一种水库区特色农业生产及面源污染拦截生态系统

技术领域

本发明涉及水库区特色农业生产和面源污染拦截生态系统，尤其涉及季节性或反季节枯洪的水库区。

背景技术

水库是防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。同时，水库又能作为淡水资源库提供工业、农业用水源。但是水库周边农业、工业的发展，往往会带来一系列污染问题。水库成库以后，水流速度减缓，污染物自然净化率下降，会导致污染加剧；为防洪，暴雨季要降低水位，增加防洪库容，导致库区水位反季节涨落，巨大水位落差导致水库消落区很大，新生消落带植被被破坏，削弱甚至失去拦截泥沙和消纳氮、磷等面源污染的能力，经暴雨冲刷直接流入库区水域，加剧水体污染。

以三峡库区为例，柑橘、生猪、草食牲畜、长江鱼是库区主要的特色农业，畜禽粪污排放、种植业滥用化肥农药、橙汁加工弃用桔渣、网箱养鱼等农业面源污染，已成为三峡库区水环境最大的污染源；水位涨落反自然枯洪规律的新生消落带，面积达348.9km²，出露成陆时正直炎热潮湿，夏季暴雨频发季节，基本丧失拦截、消纳和过滤农业面源污染功能，地表径流携带的氮、磷和泥沙等长驱直入，加重长江污染。生态环境、水土流失、面源污染问题突出，危及长江国家战略淡水资源安全、农业生产和移民增收。

发明内容

本发明提供了一种水库区污染拦截生态系统，在生产特色农产品的同时，能有效的保护生态环境，防止水土流失和水土资源污染。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种水库区污染拦截生态系统，其特征在于包括林木带、牧草带、水生鱼带；水生鱼带位于水库区内，牧草带紧邻水岸，林木带环于牧草带外围陆岸。牧草带在水库关闸蓄水时会被淹没，开闸放水时，逐渐出露成带。

为了实现水库水中的生态循环，所述水生鱼主要为草鱼和鲢鱼。草鱼以水草为食，鲢鱼以浮游生物为食，鱼排泄产生的粪便可供浮游生物为食，以此形成了物质、能量的循环，控制水中富余的N、P，微生物等水质污染源。并实现水生系统的有机调控。

当水库存在季节性或反季节性水位涨落，或满足周期性蓄水的需要时，所述牧草带位于消落带的水底，所述牧草优选为禾本科狗牙根属（Cynodon Rich）中国狗牙根种（Cyondon dactylon）狗牙根牧草，更优选为来自巫山县大昌湖畔的狗牙根牧草，命名为“三峡1号”；或莎草科莎草属的莎草，又名香附子。

“三峡1号”的狗牙根牧草来自于重庆市巫山县大昌湖畔，采用分根法繁殖。在春夏期间，挖起草茎，敲掉泥土，均匀拉开撒铺于地面，覆土压实，保持湿润，数日内即可生根萌发新芽，约经20天左右即能滋生新匍匐枝，此时应增施氮肥，匍匐枝迅速向外蔓延伸长，并节间生根扩大形成新的草甸。重庆市农业技术推广总站可获取“三峡1号”。

为了便于监测水土营养、流失、污染情况，所述林木带为优选的经济林木，特别是柑橘树、龙眼树、枇杷、梨、李、茶叶。可实现对园区林木叶片及栽种土壤的氮磷、重金属进行监测，及时调整肥料配方，减少氮磷的过剩流失，为林木提供更加有利的生长环境，同时实现对水库及周边生态环境的检测，有效地避免对水土资源的氮磷及重金属等污染。

在经济林木带园区中沿牧草带和林木带交界线的等高线，按0.5%的比降砌筑截洪沟，所述截洪沟配套沉沙凼，也称沉沙池，具有更好的沉淀效果，可以减缓暴雨径流速度，有效拦截暴雨径流携带的细颗粒泥沙。

上述水库区污染拦截生态系统，还包括沼气工程和牲畜养殖区，沼气工程紧邻牲畜养殖区，沼气工程和牲畜养殖区位于林木带或林木带外围陆岸，沼气工程带有沼气管网，伸入林木带和牧草带。牲畜养殖产生的粪便等作为沼气生产原料，沼气可供农业、工业、家庭使用，生成的沼液残渣可作为林木的肥料使用，实现了物质能量的循环。

有益效果

本发明成功构建了环库多业共生耦合循环农业生态系统。根据生态系统及其能量动态特点，发展库区经济林木、渔业、畜牧等特色产业，通过建设库岸经济林带、消落区牧草带、水域淡水鱼带等特色产业带，构建以经济林木为主的环库农业生态系统、耐湿牧草为主的消落带湿地生态系统、大水散养鱼为主的水域生态系统共生耦合的库区人工生态系统。运用“畜-沼-果-渣-饲”、“果-渣-肥”、“畜-沼-果-草”、水分循环等循环经济模式；建立库岸沼气工程、经济林带、截洪工程，消落区牧草带、库区淡水鱼等拦截系统，实现物质循环再生原理和物质多层次利用，在生产特色农产品过程中，发挥多种产业带、多重循环链、多层拦截网的综合作用，实现较少废弃物的生产和较高资源利用率的农业生产方式。

