农田面源污染防治技术指南.docx-道客多多

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1、附件 6 湖泊生态环境保护系列技术指南之六农田面源污染防治技术指南（试行）前言为贯彻落实党中央、国务院 “让江河湖泊休养生息” 和十八大及十八届三中全会关于“生态文明建设”的战略部署，加快对水质较好湖泊（含水库，下同）的保护，避免众多水质较好湖泊走“先污染、后治理”的老路，环境保护部、国家发展和改革委员会、财政部印发了水质较好湖泊生态环境保护总体规划（ 2013-2020年）（以下简称规划）。为推进规划实施，指导各地开展水质较好湖泊生态环境保护工作，在国家水体污染控制与治理重大专项湖泊富营养化控制与治理技术及综合示范主题等相关科研

2、成果基础上，制定本指南。本指南明确了农田面源污染控制原则与策略，提出了农田面源污染诊断方法与技术，详细介绍了化肥减量化、种植制度优化、节水灌溉等源头控制技术和生态拦截带、生态沟渠等过程阻断技术，以及前置库、人工湿地等末端强化技术内容。本制度有助于科学指导各地合理开展湖泊流域农田面源污染控制工作，减少农田面源污染向湖泊水体迁移，为维护湖泊及流域生态系统健康提供保障。本指南为指导性文件，各地可参考本指南提出的农田面源污染防治措施的技术方法，根据本地湖泊流域所处的自然地理状况和社会环境、主要环境问题等个性特征，参考选择适宜的农田面源污染防治技术。本指南为首次发布

3、。本指南由环境保护部污染防治司、规划财务司组织制订。本指南主要起草单位：中国环境科学研究院、中国科学院大学、江苏省农业科学院。i目录1 总则 11.1 适用范围 11.2 规范性引用文件 11.3 术语和定义 22 农田面源污染产生过程、污染特征及控制策略 52.1 产生过程 52.2 主要污染物及其性质 52.3 产生规律 62.4 污染特征 72.5 控制原则与策略 73 农田面源污染诊断方法与技术 93.1 污染物识别 93.2 污

4、染物向水体迁移途径诊断 93.3 优先控制污染物确定 93.4 污染物向水体迁移关键时期诊断 103.5 农田面源污染重点控制区识别与确定 103.6 农田面源污染监测方法与技术 104 农田面源污染源头控制技术 144.1 土地利用规划与空间布局 .144.2 化肥减量化技术 154.3 种植制度优化 18i4.4 土壤耕作优化 194.5 土壤调理剂施用 204.6 氨挥发控制技

5、术 .214.7 节水灌溉技术 .224.8 农作物秸秆利用技术 .254.9 农药减量化与残留控制技术 275 农田面源污染过程阻断技术 295.1 生态田埂技术 .295.2 生态拦截带技术 305.3 生态拦截沟渠技术 306 农田面源污染末端强化技术 326.1 前置库技术 .326.2 生态排水系统滞留拦截技术 .336.3 人工湿地技术 347 投资与估算 .368 维护管理 .378.1 二次污

6、染防治 .378.2 防止淤积 .37附件案例 3811 总则1.1 适用范围本技术指南规定了种植业相关的最佳管理实用技术，主要包括农田面源污染诊断方法与技术、农田面源污染源头控制技术、农田面源污染过程阻断技术、农田面源污染末端强化技术等。本技术指南适用于水质较好湖泊（含水库）流域的农田种植业污染控制，其他流域的农田种植业污染控制

7、可参照执行。1.2 规范性引用文件本指南内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本指南。GB/T 16453.1-2008 水土保持综合治理技术规范坡耕地治理技术GB 3838-2002 地表水环境质量标准GB 50288-1999 灌溉与排水工程设计规范GB/T 50363-2006 节水灌溉工程技术规范GB 5084-2005 农田灌溉水质标准GB/T 8321-2009 农药

