1、論文發(fā)表專家由國導(dǎo)氟友志網(wǎng)gwww.qikanwang,net農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制中的最佳管理措施（BMPs）及其發(fā)展應(yīng)摘 要：概述了最佳管理措施（bmps）的含義以及在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源 污染防治中的應(yīng)用現(xiàn)狀，工程措施有人工濕地、植被緩沖區(qū)，管理 措施有養(yǎng)分管理、耕作管理、景觀管理等，以及它們所取得的成果， 介紹bmps的效用評(píng)價(jià)，并且展望bmps在國內(nèi)的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：非點(diǎn)源污染 最佳管理措施（bmps） 效用評(píng)價(jià)非點(diǎn)源主要是指沖積物、農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)等分散污染源。與點(diǎn)源污 染相比，非點(diǎn)源污染具有許多復(fù)雜的特性，歸納起來主要包括：隨 機(jī)性、廣泛性、復(fù)雜性、滯后性、時(shí)空性、初級(jí)效應(yīng)等1。在點(diǎn) 源污染不斷

2、得到控制后，非點(diǎn)源污染對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出， 成為水環(huán)境污染的重要來源。據(jù)美國、日本等國報(bào)道，即使點(diǎn)源污 染全面控制之后，湖泊水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為42%，美國的非點(diǎn)源污染量 占污染總量的2/3，其中農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)率為75%2；據(jù)荷蘭農(nóng)業(yè)非點(diǎn) 源提供的總氮、總磷分別占水環(huán)境污染總量的60%和40-50%3。 而從我國的研究現(xiàn)狀來看，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染是造成太湖流域、巢湖 流域水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的重要因素4,5。由于非點(diǎn)源污染具有眾多復(fù)雜的特性，其控制與點(diǎn)源污染的控制 有很大區(qū)別。點(diǎn)源污染可根據(jù)污水排放標(biāo)準(zhǔn)和總量控制原則進(jìn)行控 制，而非點(diǎn)源污染控制更多的是采用綜合措施。目前提出的非點(diǎn)源 污染控制技術(shù)措施以美國

3、的最佳管理措施（best management論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,netpractices, bmps）最具有代表性。美國國家環(huán)保局、農(nóng)業(yè)部水土 保持局和各州政府都有相應(yīng)的bmps實(shí)施細(xì)則和辦法，提倡運(yùn)用管 理和工程措施控制非點(diǎn)源污染6。一、bmps簡介bmps是保護(hù)水環(huán)境免受污染的一種措施，通過采用清潔生產(chǎn)或提 供水污染養(yǎng)分設(shè)施來達(dá)到水環(huán)境保護(hù)的目的7。usepa將最佳管理 措施（bmps）定義為”任何能夠減少或預(yù)防水資源污染的方法、 措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作和維護(hù)程序”8。 bmps通過技術(shù)、規(guī)章和立法等手段來達(dá)到減少農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污

4、染的 目的，其著重于源的管理而不是污染物的處理。bmps從最初提出應(yīng)用于控制土壤侵蝕，到現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于農(nóng) 業(yè)非點(diǎn)源污染的控制，僅僅經(jīng)歷了短短幾十年的發(fā)展時(shí)間。具體來 說，bmps主要可分為工程措施和管理措施兩大類型。現(xiàn)在已提出的 最佳管理措施主要有：少耕法、免耕法、變量施肥、測土施肥、植 被緩沖區(qū)、人工濕地等方法。二、bmps在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制中的應(yīng)用（一）工程措施工程措施主要是采用生態(tài)工程措施，通過增加滲透來減少地表徑 流，來降低農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的風(fēng)險(xiǎn)。這里介紹的bmps工程措施主 要包括人工濕地和植被緩沖區(qū)。人工濕地論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net人工

