农田地表径流控制技术 | 过程拦截 | 植物篱技术

       农业面源污染是指在农业生产活动中，氮、磷等营养物质，农药以及其他有机或无机污染物质，通过农田地表径流和农田渗漏等过程形成的水环境污染，其主要包括化肥污染、农药污染和集约化养殖场污染等。

       农业面源污染主要是由地表径流引起，因此，治理水土流失是解决面源污染的根本所在；植物篱技术是治理水土流失的一项有效措施，通过提高植物覆盖度、改善土壤质地、增加土壤团粒结构等措施，从而减少了污染源系统中的污染物通量。

一、植物篱技术

植物篱为无间断式或接近连续的狭窄带状植物群，主要由木本植物或一些茎干坚挺、直立的草本植物组成，具有一定的密集度，一般是在土埂或坡地上种植多年生且有一定经济效益的木本或草本植物。

植物篱技术是一种新型有效的维持坡耕地可持续利用的技术，是农林间作技术的发展；它是在坡耕地上按一定的间距等高种植多年生草、灌植物，使其成篱（生物墙），然后在其间种植农作物。由于植物篱对地表径流有着拦截阻挡作用，所以能有效地控制水土流失，使坡地逐步梯化、增强土壤肥力、提高坡地生产力，最终实现坡地的可持续利用。

二、植物篱技术控制面源污染机理

（一）植物的水土保持作用

植物减少径流的作用来自树冠的截留降水、枯枝落叶层的保水能力，其大小随植物地上部分盖度及生物量的增加而增加；当覆盖度增加时，不仅能减少降雨击溅以及表层结皮，还能增加根系发育、提高单位降雨的渗透率；再者就是植物篱的机械阻挡作用，当植物篱长成后，近地面的根、枝具有降低径流流速的作用，径流携带泥沙的能力降低，泥沙在植物篱上部沉积下来，从而降低了径流对土壤的侵蚀。

（二）拦截坡面径流作用

植物篱近地茎枝拦截坡面径流，减缓其流速，并在近地茎枝带前形成短距离的回水带，使粒径较大的土壤颗粒沉积下来并在篱前淤积；植物篱上部有明显的泥沙堆积，这是因为在篱带下方，植物篱拦截了大部分泥沙，少有泥沙冲刷下来补充被侵蚀的土壤；同时，由于耕作侵蚀使这部分坡面侵蚀加剧、坡面下降较为明显。

（三）植物的固氮集磷作用

植物篱形成初期，土壤中全氮的流失以侵蚀泥沙的携带为主，随着泥沙在植物篱前沉积，土壤中的全氮也在篱前集聚，从而减少了全氮的流失量。

由于植物篱处理过的坡面土壤磷向坡脚移动被阻断，所以呈现出篱前富集、篱下磷流失的波浪形分布特点；植物篱通过控制土壤流失，大大减少了磷的流失，使磷富集在坡面上。由于植物篱对地表径流的阻滞作用，坡面产流时间明显延长，溶质溶解交换的时间比较充分，土壤中易溶养分的淋溶增加，径流携带的养分损失占坡面养分损失总量的比例也有明显增加。

三、植物篱的分类

（一）坡耕地植物篱

它是根据坡地划分等高线，在等高线上成排种植灌木或乔木带，带间种植作物并且在作物生长期对植物篱带进行周期性修剪的一种土地管理方式。

（二）梯田生物梗

它是为了防治水土流失，改善农田生态环境，提高单位土地生物生产能力、经济生产能力以及增加农林复合经营系统的稳定性，而将适宜的乔木、灌木或草本植物配置在梯田埂坎上形成的一种复合农林生产模式。

四、植物篱的生态经济效益

（一）生态效益

1. 水土保持

植物篱的水土保持作用主要是减流减沙效应，坡耕地植物篱关键是通过降低雨滴动能、拦截径流、增加地表覆盖度等来减轻降雨对土壤的激溅侵蚀和提高土壤的抗蚀性，从而增强植物篱的抗冲击能力。

2. 改善土壤养分

植物篱将土壤细颗粒拦截于植物篱带前并进行再分配，从而富集了细颗粒中的土壤碳和养分，但是不同类型植物篱的改善效果差异显著。

3. 改善土壤物理性质

增设植物篱可以改善土壤团聚体、土壤机械组成，显著提高土壤细颗粒以及极细颗粒的成分，增加田间持水量、孔隙度（总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度）等，并且土壤物理性质的好坏与植物是否正常生长有着密切的关系。

4. 改善微地形的效应

植物篱技术不但可以减少地表径流和土壤侵蚀量，还可提高土壤肥力，在山区坡地上种植植物篱，多年后还可以减缓坡度、缩短坡长；在坡耕地种植植物篱，不但可以保持水土，改善土壤理化性质，也能减缓坡度，缩短坡长。

（二）经济效益

采用植物篱和经济作物、农作物复合种植的模式，通过利用他们之间的空间、时间及自身特征的差异，能够实现互补，并且有利于对土壤养分、水分的充分利用，使资源优化配置效果更佳，降低人为的养分播撒及其他成本投人，使得经济效益得到提升。

五、植物篱技术面临的问题

（一）植物篱的生长也需要一定的光、水、肥，这势必会同农作物产生竞争作用，从而降低农作物的产量；

（二）植物篱对土壤的改良多局限于篱下土壤，对带间土壤的改良作用并不太明显，如何将改良土壤的作用扩大化，还需要深入研究；

（三）在防止农业面源污染方面，植物篱技术应与其他水土保持措施相结合，以期最大限度地保护农业资源和生态环境；

（四）当前，对植物篱的研究多在减流、减沙和保持土壤养分方面，而对植物篱地下部因地下渗漏而减少养分的研究很少，同时对植物篱的综合效益（生态、社会、经济效益）研究和评价也很少报道。

六、实施案例介绍

宁南县地处我国攀西资源综合开发区，全县幅员面积1667km2，耕地2.4万hm2；境内山高坡陡，人均耕地少，农业人均耕地0.14hm2；旱地和坡地居多，坡耕地占耕地面积的62.6%，其中大于25°的陡坡耕地约占坡耕地面积的1/3；全县水土流失严重，水土流失面积为999.14km2，占幅员面积的59.94%。

自1991年以来在宁南县实施了“山区坡耕地水土保持实用技术研究”项目，建立了一套既能有效控制坡耕地水土流失、又能实现坡耕地持续利用的技术体系——等高固氮植物篱技术；该技术应用后，通过对其保水、保土、培肥土壤、作物增产等方面效果的深入研究表明，其生态和经济效益显著。

       安徽中邦济国环保科技有限公司与华中农业大学博士生导师刘广龙教授农业面源污染治理团队在农业面源污染治理领域合作开发新产品、新技术、新解决方案等方面进行“精耕细作”。双方围绕国家农业农村发展战略，深度研究并开展农业面源污染防治工作，目前已开发并获得了“农业面源污染智慧监管平台”等相关知识产权。后续，我们将建立更紧密的产学研深度合作关系，推动更多科技成果落地转化，为农业面源污染治理提供更高质量的科技支撑。