农业面源污染防控技术集成与应用研究

一、引言

丹江口水库是国家南水北调中线工程的核心水源地，水质安全至关重要。目前随着库区的农业集约化发展，农民的坡耕地种植和畜禽养殖等活动产生大量的氮化物和磷化物，经地表径流、地下渗透进入水体，形成严重农业面源污染。据测算，农业面源超库区入库污染物 60% ，成为库区的首要污染源[1]。而传统治理比较单一，治污效果不佳。本文以丹江口库区为案例，探索农业面源污染防控技术集成与应用，为水源地的水质保护和农业绿色转型提供参考。

二、丹江口库区农业面源污染特征

2.1 污染源解析：坡耕地与畜禽养殖为主要来源

丹江口库区地形主要是山地、丘陵，坡耕地占总耕地面积 62‰ 。农民在坡地耕作容易引发土壤侵蚀，同时化肥使用量 350-400kg/hm² （超全国平均 260kg/hm² ），大量氮化物和磷化物随地表水流入水体。数据显示，坡耕地氮元素流失量占农业面源总氮流失量 53% ，是农村面源污染的最主要污染源[2]。

畜禽养殖也是农业面源重要污染源之一。库区现有规模化养殖场 127 家，散养农户 3.2 万户，年出栏畜禽 150 万头。小型养殖场的环保处理设施简陋，1/3 粪便污水未经处理直排；散养农户大多采用“圈舍-农田”的方式，粪便随着雨水进入河水中，污染库区水源。据统计，畜禽养殖污水的磷污染提供了库区 41%的总磷污染量，是磷相关污染源的主要来源[3]。

2.2 时空分布：夏季暴雨期为污染高发期

丹江口库区属亚热带季风气候，年降水量 800-1000mm ，6-8 月暴雨期降水量占全年 60%以上。强降雨形成地表径流，快速冲刷农田土壤、化肥残体及养殖粪污进入水体，导致污染负荷集中爆发。数据显示，夏季暴雨期污染负荷占全年 70% ，总氮、总磷浓度较非雨季分别高出 1.8 倍和 2.3 倍[2]。

空间上污染负荷呈现“支流高于干流、近岸高于湖心”特征[2]。茅塔河、泗河等支流流经农业集中区，坡耕地占比高、畜禽养殖密集，其污染负荷占入库总量 45% ；水库中心区域水质相对稳定。

2.3 治理现状：局部改善与整体压力并存

近年来，库区通过化肥减量、畜禽粪污利用等措施取得一定成效：2023 年化肥使用量较 2018 年下降 18% ，测土配方施肥技术覆盖率达 85% ，畜禽粪污综合利用率提升至 89%[1] ；农村污水处理设施覆盖率达 52.3% ，但运维效率不足 60% ，存在“重建轻管”现象。2023 年库区主要入库支流中仅 38% 达Ⅱ类标准，其余为Ⅲ类或劣Ⅲ类，总氮浓度普遍超标，治理形势严峻。传统治理因技术碎片化、政策协同不足，难以形成长效机制，亟需构建系统性技术集成与推广体系。

三、农业面源污染防控技术体系构建

基于“源头削减、过程阻断、末端净化”治理思路，结合库区农业生产特点，构建多层次污染防控技术体系。

3.1 源头减量：降低污染物产生基数

通过优化种植与养殖模式减少污染物排放。在种植业推广测土配方施肥技术，依据土壤养分与作物需求精准施肥，减少化肥用量 15%-20% ，氮素流失量降低 12%[1] ；建设绿色防控示范区，集成生物防治、物理防治等技术，减少农药对水体影响。

在养殖业推行“种养结合”模式：规模化养殖场配套粪污处理设施，散养农户通过“合作社+粪污收集点”集中处理。2023 年畜禽粪污综合利用率达 89% ，年减少氮素排放约 300 吨[3]。

3.2 过程拦截：阻断污染物迁移路径

针对暴雨期污染物随径流迁移特点，采用生态工程技术构建拦截屏障。生态脱氮沟在坡耕地与水体间设植被缓冲带，利用菖蒲、芦苇等水生植物吸收及微生物反硝化作用，对硝态氮削减率达 40% ，同时减少 30% 泥沙流失。