5、濕地（constructed wetlands ）是人工建造和監(jiān)測控制的與沼 澤類似的地面，其設(shè)計(jì)和建造是通過對(duì)濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物 理、化學(xué)和生物作用的優(yōu)化組合來進(jìn)行的。人工濕地系統(tǒng)凈化水質(zhì) 的物理、化學(xué)、生物過程和天然濕地系統(tǒng)一樣，包括：（1）懸浮顆 粒物在重力作用下沉淀；（2）溶解態(tài)污染物由于環(huán)境條件變化而發(fā) 生吸附、絡(luò)合和沉淀反應(yīng)；（3）碳、氮、硫等元素的化合物在微生 物的作用下發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化；（4）濕地生物對(duì)污染物的吸收利用9。人工濕地對(duì)于tn、tp、cod、bod5、重金屬等有較高的去除率， 可以獲得污水處理與資源化的最佳生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益，是控制農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的重要工

6、程措施之一。一項(xiàng)調(diào)查研究表 明，巴西piracicaba市的engenho濕地對(duì)磷、硝酸鹽和氨的去除 率分別達(dá)到了 93%、78%和50%10。段志勇等對(duì)用工業(yè)鍋爐爐渣作 為填料，由蘆葦、茭草、菖蒲等水生植物組成的人工濕地對(duì)滇池非 點(diǎn)源污染進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)濕地對(duì)cod的平均去除率約為79%，tn 平均去除率約為68%，tp去除率約為60% 11。適當(dāng)?shù)拿娣e和容量是濕地凈化能力的重要保證，不同水質(zhì)保護(hù)目 的所要求的濕地面積是不同的mitsch等總結(jié)了一些地區(qū)不同水質(zhì) 保護(hù)目的所要求的濕地面積比例12。hey等根據(jù)多個(gè)小流域的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論認(rèn)為，占流域面積1%5%的濕地已足以完成大部分 過境養(yǎng)分

7、的去除工作13。除此之外，對(duì)人工濕地各種影響因素的 研究（濕地淹水狀態(tài)、ph值、水生植物類型、濕地土壤類型等）14，論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net 也促進(jìn)了人工濕地在控制農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染方面的應(yīng)用與發(fā)展。植被緩沖區(qū)植被緩沖區(qū)（vegetated buffer zone）是設(shè)立在潛在污染源區(qū) 與受納水體之間由林、草或濕地植物覆蓋的區(qū)域，通常為帶狀。植 被緩沖區(qū)主要對(duì)污染物進(jìn)行阻截、吸收和轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到去除污染 物的目的。植被緩沖區(qū)的凈化污染物機(jī)理如下：（1）降低地表徑流 速度并對(duì)其中的顆粒態(tài)污染物起過濾和攔截作用；（2）緩沖區(qū)的植 物吸收溶解態(tài)的污染物；（3）

8、緩沖區(qū)的土壤吸附溶解態(tài)的污染物； （4）促進(jìn)氮的反硝化6。植被緩沖區(qū)的效果取決于其規(guī)模、位置、植被、水文條件和土壤 類型等因素。通常緩沖區(qū)呈帶狀沿水體分布，其具體形狀根據(jù)地形、 地表和地下徑流的運(yùn)移途徑而定。haycock等總結(jié)了不同水質(zhì)保護(hù) 目的所要求的緩沖區(qū)寬度。一般來說，5m寬的緩沖區(qū)即可攔截大部 分粗顆粒泥沙，當(dāng)帶寬大于10m時(shí)，其對(duì)泥沙的總體攔截率可達(dá)80% 以上，對(duì)總磷的攔截率達(dá)到50%15。另有研究表明，植物緩沖區(qū) 可有效地吸附徑流中有毒氤化物、氯化物和苯等有機(jī)物，在坡地布 設(shè)4mX2m植物過濾帶，徑流通過時(shí)有機(jī)物的吸附率達(dá)85%16。我國南方的人工多水塘系統(tǒng)作為一種獨(dú)特的緩沖帶

