利用草带控制东北黑土区水源地农业面源污染的方法

技术领域

本发明涉及一种环境保护技术领域的方法，具体涉及一种利用草带控制东北黑土区水 源地农业面源污染的方法。

背景技术

东北黑土区是我国重要的粮食核心产区和最大的商品粮生产基地，由于坡地被大量垦 殖，水土流失逐年加剧，直接导致大量的氮、磷进入河道，进而造成了严重的农业非点源 污染。虽然现有防控措施起到了一定作用，但大部分措施过分强调“截流减沙”的双重效 益，结果造成河流流量锐减或断流，影响了下游河流和湖库的水生态，特别是在水源地流 域，入库径流减少，水质恶化，供水保证率降低。因此，研发适用于黑土区水源地面源污 染控制的治理技术，在遏制水土流失的同时，加强面源污染治理，实现“截沙不截流、径 流下山、清水入库”，对保障区域水安全是非常必要的。

已有研究表明在田块间、河道两侧种植条带状草木可以有效地拦截、滞留泥沙，削减 氮、磷等污染物的入河负荷量，是非常经济而有效的控制措施，通常称之为植被过滤带。 根据植被类型过滤带可划分为多种，包括草地过滤带、灌木过滤带、林木过滤带以及两类 以上植被构成的复合过滤带。草地过滤带宽度一般大于3m，因容易管理和投资较少，而 应用最普遍，其对去除农田地表径流泥沙和污染物的效果非常显著。宽度在0.75-1.2m的 草地过滤带也称其为草篱，是指在坡耕地中以某一间距沿等高线种植的草带，通常为抗逆 性强、分蘖密集、茎秆直立、生长迅速、根系发达的须根系草本植物。《Soil Science Society  of America Journal》中2004年发表的《Grass barriers for reduced concentrated flow induced  soil and nutrient loss》指出草带虽然宽度有限，但是在某些地区其对水土流失的控制效果 更佳，并且占地少，农民易于接受，如果草种为牧草或经济作物还能带来经济效益。

植被过滤带的构建要素包括植物的组成和配置及过滤带形状等。过滤带的有效性随其 构建要素的变化而明显不同。宽度通常是过滤带效率大小的关键因素。但并不是宽度越大， 效果越好。有研究表明30m宽的过滤带才能滤掉径流中所有的污染物而另一些研究却表 明5-8m就足够了。植被类型对过滤带的效果也有一定影响，大致来说，选择植物不外乎 乔木、灌木和草本植物，而具体选择植物类别和物种则需根据具体自然条件和具体要求来 确定。《Earth Surf.Process.Landforms》2011年发表的《Vegetated filter effects on  sedimentological connectivity of agricultural catchments in erosion modeling：A review》建议 采用草本植被过滤源于农田径流中的泥沙和养分，而对河岸植被过滤带而言，最好选用乔 木或灌木或乔、灌、草相结合，效果才会更理想。

发明内容

本发明是要解决现有防控措施造成河流流量锐减或断流的问题，而提供了利用草带控 制东北黑土区水源地农业面源污染的方法。

利用草带控制东北黑土区水源地农业面源污染的方法按以下步骤实现：

一、利用农田间已有道路将草带沿等高线布设；其中，所述草带在同一地块中必须连 续；

二、根据黑土区地块耕地主要坡度变化调整草带布设间距及宽度；其中，所述黑土区 耕地主要坡度变化幅度为0～8°；

三、选择适应于东北地区寒冷气候的牧草品种构建草带，与农作物同时播种，增加种 植密度，并施用有机肥作为底肥；

四、在播种时覆盖草袋；

五、草带种植当年只能收割1次，第2年可刈割3次，每次间隔40天左右；其中， 所述刈割避免在降雨集中的7月份进行。

发明效果：

第一、实现了多拦沙、少截流的目标，泥沙削减率在60％以上，径流削减率在40％ 左右；

第二、能够有效截留非点源污染物，对总磷的削减率为50％，总氮的削减率为60％；

第三、能有效改善土壤质量，紫花苜蓿作为豆科作物具有固氮作用，从而提高土壤全 氮量；

第四、可以提高农田土壤系统生物多样性，增加土壤中各类细菌、线虫及蚯蚓数量；

第五、苜蓿草带可以为当地畜牧业提供优良牧草，能够给农民带来一定经济效益，更 易于推广。

附图说明

图1是本发明流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的利用草带控制东北黑土区水源地农业面源污染的方法按以下 步骤实现：

