
“發(fā)展農(nóng)田水利既要解決水量問題,也要解決水質(zhì)問題,否則不可能實(shí)現(xiàn)糧食增長的可持續(xù)發(fā)展。”近日,在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí),中國工程院院士茆智指出,農(nóng)田水利的發(fā)展,必須要把水量和水質(zhì)放在同等重要的位置,這對(duì)防控當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源水污染具有重要作用。
在茆智看來,化肥農(nóng)藥的過度使用是當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源水污染的重要原因。以化肥使用量為例,我國每公頃使用量是世界上為防止化肥對(duì)水造成污染所設(shè)上限值的2.06倍,是世界平均值的3.54倍,而長江下游更甚,每公頃使用量達(dá)到世界平均值的5.05倍。
施化肥過度勢必造成嚴(yán)重的后果。數(shù)據(jù)顯示,對(duì)于江河湖庫的水體污染,農(nóng)業(yè)面源污染中總氮的貢獻(xiàn)率為57%,總磷為67%;而且,長期過量施化肥,特別是氮肥,利用率低,流失、揮發(fā)率高,造成土壤板結(jié),有機(jī)質(zhì)含量大幅度下降、肥力下降,產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量下降,污染土壤和水;且農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康受到危害。
“從1980年到現(xiàn)在的統(tǒng)計(jì)顯示,農(nóng)村消化系統(tǒng)和城市呼吸系統(tǒng)的發(fā)病率以及出生嬰兒的缺陷均持續(xù)升高,水、土、空氣和食物污染是主要原因之一。”茆智認(rèn)為,為了減輕農(nóng)業(yè)面源污染,要從源頭防控,合理施肥、科學(xué)施肥、降低施肥量。
茆智說,農(nóng)民固有的理念是“莊稼一枝花,全靠肥當(dāng)家”,讓農(nóng)民減少化肥、農(nóng)藥的使用量非常難。
在這種情況下,茆智表示,從農(nóng)田水利設(shè)施上進(jìn)行減污相對(duì)簡易可行。他提出構(gòu)建具有兩套措施、四道防線的塘堰濕地——生態(tài)溝綜合系統(tǒng)。
據(jù)茆智介紹,第一套措施也是第一道防線是田間節(jié)水灌溉、控制排水和水肥綜合調(diào)控,即施肥總量不減少,把施肥時(shí)間與降雨、灌水配合起來,并用節(jié)水灌溉和控制排水的方法減少污染物的排放量。
“根據(jù)我們的試驗(yàn),該防線可以使得氮磷的排放量減少20%~30%。”茆智說。
那么剩下的70%~80%應(yīng)該怎么辦呢?這就要靠第二套措施的三道防線了。
茆智說,第二套措施是要建立生態(tài)草溝—小型(塘堰)濕地綜合系統(tǒng),而這套系統(tǒng)包含第二至第四的三道防線。
第二道防線是建立田邊、田與田之間的田間草溝,在溝里栽種適宜的植物,但是不施肥;這樣做可以淡化田里流出水中來的氮、磷等濃度,可以達(dá)到降解農(nóng)業(yè)面源污染的效用。
“一般條件下,長100米左右的草溝承接10~20公頃的農(nóng)田排水,可以降低15%~25%的氮磷濃度。”茆智說,流程長的田間草溝,降解氮磷的效果更高。
第三道防線是建立小型的人工濕地,對(duì)草溝里流出來的水作進(jìn)一步處理。
2006年至2010年,茆智曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在湖北荊門和廣西桂林進(jìn)行觀測試驗(yàn),他們利用原有塘堰或?qū)⒁恍┑屯莸馗脑斐删哂辛己脙艋Ч男⌒蜐竦?,?duì)氮磷進(jìn)一步降解。
“濕地改好以后,必須要種植物。我們目前種了水蓮、菖蒲、燈心草等等,來比對(duì)誰的效果好。”濕地可降低水中氮、磷濃度30%~50%。
最后一道防線是建設(shè)骨干生態(tài)溝,水從濕地里流出來,經(jīng)過骨干生態(tài)溝又起到降解氮磷濃度20%~30%的作用。
“從田間到草溝到濕地再到骨干生態(tài)溝,氮磷濃度可降解70%~80%。”茆智說,兩套措施四道防線,對(duì)于解決農(nóng)業(yè)面源污染問題非常有效,現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在鄱陽湖以及漓江等流域開展長期的合作。