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        廣州市北部山區(qū)面源污染氮磷治理策略研究

        2019-04-08 09:37:52聶毅尹慶
        南方農(nóng)業(yè)·中旬 2019年11期
        關(guān)鍵詞:面源污染治理策略生態(tài)農(nóng)業(yè)

        聶毅 尹慶

        摘 要 作為流溪河的上游,廣州市北部山區(qū)的自然特點(diǎn)決定其能夠承受的污染極其有限。但隨著廣州市農(nóng)業(yè)的北移,北部山區(qū)的面源污染正在加劇。因此,要從污染產(chǎn)生的原因出發(fā),從政策、產(chǎn)業(yè)及生態(tài)技術(shù)等角度全方位制定相應(yīng)的治理策略,才能在發(fā)展北部山區(qū)經(jīng)濟(jì)的同時(shí),遏制污染加劇的趨勢。

        關(guān)鍵詞 面源污染;治理策略;生態(tài)農(nóng)業(yè);生態(tài)溝;廣州市北部山區(qū)

        中圖分類號:X592 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.32.091

        廣州市北部山區(qū)(以下簡稱北部山區(qū)),主要指廣州市從化區(qū)溫泉鎮(zhèn)北部的良口鎮(zhèn)、呂田鎮(zhèn)一帶,典型山多林多田少地區(qū)。北部山區(qū)作為流溪河的起源,是廣州市主要的水源地之一,流域內(nèi)主要為大片的山林地,間雜部分其他農(nóng)業(yè)用地。根據(jù)GB/T 21010—2017《土地利用現(xiàn)狀分類》,目前北部山區(qū)的農(nóng)業(yè)用地利用形式,主要是水田、水澆地、果園、喬木林地等。在利用方式上呈明顯的交混和碎片化狀態(tài)[1],如喬木林地與果園互相穿插,水田由于無人種植導(dǎo)致丟荒成林地或被改成水澆地或旱地等。在土地使用主體上:水田、水澆地部分為自耕地,以種植水稻和蔬菜為主,部分被轉(zhuǎn)讓或出租,被受讓人或承租人改為經(jīng)濟(jì)效益較好的農(nóng)地,如成片的菜場或其他園地(如火龍果等);喬木林地以生態(tài)林為主;果園以柑橘為典型代表?,F(xiàn)有農(nóng)地利用方式上無序,導(dǎo)致過去單一的土地利用方式發(fā)生著明顯的變化,也導(dǎo)致北部山區(qū)農(nóng)地對流溪河上游區(qū)域環(huán)境的負(fù)面影響增加,其中,由農(nóng)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的流溪河上游區(qū)域氮磷含量增長是比較顯著的一個(gè)問題[2]。

        有研究表明,流溪河各段污染的表現(xiàn)和成因皆不同,必須采取不同的策略進(jìn)行有針對性的減污。上游區(qū)域主要是農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)物氮磷含量增加[3],尤其是近年來,受廣州市城市發(fā)展的影響,農(nóng)業(yè)北移,北部山區(qū)農(nóng)業(yè)土地利用壓力明顯增大,污染強(qiáng)度有加大的趨勢,必須采取相關(guān)措施遏制這一污染加重趨勢[4]。

        1 北部山區(qū)流溪河上游流域氮磷污染成因及特點(diǎn)分析

        1.1 自然地勢原因

        廣州市地處亞熱帶,雨量充沛,年均降雨量約1 700 mm,是全國平均降雨量(630 mm)的2.7倍,又因北部山區(qū)是南海暖濕氣流北上的第一道大屏障,導(dǎo)致該北部山區(qū)全年雨水量特別大;同時(shí)該地區(qū)森林茂盛,以高吸水率、高含水量的闊葉林為主,地下淺層存在許多斷裂、裂隙、節(jié)理帶,創(chuàng)造了大量的貯存地下水資源空間和通道;山區(qū)地表或林土層,為花崗巖風(fēng)化殘積土層,為相對隔水層,減少了地下水的蒸發(fā)。得天獨(dú)厚的自然條件為該地區(qū)形成豐富的地下水資源奠定了基礎(chǔ)。因此,在北部山區(qū)地表森林茂盛的區(qū)域,幾乎任一山凹處,揭開林土層,均能發(fā)現(xiàn)地下泉水滲出。也因?yàn)樯鲜鲈颍又镜貐^(qū)山體多為坡度較大的花崗巖山體,土壤層較淺薄,能容納的水和養(yǎng)分少,導(dǎo)致形成了出優(yōu)質(zhì)水容易、出污染水也容易的水質(zhì)特點(diǎn)。在這種情況下,只要在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)污染源,就極易導(dǎo)致流溪河上游區(qū)域受到污染[1]。

