[发明专利]一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠

说明书

技术领域：

本发明属于面源污染控制和水污染生物处理技术领域，特别涉及一种控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，适用于N、P利用率低、农业污染严重的耕作区。

背景技术：

随着农业的发展，化肥和农药的施用量增加，面源污染负荷所占比重逐年增大，成为水体污染的主要来源之一，并已成为当今世界普遍存在的严重环境问题，对控制面源污染技术和措施的研究，成为当前备受关注的主要环境问题。相对于控制点源污染，在很多方面控制面源污染的难度更大，目前尚没有统一的适用方法进行较好的治理。

国内外目前主要采用较为成熟的人工湿地、前置库、植被缓冲带、水陆交错带、水土保持和农业生态工程等生态工程进行面源污染的治理。国内外已有大量关于湿地去除氮、磷营养物的机理及去除能力的研究，充分肯定了湿地在净化面源污染方面所发挥的作用，但长期以来，人们忽视了沟渠湿地生态系统的净化能力。

近年来国内外诸多学者就利用沟渠来处理污水进行了相关研究。如《用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果》结合太湖地区实际情况提出了一种新的生态工程学解决办法，并通过试验表明该沟渠系统对农田径流中氮、磷的去除效果明显。《水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应》通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用，同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水-沉积物-水生植物微观系统中的截留机理，结果表明沟渠中茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化效果明显，水生植物可使水中氮、磷快速减少。《生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探》通过实验研究表明生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要在基质吸附和植物吸收、减缓流速和沉降泥沙等方面。《珠三角典型稻田生态沟渠型人工湿地的非点源污染削减功能》提出了一种适应珠三角地区的生态沟渠型人工湿地构建技术，并进行了示范工程建设和防治效果评价，结果表明该沟渠对营养型和颗粒态污染物净化效果较好，对有机型污染物净化效果有限。

目前，生态沟渠的发明也为解决农业面源污染问题提出了很好的思路，如CN 1621622A公开了一种平原河网区面源污染强化净化前置库系统，其特点是由生态沟渠、沉降子系统、生态透水坝和前置库库区四部分依次串联共同发挥作用；CN 101696059A公开了一种阻控农业面源污染的生态沟渠，其特点是适用于山地、丘陵农业耕作区流域，在流域集水区构建人工沟渠，在径流入口处设物理格栅，并在格栅间放置生物球，格栅下部设沉淀池，沟渠中种植挺水植物、漂浮植物和沉水植物，沟渠侧壁镶嵌生物球，污水中接种附生藻菌和浮游藻菌类，通过利用微生物、水草和藻类的生命活动规律实现对水体污染物的阻拦、降解、吸收和利用。

目前，国内外学者对生态沟渠的研究主要集中在生态沟渠的净化机理、生态沟渠种植植物的净化效果等方面，而在沟渠的设计及对农业面源污染物的净化效果方面研究相对较少。

已发明的生态沟渠因农业面源污染和人地矛盾的区域差异，占地面积大，缺乏普遍利用性和持续利用性等问题有待进一步改善。

发明内容：

为了解决上述现有技术存在的占地面积大，缺乏普遍利用性和持续利用性等问题，本发明提供了一种集约用地，控制农业面源污染，提高农田N、P利用率，可持续利用的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠。

本发明针对农业面源污染的特点，利用生态学原理和生物学特性，通过提高沟渠湿地生态系统生物量，利用系统协同作用，实现对水体污染物质的阻挡、降解、吸收、利用，达到减少排出水体中污染物质，提高农田氮、磷利用率的目的，从而实现了本发明的目的。

本发明的控制农业面源污染提高农田N、P利用率的生态沟渠，包括沟渠，其特征在于，所述的沟渠包括渠壁上部、渠壁下部和渠底，渠壁上部和渠壁下部是以枯水期水位为界，渠壁上部由中部具有孔的生态混凝土预制板块排列而成，渠壁下部和渠底用碎石或卵石铺设，在渠壁上部的生态混凝土预制板块的孔和生态混凝土预制板块之间的空隙处、渠壁下部和渠底的碎石或卵石之间的空隙处填充耕作土，然后在渠壁上部、渠壁下部和渠底的耕作土上种植挺水植物，在渠底养殖浅水水产品，沿沟渠水流方向在沟渠侧壁每隔30～50米设置生态阶梯连通渠底和渠顶，生态阶梯的阶梯平面上具有凹槽，凹槽中具有耕作土，在耕作土上种植浅水水底菌藻，在沟渠沿水流方向每隔50～100米拦有生态混凝土制成的生态板，其高度略低于丰水期水位，生态板的上部具有若干个生态孔，其高度略高于枯水期水位，在生态板顶端设有凹槽，凹槽内具有种植土，在种植土上种植有挺水植物，形成植物栅栏。