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中國農田面源污染防控 版權信息
- ISBN：9787030705990
- 條形碼：9787030705990 ; 978-7-03-070599-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
中國農田面源污染防控 本書特色
適讀人群 ：從事農田面源污染防控研究的科技工作者、相關專業的研究生及農業技術推廣工作者，農業經營者和管理工作者圍繞著化肥面源污染控制，全面詳細介紹了化肥面源污染的發生機制、化肥（氮磷）面源污染的評價指標體系及評價方法
中國農田面源污染防控 內容簡介
本書介紹了中國主要農區農田化肥施用狀況與面源污染的特征，確定了主要作物體系的氮磷平衡及盈余指標，重點論述了農田化肥減量、面源污染物攔截阻斷和環境源養分的農田回用等技術及面源污染防控的新材料和新產品，提出了不同作物體系的農田面源污染控制方案，展示了技術應用的效果，并闡述了未來農田面源污染治理面臨的形勢和發展趨勢。本書可為從事農田面源污染防控研究的科技工作者、相關專業的研究生及農業技術推廣工作者提供參考，也可為農業經營者和管理工作者提供技術支持與解決方案。
中國農田面源污染防控 目錄
目錄
前言
第1章緒論1
1.1農田面源污染的特征2
1.2農田面源污染治理的總體思路與技術3
1.2.1農田面源污染治理的總體思路3
1.2.2農田面源污染治理的技術3
參考文獻5
第2章典型區域農田化肥面源污染現狀7
2.1華北化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況7
2.1.1小麥-玉米輪作體系7
2.1.2蔬菜種植體系10
2.1.3華北平原水體污染狀況13
2.2長江中下游化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況15
2.2.1稻-麥輪作體系15
2.2.2蔬菜種植體系18
2.2.3長江中下游水體污染狀況20
2.3華南化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況21
2.3.1雙季稻種植體系21
2.3.2蔬菜種植體系23
2.3.3華南地區水體污染狀況26
2.4北方馬鈴薯化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況27
2.4.1馬鈴薯化肥使用狀況27
2.4.2馬鈴薯農田氮磷累積及地下水污染狀況29
2.5海南蕉園化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況31
2.5.1海南蕉園化肥使用狀況31
2.5.2香蕉種植區的水體污染狀況35
參考文獻36
第3章典型區域主要作物體系氮磷平衡及盈余指標45
3.1農業系統不同尺度養分收支平衡及盈余指標45
3.1.1不同尺度農業系統養分收支平衡45
3.1.2我國主要作物體系的氮磷盈余評價指標47
3.2華北平原農田氮磷平衡及盈余指標49
3.2.1小麥-玉米輪作體系49
3.2.2蔬菜種植體系56
3.3長江中下游農田氮磷平衡及盈余指標59
3.3.1稻-麥輪作體系59
3.3.2蔬菜種植體系61
3.4華南地區農田氮磷平衡及盈余指標64
3.4.1雙季稻種植體系64
3.4.2蔬菜種植體系67
3.5北方馬鈴薯種植體系氮磷平衡及盈余指標72
3.5.1氮素平衡與盈余狀況72
3.5.2磷素平衡與盈余狀況78
3.5.3氮磷盈余指標80
3.6海南蕉園氮磷平衡及盈余指標82
3.6.1氮素平衡與盈余狀況82
3.6.2磷素平衡與盈余狀況84
3.6.3氮磷盈余指標85
3.7我國典型區域氮磷平衡和盈余的對比分析85
3.7.1典型區域大田作物氮素平衡與盈余85
3.7.2典型區域大田作物磷素平衡與盈余87
