农业面源污染现状与控制

农田氮磷向水体迁移途径
径流与排水 渗漏 侧渗 氨挥发与沉降
氮循环
磷循环
我国化肥使用现状
肥料消耗量（Mt，折纯）
30
NPK
25
20
15
10
5
0 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007
中国化肥使用量占全球40%
（冯明磊等，2008）
（ 段亮、段增强，2006）
600 400
Field surplus N N uptake NH3 volatilization N2O emission
200
Field surplus N
river・groundwater・lake and sea
N (kgN ha-1 period-1)
0
-200 0
200 400 600 800 1000 1200
0.5-1.5 0.03-0.1
>1.5
>0.1
太湖蓝藻爆发
郭红岩
闽江水葫芦泛滥成灾
朱秀端
陈超
张家冲流域氮循环/平衡示意图
林草 （1382）
农产品出 售
（3927）
食品饲料输 入（2321）
作物收获物 （7730）
人畜系统
化肥（18151）
人畜排泄物+有机 垃圾（6672）
大气沉降 （1355）
N applied (kgN ha-1)
Emission Eutrophication
过量或不合理的施肥 动物粪便乱排
面源污染较严重区域
我国氮磷高风险 农区分布
（据文献整理）
中国东南地区主要湖泊富营养化状况
Lakes
Boyang Dongting
Tai Hongzhe
Chaoo
Area (km2) 3960 2740 2338 1851 753
农村面源污染定义
农村面源污染是指分散的污染源造成的水体污染 点源以外的污染源 主要包括： 农田过量使用化肥引起的氮、磷流失； 农村生活污水未经处理直接排放； 农村生活垃圾的随意堆放，降雨时产生的径流污染； 农村养殖废弃物的污染；
大气的干湿沉降所产生的氮、磷污染; 农业固废污染； 农村道路、庭院陆地等在降雨时产生的地表径流。
生物固定 （1195）
有机肥 （949）
农田系统
堆肥氨挥发 （1864）
生活排放的氮 （3581）
农田盈余氮 （9132）
农田氨挥发 （1933） 反硝化损失 （2899）
➢ 化肥的过度施用 和人畜排泄物的 不当处理所造成 农田盈余氮和生 活排放氮分别占 氮污染负荷的 72%和28%，说 明农田是主要的 氮污染源，而生 活排放氮也不可 忽视。
N (kg N ha-1 period-1)
Field surplus N and plant uptake N
600
Surplus N Y=0.650x-55.5
N fertilization >230 kgN ha-1
Uptake N
R2=0.878
400
(surplus N＞94 kgN ha-1)
wenku.baidu.com
（ 曹兵，2007）
减量施肥对春甘蓝肥料利用率的影响
（ 何传龙，2011）
生态拦截草带对菜地土壤氮磷径流输出拦截效率（%）
（ 李国栋等）
水中氮磷浓度(mg/L)
蔬菜地垄间沟中径流水氮磷浓度
7
6
生态沟
非生态沟
5
4
3 2
1
0 总N
总磷
垄间沟渠拦截技术
（ 胡正义）
农田生态沟渠
生态沟渠氮磷去除率的变化
Volume (109 m3) 259.0 178.0
44.4 24.4 18.0
Depth (m) 6.6 6.5 1.9 1.3 2.4
Ncontent Pcontent （mgL-1） (mg L-1)
0.3-0.65 0.01-0.03
0.2-0.4 0.01-0.05
0.5-1.5 0.03-0.1
土地格局对水环境的影响
浙江省安吉县高家堂村
（ 陈利顶和傅伯杰）
农业废弃物处置对水环境的影响
多数农村畜禽养殖场均没有适当的粪便处理设施，畜离粪 便既污染农村环境，也造成地下水污染和地表水的富营养化。
农村污水横流的情况严重 卫生状况恶劣
不同种植制度环境效应分析
种植制度 冬作产 水稻产 产值 物耗成 净收入 氮磷径 减排率
量
量
本
流排放 （％）
小麦-水稻 325.0 491.6 1241.5 560.0
紫云英-水稻 2402.1 545.4 872.7 355.0
冬闲-水稻
503.7 805.9 355.0
681.5 537.7 450.9
29.9 16.6 13.8
0 44.5 53.9
（kg/亩、元/亩、kg/hm2）
去除率（%）
60
TN
50
40
30
20
10
0 Aug-09
TP
铵态氮 硝态氮
Sep-09
Oct-09
Nov-09
Dec-09
生态沟渠处理污水净化效果
（ 朱棣等）
生态沟渠不同处理断面间氮磷含量降低程度
（ 胡宏祥等）
土壤氮磷 空间分布
（胡正义等）
（ 丁恩俊，2010）
➢ 酸性土壤改进技术 ➢ 硝化抑制剂控制土壤氮素迁移技术 ➢ 增加农田覆盖度减少氮磷流失技术 ➢ 减少氨挥发技术
200
94
0 0
220300 400
Y=0.117x+67.1 R2=0.206
600 800 1000
Surplus N>uptake N
-200
N applied (kg N ha-1 period-1)
Data from about 130 research sites in Asia
N goes into ??
（ 段亮，2006）
农业面源污染控制
针对流域生态系统物质循环失调导致的面源污染 1、建立流域环境监测网络，研究流域尺度养分和 污染物的循环过程、损失途径及其环境效应； 2、研究不同尺度的景观生态格局和流域土地利用 方式，提出稳定、高产的流域生态系统的结构模 式； 3、建立流域水土流失和农田面源污染（N、P）控 制的生物和工程技术，建立流域生态环境管理措 施。
农业面源污染治理建议
➢ 源头控制、过程拦截与总量控制相结合 ➢ 因地制宜开发关键技术，集成技术系统，建设示 范工程 ➢ 以居民区和小流域为控制基本单元 ➢ 分时、分段、分区控制 ➢ 面源污水资源化与生态修复相结合
（ 丁恩俊，2010）