9、，也具有很強(qiáng) 的截留來自于農(nóng)田的徑流和非點(diǎn)源污染物的生態(tài)功能，在巢湖兩年 研究發(fā)現(xiàn)多水塘系統(tǒng)對(duì)地表徑流截留平均比例達(dá)到85.5%，總氮和 總磷截留平均比例分別是98.0%和96.0% 17。論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net(二)管理措施bmps的管理措施包括三個(gè)層次，均是圍繞一個(gè)中心原則，即最大 地保證物質(zhì)循環(huán)的效率，減少元素的輸出損失，從而滿足植物生長 的需求，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。養(yǎng)分管理和耕作管理都是通過控 制污染源擴(kuò)散達(dá)到防治非點(diǎn)源污染的目的，景觀管理既從源頭減少 非點(diǎn)源污染物的產(chǎn)生，又在污染物運(yùn)移過程中進(jìn)行攔截并促進(jìn)其向 無害形態(tài)轉(zhuǎn)化。1.養(yǎng)分管理

10、2001年，我國氮肥施用量達(dá)到2400多萬噸純氮，占全世界總用 量的30%左右18，2005年我國的氮肥施用量達(dá)到3000多萬噸純 氮，占全世界總用量的35%左右19，我國已成為世界最大的氮肥 生產(chǎn)和消費(fèi)國。根據(jù)本課題組對(duì)崇明島農(nóng)業(yè)用地的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，在 崇明全島范圍內(nèi)的露天及大棚土壤中，均存在明顯的硝酸鹽累積， 并出現(xiàn)了土壤酸化、鹽漬化等土壤退化現(xiàn)象(表1)。農(nóng)業(yè)土壤中大 量累積的n、p以及農(nóng)藥殘留物等是造成農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的主要物 質(zhì)源。表1：崇明蘆筍大棚土壤理化性質(zhì)養(yǎng)分管理的目的正是減少引起非點(diǎn)源污染的污染物的施用量。其 主要包括測土施肥(soil testing and fertilize

11、r recommendation)和變量施肥(variable rate fertilization)。 測土施肥的目的是針對(duì)土壤的養(yǎng)分供給能力和水平來推薦合理的論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net養(yǎng)分補(bǔ)給措施。由于土壤性質(zhì)的差異性，測土施肥成為重要的管理 內(nèi)容。過去測土施肥的主要目的是獲得最大的產(chǎn)出，現(xiàn)在則更多地 強(qiáng)調(diào)使用經(jīng)濟(jì)適宜的肥料數(shù)量以保護(hù)環(huán)境。變量施肥是利用gps （全 球定位系統(tǒng)）和gis （地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，將土壤養(yǎng)分分布進(jìn)行 數(shù)字化，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域內(nèi)土壤養(yǎng)分的變化自動(dòng)調(diào)整肥料用 量，其實(shí)質(zhì)是自動(dòng)的高效的測土施肥技術(shù)20。另一方面，對(duì)于養(yǎng)分

12、補(bǔ)充量的計(jì)算是養(yǎng)分管理中的又一難點(diǎn)，其 必須在滿足作物產(chǎn)量的同時(shí)獲得最大的生態(tài)效應(yīng)。國內(nèi)學(xué)者對(duì)此做 了大量研究，提出了安全施用量、生態(tài)適宜施氮量等概念21。而 國外的研究重點(diǎn)集中在化肥施用的模型計(jì)算。在對(duì)前茬土壤硝態(tài)氮 含量的測量以及玉米各生理期需氮量的動(dòng)態(tài)計(jì)算模擬基礎(chǔ)上，北達(dá) 科他州和明尼蘇達(dá)州的玉米地硝態(tài)氮累積量下降了近40%6。養(yǎng)分管理還包括其他諸多措施，如肥料深施、平衡施肥和使用緩 釋肥料等。這些管理措施的共同目的是抑制養(yǎng)分的釋放速度，使之 即滿足植物的生長需要，又減少過剩養(yǎng)分的浪費(fèi)。合理安排農(nóng)藥化 肥的施用時(shí)間也是一種管理措施，它的目的是減少污染物與降水之 間的作用，從源頭防治非點(diǎn)源