用人工湿地处理分散式生活污水与养殖废水，通过基质吸附、植物吸收、微生物降解协同净化水质，化学需氧量、总磷净化效率达 60% ，出水水质提升 1-2 个等级，运行成本较传统工艺 50%[1]_⨀ 。

3.3 末端治理：提升污染物的净化效率

末端治理的重点是集中污染区域的污水深度净化。通过对污水设施化处理与生态修复后，能有效降低进入河流的污染物浓度。对于农村生活污水，多采用“三格式化粪池+人工湿地”的组合工艺，投资成本低、环保设备简单、设备运营和维护操作易学。这种组合工艺主要适用于库区周边的农村分散性污水处理，处理后的污水总氮去除率高达 55% ，处理后的出水可以用于农田灌溉[3]，达成保水和节水的双重效果。而在养殖密集区内，主要是通过建设粪污集中处理中心，用厌氧发酵工艺生产沼气用于农村烧饭烧水、节约能源，而生产的沼渣和沼液可作有机肥料来增加耕地肥力，最终形成“养殖-粪污-种植”生态循环链条。

四、小流域综合治理实证研究——以茅塔河小流域为例

茅塔河是丹江口水库一级支流，流域面积 127km²，坡耕地占比 65% ，畜禽存栏量 1.2 万头，2020年水质为Ⅲ类，总氮浓度 1.8mg/L（超Ⅱ类标准 0.8mg/L ），属于典型农业污染小流域。2021-2023 年，该流域采用源头减量+生态拦截+末端净化+监测预警的治理模式，经过 3 年治理，成效显著：水质提升[2]（2023 年流域出口处水质达Ⅱ类，总氮削减率 25% ，总磷削减率 40% ）、生态改善（植被覆盖率提升至 75% ，土壤侵蚀模数下降 40% ，鸟类种类增加 14 种）、经济效益（化肥成本降低 80 元/亩，产量提高 10% ，增收约 2000 元/户）。

该项目总投资 1524 万元，涉及耕地 1270 亩，亩均治理成本 1200 元。其中，生态脱氮沟、人工湿地等工程性投资占 60% ，技术培训、监测设备等占 40‰ 按南水北调中线工程水质达标经济价值测算，年生态效益约 300 万元，考虑农产品增值、生态旅游等间接收益，投资回收期约 8 年，具有可持续性[4]。

五、推广路径与政策建议

5.1 构建企业+合作社+农户协同机制

发挥市场主体组织作用，农业企业提供技术支持（如测土配方、粪污处理设备），合作社统一组织生产（集中采购化肥、回收粪污），农户按标准开展种植养殖。丹江口市某合作社通过该模式，使绿色防控技术覆盖率从 30% 升至 90% ，治理效率显著提升[1]。

5.2 完善生态农业补贴制度[4]

将农业面源污染治理纳入生态补偿范围，对采用测土配方施肥、有机肥替代等技术的农户，按每亩 100 元给予补贴；对建设生态脱氮沟、人工湿地的主体，给予 30% 50%的一次性建设补贴。同时推行“绿色信贷”政策，为生态农业项目提供低息贷款，降低农户参与门槛。

5.3 推行第三方治理模式

针对农村污水处理设施运维效率低问题，引入专业化第三方机构负责运营，政府通过购买服务支付费用，实现“建设-运营-监管”分离。十堰市试点显示，第三方治理可使设施运维效率从 60%提升至 90% ，大幅降低管理成本[2]。

六、结论与展望

本文以丹江口库区为研究对象，构建“源头减量-过程拦截-末端治理”的农业面源污染防控技术体系，茅塔河小流域实证表明：技术集成可有效削减污染负荷，使水质从Ⅲ类提升至Ⅱ类，总氮削减率达 25% ，亩均治理成本 1200 元，具有经济可行性与推广价值。

参考文献

[1]丹江口库区农业面源污染防治方案[Z]，湖北省农业农村厅，2024

[2]丹江口水库水质时空变化特征及驱动因素[J].庞发虎，环境科学学