3.7.3典型區域蔬菜種植體系氮素平衡與盈余89
3.7.4典型區域蔬菜種植體系磷素平衡與盈余91
參考文獻92
第4章農田化肥科學減量與結構調控技術99
4.1我國化肥減量與結構調控背景99
4.1.1農業種植結構與施肥結構現狀99
4.1.2化肥減量的必要性與可行性102
4.2農田化肥合理減量額度103
4.2.1合理施肥量的確定103
4.2.2不同種植體系的合理減量額度104
4.3農田化肥減量增效的種植結構與模式109
4.3.1華北設施菜地種植模式優化109
4.3.2長江中下游稻田減量增效的種植模式優化113
4.3.3華南稻田高效低污染種植模式115
4.4農田化肥減量增效的施肥結構優化116
4.4.1華北小麥-玉米系統施肥結構優化117
4.4.2南方稻田化肥減量增效模式優化126
4.4.3其他農田施肥結構優化技術139
參考文獻147
第5章化肥損失過程控制及高效阻斷技術154
5.1引言154
5.1.1農田化肥的使用、損失與環境排放154
5.1.2農田化肥面源污染的阻控155
5.2農田化肥徑流損失與阻控攔截技術155
5.2.1農田化肥氮磷徑流損失特征155
5.2.2農田氮磷徑流的流失阻控與養分攔截技術159
5.3農田化肥淋溶損失與減排技術177
5.3.1農田化肥氮磷淋溶損失特征177
5.3.2農田氮磷淋溶阻控技術180
5.4農田化肥氮素氣態損失與減排技術185
5.4.1農田化肥氮素氣態損失途徑與特征185
5.4.2稻田氨揮發減排技術187
5.4.3集約化菜地氣態氮損失減排技術192
5.5小流域農田化肥面源污染阻控技術體系193
5.5.1小流域農田氮磷流失時空分布特征194
5.5.2小流域農田氮磷流失阻控技術體系196
參考文獻198
第6章環境養分農田回用與化肥替代技術206
6.1引言206
6.2環境中的養分資源現狀調查及農田回用潛力評估206
6.2.1生活污水及工程尾水206
6.2.2養殖肥水210
6.2.3沼液212
6.3環境源養分農田回用與化肥替代技術215
6.3.1農村生活污水及工程尾水的農田安全利用技術215
6.3.2農村生活污水及工程尾水的水生植物富集-肥料化還田技術216
6.3.3養殖肥水農田安全利用技術217
6.3.4沼液的農田直接安全利用技術218
6.3.5沼液濃縮利用技術220
6.4典型應用案例分析224
6.4.1農村生活污水及工程尾水中氮磷的農田回用案例分析224
6.4.2養殖肥水的小麥-玉米農田利用案例分析232
6.4.3沼液的種養耦合循環利用模式及案例238
參考文獻246
第7章農業面源污染治理的新材料、新產品與新裝備250
7.1新材料的應用250
7.1.1生物炭250
7.1.2硝化抑制劑268
7.2農業面源污染防控的新環境材料研制278
7.2.1水體中凈化氨氮的環境材料279
7.2.2水體中凈化硝氮的環境材料285
7.2.3除磷環境材料287
7.3農業面源污染防控中的新裝備研發與應用291
7.3.1沼液濃縮裝備291
7.3.2蔬菜根際土壤水肥智能管控技術與裝備294
7.3.3水稻插秧側深施肥一體化機械302
7.3.4小麥播種-正位深施肥一體化機械304
參考文獻305
第8章典型區域主要作物體系氮磷污染控制方案308
8.1基于高產和環境容量的區域氮肥總量控制方案308
8.1.1總量控制的原則308
8.1.2主要大田作物基于高產和環境容量的區域氮肥總量定額309
8.1.3總量控制的關鍵311
8.2華北平原農田化肥氮磷污染控制方案312
8.2.1小麥-玉米輪作體系312
8.2.2蔬菜種植體系315
8.3長江中下游地區農田化肥氮磷污染控制方案317
8.3.1稻-麥輪作體系317
8.3.2蔬菜種植體系321
8.4華南地區農田化肥氮磷污染控制方案323
8.4.1雙季稻種植體系323
8.4.2蔬菜種植體系325
8.5北方馬鈴薯農田化肥氮磷污染控制方案327
8.5.1控制原則和目標327
