基于农业用水量统计体系的农田退水污染削减路径研究

孙新国 初德洁 王珂 张浩哲 单惠 庞学玮

摘 要：农田退水污染是农业面源污染的核心。有效防治农田退水污染是农业面源污染控制的重要切入口，也是建设生态清洁型小流域的重要保障。针对江苏省灌区实际，通过研究适应性农业用水量统计和复核方法，构建基于统计模型的农业用水量统计体系，提高农业用水统计精度，倒逼节水灌溉，减少农田退水污染，为长江生态建设提供新的思路。

关键词：农业用水量统计；农田退水；污染削减

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

近年来，我国致力于建设美丽中国、实现碳达峰碳中和，推动经济社会发展朝着绿色多元化的方向发展，同时加大农村建设投入，在空气、水质、土壤、生态、人居环境层面对我国农村建设提出进一步要求。为推进建设美丽乡村，2020年国家发展改革委颁布《美丽中国建设评估指标体系及实施方案》，其中的22项评价指标包括水土保持，还涉及面源污染、污水排放、垃圾处理等方面。美丽清洁是生态清洁小流域的重要内容和主要特色［12］。

水利部印发《2022年水土保持工作要点》明确提出，以保护农村生态、创建良好人居环境、提高农村经济水平为目标，因地制宜打造一批生态清洁小流域。农田退水污染是农业面源污染的核心，有效防治农田退水污染是农业面源污染控制的重要切入口，也是建设生态清洁型小流域的重要保障［34］。本文针对江苏省灌区实际，构建基于统计模型的农业用水量统计体系，提高农业用水统计精度，倒逼节水灌溉，减少农田退水污染，为长江生态建设提供新的思路。

1 农田退水污染综合治理现状及存在的问题

1.1 农田退水污染现状

《2020年第二次全国污染源普查公报》［5］显示，全国由农业形成的总氮、总磷排放量分别为141.49万吨和2120万吨，占污染物排放总量的46.5%、67.2%。农业面源污染中，由种植业形成的主要水污染物中，总氮流失量为71.95万吨，总磷为7.62万吨，分别占中国流失总量的32.7%和24.8%，其中稻田面源污染占有重要比例。农业灌溉是农田来水的主要来源之一，也是形成农田退水污染的重要因素。目前，我国农田仍然存在着农药、化肥施用不当的现象，不仅肥料利用率低，高化肥、长期淹灌的稻田种植引起的大量氮磷流失，这种情况通常会因农田排水难以规范化而产生分散分布、污染地随机的特点，加大污染检测和治理的工作难度。

农业面源污染难以引起农村居民的重视，无法得到长期有效的治理，因而影响到农业生产和农村人居环境，阻碍我国农村生态环境建設的可持续发展。开展农田退水污染综合防治，引导水稻节水、增产、减肥，降低农业面污染，保障水环境安全和生态清洁型小流域建设十分重要，对建设绿水青山的美丽乡村，改善农村生产环境，维护农村水生态，打造宜居农村，达成我国乡村振兴的总目标具有重要意义［67］。

1.2 江苏省大型灌区的特点

江苏是经济大省，拥有许多大中型灌溉区，这些灌区作为国家重要粮食生产基地，体现的是江苏省名副其实的“粮袋子”“菜篮子”称号。根据2021年江苏省水资源公报，2021年江苏第一产业用水246.2亿m3，其中农田灌溉用水221.5亿m3，占第一产业用水的90.0%。

江苏省的大型生态灌区主要分布在长江、京杭运河、苏北灌溉总渠及淮沭河两岸，自2000年国家启动大型灌区续建配套与节水改造工作以来，29个大型灌区全部列入国家计划，累计投资近26亿元，设计灌溉面积182.94万hm2，规划灌溉面积73.86万hm2，节水灌溉工程面积24.55万hm2，建设内容主要包括骨干渠道衬砌、河道疏浚、渠系建筑物配套、灌区信息化建设及灌溉泵站等。《江苏省大型灌区续建配套与现代化改造规划（2021—2035）》提出，到2035年，完成全省32处大型灌区、226处中型灌区改造，走节水高效、可持续发展、设施现代化、生态良好、保障有力的绿色发展道路，努力实现“水美乡村助振兴，现代灌区惠民生”的美好愿景［8］。

