Page 267 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 任加国等：田埂在农业面源污染治理中的应用现状与展望 · 263 ·

农业面源污染（AGNPS）是指在农业生产活动过 于农田分界和蓄水，还用作人行道和植物种植，为农
程中产生的污染物在降水或灌溉时通过地表径流、 田环境的重要组成部分之一 [39-40] 。
农田排水和地下渗漏等方式，进入河流、湖泊、水 1.1 田埂的类型
库、海湾等水体而引起的污染，其主要来源于农药化 根据修筑田埂材料的不同，田埂可分为土埂、石
肥流失、农村畜禽养殖排污、农膜和作物秸秆降解 埂、土石复合埂和生物埂（ 图 1）。土埂筑埂时就地
等 [1-4] 。在欧美等发达国家，来自农业面源的氮、磷 取材，以泥土修筑并将两侧和顶部拍打压实，一般用
污染物排放量占地表水污染物总排放量的 40% 在平原区和坡度较小的耕地内，具有成本低、筑埂简
左右 [5-9] 。我国来自农业面源的总氮（TN）和总磷 单、易维护等优点，但抗侵蚀能力差。石埂由卵石、
（TP）排放量分别占水污染物总排放量 的 46.5 % 和 毛石和条石等修筑而成，相比土埂成本高，多用于坡
67.2%，其中种植 业 T N 和 T 排放量分别 占 23.7% 度大的区域，其稳定性和抗侵蚀能力较好，但是生态
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和 24.2% [10] 。长江流域污染负荷中，农业面源排放 适应性差。土石复合埂是以泥土和石材为原料，无
T 的贡献率 为 65.28% [11] ；太湖流域，农业面源排放 规律搭配使用修筑田埂，修筑工艺相对复杂。混凝
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的 TN、T 贡献率均超 过 80% [12-13] ；洞庭湖流域，农 土（浆砌石）埂材料需购买，容易获取，稳定性高，但
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业面源排放的 T N 和 T 贡献率分别达到 61 % 和 是成本高，生态适应性低，难以推广。种植植物后的
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80% [14-16] 。已有研究发现，农业面源污染的发生具有 土埂可称为生态田埂（生物田埂）。生态田埂是以土
随机性和滞后性，污染负荷随时间波动大，污染物的 埂为基础，在其顶部或两侧栽种植物，该类田埂同时
来源广泛、排放点不固定、排放不连续，对其进行监 具备水土保持功能、生态功能和经济效益 。
[41]
测的难度大，导致难以精准施策 [17-21] 。国内外研究人 1.2 田埂削减农业面源污染的主要方式
员围绕农业面源的发生机理、监测技术、负荷核算 1.2.1 通过减少侧渗降低农业面源污染
和防治管理开展了大量研究 [22-24] 。在农业面源的防 污染物的迁移必须以水为载体，而农业灌溉用
治方面，我国学者提出了“源头减量、过程阻断、养 水是我国的主要耗水类型，在西北地区，农业灌溉用
分再利用、生态修复”的全过程防控策略，实践表明 水约占总用水量 的 90% [42] 。一般认为在农业种植
该策略实施效果显著 [25-29] 。过程阻断是指沿径流路 中，除了植物根系吸收水分外，侧渗、土壤蒸发和下
径科学设置水处理设施，常见的有生态田埂 、生态 渗是田块水分流失的主要途径 [43] 。但蒸发并不会导
[30]
沟渠 [31] 、人工湿地 [32 ] 和改进的稳定塘 [33 ] 等技术。田 致污染物的迁移，水田年复一年地耕作后，会在距地
埂是农田的组成部分，在农业生产过程中形成并长 表约 30 c m 处形成一层致密的犁底层，该层能阻挡
期广泛使用。当前针对田埂的研究主要围绕田间水 一部分受重力作用下移的田面水，同时促进田面水
分通过侧渗流失的监测方法和流失量，田埂对水土 在耕作层土壤中水平迁移的行为。因此，通过田埂
流失的拦截作用，田埂的布置、设计和稳定性等方 的侧渗被认为是污染物进入受纳水体的主要途径，
面，以及生物田埂植物种类的选择、配置方式和系统 各国学者已开展了大量的相关研究。有田间试验表
内各组分的作用机理与调控技术等，但从田埂对污 明，侧渗水量占灌溉水量 的 2%～75%，伴随着侧渗
染物去除性能的角度开展的研究还较少。 有大量的氮、磷等营养物流失 [44] 。Lahu 等 [45 ] 通过
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近年来，已有很多学者对用于农业面源治理的 直接监测的方式研究了生长季水稻田侧渗量大小和
人 工 湿 地 [34] 、 生 态 沟 塘 [35-36] 、 农 村 污 水 处 理 技 变化情况，分析了侧渗与土壤特点及水文条件的相
术 [37-38 ] 等进行了较为全面的综述，但鲜见针对田埂 关 性 ， 认 为 侧 渗 是 不 可 忽 略 的 水 流 失 途 径 。
研究进展的相关综述。为此，笔者基于国内外有关 Sharm 等 [46 ] 的研究表明，稻田渗漏的水分占水分输
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田埂的研究成果，从农业面源治理的角度系统综述 入总量 的 50%以上，这大大降低了稻田水分利用效
田埂的研究现状，探讨田埂去除污染物的机理，并展 率。Na 等 [47] 研究了我国东北稻田水氮流失的关键
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望其研究发展趋势，以期为推动田埂技术的深入研 时期和路径，发现渗漏是水氮流失的主要途径，时间
究和标准化应用，以及我国农业面源污染治理提供 集中在分蘖期至开花期。L 等 [48 ] 研究了干旱区黑河
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技术支撑。 流 域 小 麦 生 长 季 农 田 侧 渗 水 量 ， 发 现 该 流 域约
77 % 的农田侧渗率 达 0.01%～0.62%。尽管田埂侧
1 田埂类型及其在农业面源治理中的应用
渗是主要排水方式，但通过简单的方法就能有效提
田埂又称地埂，通常指田间稍高于田块而凸起 高田埂防渗性能，减少侧渗输出水量，降低污染物排
的部分，是人们在进行农田基本建设时形成的，常用 放。Pathani 等 [49] 研究发现，修筑田埂能有效保持水
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