8.5.2控制方案327
8.5.3配套保障措施330
8.6海南蕉園化肥氮磷污染控制方案331
8.6.1控制目標與策略331
8.6.2控制方案332
8.6.3配套保障措施334
參考文獻335
第9章化肥面源污染治理技術集成示范與模式創新338
9.1化肥面源污染治理技術推廣模式338
9.1.1主要技術推廣模式338
9.1.2分散農戶技術示范和推廣模式339
9.1.3新型經營主體技術示范和推廣模式340
9.2華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣341
9.2.1華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染現狀與治理策略341
9.2.2華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染治理關鍵技術341
9.2.3技術示范推廣效果——典型案例分析342
9.3長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣344
9.3.1長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染現狀與治理策略344
9.3.2長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染控制關鍵技術345
9.3.3長江中下游稻-麥輪作區化肥面源污染控制技術集成與示范推廣349
9.3.4技術示范推廣效果——典型案例分析351
9.4華南多熟制稻田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣360
9.4.1華南多熟制稻田化肥面源污染現狀和治理策略360
9.4.2華南多熟制稻田化肥面源污染治理關鍵技術362
9.4.3稻田節水控污技術集成368
9.4.4稻田節水控污技術的示范推廣——典型案例分析370
9.5華南蕉園化肥面源污染治理技術集成與示范推廣373
9.5.1華南蕉園化肥面源污染現狀與治理策略373
9.5.2華南蕉園化肥面源污染治理關鍵技術374
9.5.3示范推廣典型案例376
9.6內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣377
9.6.1內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染現狀與治理策略377
9.6.2內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染治理關鍵技術378
9.6.3典型案例381參考文獻383第10章農田面源污染研究發展趨勢388
10.1面臨的形勢與挑戰388
10.2農田面源污染治理的發展趨勢389
10.3未來研究工作重點392
參考文獻394
彩圖397
前言
第1章緒論1
1.1農田面源污染的特征2
1.2農田面源污染治理的總體思路與技術3
1.2.1農田面源污染治理的總體思路3
1.2.2農田面源污染治理的技術3
參考文獻5
第2章典型區域農田化肥面源污染現狀7
2.1華北化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況7
2.1.1小麥-玉米輪作體系7
2.1.2蔬菜種植體系10
2.1.3華北平原水體污染狀況13
2.2長江中下游化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況15
2.2.1稻-麥輪作體系15
2.2.2蔬菜種植體系18
2.2.3長江中下游水體污染狀況20
2.3華南化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況21
2.3.1雙季稻種植體系21