8、合理使用准则HJ 555-2010 化肥施用环境安全技术导则 HJ 556-2010 农药使用环境安全技术导则 SL 18-2004 渠道防渗工程技术规范TD/T 1012-2000 土地开发整理项目规划设计规范21.3 术语和定义1.3.1 氨挥发土壤中的铵态氮转化为氨气而进入大气的过程。1.3.2 大气沉降指大气中氮、磷、重金属及有机污染物等直接沉降或通过雨雪等方式沉降到陆地和水

9、体的过程，包括干沉降和湿沉降两种。1.3.3 等高种植在山坡同等高度的土地上种植农作物。等高种植可减轻降雨对山坡上土壤的冲刷。1.3.4 过程阻断技术指在污染物向水体迁移的过程中，通过一些物理的、生物的以及工程的方法等对污染物进行拦截阻断和强化净化，延长其在陆域的停留时间，最大化减少其进入水体的污染物量。1.3.5 缓释肥料由化学法或

10、物理法制成能延缓养分释放速率，可供植物持续吸收利用的肥料。1.3.6 缓释氮肥由于化学成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质，而使其中有效氮素慢慢释放，保持肥效较长的氮肥。31.3.7 基肥播种前或移栽前施入土壤的肥料。1.3.8 硝化抑制剂某些能抑制硝化菌活性，降低或延缓铵态氮向硝态氮的转化，从而减少氮素以硝酸盐态淋溶损失的物

11、质。1.3.9 土壤淋溶降水或灌溉导致土体水下渗，上方土层中的某些矿物盐类或有机物质溶解并转移到下方土层中的过程。1.3.10 农田面源污染指农业生产活动中的氮素和磷素等营养物、农药以及其它有机或无机污染物，通过农田地表径流和农田渗漏等途径污染地表和地下水环境。1.3.11 农田废弃物资源化指对农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活

12、排放的废弃物进行资源化利用，通常资源化方式有肥料化、基质化和能源化等。1.3.12 农药废弃物指农药使用过程中产生的废包装物及在贮运等过程中失效的农药。41.3.13 生态拦截依据生态学原理，采用生物技术、工程技术等措施对农田径流中的氮、磷等物质进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用，从而对农田流失的氮磷等进行有效拦截，达到控

13、制养分流失，实现养分再利用。1.3.14 生态沟渠依据生态学原理，在农田系统中构建的沟渠。在沟渠中配置多种植物，并在沟渠中设置透水坝、拦截坝等辅助性工程设施，对沟渠水体中氮、磷等物质进行拦截、吸附，从而净化水质。1.3.15 土壤吸附作用污染物在土壤中于固、液两相间分配达到平衡时的吸附性能。1.3.16 土壤调理剂又称土壤改良剂，指加入

14、土壤中用于改善土壤的物理和 (或 )化学性质，及其生物活性的物料。1.3.17 微灌技术指利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。52 农田面源污染产生过程、污染特征及控制策略2.1 产生过程种植业生产过程中为保证农作物生产和收获，经常使用大量肥料（化肥、有机肥）和农药等农用化

15、学品，造成这些农用化学品在土壤中大量累积。在降雨及灌溉的驱动下，肥料中的氮磷及农药中的有机组分等通过径流、淋溶、侧渗向水体迁移；肥料中的氮和农药中的有机组分通过挥发进入大气，随后又通过大气干湿沉降向水体迁移；农田废弃物大量堆积产生的污染物随径流、淋溶、侧渗向水体迁移。2.2 主要污染物及其性质农田种植业生产过程中

16、产生的污染物主要包括氮、磷、农田废弃物和残留农药等，造成我国土壤及水体污染的农药主要是有机氯（滴滴涕、六六六、毒杀酚等）和有机磷（甲胺磷、对硫磷、敌敌畏等）两大类。2.2.1 溶解性氮（氨氮、铵态氮、硝态氮、有机氮）、磷（无机磷和有机磷）、农药等可溶于水，其主要以水为载体，通过径流、淋溶、下渗和侧渗等途径进入