13、污染。2.耕作管理耕作管理是通過降低污染物遷移能力，達(dá)到防治非點(diǎn)源污染的目的。免耕一少耕法（zero or minimum tillage）是- -種替代傳統(tǒng)論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net 翻耕的新型耕作方式，不翻耕或最低限度地?cái)_動(dòng)土壤以此來保護(hù)土 壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的滲水性，提高土壤抗水蝕能力，減少地表徑流， 從而控制水土流失和非點(diǎn)源污染。mario等比較研究了四種耕作方式徑流和泥沙量：傳統(tǒng)耕作、免 耕無作物殘茬覆蓋、免耕和33%的作物殘茬覆蓋及免耕和100%的作 物殘茬覆蓋。結(jié)果證明，傳統(tǒng)耕作的徑流和泥沙量高于另外三種耕 作方式22。sharpley等研

14、究了磷在農(nóng)田中流失的敏感性，發(fā)現(xiàn)按 以下順序降低：傳統(tǒng)耕作小麥田免耕小麥田草地過濾帶23。對(duì) 崇明水稻田耕作進(jìn)行的實(shí)地調(diào)查，多數(shù)田地是先施肥，然后帶水耕 地。這種方法使部分氮素溶入土壤水層，一旦降雨，大量養(yǎng)分元素 便隨徑流流失。因此，在我國農(nóng)業(yè)耕作管理中大力推廣保護(hù)性耕作 可以作為控制非點(diǎn)源污染的措施之一。耕作管理還包括其他諸多措施，如等高線種植、作物殘茬覆蓋、 合理輪作等。其中，作物殘茬覆蓋的突出特點(diǎn)是可以增強(qiáng)土壤蓄水 能力，阻滯地表徑流，減少由于土壤侵蝕造成的養(yǎng)分、農(nóng)藥進(jìn)入水 體的數(shù)量。合理輪作則是利用不同作物的生理特征、吸肥特性來改 善土壤養(yǎng)分元素累積狀況和土壤理化性質(zhì)，從而減輕非點(diǎn)源污

15、染負(fù) 荷。景觀管理景觀管理就是合理地調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)各種景觀單元的比例和空間結(jié) 構(gòu)，達(dá)到提高養(yǎng)分循環(huán)效率和減少養(yǎng)分輸出的目的3。常見的景論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net觀管理多為小尺度的，以流域?yàn)閱挝坏墓芾恚缟锘h和水邊林 帶都是景觀管理的有效措施。生物籬又稱等高植物籬，主要形式是在坡地上沿等高線布設(shè)密植 灌木或灌化喬木以及灌草結(jié)合的植物籬帶，帶間布置作物，通過對(duì) 植物籬周期性的刈割以避免對(duì)作物的遮光效應(yīng)。植物籬在國外的應(yīng) 用主要是與植被緩沖區(qū)聯(lián)合在一起。選擇合適的植物籬帶間距是其 能否發(fā)揮水土保持效益的關(guān)鍵，需要在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定。水邊林 帶實(shí)際上是受納水體

16、邊上的植被緩沖區(qū)，它的作用機(jī)制和植被緩沖 區(qū)相類似。三、bmps的效用評(píng)價(jià)對(duì)于管理措施環(huán)境效果的評(píng)價(jià)一般可以通過水質(zhì)監(jiān)測與模型模擬2種方法進(jìn)行。水質(zhì)監(jiān)測通常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且監(jiān)測本身也不能對(duì) 非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的來源進(jìn)行鑒別或跟蹤污染物的遷移過程。模型模 擬與地理信息系統(tǒng)（gis）的結(jié)合可以在流域尺度上進(jìn)行有效的非 點(diǎn)源污染定量研究和關(guān)鍵源區(qū)的識(shí)別。常見模型如農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染 模型 （agnps）、answers模型、swat模型和swrrb模型可以完成 上述任務(wù)。研究成果表明agnps模型在模擬預(yù)測流域徑流過程及營 養(yǎng)鹽的流失過程上有明顯的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以用來模擬評(píng)價(jià)最佳管 理措施（bmps）的環(huán)境效