2.3.2蔬菜種植體系23
2.3.3華南地區水體污染狀況26
2.4北方馬鈴薯化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況27
2.4.1馬鈴薯化肥使用狀況27
2.4.2馬鈴薯農田氮磷累積及地下水污染狀況29
2.5海南蕉園化肥使用、農田氮磷累積及水體污染狀況31
2.5.1海南蕉園化肥使用狀況31
2.5.2香蕉種植區的水體污染狀況35
參考文獻36
第3章典型區域主要作物體系氮磷平衡及盈余指標45
3.1農業系統不同尺度養分收支平衡及盈余指標45
3.1.1不同尺度農業系統養分收支平衡45
3.1.2我國主要作物體系的氮磷盈余評價指標47
3.2華北平原農田氮磷平衡及盈余指標49
3.2.1小麥-玉米輪作體系49
3.2.2蔬菜種植體系56
3.3長江中下游農田氮磷平衡及盈余指標59
3.3.1稻-麥輪作體系59
3.3.2蔬菜種植體系61
3.4華南地區農田氮磷平衡及盈余指標64
3.4.1雙季稻種植體系64
3.4.2蔬菜種植體系67
3.5北方馬鈴薯種植體系氮磷平衡及盈余指標72
3.5.1氮素平衡與盈余狀況72
3.5.2磷素平衡與盈余狀況78
3.5.3氮磷盈余指標80
3.6海南蕉園氮磷平衡及盈余指標82
3.6.1氮素平衡與盈余狀況82
3.6.2磷素平衡與盈余狀況84
3.6.3氮磷盈余指標85
3.7我國典型區域氮磷平衡和盈余的對比分析85
3.7.1典型區域大田作物氮素平衡與盈余85
3.7.2典型區域大田作物磷素平衡與盈余87
3.7.3典型區域蔬菜種植體系氮素平衡與盈余89
3.7.4典型區域蔬菜種植體系磷素平衡與盈余91
參考文獻92
第4章農田化肥科學減量與結構調控技術99
4.1我國化肥減量與結構調控背景99
4.1.1農業種植結構與施肥結構現狀99
4.1.2化肥減量的必要性與可行性102
4.2農田化肥合理減量額度103
4.2.1合理施肥量的確定103
4.2.2不同種植體系的合理減量額度104
4.3農田化肥減量增效的種植結構與模式109
4.3.1華北設施菜地種植模式優化109
4.3.2長江中下游稻田減量增效的種植模式優化113
4.3.3華南稻田高效低污染種植模式115
4.4農田化肥減量增效的施肥結構優化116
4.4.1華北小麥-玉米系統施肥結構優化117
4.4.2南方稻田化肥減量增效模式優化126
4.4.3其他農田施肥結構優化技術139
參考文獻147
第5章化肥損失過程控制及高效阻斷技術154
5.1引言154
5.1.1農田化肥的使用、損失與環境排放154
5.1.2農田化肥面源污染的阻控155
5.2農田化肥徑流損失與阻控攔截技術155
5.2.1農田化肥氮磷徑流損失特征155
5.2.2農田氮磷徑流的流失阻控與養分攔截技術159
5.3農田化肥淋溶損失與減排技術177
5.3.1農田化肥氮磷淋溶損失特征177
5.3.2農田氮磷淋溶阻控技術180
5.4農田化肥氮素氣態損失與減排技術185
5.4.1農田化肥氮素氣態損失途徑與特征185
5.4.2稻田氨揮發減排技術187
5.4.3集約化菜地氣態氮損失減排技術192
5.5小流域農田化肥面源污染阻控技術體系193
5.5.1小流域農田氮磷流失時空分布特征194
5.5.2小流域農田氮磷流失阻控技術體系196
參考文獻198
第6章環境養分農田回用與化肥替代技術206
6.1引言206
6.2環境中的養分資源現狀調查及農田回用潛力評估206
6.2.1生活污水及工程尾水206
6.2.2養殖肥水210
6.2.3沼液212
6.3環境源養分農田回用與化肥替代技術215
6.3.1農村生活污水及工程尾水的農田安全利用技術215
6.3.2農村生活污水及工程尾水的水生植物富集-肥料化還田技術216
6.3.3養殖肥水農田安全利用技術217
6.3.4沼液的農田直接安全利用技術218
6.3.5沼液濃縮利用技術220
6.4典型應用案例分析224
