行讀徽州水景觀系列（四）：徽州地區(qū)鄉(xiāng)村小流域農(nóng)業(yè)面源污染治理景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)途徑

MCR 模型（即最小阻力累計(jì)模型）最早用于景觀規(guī)劃中的生境破碎性評(píng)價(jià)，后也被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)面源污染防控研究，探索農(nóng)業(yè)面源污染的擴(kuò)散與傳播過程。本研究通過 MCR 模型構(gòu)建了農(nóng)業(yè)面源污染的“源 -匯”風(fēng)險(xiǎn)空間格局，識(shí)別了農(nóng)業(yè)面源污染潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為中觀尺度的研究與后續(xù)的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

根據(jù)嚴(yán)溪流域農(nóng)業(yè)面源污染“源-匯”風(fēng)險(xiǎn)格局識(shí)別結(jié)果，嚴(yán)溪小流域農(nóng)業(yè)面源污染高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要以團(tuán)塊和細(xì)條帶狀分布于河流附近的平原地帶。

以嚴(yán)田流域現(xiàn)狀所有農(nóng)田為研究對(duì)象，以 100 m × 100 m 為一個(gè)單元設(shè)置漁網(wǎng)，對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)田區(qū)域進(jìn)行劃分，總面積為 1.798 km2  ，共得到約 100 個(gè)較為完整的漁網(wǎng)斑塊。在綜合考慮景觀要素類型、空間位置、要素用地屬性的基礎(chǔ)上，從田內(nèi)、田邊2個(gè)空間維度，面狀、線狀2個(gè)要素形式維度，以及水、林、草3個(gè)元素類型維度，通過SWAT模型模擬不同景觀元素對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生與傳播的影響情況。

研究最終確定了田間植草水道（10m寬）、田間林帶（20m寬）、田間水塘（半徑10m）、田間林斑（半徑10m）、農(nóng)田邊緣緩沖帶（20m寬）、河岸邊緣緩沖帶（20m寬）為主要景觀改造方法。

小流域農(nóng)田景觀要素組織模式

SWAT模型運(yùn)行過程

模擬結(jié)果顯示，田間林帶、田邊緩沖帶對(duì)氮、磷等污染物的削減作用最為明顯；田間植草水道、田間林斑、河岸緩沖帶對(duì)污染物的凈化也起到了較為明顯的作用。田間水塘對(duì)氮、磷等污染物的削減作用較小。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值方面，田間水塘的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最為優(yōu)秀，在食物生產(chǎn)、水資源供給、水文調(diào)節(jié)方面均優(yōu)于其余景觀改變策略。各景觀改變策略在生物多樣性保持、維持養(yǎng)分循環(huán)等方面都具有積極的作用，但不同策略間差異并不明顯。

不同景觀改造策略及其生態(tài)績(jī)效

依據(jù) SWAT 模型所劃分出的子流域，參考不同區(qū)域的自然地理特征，將農(nóng)業(yè)面源污染極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃分為山地梯田流域、山谷平原流域、河流平原流域、近居民點(diǎn)流域四個(gè)區(qū)域。

嚴(yán)溪流域四大典型子流域類型

針對(duì)嚴(yán)溪各流域當(dāng)前面臨的生態(tài)系統(tǒng)問題，本研究運(yùn)用上述6種景觀改造策略對(duì)嚴(yán)溪流域面源污染極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)。以基于自然的解決方案（NbS）為指導(dǎo)，充分運(yùn)用各類景觀元素在農(nóng)業(yè)面源污染削減上的生態(tài)價(jià)值，以期實(shí)現(xiàn)氮、磷等面源污染物的源頭削減與過程防治。

嚴(yán)溪流域總體規(guī)劃平面圖

針對(duì)近居民點(diǎn)流域出現(xiàn)的駁岸硬化、生活污水直排、缺乏林地與濱水生境等問題，規(guī)劃設(shè)計(jì)通過增修村莊凈化塘，處理村莊生活污水達(dá)到截污減排的目的；通過建設(shè)田間林帶與田邊緩沖帶，構(gòu)建農(nóng)田植物群落；通過恢復(fù)自然駁岸，重構(gòu)水生生境。

針對(duì)山地梯田流域出現(xiàn)的農(nóng)田灌渠硬化、且水流流速過快，缺少陂塘等生態(tài)滯蓄與凈化設(shè)施等問題，規(guī)劃設(shè)計(jì)通過構(gòu)建陂塘系統(tǒng)、恢復(fù)自然水渠，減緩水流流速，起到調(diào)蓄水源、凈化水質(zhì)的作用；通過增加田間森林斑塊，加強(qiáng)植物對(duì)面源污染物的過程消納。