17、果。在中國，agnps模型已經(jīng)被引入到農(nóng) 業(yè)非點(diǎn)源污染控制研究工作中23,24。曹文志24、張玉珍25等先后在福建省九龍江上游的五川小流論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK友志廁 www.qikanwang,net域進(jìn)行研究。2002年曹文志24利用gis以及數(shù)字高程模型提取 agnps模型所需的水文和地形參數(shù)，并通過實(shí)地調(diào)查及專題制圖等 手段獲取agnps模型所需的土地利用、土壤質(zhì)地及施肥水平等其它 參數(shù)，最后利用監(jiān)測降水、實(shí)測水文參數(shù)、營養(yǎng)鹽及沉積物負(fù)荷等 驗(yàn)證了 agnps模型在我國東南亞熱帶地區(qū)的適用性以及農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源 污染物負(fù)荷估算及評(píng)價(jià)的應(yīng)用潛力。2005年張玉珍25等利用多年的降雨-徑流、水

18、質(zhì)實(shí)測數(shù)據(jù)先對(duì) 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型（agnps）進(jìn)行了模擬校驗(yàn)，用校驗(yàn)后的模型 模擬評(píng)價(jià)了2項(xiàng)現(xiàn)狀管理措施（等高耕作與多水塘系統(tǒng)）和3項(xiàng)假 設(shè)情景方案（降低30%施肥水平、坡地果園退耕還林及其組合）。結(jié) 果表明等高耕作與多水塘系統(tǒng)對(duì)于降低營養(yǎng)鹽的流失效果顯著，另 外3項(xiàng)假設(shè)措施方案也有相當(dāng)好的環(huán)境效果。四、bmps在中國非點(diǎn)源污染控制中的應(yīng)用前景bmps系統(tǒng)是用來防治水污染和取得資源管理的目標(biāo)，bmps的執(zhí) 行需要鼓勵(lì)生產(chǎn)者志愿參與，具備明確的管理目標(biāo)，同時(shí)還要有具 體的計(jì)劃組成、規(guī)章制度，并且與教育、財(cái)力和技術(shù)等相結(jié)合。目前，利用bmps控制非點(diǎn)源污染在我國尚未系統(tǒng)開展工作6。 中國實(shí)施bm

19、ps來控制農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染，應(yīng)當(dāng)采用國家、地方政府 和農(nóng)戶共同參與的戰(zhàn)略。國家農(nóng)業(yè)部門和環(huán)保部門制定bmps的管 理目標(biāo)和實(shí)施導(dǎo)則，地方政府根據(jù)地區(qū)天氣、土地等特點(diǎn)制定實(shí)施 bmps的近期、長遠(yuǎn)管理目標(biāo)和實(shí)施細(xì)則、計(jì)劃，制定時(shí)考慮的主要論文發(fā)表專家 ED國學(xué)JK左志廁 www.qikanwang,net因素是操作簡單有效、費(fèi)用低廉，使農(nóng)戶樂于接受。同時(shí)。利用已 經(jīng)存在的農(nóng)村農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系推廣bmps，政府對(duì)這些農(nóng)村基層農(nóng) 技站提供到位的指導(dǎo)和有效的監(jiān)督。農(nóng)戶參與本著自愿的原則。在 實(shí)施bmps戰(zhàn)略中，政府起引導(dǎo)、鼓勵(lì)的作用，同時(shí)可以采取財(cái)政 補(bǔ)貼、免費(fèi)為農(nóng)戶進(jìn)行培訓(xùn)的方法激勵(lì)農(nóng)戶采用bmps。

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