水质可达到并优于GB18918-2002的一级排放标准的A类标准；氮磷含量、重金属含量可达到并优于氮磷排放的一级排放标准的A类标准（GB18918-2002）。满足自然净化和稀释能力较小的水库水源保护需求。

附图说明

实施例1所述的水库区污染拦截生态系统的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不仅限于此。

实施例1

示范区位于重庆市巫山县大昌镇。三峡成库后，大宁河沿岸形成湖面达11.8Km²的大昌湖，消落带面积约5.76 Km²，现有规模养殖户36户。

大昌湖环库海拔500m以下区域，发展晚熟柑橘1100ha，其中核心示范区种植脐橙130ha，建成环库柑橘林带。对在柑橘林带或周边规模养殖猪场，建造沼气池，配套沼液肥水一体灌溉系统（ZL200810069436.0），结合柑橘营养诊断，指导控氮减磷，2012年，投产园单产30T/ha，生产的巫山脐橙已成重庆名牌农产品，经济效益显著。

2010年起，在沿库消落区发展耐淹牧草和草食牲畜。建成覆盖175-150m区域，长度超过2Km的消落区草场示范带，每年的10月至翌年4月，三峡蓄水时，草场被淹3-4月水退时，牧草又绿消落区，其他植物受淹死亡，9月草甸厚度达50 cm以上，覆盖消落带砾石滩区，单产33T/ha，呈现耐淹、耐瘠、耐旱、丰产的显著效果，经人工去杂、逐年淹没淘汰和种属间竞争，逐步形成品种单一的优势群落，美化了消落区环境。

在库区水域全面取缔网箱养鱼，结合增殖放流，发展大水散养渔业，还长江一汪碧水。放养鱼类主要为鲢鱼和草鱼等。

利用构建的环库多业共生耦合循环农业生态系统在发展柑橘、牛羊、生猪、长江鱼等特色产业的同时，通过如下运行过程，达成长江淡水资源保护：

（1）畜禽粪污。经沼气池处理，沼气用作燃料，沼液经无害化处理池脱除化学淤泥和沉淀物，通过抗暴防堵管网系统，进入柑橘林带，实现施肥灌水一体；无养殖场和管网配套的地块，应用橘渣、秸秆有机配方肥，消纳农业生产及其加工产生的有机废弃物，减少氮、磷流失污染；结合柑橘营养诊断，缺啥补啥，控丰补缺，实现优质高产和质量安全。 

（2）病虫为害。通过在柑橘林带悬挂太阳能杀虫灯可及时控制潜叶蛾、吸果夜蛾、天牛和黑蚱蝉等虫害；粘虫色板、毒诱灌诱杀柑橘粉虱、蚜虫、实蝇等害虫；红黄蜘蛛、锈壁虱等被捕食螨猎杀；根据柑橘叶营养诊断指标，采取控丰补缺的办法，限用过量元素，重点遴选含缺乏元素的矿质农药，如波尔多液（同时含铜、钙、硫），控制果斑、枝枯和炭疽等病害，用药补肥，实现化肥的减量使用，基本实现化学农药的零使用。

（3）暴雨或连阴雨为害。柑橘及行间矮秆经济作物会减轻暴雨冲击、滞缓流速，提高土壤商情，径流携带的泥沙被截洪沟和沉沙凼阻拦，少量的氮、磷等元素和泥沙，随径流进入消落带，被湿地草场拦截，吸收和消纳，氮、磷等通过放牧或刈割带出；未被收割的牧草，蓄水时会沉入江底，叶片被草鱼等吞食，产生的粪污会导致浮游生物虐生，可被花鲢、白鲢等鱼类消纳，通过捕捞带出，可有效避免氮、磷和消落带植物对长江水体的污染。3月-4月退水后，牧草残留的匍匐茎萌发，又绿库区两岸。

实践证实。通过运行多业共生耦合循环农业生态系统。在环库柑橘带农业生态区和耐淹牧草湿地生态区构建中，通过“猪-沼-果-渣-饲”、“果-渣-肥”、“畜-沼-果-草”、水分循环模式等4种农业循环经济模式有机链接，把后端的粪污、橘渣、秸秆等有机废弃物作为内生要素，投入到前端的柑橘、畜牧、渔业生产活动中。并且通过4重循环经济链链接，使柑橘、生猪、草食牲畜、长江鱼等的多个产业链之间和产业链与生态链之间，形成多业共生耦合机制，实现了多业态产业共生、要素耦合、整体循环、综合利用的生态产业链，满足了库区特色农业发展、农移民增收和国家战略水资源库保护需求。 

多业共生耦合循环农业生态系统概念，即：人类在特定区域建立的农业生态系统内，以循环经济为纽带，采用减量化、再利用、资源化的农业生产方式，使区域内各种关联产业间资源、产品和废弃物角色发生相互转换，实现关联产业共生，生产要素耦合，废弃资源综合利用，从而延长产业链，拓宽产业幅，优化产业结构，并在人为和自然共同支配下，进行农副产品生产，实现废弃物零排放的综合农业循环经济体。