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湖北省农田地表径流氮磷排放规律研究与防控技术应用

文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 三等奖

关键词： 排放规律;农田地;地表径流;技术;防控技术;农田;氮磷排放;流;磷;湖北;防控;氮磷;技术应用;氮;表;田地;径流;湖北省;研究;磷排放;规律;地表;排放

第一完成单位： 湖北省农业科学院植保土肥研究所

获奖时间： 2015

摘要： 近年来，随着人口的急剧增加和工农业的迅速发展，人类不当活动所引起的水污染问题日趋严重。过去人们一直认为工业点源是水污染的主要原因，因此各国投入大量人力与物力，重点治理工业点源污染，但实践表明，单纯控制点源污染，仍然不能消除水体污染，因为，除了点源污染外，还存在大量的面源污染物分散地不间断地进入水体。研究表明，大多数湖泊中氮磷负荷有一半以上来自农业的面源污染（USEPA，1989）。美国现在面源污染占总污染量的2/3，其中农业面源污染被认为是造成这些环境问题的最大来源。在我国，调查显示，农业面源污染已经远远超过城市面源产生的污染量，已成为地表水富营养化、地下水硝酸盐污染的一个重要原因，防治农业面源污染已是我国当前迫切任务之一。 湖北省农业集约化程度高，农田肥料投入量大，再加上全省雨量充沛、水网密集、洪涝灾害频发，是我国农田径流氮磷面源污染易发和高发地区。控制湖北省农田氮磷排放对保障该地区水环境安全和农业可持续发展具有十分重要的意义。 防控湖北省农田径流氮磷排放，首先需要全面掌握全省农田地表径流氮磷排放的底数与现状，研究与分析全省主要种植模式农田氮磷排放的特点及影响因素，才能根据全省农田径流发生规律、氮磷排放不同区域特征、排放的关键时期等制定相应的防控措施。然而，而一直以来，缺乏规范的地表径流监测方法以及对全省农田地表径流氮磷排放的系统研究，严重制约了我省农田面源污染防治工作的有效进行。 本课题自2007始，在多个项目共同资助下，对湖北全省农田氮磷排放进行了长达8年的监测研究及防治技术示范推广工作。具体资助项目如下： （1）公益性行业（农业）科研专项“主要农区农业面源污染监测预警与氮磷投入阈值研究”第2课题 “南方湿润平原区农业面源污染监测与氮磷化肥投入阈值研究”（201003014-02）； （2）湖北省农业科技创新项目“江汉平原农田系统养分高效利用技术与环境效应研究”（2011-620-003-03-05）； （3）全国第一次污源普查重大专项基金项目“种植业污染源产排污系数测算” (WX-Z-07-11)。 本成果技术原理是：首先掌握湖北省主要种植模式农田地表径流氮磷排放的规律和参数，在此基础上测算湖北全省农田地表径流氮磷排放总量和重点排放区域，进而提出防治全省农田氮磷排放的策略以及防治各主要种植模式农田氮磷排放的技术清单。 本成果性能指标为：明确了湖北省农田地表径流发生及氮磷排放的特征及关键影响因素；查明了湖北全省农田地表径流氮磷排放的总量（排放氮5.38万吨、排放磷0.62万吨）和重点排放区域（沿长江干流和汉江流域）；提出了优先在主要排放区域和主要排放时期（5～8月），优先治理主要排放模式为思路的防控策略，并为各主要种植模式分别提供了有针对性的防控技术清单。 本项目成果的创新性如下： （1）创建了覆盖全省的农田面源污染研究平台。根据影响农田氮磷排放因素的主次和湖北省种植业状况，系统设计了有29个野外监测点的、覆盖全省主要种植模式的农田面源污染研究平台，为湖北省农田面源污染的研究和防治奠定了良好的基础； （2）首次明确了湖北省主要种植模式农田地表径流水质状况； （3）系统揭示了湖北省主要种植模式农田地表径流氮磷排放量和排放特征，明确了关键影响因素，客观评价了施肥对氮磷排放的贡献； （4）基本查清了湖北省农田地表径流氮磷排放的总量和重点区域，提出了基于重点防控区域、重点防控模式和重点防控时期的防治策略。 本成果已处于成熟应用阶段，可用于湖北省种植业面源污染的防治、农业清洁生产和美丽乡村的建设，不存在安全性问题。 由于本项目摸清了湖北省农田地表径流氮磷排放的家底，明确了主要排放区域，提出了防控全省农田面源污染的策略，同时为各种植模式分别提供了针对性的防控技术清单，在防治湖北省农业面源污染方面有较为广阔的应用前景。本项目从2010年至2014年，全省累计推广优化减量施肥、秸秆覆盖还田等适用于防治不同种植模式农田氮磷排放的技术1，254万亩，取得了显著的经济效益，累计节约肥料投入43，890万元，累计减少氮排放2，508 t（N）、减少磷排放100.3t（P），折算节约污染物处理成本12，540万元，合计经济效益56，430万元。 本项目成果存在的问题如下： （1）成果缺乏对农田地下淋溶氮磷排放的研究。农田氮磷排放途径不仅有地表径流，还有地下淋溶，但由于受地下水位埋深较浅的影响，现有的方法和技术还不准确地监测湖北省平原地区地下淋溶氮磷的排放，因此，下一阶段需研制适合南方水网区的监测设施，开展地下淋溶氮磷排放的研究； （2）缺乏农田尾水对周边水体水质影响的研究。下一阶段需选定一个流域，研究氮磷从农田到湖库的迁移过程，倒推允许的农田尾水的水质范围，形成不同模式尾水的排放标准。 （3）本项目成果仅是提出了防控策略和技术清单，不利于农民操作，下一步需研究形成相应的技术规程。 无。

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