17、地表水和地下水。2.2.2 吸附性氮（氨氮、铵态氮、硝态氮、有机氮）、磷（无机磷和有机磷）、农药等被土壤颗粒物吸附，通过土壤流失随径流迁移至水体，污染水6体。通常，土壤对无机磷酸盐吸附能力较强。2.2.3 挥发性部分污染物，如氨氮、农药等具有挥发性，可通过挥发进入大气，随后通过干湿沉降进入水体。2.2.4 时空变异性农田面源污染物向

18、水体的迁移主要受降雨、灌排等的驱动，具有明显的不确定性和时空变异性。2.3 产生规律农田面源污染产生量受降雨的强烈影响，降雨量越大、降雨强度越高，污染产生量就越大。水是农田面源污染向水体迁移的载体。降雨产生地表径流或淋溶时，溶于水中的污染物向水体迁移。降雨强度越大，径流量越大，农田向水体迁移的污染量越多。农田面源污染产生量受施肥量和施

19、肥时间的强烈影响，施肥量越高，污染产生的风险越大。施肥一周内是农田面源污染的高风险期，施肥一周以后则风险较低。农田面源污染发生受土壤类型、耕作方式及肥料种类等的影响。旱地主要以淋溶和氨挥发损失为主，稻田以径流和氨挥发损失为主。粗质地土壤漏水、漏肥，污染物以淋溶方式迁移的风险大。石灰性等碱性土壤氨挥发风

20、险大。温度越高氨挥发量越大。速效氮肥如尿素、碳铵等流失风险较大，而有机肥和缓控释肥相对较小。72.4 污染特征农田面源污染面广量大，污染主体多，污染源分散且隐蔽，污染发生的时间和空间具有随机性和不确定性，难监测、难量化。因此，农田面源污染控制的难度较大。农田面源污染不仅包括氮、磷等无机物污染，还包括农药带来的

21、有机污染，呈复合污染特征。加上农业生产经营的多样化，使得农田面源污染难以像点源污染治理那样制定统一的技术标准和措施。因此，农田面源污染难以治理。农田面源污染物具有量大和低浓度特征，难治理、成本高、见效慢。农田面源污染物主要是氮和磷，排放的大部分污染物在进入水体后浓度相对较低，总氮浓度一般低于 10 mg/L，

22、总磷浓度一般低于 2 mg/L。由于浓度低，污染物来源多而分散，造成治理难度加大，传统的脱氮除磷工艺去除效率较低、成本高且见效慢。农田面源污染监管难。我国农业涉及人口众多，生产主体庞大（千家万户），涉及管理部门多（农业、环保、林业等），协调管理困难。2.5 控制原则与策略2.5.1 控制原则遵循总量控制原则。采取源头控制、过程阻断

23、、末端强化相结合原则。遵循污染中氮、磷与水的资源化利用原则。与农村生态文明建设相结合原则。82.5.2. 控制策略农田面源污染控制应对面源污水实行分区、分级、分时段综合处理和控制。分区控制即划分不同污染风险区进行控制，根据农田距离河湖的位置进行风险区的划分。离河湖近的区域应严格实行总量控制，可适当减少农产品产量

24、，发展生态循环农业，政府可采取一定的生态补偿措施；其它地区要兼顾产量和环境，发展高产高效低污农业。分级控制，即根据不同区域污染水体的重要性以及污染途径的贡献进行优先排序分级控制，如北方旱作区地下水硝酸盐超标严重，应重点控制渗漏，以氨挥发和径流控制为辅；南方地表水体富营养化严重，应重点控制径流，以氨挥

25、发和渗漏控制为辅；农药污染严重的区域则以农药控制为主。分段控制，即根据污染发生过程中污染的严重程度进行分段控制，应重点对雨季进行控制，对污水进行收集与处理；降雨时应重点控制初期径流 (此时污染物浓度较高 )。施肥季应注重施肥一周内的污染防控，此期为污染的高风险期。93 农田面源污染诊断方法与技术农田面源污染诊断主要涉及探明

