[发明专利]一种坡耕地农业面源污染综合防治系统及方法

说明书

本发明提供一种坡耕地农业面源污染综合防治系统及方法，所述系统包括土壤侵蚀防治系统、生态沟渠系统、梯级蓄水系统和终端净化系统。土壤侵蚀防治系统可在源头防治农业面源物质的产生、迁移和输出；生态沟渠系统可以有效的沉积泥沙，净化水质，降低污染物质浓度；梯级蓄水系统可以蓄积上方来水，沉积泥沙，净化水质，为下方坡耕地提供灌溉水源；终端净化系统由沉积池、厌氧消化池和人工湿地组成，用于对入河、入库水质进行生态拦截与净化。本发明充分利用坡耕地的地形条件，针对农业耕作过程中面源污染发生的关键过程和不同阶段，采取有效的防控措施与方法，提高坡耕地水肥资源的循环利用效率，减少坡面水土流失和面源污染输出。

技术领域

本发明涉及生态保护、面源污染防治和水土保持领域，具体是一种坡耕地农业面源污染综合防治系统及方法。

背景技术

坡耕地是指在山体坡面上通过耕作方式利用的土地，由于坡度大，地形起伏，具有生产力低，保水、保肥能力差，水土流失和面源污染输出严重等问题。三峡库区是我国坡耕地分布最为集中的地区之一，坡耕地面积约0.358亿亩，占区内耕地面积的80％以上，远高于全国20％的平均水平。这些坡耕地是三峡库区人民赖以生存的基础，也是三峡库区泥沙和面源污染的主要策源地。

坡耕地面源污染过程通常与水土流失过程相伴生。由于坡耕地坡面倾斜度高，降雨到达地表后，受重力和坡面支撑力的综合影响，容易形成沿坡面向下的快速地表径流，冲刷土壤和营养物质，使得作物生长所需要的营养物质随着径流和泥沙输出，形成面源污染。以三峡库区为例，坡耕地土壤氮和磷雨季的流失量分别为1.038kg/hm²、0.509kg/hm²，远大于同区域平原区流失水平。

实验表明，坡耕地地表径流中的氮素主要有硝态氮和铵态氮等，以硝态氮输出为主；磷素有可溶性磷和颗粒态磷，以颗粒态磷为主。目前国内的坡耕地面源污染防治技术主要有坡改梯、植物篱、施用缓释肥、耕作措施改进等方法；也有研究者通过阻控坡面耕作模式的改变防止水土流失的发生，通过“源头控制-过程控制-末端处理”来防治低山丘陵区耕地面源污染。这些技术的应用，对我国水土流失和面源污染的防治发挥了重要的作用。

尽管我们在面源污染防治单项技术方面进行了深入的研究，也取得了较大的进步，但是我国在坡耕地农业面源污染的综合防治和系统治理方面，还缺乏有效的方法和控制体系，特别是把面源污染和水土流失过程结合分析进行面源污染防治相关成果并不多见。

基于三峡库区及长江上游坡耕地面源污染过程及发生机理，综合考虑坡耕地的水土资源优缺点，形成一个包括水土流失和面源污染防治、土地生产力提高、水肥资源高效利用相结合的综合控制体系与方法，具有重要的现实意义。针对人地矛盾突出，降雨量大，地形陡峭的三峡库区坡耕地农业面源污染防治综合防治系统及方法更加现实意义。

发明内容

本发明在于提供一种坡耕地农业面源污染综合防治系统及方法，将坡面径流资源化循环利用，把坡面径流中的氮、磷实现最大程度的截留，实现面源污染防治和清洁化生产，对于防治坡耕地面源污染具有重要的意义。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种坡耕地农业面源污染综合防治系统，包括土壤侵蚀防治系统、生态沟渠系统、梯级蓄水系统和终端净化系统，所述土壤侵蚀防治系统包括细沟侵蚀控制梯坎、以及种植于细沟侵蚀控制梯坎的植物篱，所述生态沟渠系统包括截排水沟、沉砂池，所述梯级蓄水系统包括分布于不同高度的蓄水池，所述终端净化系统包括泥沙沉积池、厌氧消化池、人工湿地和生态浮床；所述细沟侵蚀控制梯坎是以细沟侵蚀发生的临界坡长为间隔，在坡面上沿等高线修筑梯坎而形成；所述的截排水沟分为两级，其中一级截排水沟表面铺设植草砖，沿坡面低洼处垂直于坡面等高线布设，二级截排水沟沿坡面等高线布设，所述一级截排水沟与二级截排水沟通过中间布设的沉砂池连接，在一级排水沟内种植湿生植物后形成生态草沟；所述蓄水池上端设有与与排水沟相连的溢洪口，所述蓄水池进口处与生态草沟相连，出口处与下方耕地灌溉水渠相连。