        1.2 農(nóng)業(yè)行為原因

        由于流溪河流域上游主要為山地、林地,碎片化交混存在的各類農(nóng)地一般處于山腰、山腳、山谷或河流兩岸,是山地上蓄積的地下水流入受納河流的必經(jīng)之路。農(nóng)田耕作方式的不當(dāng),必然導(dǎo)致農(nóng)田內(nèi)積存的氮磷隨水流排出,進(jìn)入受納水體,最終導(dǎo)致流溪河上游流域氮磷污染加劇。

        在各類農(nóng)田農(nóng)地中,排出的氮磷量也有較大的差異。相關(guān)調(diào)研結(jié)果顯示:北部山區(qū)農(nóng)地產(chǎn)生的氮磷污染為面源污染,從用地形式來說,水澆地排出的氮磷含量最高,其次為旱地、水田、果園,喬木林地最低[1-2]。同一類用地中排出的氮磷量也有差異,主要與耕作方式和作物品種有關(guān):喬木林地的開墾程度與排出量正相關(guān);水田的差異不大;果園中沙糖橘果園因管理較統(tǒng)一、人為干擾次數(shù)較少,排出量較為統(tǒng)一。水澆地因種植品種、管理方式等不同而不同,但集約化的菜場排出量高于其他水澆地形式,這一點(diǎn)與目前國內(nèi)其他地區(qū)的調(diào)研結(jié)果相悖。其他調(diào)研顯示,在生產(chǎn)相同作物時(shí),集約化的農(nóng)田生產(chǎn)方式,較自家的分散經(jīng)營模式會(huì)產(chǎn)生更少的面源污染,分析可能是因?yàn)楸辈可絽^(qū)許多小片土地種植的作物僅為自家食用,并不追求產(chǎn)量。

        1.3 其他

        生活污水、生活垃圾、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等污染呈現(xiàn)點(diǎn)源污染特征[5]。但由于北部山區(qū)人口密度低,生活污水、生活垃圾量不高,而養(yǎng)殖業(yè)等受政策限制等原因,多數(shù)都是農(nóng)戶自產(chǎn)自銷式的經(jīng)營,規(guī)模較小,因此,這一部分對流溪河上游區(qū)域污染的貢獻(xiàn)程度較小。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及北部山區(qū)農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,這一塊的污染程度明顯有增長的趨勢。同時(shí),還需要注意的是,隨著北部山區(qū)的開發(fā),大量的自駕游游客開始出現(xiàn),許多農(nóng)戶開始經(jīng)營農(nóng)家樂性質(zhì)的餐飲或民宿,此現(xiàn)象帶來的污染也需要關(guān)注。

        2 北部山區(qū)面源污染治理策略

        在北部山區(qū)流溪河上游流域,水體中氮磷污染的來源主要是不科學(xué)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式導(dǎo)致的面源污染。因此,必須從面源污染的特點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行應(yīng)對??偨Y(jié)來說,主要應(yīng)從政策導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向和技術(shù)3個(gè)方面進(jìn)行。

        2.1 政策導(dǎo)向

        以往的普遍認(rèn)知上,認(rèn)為加大環(huán)保宣傳力度、多舉行技術(shù)培訓(xùn)等措施,可以促使農(nóng)民采取生態(tài)友好的土地利用方式。根據(jù)相關(guān)調(diào)研,農(nóng)民是否采取生態(tài)友好型土壤管理技術(shù),其學(xué)歷、環(huán)保認(rèn)知、家庭農(nóng)業(yè)人口占比、資金來源、技術(shù)培訓(xùn)、生產(chǎn)信息可獲得性、國家政策滿意度和農(nóng)業(yè)組織等因素影響不大,真正其決定性作用的因素是政府支持政策和經(jīng)濟(jì)效益[6-8]。但這類調(diào)研的對象主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域。北部山區(qū)復(fù)雜的農(nóng)地應(yīng)用主體和應(yīng)用方式,與上述調(diào)研的主要對象在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)、相關(guān)農(nóng)業(yè)設(shè)施配套等外在條件上是存在差異的。因此,上述調(diào)研的結(jié)果能否完全匹配也是存疑的。所以在對北部山區(qū)農(nóng)地制定相關(guān)的生態(tài)政策時(shí),還是要在上述調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合北部山區(qū)農(nóng)地的特點(diǎn),進(jìn)行進(jìn)一步的深化調(diào)研后,采取相應(yīng)的政策進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)友好型引導(dǎo)。

