基于農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計體系的農(nóng)田退水污染削減路徑研究

孫新國 初德潔 王珂 張浩哲 單惠 龐學瑋

摘?要：農(nóng)田退水污染是農(nóng)業(yè)面源污染的核心。有效防治農(nóng)田退水污染是農(nóng)業(yè)面源污染控制的重要切入口，也是建設生態(tài)清潔型小流域的重要保障。針對江蘇省灌區(qū)實際，通過研究適應性農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計和復核方法，構建基于統(tǒng)計模型的農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計體系，提高農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計精度，倒逼節(jié)水灌溉，減少農(nóng)田退水污染，為長江生態(tài)建設提供新的思路。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計；農(nóng)田退水；污染削減

Abstract：Farmland?water?pollution?is?the?core?of?agricultural?nonpoint?source?pollution.Effective?prevention?and?control?of?farmland?water?pollution?is?an?important?entrance?of?agricultural?nonpoint?source?pollution?control，and?also?an?important?guarantee?for?the?construction?of?ecological?clean?small?watershed.In?view?of?the?actual?situation?of?irrigation?areas?in?Jiangsu?Province，through?the?study?of?adaptive?agricultural?water?consumption?statistics?and?review?methods，the?statistical?system?of?agricultural?water?consumption?based?on?the?statistical?model?is?constructed，so?as?to?improve?the?statistical?accuracy?of?agricultural?water?use，force?watersaving?irrigation，reduce?farmland?water?pollution，and?provide?new?ideas?for?the?ecological?construction?of?the?Yangtze?River.

Keywords：agricultural?water?consumption?statistics;farmland?water?retreat;pollution?reduction

近年來，我國致力于建設美麗中國、實現(xiàn)碳達峰碳中和，推動經(jīng)濟社會發(fā)展朝著綠色多元化的方向發(fā)展，同時加大農(nóng)村建設投入，在空氣、水質(zhì)、土壤、生態(tài)、人居環(huán)境層面對我國農(nóng)村建設提出進一步要求。為推進建設美麗鄉(xiāng)村，2020年國家發(fā)展改革委頒布《美麗中國建設評估指標體系及實施方案》，其中的22項評價指標包括水土保持，還涉及面源污染、污水排放、垃圾處理等方面。美麗清潔是生態(tài)清潔小流域的重要內(nèi)容和主要特色［12］。

水利部印發(fā)《2022年水土保持工作要點》明確提出，以保護農(nóng)村生態(tài)、創(chuàng)建良好人居環(huán)境、提高農(nóng)村經(jīng)濟水平為目標，因地制宜打造一批生態(tài)清潔小流域。農(nóng)田退水污染是農(nóng)業(yè)面源污染的核心，有效防治農(nóng)田退水污染是農(nóng)業(yè)面源污染控制的重要切入口，也是建設生態(tài)清潔型小流域的重要保障［34］。本文針對江蘇省灌區(qū)實際，構建基于統(tǒng)計模型的農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計體系，提高農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計精度，倒逼節(jié)水灌溉，減少農(nóng)田退水污染，為長江生態(tài)建設提供新的思路。

1?農(nóng)田退水污染綜合治理現(xiàn)狀及存在的問題

1.1?農(nóng)田退水污染現(xiàn)狀

《2020年第二次全國污染源普查公報》［5］顯示，全國由農(nóng)業(yè)形成的總氮、總磷排放量分別為141.49萬噸和2120萬噸，占污染物排放總量的46.5%、67.2%。農(nóng)業(yè)面源污染中，由種植業(yè)形成的主要水污染物中，總氮流失量為71.95萬噸，總磷為7.62萬噸，分別占中國流失總量的32.7%和24.8%，其中稻田面源污染占有重要比例。農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)田來水的主要來源之一，也是形成農(nóng)田退水污染的重要因素。目前，我國農(nóng)田仍然存在著農(nóng)藥、化肥施用不當?shù)默F(xiàn)象，不僅肥料利用率低，高化肥、長期淹灌的稻田種植引起的大量氮磷流失，這種情況通常會因農(nóng)田排水難以規(guī)范化而產(chǎn)生分散分布、污染地隨機的特點，加大污染檢測和治理的工作難度。

農(nóng)業(yè)面源污染難以引起農(nóng)村居民的重視，無法得到長期有效的治理，因而影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村人居環(huán)境，阻礙我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設的可持續(xù)發(fā)展。開展農(nóng)田退水污染綜合防治，引導水稻節(jié)水、增產(chǎn)、減肥，降低農(nóng)業(yè)面污染，保障水環(huán)境安全和生態(tài)清潔型小流域建設十分重要，對建設綠水青山的美麗鄉(xiāng)村，改善農(nóng)村生產(chǎn)環(huán)境，維護農(nóng)村水生態(tài)，打造宜居農(nóng)村，達成我國鄉(xiāng)村振興的總目標具有重要意義［67］。