6.4.1農村生活污水及工程尾水中氮磷的農田回用案例分析224
6.4.2養殖肥水的小麥-玉米農田利用案例分析232
6.4.3沼液的種養耦合循環利用模式及案例238
參考文獻246
第7章農業面源污染治理的新材料、新產品與新裝備250
7.1新材料的應用250
7.1.1生物炭250
7.1.2硝化抑制劑268
7.2農業面源污染防控的新環境材料研制278
7.2.1水體中凈化氨氮的環境材料279
7.2.2水體中凈化硝氮的環境材料285
7.2.3除磷環境材料287
7.3農業面源污染防控中的新裝備研發與應用291
7.3.1沼液濃縮裝備291
7.3.2蔬菜根際土壤水肥智能管控技術與裝備294
7.3.3水稻插秧側深施肥一體化機械302
7.3.4小麥播種-正位深施肥一體化機械304
參考文獻305
第8章典型區域主要作物體系氮磷污染控制方案308
8.1基于高產和環境容量的區域氮肥總量控制方案308
8.1.1總量控制的原則308
8.1.2主要大田作物基于高產和環境容量的區域氮肥總量定額309
8.1.3總量控制的關鍵311
8.2華北平原農田化肥氮磷污染控制方案312
8.2.1小麥-玉米輪作體系312
8.2.2蔬菜種植體系315
8.3長江中下游地區農田化肥氮磷污染控制方案317
8.3.1稻-麥輪作體系317
8.3.2蔬菜種植體系321
8.4華南地區農田化肥氮磷污染控制方案323
8.4.1雙季稻種植體系323
8.4.2蔬菜種植體系325
8.5北方馬鈴薯農田化肥氮磷污染控制方案327
8.5.1控制原則和目標327
8.5.2控制方案327
8.5.3配套保障措施330
8.6海南蕉園化肥氮磷污染控制方案331
8.6.1控制目標與策略331
8.6.2控制方案332
8.6.3配套保障措施334
參考文獻335
第9章化肥面源污染治理技術集成示范與模式創新338
9.1化肥面源污染治理技術推廣模式338
9.1.1主要技術推廣模式338
9.1.2分散農戶技術示范和推廣模式339
9.1.3新型經營主體技術示范和推廣模式340
9.2華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣341
9.2.1華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染現狀與治理策略341
9.2.2華北平原小麥-玉米農田化肥面源污染治理關鍵技術341
9.2.3技術示范推廣效果——典型案例分析342
9.3長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣344
9.3.1長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染現狀與治理策略344
9.3.2長江中下游稻-麥輪作農田化肥面源污染控制關鍵技術345
9.3.3長江中下游稻-麥輪作區化肥面源污染控制技術集成與示范推廣349
9.3.4技術示范推廣效果——典型案例分析351
9.4華南多熟制稻田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣360
9.4.1華南多熟制稻田化肥面源污染現狀和治理策略360
9.4.2華南多熟制稻田化肥面源污染治理關鍵技術362
9.4.3稻田節水控污技術集成368
9.4.4稻田節水控污技術的示范推廣——典型案例分析370
9.5華南蕉園化肥面源污染治理技術集成與示范推廣373
9.5.1華南蕉園化肥面源污染現狀與治理策略373
9.5.2華南蕉園化肥面源污染治理關鍵技術374
9.5.3示范推廣典型案例376
9.6內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染治理技術集成與示范推廣377
9.6.1內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染現狀與治理策略377