一、利用农田间已有道路将草带沿等高线布设；其中，所述草带在同一地块中必须连 续；

二、根据黑土区地块耕地主要坡度变化调整草带布设间距及宽度；其中，所述黑土区 耕地主要坡度变化幅度为0～8°；

三、选择适应于东北地区寒冷气候的牧草品种构建草带，与农作物同时播种，增加种 植密度，并施用有机肥作为底肥；

四、在播种时覆盖草袋；

五、草带种植当年只能收割1次，第2年可刈割3次，每次间隔40天左右；其中， 所述刈割避免在降雨集中的7月份进行。

本实施方式效果：

第一、实现了多拦沙、少截流的目标，泥沙削减率在60％以上，径流削减率在40％ 左右；

第二、能够有效截留非点源污染物，对总磷的削减率为50％，总氮的削减率为60％；

第三、能有效改善土壤质量，紫花苜蓿作为豆科作物具有固氮作用，从而提高土壤全 氮量；

第四、可以提高农田土壤系统生物多样性，增加土壤中各类细菌、线虫及蚯蚓数量；

第五、苜蓿草带可以为当地畜牧业提供优良牧草，能够给农民带来一定经济效益，更 易于推广。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述调整草带布 设间距及宽度具体为：(1)0～3°坡耕地草带布设间距为20m，宽度为1m；(2)3-5°坡 耕地草带布设间距为10m，宽度为0.5m；(3)5-8°坡耕地草带布设间距为10m，宽度为 1m。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中所述牧草品 种为紫花苜蓿。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述牧 草品种具体是指吉林省农业科学院畜牧分院选育的“公农1号”。其它步骤及参数与具体 实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述的 农作物是指玉米或大豆。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中所述的 种植密度是指：行距10cm，播种量40kg/hm2。其它步骤及参数与具体实施方式一至五 之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三中所述的有 机肥是指：干牛粪或秸秆，用量为7.5t/hm2。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一 相同。

采用以下实施例验证本实施方式效果：

实验地点：吉林省辽源市吉林省水保研究院杏木实验基地。

首先在3°玉米坡耕地以20m为间距选择草带布设位置，并相应平整出1m宽空地；

其次选择适应东北地区寒冷气候的苜蓿品种“公农1号”，与玉米同时播种，行距 10cm，播种量40kg/hm²，并施用干牛粪7.5t/hm²；

然后在草带上均匀覆盖稻草袋，并在苜蓿苗现3-5叶时喷施“苜豆壮”或“苜草净”等苜 蓿田专用除草剂，用量每公顷1500-1800毫升；

最后在苜蓿初花期(1/3开花期)进行一次刈割，留茬高度为5～10cm；

以上处理对农田面源污染控制情况详见表1：

表1实例1农田面源污染控制情况

表1中总氮、总磷均是按《水和废水监测分析方法》(第四版)中的国标方法测得；表中 对照为未设置牧草带地块，处理1为实施草带的田块。

实施例2

实验地点：吉林省辽源市吉林省水保研究院杏木实验基地。

首先在5°玉米坡耕地以10m为间距选择草带布设位置，并相应平整出0.5m宽空地；

其次选择适应东北地区寒冷气候的苜蓿品种“公农1号”，与玉米同时播种，行距 10cm，播种量40kg/hm²，并施用干牛粪7.5t/hm²；

然后在草带上均匀覆盖稻草袋，并在苜蓿苗现3-5叶时喷施“苜豆壮”或“苜草净”等苜 蓿田专用除草剂，用量每公顷1500-1800毫升；

最后在苜蓿初花期(1/3开花期)进行一次刈割，留茬高度为5～10cm；

以上处理对农田面源污染控制情况详见表2：

表2实例2农田面源污染控制情况

表2中总氮、总磷均是按《水和废水监测分析方法》(第四版)中的国标方法测得；表中对 照为未设置牧草带地块，处理2为实施草带的田块。

实施例3

实验地点：吉林省辽源市吉林省水保研究院杏木实验基地。

首先在8°玉米坡耕地以10m为间距选择草带布设位置，并相应平整出1m宽空地；

其次选择适应东北地区寒冷气候的苜蓿品种“公农1号”，与玉米同时播种，行距 10cm，播种量40kg/hm²，并施用干牛粪7.5吨/公顷；

然后在草带上均匀覆盖稻草袋，并在苜蓿苗现3-5叶时喷施“苜豆壮”或“苜草净”等苜 蓿田专用除草剂，用量每公顷1500-1800毫升；

最后在苜蓿初花期(1/3开花期)进行一次刈割，留茬高度为5～10cm；

以上处理对农田面源污染控制情况详见表3。

表3农田面源污染控制情况

表3中总氮、总磷均是按《水和废水监测分析方法》(第四版)中的国标方法测得；表中 对照为未设置牧草带地块，处理3为实施草带的田块。