1.2?江蘇省大型灌區(qū)的特點

江蘇是經(jīng)濟大省，擁有許多大中型灌溉區(qū)，這些灌區(qū)作為國家重要糧食生產(chǎn)基地，體現(xiàn)的是江蘇省名副其實的“糧袋子”“菜籃子”稱號。根據(jù)2021年江蘇省水資源公報，2021年江蘇第一產(chǎn)業(yè)用水246.2億m3，其中農(nóng)田灌溉用水221.5億m3，占第一產(chǎn)業(yè)用水的90.0%。

江蘇省的大型生態(tài)灌區(qū)主要分布在長江、京杭運河、蘇北灌溉總渠及淮沭河兩岸，自2000年國家啟動大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工作以來，29個大型灌區(qū)全部列入國家計劃，累計投資近26億元，設計灌溉面積182.94萬hm2，規(guī)劃灌溉面積73.86萬hm2，節(jié)水灌溉工程面積24.55萬hm2，建設內(nèi)容主要包括骨干渠道襯砌、河道疏浚、渠系建筑物配套、灌區(qū)信息化建設及灌溉泵站等?！督K省大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造規(guī)劃（2021—2035）》提出，到2035年，完成全省32處大型灌區(qū)、226處中型灌區(qū)改造，走節(jié)水高效、可持續(xù)發(fā)展、設施現(xiàn)代化、生態(tài)良好、保障有力的綠色發(fā)展道路，努力實現(xiàn)“水美鄉(xiāng)村助振興，現(xiàn)代灌區(qū)惠民生”的美好愿景［8］。

對于大型灌區(qū)的建設，江蘇省相關部門致力于貫徹灌區(qū)生態(tài)保護理念，生態(tài)是溝渠工程建設中需要著重考量的指標。在船行灌區(qū)建設過程中，加強水系溝通，兼顧灌區(qū)生態(tài)用水需求與灌區(qū)周圍的生物多樣性。構建灌區(qū)生態(tài)排水系統(tǒng)，攔截、凈化農(nóng)田排水中的氮磷污染物，進一步提升農(nóng)村水體的自凈能力，改善灌區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)環(huán)境［9］。灌區(qū)生態(tài)排水系統(tǒng)同樣有助于提高灌區(qū)水資源利用率，可以在一定程度上防止人們過度開發(fā)地下水與周邊河流，防止河流出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，從而減少水土流失，間接地保護了土壤，為地面植物的生長提供了良好的營養(yǎng)環(huán)境。引入國外先進生態(tài)灌區(qū)建設理念，在維護原河流生態(tài)、合理開發(fā)河水與地下水的前提下打造江蘇省節(jié)水型生態(tài)灌區(qū)，在灌區(qū)生態(tài)修復、生態(tài)渠道建設等方面已初見成效。

1.3?農(nóng)田退水污染防治存在問題

一是水肥利用率低，農(nóng)業(yè)面污染源問題嚴重。有地區(qū)有過度使用化肥的現(xiàn)象，過度施肥不但會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地的土壤產(chǎn)生負面影響，還會造成水肥利用效率低，危害農(nóng)業(yè)水生產(chǎn)環(huán)境。國外已有研究表明在多種污染源中農(nóng)業(yè)面污染源現(xiàn)已成為影響水環(huán)境質(zhì)量的重要因素。目前，國內(nèi)為提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量產(chǎn)任會施用大量化肥來增加土壤肥力，然而不合理的灌溉方式和降雨分布不均，導致農(nóng)田內(nèi)大量殘留的農(nóng)藥、化肥排放到水體，造成受納水體富營養(yǎng)化、藻類大量繁殖?？梢?，農(nóng)業(yè)面源污染治理已成為維護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境迫在眉睫的任務。

二是未能有效構建生態(tài)溝渠長期維護機制。我國近年引入國外生態(tài)灌區(qū)建設理念，在灌區(qū)建設改造中進行了全新的嘗試。打造生態(tài)溝渠，對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的改善已初見成效，進一步提升了農(nóng)村景觀質(zhì)量。但已建生態(tài)溝渠的護坡結構、材質(zhì)的穩(wěn)定性、耐久性、工程模式的推廣方面仍有待論證，且由于長效管護機制的不完善，工程管護不到位，水生植物收割、底泥清淤不及時，容易引發(fā)溝類水質(zhì)易再次受到污染，影響工程的長遠效益。

三是農(nóng)業(yè)灌溉用水統(tǒng)計方法存在問題。

（1）農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計方法較為粗放。近年來，對于農(nóng)業(yè)用水量的統(tǒng)計分析工作主要為編制水資源公報所用，一般采用少量典型調(diào)查數(shù)據(jù)，參照歷年農(nóng)業(yè)用水量變化趨勢、畝均灌溉用水量等指標，根據(jù)當年水文年型和社會經(jīng)濟指標進行必要的修正，總體較為粗放，統(tǒng)計方法的科學性和精度有待提高，統(tǒng)計成果的合理性難以復核。

