水产品，沿沟渠水流方向在沟渠侧壁每隔30 50米设置生态阶梯连通渠底和渠顶，生态阶梯的阶梯平面上具有凹槽，凹槽中具有耕作土，在耕作土上种植浅水水底菌藻，在沟渠沿水流方向每隔50 100米拦有生态混凝土制成的生态板，其高度略低于丰水期水位，生态板的上部具有若干个生态孔，其高度略高于枯水期水位,在生态板顶端设有凹槽,凹槽内具有种植土,在种植土上种植有挺水植物,形成植物栅栏。所述的中部具有孔的生态混凝土预制板块优选为正六边形，孔的数量为3 6个，均匀分布。所述的中部具有均匀分布的3 6个孔的生态混凝土预制板块由植物相容型生态混凝土筑造。该生态混凝土预制块不仅能减少水流对沟渠侧壁的冲刷，而且能保障沟渠侧壁两侧的物质能量交流，生态混凝土沟渠侧壁具有大量孔隙，有利于作物多样性生长。生态混凝土预制板块中部的孔具有良好的透气、透水等性能，渗透植物所需营养，适应绿色植物生长、可进行植被作业，具有保护环境、改善生态条件的功能。所述的种植于渠壁上部的挺水植物为空心菜、豇豆等本土具有经济价值的植物。将植物合理搭配种植，充分利用有限空间，增加生物量，不仅能有效净化排水水质，还能增加经济收入。所述的种植于渠壁下部的挺水植物为水芹等本土具有经济价值的植物，种植于渠底的挺水植物为茭白。所述的浅水水产品为螺蛳、鲫鱼、泥鳅等水底生物，它们是湿地生态系统的一部分，它们的加入有利于沟渠湿地生态系统的稳定，促进沟渠排水污染物的净化。生态阶梯一方面能减缓局部水流速度，促进对排水污染物的吸附、降解，为菌藻提供营养物质，另一方面有利于青蛙、蚯蚓、蛇等渠底动物迁移。所述的生态板，其高 度优选为沟渠深度的五分之三，略低于丰水期水位，用于减缓水流速度，使沟渠更充分地发挥其湿地生态系统的功能，沟渠中植物、底泥和生态板更充分地吸收和阻截沟渠排水中的污染物，生态板的厚度优选为0.15 0.25米，其顶端的凹槽深度为0.10 0.15米，凹槽内种植茭白等挺水植物形成生态板上部的植物格栅，用于阻挡较大体积的漂浮污染物，所述的若干个生态孔，其为3 5个，直径为0.03 0.06米的圆形孔，其高度略高于枯水期水位，生态板将沟渠中的水流截住，使其从生态孔中流出。本专利技术的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠针对农业面源污染的特点，利用生态学原理和生物学特性，通过提高沟渠湿地生态系统生物量，利用系统协同作用，实现对水体污染物质的阻挡、降解、吸收、利用，达到减少排出水体中污染物质，提高农田氮、磷利用率。附图说明:图1是本专利技术的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠的结构示意图；图2是生态混凝土预制板块的结构示意图；图3是生态沟渠的侧壁结构示意图；其中1、渠壁上部；2、渠壁下部；3、渠底；4、生态混凝土预制板块；5、渠壁上部的挺水植物；6、渠壁下部的挺水植物；7、浅水水产品；8、生态阶梯；9、生态板；10、生态孔；11、植物栅栏；12、渠底的挺水植物。图4是悬浮物浓度变化趋势曲线图；图5是总氮浓度变化趋势曲线图；图6是总磷浓度变化趋势曲线图；图7是沟渠底泥中 氮、磷变化趋势图。具体实施方式:以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1:将本专利技术的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，包括沟渠，其特征在于，所述的沟渠包括渠壁上部、渠壁下部和渠底，渠壁上部和渠壁下部是以枯水期水位为界，渠壁上部由中部具有孔的生态混凝土预制板块排列而成，渠壁下部和渠底用碎石或卵石铺设，在渠壁上部的生态混凝土预制板块的孔和生态混凝土预制板块之间的空隙处、渠壁下部和渠底的碎石或卵石之间的空隙处填充耕作土，然后在渠壁上部、渠壁下部和渠底的耕作土上种植挺水植物，在渠底养殖浅水水产品，沿沟渠水流方向在沟渠侧壁每隔30～50米设置生态阶梯连通渠底和渠顶，生态阶梯的阶梯平面上具有凹槽，凹槽中具有耕作土，在耕作土上种植浅水水底菌藻，在沟渠沿水流方向每隔50～100米拦有生态混凝土制成的生态板，其高度略低于丰水期水位，生态板的上部具有若干个生态孔，其高度略高于枯水期水位，在生态板顶端设有凹槽，凹槽内具有种植土，在种植土上种植有挺水植物，形成植物栅栏。

【技术特征摘要】
1.一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，包括沟渠，其特征在于，所述的沟渠包括渠壁上部、渠壁下部和渠底，渠壁上部和渠壁下部是以枯水期水位为界，渠壁上部由中部具有孔的生态混凝土预制板块排列而成，渠壁下部和渠底用碎石或卵石铺设，在渠壁上部的生态混凝土预制板块的孔和生态混凝土预制板块之间的空隙处、渠壁下部和渠底的碎石或卵石之间的空隙处填充耕作土，然后在渠壁上部、渠壁下部和渠底的耕作土上种植挺水植物，在渠底养殖浅水水产品，沿沟渠水流方向在沟渠侧壁每隔30 50米设置生态阶梯连通渠底和渠顶，生态阶梯的阶梯平面上具有凹槽，凹槽中具有耕作土，在耕作土上种植浅水水底菌藻，在沟渠沿水流方向每隔50 100米拦有生态混凝土制成的生态板，其高度略低于丰水期水位，生态板的上部具有若干个生态孔，其高度略高于枯水期水位，在生态板顶端设有凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄燕，程炯，刘晓南，赵宇，
申请(专利权)人：广东省生态环境与土壤研究所，
类型：发明
国别省市：