Page 269 - 《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 · 265 ·

径流流速、改变径流流向和延长径流路径，减轻土壤 表 1 影响田埂对污染物去除效果的典型参数
冲刷，增加土壤入渗，从而防止水土流失，达到农业 Table 1 Several typical parameters affecting pollutant removal
面源污染防治效果 。 efficiency of field ridge
[67]
2.1 影响田埂对污染物去除率的主要物理参数 参数 污染物去除效果
通过降低水土流失量，田埂起到了减少氮、磷等 水田，埂宽80 cm [70] TP 为90%；DTP为 80%
NO -N 为8.51 kg/hm ；NH -N为
−
2
+
污染物输出的作用。大量研究表明，田埂对污染物 水田，埂宽60 cm [29] 3 4
5.29 kg/hm 2
的去除率与田埂的长、宽、高等物理参数密切相关 水田，埂宽40 cm [69] NO -N为 18.43%；NH -N和PO 为 50%
+
3−
−
3
4
4
（ 表 1）。Lahu 等 [45 ] 研究表明，侧渗与田埂宽度及田 水田，埂高20 cm [71] TP为 91%；TN为 90.8%
e
块外水位呈负相关，表明田埂宽度是侧渗的重要影 铁碳填料改造田埂 [73] COD为 82.05%；TP为 98%；NH -N为
+
4
85.48%；TN为 81.97%
响因素，但还受到水位差等其他因素的影响。Janssen
旱坡地，三叶草生物埂 [74] TN为 19.7%
等 [68 ] 通过染料示踪试验研究了水分通过稻田田埂流
旱坡地，紫花苜蓿
失的路径，发现水分主要从田埂顶部进入并经田埂 生物埂 [75] TP 为92.2%；TN为 93.1%
−
+
内部下渗，由于孔隙大、密度小、修筑时间短的新田 水田，埂宽60 cm，种豆 [29] NO -N为 11.15%；NH -N 为6.16%
4
3
埂比修筑时间长的旧田埂会损失更多的水分，说明 旱田，种萝卜生物埂 [76] TN 为82.9%
在筑埂中要注重施工质量，提高紧实度，使用中应更 旱田，种大豆生物埂 [77] TN 为59.5%；TP为 68.4%
加关注田埂上层的物理形态变化。周根娣等 [69 ] 选择
因素，但是由于地区差异，水田和旱田的差异，田埂
嘉兴市双桥农场水稻田开展田埂对磷氮化肥侧渗流
的宽度等参数还需要根据实际情况而定。
失的截留效应研究，发现不同田埂宽度对氮、磷截留
2.2 田埂构造与污染物去除率的关系
效率差别较大，田埂对硝酸盐氮截留效率不高，而对
砂质土、黏质土和壤土的渗水性能、保水性能
NH 和磷酸盐的截留效应明显，且随着田埂宽度
+
-
N
4 和通气性能差异较大，导致由不同土质类型构成的
+
-
N
增加而提高，40 c m 宽田埂 对 NH 和磷酸盐截留
4 田埂对污染物的去除性能存在差异，所以田埂内部
比均超 过 50%，但该研究仅仅考虑了田埂宽度这一
结构与基质的改造受到了研究者的关注。为增强梯
因素。祝惠等 [70 ] 通过不同尺度田间原位试验，研究
田田坎的稳定性，陈新军等 [78 ] 将石笼网技术应用到
了三江平原稻田氮、磷在侧渗输出过程中的含量、
梯田田坎建设中，就地取材，利用田间粒径较小的砾
侧渗速率以及田埂截留率的变化规律，发现近沟渠
石作为材料，节省了投资成本；相对于土坎梯田，石
田埂对侧渗液 中 T 和可溶性总磷（DTP）的截留率
P
笼网梯田稳定性好、寿命长、田坎占地较少，同时具
都较高，平均达 到 50%～60%，且随田埂宽度增加，
备土坎梯田田坎能绿化的特性。李泽芳 [79 ] 针对陕南
截留能力增强，近田埂的沟渠中水位对净化效率可
地区土质中黏土含量大，田埂遇水易软化膨胀变形
能存在影响。田埂宽度对侧渗速率和截留氮素的能
的难点，采用石灰和水泥改良膨胀土修筑梯田田坎，
力影响明显，田埂对不同形态氮的截留能力不同，对
发现具有经济、高效和环保的优点，且经改良的田埂
NH 的截留率高 于 T N 和 NO -N [61] ，建议控氮最
+
−
-
N
4 3 [80 ]
佳田埂宽度 是 80～130 cm。周根娣等 [69-70 ] 的研究成 不影响植物生长。王莉霞等 发明了一种降低稻田
面源污染侧渗的生态田埂，可提高田埂的使用效率，
果对于开展田埂相关研究具有很好的借鉴意义，但
是仅考虑了田埂宽度而没有考虑土壤结构等因素对 同时将侧渗水量降 低 50%～90%，面源污染物氮、磷
渗漏的影响。Yua 等 [71 ] 在太湖流域稻田开展了田 削 减 70%～100%，但操作复杂。高鹏等 [81 ] 发明了植
n
埂高度对降雨径流及污染物负荷的影响研究，结果 草石笼生态梯田埂，其修筑方式为在石笼网顶部和
表明， 约 25 c m 高的田埂能减少 约 91.1 % 的径流量， 外侧部覆土种植植物，形成一种石笼与植物网络镶
对 T 的拦截率最高可 达 31.4%，并建议该区域稻田 嵌结构的生态梯田埂。王淑君 [73 ] 对田埂内部结构进
P
田埂高度不低 于 10 cm。该研究对田埂的优化应用 行改造，构筑了土壤层-铁碳层-土壤层结构的生态田
具有实际指导意义，但是各地区地质地形条件等差 埂，以铁碳微电解强化田埂对氮、磷的去除，结果表
+
异大，可能存在难以全面推广的问题。田玉华等 [72] 明，该田埂 对 TP、TN、NH 和化学需氧量（COD）
N
-
4
研究认为，适当筑高田埂可显著降低稻田氮素径流 的去除率均达 到 80 % 以上。上述研究表明，在构筑
流失量。综上，田埂的宽度、高度、孔隙率是影响其 田埂过程中通过引入新技术、新材料、新工艺来优
净化效率的主要参数，也是当前研究较为集中的方 化田埂内部结构，如人工构建田埂内部微生物系统，
向，田块与其相邻的沟渠中水位差也是需要关注的 能更好地保持田埂的稳定性，并有效提高田埂去除