（2）農(nóng)業(yè)用水計量設施建設還很薄弱。由于地處南方豐水地區(qū)，江蘇省農(nóng)業(yè)用水緊張的狀況實際上并不十分突出，加之近年來農(nóng)業(yè)灌溉水費采取財政轉(zhuǎn)移支付后，灌區(qū)節(jié)水意識淡薄，對計量設施建設沒有熱情。同時，少部分灌區(qū)已建量水設施經(jīng)過幾年運行后，也出現(xiàn)了許多管理維護上的問題，如量水設施遭破壞，量水設施率定不及時、量水儀表損壞等，已不能滿足灌區(qū)量水工作需要。

（3）難以滿足水利部對農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計要求。水利部針對農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計采用逐一統(tǒng)計重點取用水戶，對于非重點用水戶，采用抽樣調(diào)查，要求灌溉取水水源直接計量水量占到灌溉總用水量的50%以上，灌區(qū)水量平衡分析和復核中能夠明確各種水源供水量、各類用水戶的取用水量、回歸水量、棄水量等項。江蘇省灌區(qū)結構主要由中小型灌區(qū)構成，由于灌區(qū)內(nèi)部水源工程大，目前用水統(tǒng)計工作還達不到上述條件。

（4）保障措施尚需進一步加強。江蘇省基層從事農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計的技術人員缺乏、日常工作任務繁重，這導致統(tǒng)計人員難以合理分配工作，往往一身兩任。管理機構的技術力量薄弱，工作經(jīng)費投入不足，水利部門和有關部門之間的合作機制不健全等，這些因素正在逐漸成為影響用統(tǒng)計工作的突出問題。

2?農(nóng)業(yè)灌溉用水量統(tǒng)計方法研究

根據(jù)水利部《用水總量統(tǒng)計方案》的統(tǒng)計口徑和技術要求，通過對江蘇省灌區(qū)水源情況及用水計量設施情況進行調(diào)研，提出滿足國家農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計要求并符合我省農(nóng)業(yè)用水實際的用水總量統(tǒng)計思路。通過對不同的用水計量方法的比較，針對我省不同類型水源的灌區(qū)選擇適宜、經(jīng)濟且滿足統(tǒng)計精度的用水計量方法。近期結合農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算工作開展農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計，遠期結合農(nóng)業(yè)用水計量監(jiān)控工作獲得的數(shù)據(jù)進行不同類型灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計模型參數(shù)的率定和驗證，最后提出農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計參考標準的基本思路和技術框架以及農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計各環(huán)節(jié)技術要求，提升農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計精度，倒逼節(jié)水灌溉，減少農(nóng)田退水污染。

提升農(nóng)業(yè)用水統(tǒng)計精度減少農(nóng)田退水污染研究思路圖

3?結論

節(jié)水灌溉在提高土壤通氣性、減輕氮磷污染、改善田間小氣候及減少水稻病蟲害均有良好的效果［1011］?；谵r(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計模型的農(nóng)田退水污染削減路徑可以從以下兩方面入手：

（1）加強用水總量統(tǒng)計工作，嚴格落實最嚴格水資源管理制度，從制度上保障農(nóng)業(yè)節(jié)水體系的構建與實施

加強用水總量統(tǒng)計工作是落實最嚴格水資源管理制度的重要任務。以堅守水資源開發(fā)紅線、嚴格控制水總量利用為核心目標，加強用水總量統(tǒng)計工作，及時準確地統(tǒng)計全國各地區(qū)、各流域以及各行業(yè)的用水情況，爭取做到及時反映用水總量控制制度實施效果。

（2）當前，農(nóng)業(yè)退水污染問題不容小視，構建基于農(nóng)業(yè)用水量統(tǒng)計體系的節(jié)水灌溉與少施化肥、多次施肥的水肥調(diào)控模式，從科學技術的角度嚴格把控化肥施用標準及施用方法。

水稻采用節(jié)水灌溉與少施化肥、多次施肥的水肥調(diào)控模式，既可減少灌溉水量，還可以將雨水利用理念充分運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，減少排水量和滲漏量以及農(nóng)業(yè)排水攜帶的污染物。

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基金項目：江蘇省自然科學基金項目“極端降雨下海綿城市的水文效應及建設目標值確定方法研究”（BK2019?1050）；江蘇省高校自然科學面上項目“海綿城市的水文效應及建設目標值確定方法研究”（18KJD560001）；江蘇省高校哲學社會科學一般項目“基于大數(shù)據(jù)和智能算法的南方多水源地區(qū)用水總量統(tǒng)計方法研究”（2019SJA1659）

作者簡介：孫新國（1987—?），男，漢族，河南信陽人，博士，副教授，研究方向：大數(shù)據(jù)和智能算法在工程管理中的應用。