9.6.2內蒙古馬鈴薯農田化肥面源污染治理關鍵技術378
9.6.3典型案例381參考文獻383第10章農田面源污染研究發展趨勢388
10.1面臨的形勢與挑戰388
10.2農田面源污染治理的發展趨勢389
10.3未來研究工作重點392
參考文獻394
彩圖397
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中國農田面源污染防控 節選
第1章緒論 農田面源污染是影響土壤環境、水體環境和農村生態環境質量的重要因素之一，由于其涉及范圍廣、隨機性大、隱蔽性強、不易溯源、難以監管等，治理的難度很大，已經成為我國現代農業和社會經濟可持續發展的瓶頸。 農田面源污染的產生與我國的國情密切相關。我國有 14.12億人口，但只有 19億畝①耕地(2020年數據)，要保證我國的糧食產量，就需要投入大量農業生產資料，尤其是肥料的投入。根據中國統計部門的數據， 2019年中國農用化肥施用量 5404萬 t，其中氮肥 1930萬 t，復合肥 2231萬 t，磷肥 682萬 t，鉀肥 561萬 t，單位面積的使用量超過國際公認的平均水平。化肥的過量投入不僅影響土壤質量和農產品質量，同時也是農業面源污染的重要來源，是影響農村水環境質量的重要因素。因此，控制農業面源污染是當前農村水環境改善、農村生態文明建設的重要任務。 在 2014 年的全國農業工作會議上，農業部首次提出農業面源污染防治的目標為“一控兩減三基本”，該目標隨后以農業部文件(《農業部關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》)的形式得以全面闡釋和確認，其中的主要目標是減少化肥和農藥使用量，肥料、農藥利用率均達到 40%以上，全國主要農作物化肥、農藥使用量實現零增長；畜禽糞便、農作物秸稈、農膜基本資源化利用。為了進一步貫徹落實其中的“兩減”目標，農業部在 2015 年印發了《到 2020 年化肥使用量零增長行動方案》和《到 2020 年農藥使用量零增長行動方案》，這兩項工作也被納入“十三五”規劃綱要，這意味著農業面源污染防治工作由過去口號式的倡導轉入帶有明確目標的具體實踐，并且由部門行動上升到國家意志(金書秦和邢曉旭， 2018)。 農業面源污染防治攻堅戰啟動以來，相關工作已經取得明顯的進展。一是化肥使用量增幅明顯縮窄，已經接近零增長。相關部門的數據和報告顯示， 2015年化肥施用量 6022.6萬 t(折純量，下同)，增幅為 0.44%，是 21世紀以來增幅首次低于 1%；2018年中國農用化肥施用量 5653.42萬 t，較上年減少 205.99萬 t，同比下降 3.52%；2019年中國農用化肥施用量 5403.59萬 t，較上年減少 249.83萬 t，同比下降 4.42%，連續幾年實現負增長，部分地區已經實現連續、較大幅度的減量。在化肥減量的同時，針對農田面源污染的治理技術的研發與應用也取得了明顯的進展。尤其在肥料精準使用、新型肥料的研制應用、施肥技術與方法等方面有了明顯的進步，不僅減少了化肥的用量，提高了肥料利用率，而且減少了肥料養分向大氣和水環境的排放量，為農田面源污染的防控起到了積極的作用。 ① 1畝≈666.67 m2。 1.1 農田面源污染的特征 化肥的施用保證了我國的糧食安全，促進了農業的發展，但化肥的過量施用也帶來較為嚴重的生態環境問題。近年來，過量施用化肥所帶來的面源污染問題引起了國家和各級政府的高度重視。有關農業發展的政策已經從過去“增產、增收”的雙目標轉變為“穩糧、增收、可持續”的三目標，要抓住機遇打好農業面源污染防治攻堅戰，而要打好這場攻堅戰，必須充分認識農田面源污染的基本特征，充分認識我國農業生產的特殊性，充分認識面源污染治理的復雜性和難度，只有這樣才能*終實現農業可持續發展、面源污染治理和農村生態環境改善的終極目標。 農田面源污染是農業面源污染的重要組成部分。