[实用新型]一种面向坡地果园面源污染减排的组件式生态拦截设施

说明书

本实用新型公开了一种面向坡地果园面源污染减排的组件式生态拦截设施及使用方法，包括生态护堤和组件式生物质炭强化养分拦截坝。所述生态护堤由防腐炭化木砌成，在护堤底部种植优选草种；所述组件式生物质炭强化养分拦截坝由滤网、沸石、可更换生物质炭包组成。本实用新型利用坡地果园种植所富余的氮磷，促进生态护堤植被的生长，同时利用组件式生物质炭强化养分拦截坝中的功能化生物质炭和沸石对生态护堤汇集的降雨、灌溉水中的氮磷进行吸附，可替换生物质炭包可作为肥料用于果园果树种植；利用生态护堤植被对流失土壤和水分的吸收作用，以及组件式生物质炭强化养分拦截坝对流失土壤和水分的物理拦截作用，实现水土保持的目的。

技术领域

本实用新型涉及坡地果园面源污染减排的技术领域，具体涉及一种降低坡地果园面源污染和水土流失，提高养分利用效率的组件式生态拦截设施。

背景技术

坡地果园水土保持

水土流失是指降水或灌溉等自然或人为因素产生地表径流，冲刷土壤，造成水分和土壤同时流失的现象。水土保持则是对水土流失所采取的预防和治理措施。水土流失的主要原因是坡度过大、地面植被遭到破坏等。坡地由于土壤厚度薄、地力差、水土流失严重，难以用于粮食作物生产，而较适用于果树种植。然而仅以果树作为地表植被，易产生“林下流”，并不利于水土保持。传统的水土保持方法主要通过种植草类植被，可有效减少坡地果园的水土流失问题，但草类植被生长较快，如果不加管理和控制，易造成生长过度，进一步占用坡地土壤较为贫瘠的养分。而对坡地果园施肥（尤其是氮肥），肥料易通过水土流失进入水域，从而造成面源污染。因此，坡地果园需要兼顾水土保持和优化养分利用。本实用新型旨在结合多种生态学和工程学方法，在投入较少，不增加环境风险的情况下，达到促进坡地果园水土保持、优化坡地果园养分利用的目的。

果园面源污染氮磷减排

中国是世界上肥料，尤其是氮肥和磷肥使用强度最高的国家之一，且养分利用效率偏低，氮肥和磷肥不合理利用不但增加种植成本，还易导致面源污染、地下水污染等环境负效应。因此，中国提出“减肥减药”的目标，计划至2020年肥料使用零增长。为达到此目标，且保持农产品不减产，必须优化养分利用效率。坡地果园普遍土壤熟化程度差、地力贫瘠、土壤养分含量偏低，为利用这部分土地资源，必须投入肥料。有数据显示，中国果园施肥强度较高，氮肥施用量甚至超过1000 kg/ha，远远超过推荐施肥的上限200 kg/ha，且坡地果园保水保肥能力普遍较差，伴随坡地果园水土流失，过量的营养元素极易进入水体，从而造成面源污染。因此，本实用新型通过构建生态护堤植被，截取坡地果园过量的氮肥和磷肥，并以绿肥的形式用于果树生产。同时，通过构建组件式生物质炭强化养分拦截坝，采用功能生物质炭对流失水土中的氮磷进行吸附，吸附完成后的生物质炭同样用于果树生产，以达到养分循环利用的目的，最小限度地减少养分流失。

生物质炭技术及其功能化

生物质炭是生物质在完全或部分缺氧条件下，经高温热解产生的一种含碳量丰富、性质稳定的有机物质。生物质炭具有多孔结构、低容重、高 pH 值等特征，近年来被广泛用于改善土壤板结，改良酸性土壤，提高土壤碳固存等，被认为是一种优良的土壤改良剂。由于具有较大的比表面积和较高的碳氮比，生物质炭对氮有较好的吸附能力，但受生物质炭制备材料自身性质的局限，生物质炭对某些特定离子（如磷酸根离子）的吸附能力较弱。为提高生物质炭对特定离子的吸附能力，增加生物质炭的使用范围，已有研究开始尝试使用负载金属离子、酸碱浸渍等化学方法对生物质炭进行功能化改良。本实用新型意图使用生物质炭对坡地果园径流中的氮磷进行吸附，而传统生物质炭对氮的吸附能力较强，对磷的吸附能力较弱，因此，本实用新型通过负载金属离子（镁铁）对生物质炭进行功能化，提高其对磷的吸附能力。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是综合多项生态学和工程学的方法，构建面向坡地果园面源污染减排的组件式生态拦截设施，实现促进坡地果园水土保持、优化坡地果园养分利用的目的。