26、某区域农田面源污染主要污染物、面源污染物向水体迁移途径、发生强度、时空规律及其关键影响因素等，这些信息对选择农田面源污染防治技术，制定科学、合理、低成本、可持续、高效的农田面源污染控制措施与方案具有重要参考价值。3.1 污染物识别通过采集典型时期农田径流水、沟渠水、淋溶水样，分析其污染物种类，监测从农田挥发的

27、污染物种类，结合对污染受纳水体利用途径、土壤性质、环境要素（降雨等）和施肥等，来综合判断区域内污染物种类。3.2 污染物向水体迁移途径诊断在获得农田面源污染物信息基础上，监测农田面源污染物通过径流、淋溶、挥发 -沉降向水体迁移通量，估计其相对大小，并评判污染物向水体迁移的主要途径。3.3 优先控制污染物确定在了解农田面源污染物种类、

28、主要途径、通量的基础上，结合对受纳水体污染物敏感性分析，以及水体利用途径等情况，综合考虑，因地制宜，确定农田面源污染优先控制污染物。优先控制污染物筛选的原则：10优先选择的污染物应具有较大的排放量；优先选择的污染物应是影响受纳水体水质的关键因子；优先选择的污染物应是毒性效应大的化学物质；优先选择在水中

29、难于降解，在生物体中有积累性，具有水生生物毒性的污染物。3.4 污染物向水体迁移关键时期诊断根据观测不同时段（日动态、月动态、季动态，降雨历程等）农田面源污染物通过径流、淋溶、挥发 -沉降向水体迁移通量评判污染物向水体迁移关键时期。3.5 农田面源污染重点控制区识别与确定在农田土壤污染物迁移因素差异较小的区域内，决定土壤污染物向水体迁移风险的

30、主要因素为土壤污染物浓度。采集土壤样品，依据环境风险评价的土壤污染分析方法分析土壤污染物浓度，结合污染物迁移临界值，采用地统计学方法制定区域土壤污染迁移风险图。污染迁移高风险区域即为农田面源污染重点控制区。3.6 农田面源污染监测方法与技术3.6.1 径流污染监测在田间布设径流收集管和相应的径流池。为同时适用于水田、旱田和水旱轮

31、作条件下的径流收集与监测，径流收集管包括多个高度不同的可封闭的进水口和一个出水口，进水口的高度一般分别与田埂、地面高度及田间排水沟的高度保持一致。径流收集管一般安装在监测小区与径11流池相连一侧，靠近小区中间的位置。径流池与径流收集管出水口连通，径流池底部侧面设有排水凹槽（图 3-1）。在径流池外侧，一般较

32、径流池深 20 cm 左右，设置排泄池。径流池、排泄池根据当地单场暴雨量及其产流量、径流小区面积、农田种植作物类型等具体情况来设计。图中，1-进水口一、2-进水口二、3-进水口三、4-出水口、5-盖子、6-排水凹槽、7-防水墙、8-径流池盖图 3-1 农田径流收集装置简图水样的采集频率为每场降水采集一次。采样时记录各径流池水面高度，计算径流量；将径流池中的水和泥沙搅拌

33、均匀，采集中间部分水样，最后将径流池清洗干净，以备下次径流收集和计量。水样的分析方法参照水和废水监测分析方法（第四版）。3.6.2 淋溶污染监测淋溶液收集采集装置主要由集水槽、导水管和集水桶等组成（图 3-2）。水平设置的集水槽为半圆筒形容器，其平面向上，弧面朝下，平面上开设有若干渗水孔，并覆盖有 34 层塑料纱布（纱布孔