農田面源污染是指在農業生產活動中，溶解的或固體的污染物，如氮、磷、農藥及其他有機或無機污染物質，從非特定的地域，通過地表徑流、農田排水和地下滲漏進入水體引起水質污染的過程(金書秦， 2017；張維理等，2004)。農田面源污染主要來源于肥料不合理使用而造成的氮磷流失和秸稈還田不當而產生的 COD(化學需氧量)排放等。其基本特征如下。 (1)污染來源的分散性、復雜性及溯源的困難性。我國地域遼闊，耕地主要分布在沿海東部季風區，集中在東北、華北、長江中下游、珠江三角洲等平原、山間盆地及廣大的丘陵地區。土地利用類型多樣，耕地又分水田、水澆地和旱地，園地又包括果園、茶園等。同時，我國農作物種類眾多，主要糧食作物有水稻、小麥、玉米、馬鈴薯及豆類等，主要經濟作物有蔬菜、瓜果等。受我國農業生產現狀的影響，我國農田面源污染來源分散而且復雜，既包括主要糧食作物生產中產生的農田徑流帶來的氮磷流失，還包括蔬菜、水果、茶葉等經濟作物生產中產生的農田徑流帶來的氮磷流失；不僅有平原區的農田面源污染，也有丘陵、山地農業區的農田面源污染。同時，由于作物、土地利用方式的不同，施肥量存在較大差異，農田面源污染的產生量也有不同，這些差異加大了農田面源污染的治理難度。 (2)污染物排放的不確定性和隨機性。農田面源污染物的排放受時間、空間的影響較大，排放過程具有明顯的不確定性和隨機性。同時，農戶的施肥行為因人的主觀意愿而變，加上地表徑流受降雨事件的驅動，決定了農田面源污染排放量、排放時間及空間分布的不確定性和隨機性。 (3)污染物以水為載體，其產流、匯流特征具有較大的空間異質性。農田面源污染實際上是指對水體的污染，各種污染物以水為載體，通過擴散、匯流、分流等過程進入水體。農村地域寬廣、土地利用方式多樣、地形地勢復雜，造成降雨引起的產流、匯流特征受空間地形的影響，具有較大的空間異質性，污染物的排放路徑、遷移過程及受納區難以準確辨認，也加大了農田面源污染治理的難度。 (4)污染物具有量大和低濃度特征，治理難、成本高、見效慢。不同于點源污染，農田面源污染物指標一般是總氮(TN)、總磷(TP)和化學需氧量(COD)，排放的大部分污染物在進入水體后濃度相對較低。由于濃度低，污染物來源多而分散，造成治理難度加大，傳統的脫氮除磷工藝去除效率較低且成本高、見效慢。有效去除低濃度的面源污染物是當前面臨的一大難題(楊林章等， 2013b)。 1.2 農田面源污染治理的總體思路與技術 1.2.1 農田面源污染治理的總體思路 鑒于農田面源污染來源復雜且分散、發生隨機、污染物濃度低、難以治理等特征，以及我國農村生態環境的現狀，農田面源污染的治理要取得實效，必須因地制宜，從污染物的排放、遷移、污染成災等過程入手，以減少農田氮磷投入為核心、攔截農田徑流排放為抓手、實現排放氮磷回用為途徑、水質改善和生態修復為總體目標，通過技術應用和相關工程的實施，達到農田面源污染的全過程防控與全空間覆蓋，從而有效突破面源污染散亂難的瓶頸，實現面源污染的近零排放及改善水體環境質量的目標(吳永紅等，2011；楊林章等，2013a)。 在農田面源污染治理中必須遵守以下 4個原則。 (1)化肥總量削減與損失過程控制相結合。要減少農田面源污染，源頭減控是關鍵，必須要在保證作物高產養分需求的基礎上控制化肥總量，減少過量的肥料施用，提高肥料利用率。同時，針對氮磷的關鍵損失過程如徑流、淋溶、氨揮發等，采用先進技術減少氮磷損失，從而保證化肥減量，作物不減產。 (2)水分管理與養分再利用相結合。優化水分管理是有效控制農田排水量、減少地表徑流和淋溶的關鍵。在此基礎上，還應結合農田周邊水系特征，充分利用塘浜等對農田高濃度排水或初期地表徑流進行匯集和農田灌溉回用，以進一步減少農田面源污染，降低治理費用。 (3)技術研究與產品裝備研發相結合。在進行農田面源污染防控技術研究的同時，還應面向市場，注重技術的物化、產品化、裝備化和工程化的研發，從而加速技術的應用并提高農田面源污染治理的效果。 (4)面源污染防控與生態農田建設相結合。