基于農業用水量統計體系的農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：農田退水污染是農業面源污染的核心。有效防治農田退水污染是農業面源污染控制的重要切入口，也是建設生態清潔型小流域的重要保障。針對江蘇省灌區實際，通過研究適應性農業用水量統計和復核方法，構建基于統計模型的農業用水量統計體系，提高農業用水統計精度，倒逼節水灌溉，減少農田退水污染，為長江生態建設提供新的思路。

關鍵詞：農業用水量統計；農田退水；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、實現碳達峰碳中和，推動經濟社會發展朝著綠色多元化的方向發展，同時加大農村建設投入，在空氣、水質、土壤、生態、人居環境層面對我國農村建設提出進一步要求。為推進建設美麗鄉村，2020年國家發展改革委頒布《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。美麗清潔是生態清潔小流域的重要內容和主要特色［12］。

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

1?農田退水污染綜合治理現狀及存在的問題

1.1?農田退水污染現狀

《2020年第二次全國污染源普查公報》［5］顯示，全國由農業形成的總氮、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%。農業面源污染中，由種植業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。農業灌溉是農田來水的主要來源之一，也是形成農田退水污染的重要因素。目前，我國農田仍然存在著農藥、化肥施用不當的現象，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田排水難以規范化而產生分散分布、污染地隨機的特點，加大污染檢測和治理的工作難度。

農業面源污染難以引起農村居民的重視，無法得到長期有效的治理，因而影響到農業生產和農村人居環境，阻礙我國農村生態環境建設的可持續發展。開展農田退水污染綜合防治，引導水稻節水、增產、減肥，降低農業面污染，保障水環境安全和生態清潔型小流域建設十分重要，對建設綠水青山的美麗鄉村，改善農村生產環境，維護農村水生態，打造宜居農村，達成我國鄉村振興的總目標具有重要意義［67］。

1.2?江蘇省大型灌區的特點

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

江蘇省的大型生態灌區主要分布在長江、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續建配套與節水改造工作以來，29個大型灌區全部列入國家計劃，累計投資近26億元，設計灌溉面積182.94萬hm2，規劃灌溉面積73.86萬hm2，節水灌溉工程面積24.55萬hm2，建設內容主要包括骨干渠道襯砌、河道疏浚、渠系建筑物配套、灌區信息化建設及灌溉泵站等。《江蘇省大型灌區續建配套與現代化改造規劃（2021—2035）》提出，到2035年，完成全省32處大型灌區、226處中型灌區改造，走節水高效、可持續發展、設施現代化、生態良好、保障有力的綠色發展道路，努力實現“水美鄉村助振興，現代灌區惠民生”的美好愿景［8］。

對于大型灌區的建設，江蘇省相關部門致力于貫徹灌區生態保護理念，生態是溝渠工程建設中需要著重考量的指標。在船行灌區建設過程中，加強水系溝通，兼顧灌區生態用水需求與灌區周圍的生物多樣性。構建灌區生態排水系統，攔截、凈化農田排水中的氮磷污染物，進一步提升農村水體的自凈能力，改善灌區及周邊鄉鎮的生態環境［9］。灌區生態排水系統同樣有助于提高灌區水資源利用率，可以在一定程度上防止人們過度開發地下水與周邊河流，防止河流出現斷流現象，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環境。引入國外先進生態灌區建設理念，在維護原河流生態、合理開發河水與地下水的前提下打造江蘇省節水型生態灌區，在灌區生態修復、生態渠道建設等方面已初見成效。

1.3?農田退水污染防治存在問題

一是水肥利用率低，農業面污染源問題嚴重。有地區有過度使用化肥的現象，過度施肥不但會對農業生產地的土壤產生負面影響，還會造成水肥利用效率低，危害農業水生產環境。國外已有研究表明在多種污染源中農業面污染源現已成為影響水環境質量的重要因素。目前，國內為提高農作物產量與質量產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，導致農田內大量殘留的農藥、化肥排放到水體，造成受納水體富營養化、藻類大量繁殖。可見，農業面源污染治理已成為維護農村生態環境迫在眉睫的任務。

二是未能有效構建生態溝渠長期維護機制。我國近年引入國外生態灌區建設理念，在灌區建設改造中進行了全新的嘗試。打造生態溝渠，對農田生態環境的改善已初見成效，進一步提升了農村景觀質量。但已建生態溝渠的護坡結構、材質的穩定性、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，容易引發溝類水質易再次受到污染，影響工程的長遠效益。

三是農業灌溉用水統計方法存在問題。

（1）農業用水量統計方法較為粗放。近年來，對于農業用水量的統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查數據，參照歷年農業用水量變化趨勢、畝均灌溉用水量等指標，根據當年水文年型和社會經濟指標進行必要的修正，總體較為粗放，統計方法的科學性和精度有待提高，統計成果的合理性難以復核。

（2）農業用水計量設施建設還很薄弱。由于地處南方豐水地區，江蘇省農業用水緊張的狀況實際上并不十分突出，加之近年來農業灌溉水費采取財政轉移支付后，灌區節水意識淡薄，對計量設施建設沒有熱情。同時，少部分灌區已建量水設施經過幾年運行后，也出現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，已不能滿足灌區量水工作需要。

（3）難以滿足水利部對農業用水量統計要求。水利部針對農業用水統計采用逐一統計重點取用水戶，對于非重點用水戶，采用抽樣調查，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。江蘇省灌區結構主要由中小型灌區構成，由于灌區內部水源工程大，目前用水統計工作還達不到上述條件。

（4）保障措施尚需進一步加強。江蘇省基層從事農業用水量統計的技術人員缺乏、日常工作任務繁重，這導致統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計工作的突出問題。

2?農業灌溉用水量統計方法研究

根據水利部《用水總量統計方案》的統計口徑和技術要求，通過對江蘇省灌區水源情況及用水計量設施情況進行調研，提出滿足國家農業用水統計要求并符合我省農業用水實際的用水總量統計思路。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選擇適宜、經濟且滿足統計精度的用水計量方法。近期結合農田灌溉水有效利用系數測算工作開展農業用水統計，遠期結合農業用水計量監控工作獲得的數據進行不同類型灌區農業用水統計模型參數的率定和驗證，最后提出農業用水量統計參考標準的基本思路和技術框架以及農業用水統計各環節技術要求，提升農業用水統計精度，倒逼節水灌溉，減少農田退水污染。

提升農業用水統計精度減少農田退水污染研究思路圖

3?結論

節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］。基于農業用水量統計模型的農田退水污染削減路徑可以從以下兩方面入手：

（1）加強用水總量統計工作，嚴格落實最嚴格水資源管理制度，從制度上保障農業節水體系的構建與實施

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

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

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

參考文獻：

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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“基于大數據和智能算法的南方多水源地區用水總量統計方法研究”（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：大數據和智能算法在工程管理中的應用。