34、径 0.5 mm），阻挡了土壤颗粒而使渗漏水进入槽内。集水槽下部通过导水管12与低位设置并封闭的集水桶连通，该集水桶上设有通气管和出水管，出水管上连接有抽水软管和抽气筒。在集水桶的两侧或周围设置一个或若干个集水槽；集水桶的顶部与其两侧的集水槽的平面部分设置在同一平面内，通气管和出水管垂直于集水槽所在的平面。图中

35、， 1-集水槽、 2-导水管、 3-集水桶、 4-渗水孔、 5-出水管、 6-通气管、 7-抽水软管、8-抽气筒图 3-2 农田地下淋溶采集装置及其集水槽的结构示意图3.6.3 氨挥发 -氮沉降通量监测在我国农田面源污染研究中主要采用直接法中的密闭法和通气法来测定土壤氨挥发。密闭法其原理是利用空气置换将土壤挥发出来的氨随气流进入吸收瓶中，然后将吸收液

36、带回室内测定。目前采用的吸收液是混合有指示剂的 2%的硼酸溶液，然后用标准稀硫酸滴定计算氨挥发量（图 3-3A）。密闭法不需要精密仪器，成本低，但灵敏度较低。通气法是在密闭法的基础上改进的测定氨挥发的方法。通气法是将浸以 15 mL 磷酸甘油溶液的海绵放置在土壤氨挥发的捕获装置上，用以吸收从土壤中挥发的氨气（图 3-3B）

37、。另外一种改进的田间原位测定氨挥发的装置包括通气管、空气交换室、洗气瓶、流量计和132真空抽气控制装置（图 3-4）。通气管与空气交换室的进口连接，空气交换室嵌入土壤中，其出口与洗气瓶进口连接，洗气瓶出口与真空抽气控制装置通过流量计连接，洗气瓶内装有 100 mL 的 0.01 mol/L 的稀硫酸溶液。图 3-3 测定田间土壤氨挥发的

38、密闭法（ A）和通气法（ B）装置图中， 1-通气管、 2-空气交换室、 3-洗气瓶、 5-流量计、 6-真空抽气控制装置图 3-4 田间原位测定氨挥发的装置在农田施肥后一周内氨挥发的采样频率较高，以后采样频率逐渐减少。田间土壤的氨挥发速率由下式得出：NH3 N (kg hm d 1) M 102AD其中， M 测得的氨量（ NH3-N, mg）； A 收集装置的横截面积（ m2）；D 是连续收集氨气的时间

39、（ d）。144 农田面源污染源头控制技术4.1 土地利用规划与空间布局土地利用规划与空间布局应符合土地开发整理项目规划设计规范（ TD/T1012-2000）要求。在土壤质地、植被类型及降雨量相似条件下，径流量、泥沙流失量与坡度成正比。禁止在 25 度以上陡坡地开垦种植农作物，在 25 度以上陡坡地种植经济林的，应当科学选择植物种，合理确定规模，采取水土保持措施，防止水土流失。在 5 度到 25 度荒坡地开垦种植农作物，应当采取水土保

40、持措施，采取等高种植。在山区开发过程中可采取 “顶林、腰园、谷农、塘鱼 ”的山地立体开发模式，使农田面源污染最小化。畜禽粪便有机肥是保证农业养分循环的重要途径之一。但是，过渡施用有机肥将导致土壤氮磷养分过量积累，农田面源污染风险增加。因此，区域内应保证合理种植业和养殖业之间的平衡。在沿湖地区，建议划分为核心区、缓冲

41、区、扩展区三个区域。区域划分标准如下：核心区：结合气象因素（降雨量、降雨强度、降雨历时和降雨雨型）、地形（坡度和坡长）和土壤状况（土壤类型及利用方式），并沿着分支河流向上游适当延伸，因地制宜，划分出核心区。缓冲区：根据保护性质和实际需要确定其宽度，一般几公里。扩展区：结合支流流域、自然地形进行划分，因