農田面源污染防控一定要和高標準生態農田建設相結合，將技術和工程應用相結合并付諸實施，才能真正實現我國農田面源污染的有效控制。 1.2.2 農田面源污染治理的技術 農田面源污染治理的“ 4R”控制技術，即源頭減量( reduce)、過程阻斷( retain)、養分循環再利用( reuse)和生態修復(restore)技術，四者之間相輔相成，構成一條完整的技術體系鏈。“4R”控制技術體系是以污染物削減為根本，從污染物的源頭減量入手，根據治理區域的污染匯聚特征進行過程阻斷，通過對養分的循環再利用減少污染物的入水體量，并對水體進行生態修復，從而實現水質改善的目的。源頭減量-過程阻斷-生態修復三者之間在邏輯上是一環緊扣一環的，呈串聯結構，但在實施地域的空間上則是互相獨立的；養分循環再利用則把三者在地域空間上有效地連接起來，使其成為一個復雜的網絡體，從而達到污染控制技術在時間和空間上的全覆蓋，使整個系統的污染控制效果更好。要實現農田面源污染的有效控制，“4R”控制技術缺一不可。 1. 源頭減量(reduce)技術 要進行肥料的減量首先要知道肥料是否多施、多施了多少，就需要進行科學的評價。根據不同作物養分需求、不同土壤地力特征和目標產量，利用養分平衡法估算出合理的養分盈余量，再推算出合理的施肥量是進行肥料減量的依據。合理的養分盈余量是評價養分輸入的生產力、環境影響和土壤肥力變化*有效的指標。養分盈余量從負值、零到正值的變化過程中，能夠反映出消耗土壤養分、合理施肥和過量施肥的狀況。因此，科學的養分管理應該將土壤-作物體系的養分盈余量和養分利用率控制在指標范圍內，以減少養分的損失和向環境的排放，實現養分資源的高效利用、作物的高產穩產及環境友好的多重目標(巨曉棠和谷保靜， 2017)。 在合理確定某個作物生產系統的養分盈余量的基礎上，可以估算出該系統當前施肥量過量與否、過量了多少。在減少化肥用量的基礎上，還必須配套適宜的施肥技術，將過量使用的那部分肥料或多損失的養分減下來，從而保證化肥減量不減產。可以采用的技術包括肥料優化管理技術、按需施肥技術、精準施肥技術、新型緩控釋肥技術、肥料深施技術及種植制度調整技術等，也可通過施用肥料增效劑、土壤改良劑等增加土壤對養分的固持，從而提高養分利用率、減少養分的流失，實現肥料或養分投入量的減量、作物的高產穩產及環境影響*小化的目標(薛利紅等， 2011；Xue and Yang，2008；Min et al.，2012)。 2. 養分損失的過程阻斷(retain)技術 養分損失的過程阻斷技術是指養分(污染物)離開農田向水體的遷移過程中，通過一些物理的、生物的及工程的方法等對污染物進行攔截阻斷和強化凈化，延長其在陸域的停留時間，*大化減少進入水體的污染物量。目前常用的技術有兩大類：一是農田內部的攔截，如稻田生態田埂技術(通過適當增加排水口高度、在田埂上種植一些植物等阻斷徑流)、農田排水口的污染物攔截促沉技術、生物籬技術、生態攔截緩沖帶技術、設施菜地的填閑作物技術(夏天蔬菜揭棚期種植甜玉米等填閑作物對殘留在土壤中的多余養分進行回收利用，阻斷其向下滲漏和徑流)、果園生草技術(果樹下種植三葉草等減少地表徑流量)(Duchemin and Hogue， 2009；李國棟等，2006；張剛等，2007)。二是污染物離開農田后的攔截阻斷技術，包括生態攔截溝渠技術、草皮水道技術、人工濕地塘技術、土地處理系統等。這類技術多通過對現有溝渠塘的生態改造和功能強化，或者額外建設生態工程，利用物理、化學和生物的聯合作用對污染物(主要是氮磷)進行強化凈化和深度處理，不僅能有效攔截、凈化農田污染物，還能實現污染物中氮磷等的減量化排放或*大化去除。 3. 環境源養分的循環利用(reuse)技術 循環利用技術即將污染物中包含的氮磷等養分資源循環利用，達到節約資源、減少污染、增加經濟效益的目的。環境源養分包括達標排放的農村生活污水尾水、河道低污染水、養殖業排放的污水及農田退水中的養分資源。
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