針對(duì)河流平原流域出現(xiàn)的河道硬化、農(nóng)田景觀元素單一、農(nóng)藥化肥施用過量、缺乏坑塘水面等問題，規(guī)劃設(shè)計(jì)通過去硬還生的手段恢復(fù)自然駁岸形式；通過有機(jī)種植，探索“生態(tài)優(yōu)農(nóng)”的實(shí)踐形式；通過興修坑塘水面，復(fù)興傳統(tǒng)農(nóng)耕水智慧。

針對(duì)山谷平原流域出現(xiàn)的農(nóng)田脅迫山林、農(nóng)業(yè)灌渠硬化、種植結(jié)構(gòu)單一等問題，規(guī)劃設(shè)計(jì)通過退耕還林還草等手段，修復(fù)山麓植被群落；通過合理輪作、間作優(yōu)化現(xiàn)有農(nóng)田種植結(jié)構(gòu)；通過在水庫(kù)下游增設(shè)田畔濕地，增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的污染削減能力。

研究以種植大戶李某的承包田為案例地。此田塊位于上嚴(yán)田村與王村之間的梯田，北至王村水塘，南至嚴(yán)溪，東側(cè)為田間山丘，西側(cè)為田間硬化道路，總面積約90畝。

田塊地表徑流方向和水渠、水圳等分布

農(nóng)田氮磷流失過程

種植大戶李某的化肥農(nóng)藥使用情況

農(nóng)藥或肥料的流失系數(shù)是指農(nóng)藥或肥料在土壤中的流失量與施用量之比，農(nóng)藥或肥料的流失系數(shù)越大，對(duì)面源污染的影響也越大。根據(jù)《第一次全國(guó)污染源普查農(nóng)藥流失系數(shù)手冊(cè)》和《第一次全國(guó)污染源普查肥料流失系數(shù)手冊(cè)》計(jì)算農(nóng)藥和化肥的流失量，估算出相應(yīng)的污染量。

調(diào)研和估算結(jié)果顯示，農(nóng)田面源污染具有以下特征：

· 化肥施用總量遠(yuǎn)超過農(nóng)藥，進(jìn)而對(duì)農(nóng)田面源污染起到?jīng)Q定性作用；

· 種田大戶李某的田塊中，面源污染主要集中分布在中下游關(guān)鍵田塊。

生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益模型可有效兼顧生產(chǎn)與生態(tài)的經(jīng)濟(jì)效益，指導(dǎo)作物生產(chǎn)的農(nóng)藥化肥合理施用量。農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的核算，有助于在兼顧生產(chǎn)效益的同時(shí)，減少化肥農(nóng)藥施用量，從源頭減少面源污染；并為使用生態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行污染消納提供科學(xué)依據(jù)。其計(jì)算方法如下：

生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益 = 生產(chǎn)效益 - 生態(tài)負(fù)效益

設(shè)計(jì)消納量 = 化肥施用量 - 化肥適用量

其中，生產(chǎn)效益，是種植并銷售水稻、油菜等農(nóng)產(chǎn)品的利潤(rùn)，即銷售農(nóng)產(chǎn)品的收益扣除種植成本。生態(tài)負(fù)效益，是種植中化肥施用產(chǎn)生面源污染，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響。

通過計(jì)算生產(chǎn)效益最大化和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最大化時(shí)的化肥施用量得出，生產(chǎn)效益最大化時(shí)的化肥適用量為 72.5斤/畝, 生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最大化時(shí)的化肥施用量為 60.9斤/畝。

如何最大化農(nóng)戶收益同時(shí)保產(chǎn)？

如何最大化生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)保收？

生態(tài)補(bǔ)償是以保護(hù)和可持續(xù)利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目的，以經(jīng)濟(jì)手段為主，調(diào)節(jié)相關(guān)者利益關(guān)系，促進(jìn)補(bǔ)償活動(dòng)、調(diào)動(dòng)生態(tài)保護(hù)積極性的各種規(guī)則、激勵(lì)和協(xié)調(diào)的制度安排。嚴(yán)田村暫無減少污染物排放的生態(tài)補(bǔ)償政策，可參考部分省區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中減少氮、磷等污染物排放予以補(bǔ)償，例如《江蘇省環(huán)境資源區(qū)域補(bǔ)償辦法》。與此同時(shí)，從農(nóng)民教育培訓(xùn)、環(huán)保宣傳、統(tǒng)一組織管理等角度，改善小流域農(nóng)業(yè)面源污染防治管理對(duì)策。