42、地制宜。不同类型区域采取不同的农业生产技术标准。在离河湖最近的核15心区内，禁止开发，禁止种植业；在离河湖较近的缓冲区内，限制开发，禁止传统农业，可发展有机农业；在离河湖较远的扩展区内，优化开发，发展绿色种植业。水源保护区和重要水源敏感区，禁止发展集约化农业，不提倡发展传统种植业。在水源保护区，一时难以

43、完成居民区迁移的，在不影响水源保护的前提下，可适度发展有机农业，兼顾当地经济发展和水环境保护。4.2 化肥减量化技术4.2.1 化肥环境安全使用原则根据化肥施用环境安全技术导则（ HJ 555-2010），化肥环境安全使用原则主要包括：（ 1）在保障农产品产量的前提下，节约资源、提高化肥利用率。（ 2）考虑不同地区气候特征、种植制度、环境承载力以

44、及环境质量的要求，确定化肥品种、用量及施用方法。（ 3）分析不同化肥品种的特点、流失途径及其影响因素，通过调节可人为控制的影响因素，从源头、田间管理、末端拦截三个环节控制化肥的流失，降低对环境的污染风险。4.2.2 化肥施用技术为了减少施肥对农田面源污染发生的影响，应从循环经济理念出发，从养分平衡和施肥技术出发，科学

45、制定环境友好的养分管理技术。科学施肥是通过合理减少农田养分投入，提高氮磷养分利用率，从而16减少农田面源污染。（ 1）精准化平衡施肥技术主要包括有机肥与无机肥配施技术和养分平衡施肥技术（氮、磷、钾大量元素，钙、镁、硫中量元素，以及微量元素之间平衡）等。有机无机配施技术：有机肥施入土壤，经微生物分解，可源源不

46、断、缓慢地释放出各种养分供植物吸收，避免氮磷肥快速释放带来流失。有机肥是改良土壤的主要物质，微生物在分解过程中产生分泌酶和腐殖质，促进土壤团粒结构形成，增强土壤保水保肥能力，减少氮磷流失风险。有机肥可提高土壤难溶性磷的有效性，减少化学磷肥施用量。因此，以农业废弃物如处理过的秸秆和畜禽粪便、沼液沼渣、

47、菌渣、绿肥等富含一定氮磷养分的有机物料来替代部分化肥，从而减少化肥施用量，降低农田面源污染风险。太湖流域稻麦轮作系统采用有机肥与无机肥配施技术 , 与传统农户施肥处理相比可减少氮用量 25%左右，产量略有增加，稻季径流氮损失减少 628%，麦季径流和淋溶氮损失减少 2546%。南四湖麦玉轮作系统玉米季采用有机无机配施技术，

48、在减少化肥氮投入的同时，径流和淋溶氮损失分别减少了 23%和 25%。养分平衡施肥技术：也称测土配方施肥技术，其在作物需肥规律、土壤供肥特性与肥料效应的基础上，统筹考虑了氮磷钾三种大量元素及微量元素的供应，从而使土壤养分的供应能够全面满足作物生产的需要，提高肥料利用率，减少氮磷养分损失。平衡施肥技术氮磷污染减

49、排效果主要依赖于土壤养分丰缺及平衡状态。在巢湖地区根据蔬菜17地养分供应能力和甘蓝的营养特性，采用平衡施肥技术，使肥料施用量减少 30%，氮、磷淋溶损失量分别减少 90%和 78%。（ 2）科学施肥方式多种施肥方式（如叶面施肥、分次施肥、基肥与追施结合、化肥深施和定点施肥等）相结合；对较容易产生渗漏的土壤，尽量减少使用容易产生径流、容易挥发、环境风险大的肥料，不宜使用硝态氮肥，适宜使用铵态氮肥；不宜选择雨前表施化肥；为减少氨挥发损失，不宜在中午施氮肥；采用分次施肥，忌一次大量施肥；尽量在春季施用化肥，夏秋季（雨季）追加少量化肥，以减少化肥随径流的流失；氮肥应重点施在作物生长吸收

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