一种人工稻田湿地系统及控制农田面源污染的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于面源污染控制技术领域，特别涉及一种控制稻田面源污染，提高稻田N、P利用率的稻田湿地系统，适用于N、P易流失的地区。
【背景技术】
[0002]人工湿地技术由于其投资低、能耗低、处理成本低等特点在我国被广泛应用。然而，传统的人工湿地系统常见于COD、BOD和SS值较高的污水的处理，如CN104261635A公开了一种针对生活污水进行高效净化的人工湿地。CN104291445A针对高比例NOXjg C/N比的污水处理，公开了一种植物碳源异养-硫自养混养反硝化人工湿地。CN104211262A针对农村生活污水处理，公开了一种适用于若干农户污水源处理的污水生态处理系统，并达到了良好的污水处理效果。CN103708624A公开了一种针对污水处理现有技术中存在的供氧不足，净化效率低等问题的人工湿地系统。CN103387320A公开了一种具有不易堵塞，对于污染物的去除效果好、系统自我恢复能力强等优点的人工湿地系统。
[0003]然而，几乎所有的人工湿地系统均包括进出水处理装置和稳定塘，这对于以N、P等营养物质流失为主的农田面源污染控制来讲并不是最适宜的选择。
[0004]鉴于此，本试验构建成本低廉的稻田湿地对稻田排水中氮磷的拦截机理进行了的研宄，构建了一种控制稻田面源污染的新方法，为农业非点源污染防治探寻一条适合中国国情和地域特色的技术途径。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种采用人工稻田湿地来控制农田面源污染的方法，并提高稻田N、P利用率。
[0006]一种人工稻田湿地系统，其特征在于，结构包括稻田和稻田湿地；稻田湿地的土壤表面比稻田的土壤表面低25?32cm，稻田湿地面积为稻田面积的3%?5% ；
[0007]稻田湿地与稻田之间以隔离田埂分隔；所述稻田的周围为稻田田埂，稻田湿地的周围为稻田湿地田埂；
[0008]沿稻田和稻田湿地的一侧设有灌溉沟渠，另一侧设有排水沟渠，所述排水沟渠的底部从稻田处向稻田湿地处逐渐向下倾斜；所述灌溉沟渠中且位于隔离田埂处设有水闸；所述灌溉沟渠的靠近稻田田埂端设有进水装置，该灌溉沟渠的另一端设有排水口 ；
[0009]在位于排水沟渠侧的稻田田埂内水平设有若干个径流管；所述径流管的管壁底部高度比稻田的土壤表面高5-7cm ；
[0010]在位于排水沟渠侧的稻田湿地田埂处设有湿地进水管，该湿地进水管与进水泵连接；位于灌溉沟渠侧的稻田湿地田埂上设有排水管；
[0011]所述进水装置由灌溉泵和灌溉水管组成，该灌溉水管的出水口位于稻田内。
[0012]所述人工稻田湿地系统的长为250-300米，宽为50-60米。
[0013]所述稻田田埂的高度高于稻田土壤表面25_35cm。
[0014]所述排水沟渠的底部的倾斜角度为5-15°，这样稻田内的水入排水沟渠后，顺势流向稻田湿地端。
[0015]稻田中按照常规方法种植水稻；优选的，在稻田湿地中种植水稻花优14，其株行距为28-35cm，株间距为10_15cm，有利于水稻的生长。
[0016]一种控制农田面源污染的方法，其特征在于，以稻田为上游，在稻田的排水下游构建稻田湿地，稻田湿地建在河道旁；
[0017]稻田湿地的土壤表面比稻田的土壤表面低25?32cm，稻田湿地面积为稻田面积的3 %?5 % ;稻田湿地与稻田之间以隔离田埂分隔；所述稻田的周围为稻田田埂，稻田湿地的周围为稻田湿地田埂；沿稻田和稻田湿地的一侧设有灌溉沟渠，另一侧设有排水沟渠，所述排水沟渠的底部从稻田处向稻田湿地处逐渐向下倾斜；所述灌溉沟渠中且位于隔离田埂处设有水闸；所述灌溉沟渠的靠近稻田田埂端设有进水装置，该灌溉沟渠的另一端设有排水口 ；
[0018]在位于排水沟渠侧的稻田田埂内水平设有若干个径流管，径流管的数量为1-5个。所述径流管的管壁底部高度比稻田的土壤表面高5-7cm。当稻田内的水面高度到达5-7cm时，水就从径流管中流向排水沟渠中了。这样可以保证稻田内的秧苗不会被水淹没而死，有利于秧苗的健康生长。
[0019]在位于排水沟渠侧的稻田湿地田埂处设有湿地进水管，该湿地进水管与进水泵连接；位于灌溉沟渠侧的稻田湿地田埂上设有排水管；
[0020]通过进水装置，将水引入稻田中，当稻田中的水过高时，通过径流管流人排水沟渠中，排水沟渠的底部向下倾斜，排水沟渠内的水顺势向下流淌，通过进水泵打入稻田湿地中，需要排水时，打开对侧的稻田湿地田埂上的排水管，并最终从排水口中流入河道内。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果为:本发明的稻田湿地中种植的水稻以从上游灌溉稻田后的排水作为灌溉水和肥料来源，通过稻田本身对水体污染物质的阻挡、吸收和利用，达到减少排出水体中污染物质，并提高稻田N、P利用率、减少农民产量损失的目的。上游稻田内的排水中，含有肥料的N、P等元素，正好作为湿地中水稻的营养元素，从而达到稻田污染的少排放，甚至是零排放。同时，稻田湿地中种植的水稻又以上游稻田排水中的N、P等元素作为天然营养源，获得一定的经济效益。因此，人工稻田湿地系统不仅能够很好的控制稻田N、P流失对水体造成的面源污染，同时还可以实现水稻的增产，又有一定的经济价值。
【附图说明】
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[0022]图1是本发明人工稻田湿地系统的俯视图。
[0023]图2为人工稻田湿地系统在A-A方向上的截面视图。
[0024]图3为人工稻田湿地系统在A’ -A’方向上的截面视图。
[0025]其中，I一稻田，2—稻田湿地，3—灌溉沟渠，4一排水沟渠，5—水闸，101—隔离田埂，102—稻田田埂，201—稻田湿地田埂，202—湿地进水管，203—进水泵，204—排水管，205—灌溉泵，206—灌溉水管，301—排水口，401—径流管。
[0026]图4为稻田湿地拦截N、P的效果示意图，分别为对NH4-N(氨态氮)、N03-N(硝态氮)、TN (总氮)、DP (可溶性磷)、TP (总磷)的拦截率。
[0027]图5为稻田湿地、稻田及不使用肥料的稻田产量。
【具体实施方式】
[0028]以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0029]将本发明的控制农业面源污染，提高农田N、P利用率的人工稻田湿地应用于某地农业面源污染拦截工程进行试验研宄。研宄范围长约270米，宽约55.5米；划分为稻田和稻田湿地，其中，稻田的长度为260米，稻田湿地的长度10米，两者的宽度约55.5米，总面积1.4985平方公里(22.48亩)。稻田为上游，在稻田的排水下游构建稻田湿地，稻田湿地建在河道旁。
[0030]如图1、2、3所示，稻田湿地2的土壤表面比稻田I的土壤表面低30cm。稻田湿地2与稻田I之间以隔离田埂101分隔；所述稻田I的周围为稻田田埂102，稻田田埂的高度高于稻田土壤表面30cm。稻田湿地2的周