        2.2 產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向

        在廣州市整體的都市農(nóng)地分布中,北部山區(qū)處于外圍組團(tuán),是都市生態(tài)農(nóng)地外圍圈向鄉(xiāng)村農(nóng)地過渡的地帶,從生態(tài)價(jià)值上判別,不屬于都市生態(tài)農(nóng)地的范圍。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及交通設(shè)施的北進(jìn),北部山區(qū)的農(nóng)業(yè)形態(tài)正越來越靠近都市生態(tài)農(nóng)地外圍圈[9]。并且,北部山區(qū)對流溪河上游流域的生態(tài)安全有著至關(guān)重要的影響力,同時(shí),經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生態(tài)的安全必須同時(shí)得到保證。因此,鼓勵(lì)農(nóng)戶采取生態(tài)友好型的都市特色農(nóng)業(yè)方式是非常重要的。由于北部山區(qū)的區(qū)位特點(diǎn),其與廣州市區(qū)有著天然的聯(lián)系,而自然資源,尤其是生態(tài)旅游資源更是廣州市的天然后花園。因此,北部山區(qū)的生態(tài)旅游農(nóng)業(yè)的發(fā)展,要區(qū)別于廣州市南部的城市旅游度假項(xiàng)目,應(yīng)以農(nóng)業(yè)特色取勝[10]。以特色農(nóng)業(yè)項(xiàng)目為主導(dǎo),配套開發(fā)適應(yīng)珠三角地區(qū)城市居民的農(nóng)林魚牧類相關(guān)旅游產(chǎn)業(yè)。以保護(hù)北部山區(qū)現(xiàn)有的生態(tài)農(nóng)林自然資源為基礎(chǔ),采取生態(tài)旅游開發(fā)策略,促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

        2.3 面源污染治理技術(shù)

        由于北部山區(qū)氮磷污染的主要來源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行為,且呈現(xiàn)明顯的面源污染特點(diǎn)。因此,要想有效治理,必須從面源污染的特點(diǎn)出發(fā),采取措施進(jìn)行治理。目前,面源污染的治理主要包括源頭控制和輸移過程中消解這兩個(gè)方法[11]。

        2.3.1 源頭控制

        對于面源污染來說,目前源頭控制主要的方法是通過科學(xué)合理地安排施肥次數(shù)與時(shí)期來控制總施肥量;通過改進(jìn)作物耕作方式,如實(shí)施輪作等,來控制污染物;通過改善田間灌排技術(shù)等達(dá)到減排的目的[11]。

        2.3.2 輸移過程中消解

        在應(yīng)對農(nóng)業(yè)面源污染時(shí),運(yùn)用農(nóng)田本身存在的溝渠系統(tǒng)進(jìn)行全過程消解是目前的普遍共識。因?yàn)檗r(nóng)田排水與滲水是氮、磷等污染物最終進(jìn)入受納水體的主要途徑,也是造成受納水體面源污染的主要形式。所以,在應(yīng)對農(nóng)田面源污染時(shí),應(yīng)著重從面源污染物的輸出途徑進(jìn)行就地消解。常見的治理技術(shù)包括曝氣、微生物治理、化學(xué)強(qiáng)化混凝、光催化、生態(tài)治理等。而對于北部山區(qū)由農(nóng)田撒施化肥導(dǎo)致的面源污染來說,最適用的技術(shù)就是結(jié)合了微生物治理和生態(tài)治理的生態(tài)溝技術(shù)[11-12]。

        在排水溝渠系統(tǒng)中,將具有徑流—底泥—水生植物的這一類似濕地的排水溝稱為生態(tài)溝。生態(tài)溝作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,是農(nóng)田面源污染物進(jìn)入受納水體(江河、湖泊)前的重要過渡帶,生態(tài)溝中生長有水生植物和藻類(人工種植與自然生長),在降水與灌溉期起到排水作用,而在其他時(shí)間,溝內(nèi)的水基本處于靜止或緩慢流狀態(tài),滿足水生植物和藻類的生長條件,比較類似于濕地。因此,在農(nóng)田中,生態(tài)溝具有排水和濕地凈化水質(zhì)的雙重功效,合理利用可有效減輕農(nóng)業(yè)面源污染[11-12]。

        3 結(jié)語

        目前,對于生態(tài)溝的研究應(yīng)用已有一定的基礎(chǔ),從以往的研究成果來看,凈化效果良好。在農(nóng)田區(qū)域應(yīng)用生態(tài)溝渠不僅能對氮磷面源污染物質(zhì)進(jìn)行有效攔截,還能夠有效清潔水體,改善區(qū)域環(huán)境,對水土保持、資源循環(huán)利用等各方面都有益處,非常適合在北部山區(qū)農(nóng)田中推廣應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需注意,要想有效就地消解氮磷面源污染,減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對流溪河上游區(qū)域的影響,就必須首先調(diào)研本地區(qū)常見的農(nóng)田排水溝渠系統(tǒng)形式,針對該地區(qū)的特點(diǎn),因地制宜,合理地利用現(xiàn)有排水溝渠系統(tǒng),采取適當(dāng)?shù)母脑齑胧?,?gòu)建適合北部山區(qū)農(nóng)田區(qū)域的生態(tài)溝渠系統(tǒng),方可有效提升氮磷面源污染就地消解吸收能力[13]。

        參考文獻(xiàn):

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        (責(zé)任編輯:趙中正)

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