对于大型灌区的建设，江苏省相关部门致力于贯彻灌区生态保护理念，生态是沟渠工程建设中需要着重考量的指标。在船行灌区建设过程中，加强水系沟通，兼顾灌区生态用水需求与灌区周围的生物多样性。构建灌区生态排水系统，拦截、净化农田排水中的氮磷污染物，进一步提升农村水体的自净能力，改善灌区及周边乡镇的生态环境［9］。灌区生态排水系统同样有助于提高灌区水资源利用率，可以在一定程度上防止人们过度开发地下水与周边河流，防止河流出现断流现象，从而减少水土流失，间接地保护了土壤，为地面植物的生长提供了良好的营养环境。引入国外先进生态灌区建设理念，在维护原河流生态、合理开发河水与地下水的前提下打造江苏省节水型生态灌区，在灌区生态修复、生态渠道建设等方面已初见成效。

1.3 农田退水污染防治存在问题

一是水肥利用率低，农业面污染源问题严重。有地区有过度使用化肥的现象，过度施肥不但会对农业生产地的土壤产生负面影响，还会造成水肥利用效率低，危害农业水生产环境。国外已有研究表明在多种污染源中农业面污染源现已成为影响水环境质量的重要因素。目前，国内为提高农作物产量与质量产任会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，导致农田内大量残留的农药、化肥排放到水体，造成受纳水体富营养化、藻类大量繁殖。可见，农业面源污染治理已成为维护农村生态环境迫在眉睫的任务。

二是未能有效构建生态沟渠长期维护机制。我国近年引入国外生态灌区建设理念，在灌区建设改造中进行了全新的尝试。打造生态沟渠，对农田生态环境的改善已初见成效，进一步提升了农村景观质量。但已建生态沟渠的护坡结构、材质的稳定性、耐久性、工程模式的推广方面仍有待论证，且由于长效管护机制的不完善，工程管护不到位，水生植物收割、底泥清淤不及时，容易引发沟类水质易再次受到污染，影响工程的长远效益。

三是农业灌溉用水统计方法存在问题。

（1）农业用水量统计方法较为粗放。近年来，对于农业用水量的统计分析工作主要为编制水资源公报所用，一般采用少量典型调查数据，参照历年农业用水量变化趋势、亩均灌溉用水量等指标，根据当年水文年型和社会经济指标进行必要的修正，总体较为粗放，统计方法的科学性和精度有待提高，统计成果的合理性难以复核。

（2）农业用水计量设施建设还很薄弱。由于地处南方丰水地区，江苏省农业用水紧张的状况实际上并不十分突出，加之近年来农业灌溉水费采取财政转移支付后，灌区节水意识淡薄，对计量设施建设没有热情。同时，少部分灌区已建量水设施经过几年运行后，也出现了许多管理维护上的问题，如量水设施遭破坏，量水设施率定不及时、量水仪表损坏等，已不能满足灌区量水工作需要。

（3）难以满足水利部对农业用水量统计要求。水利部针对农业用水统计采用逐一统计重点取用水户，对于非重点用水户，采用抽样调查，要求灌溉取水水源直接计量水量占到灌溉总用水量的50%以上，灌区水量平衡分析和复核中能够明确各种水源供水量、各类用水户的取用水量、回归水量、弃水量等项。江苏省灌区结构主要由中小型灌区构成，由于灌区内部水源工程大，目前用水统计工作还达不到上述条件。

（4）保障措施尚需进一步加强。江苏省基层从事农业用水量统计的技术人员缺乏、日常工作任务繁重，这导致统计人员难以合理分配工作，往往一身两任。管理机构的技术力量薄弱，工作经费投入不足，水利部门和有关部门之间的合作机制不健全等，这些因素正在逐渐成为影响用统计工作的突出问题。

2 农业灌溉用水量统计方法研究

根据水利部《用水总量统计方案》的统计口径和技术要求，通过对江苏省灌区水源情况及用水计量设施情况进行调研，提出满足国家农业用水统计要求并符合我省农业用水实际的用水总量统计思路。通过对不同的用水计量方法的比较，针对我省不同类型水源的灌区选择适宜、经济且满足统计精度的用水计量方法。近期结合农田灌溉水有效利用系数测算工作开展农业用水统计，远期结合农业用水计量监控工作获得的数据进行不同类型灌区农业用水统计模型参数的率定和验证，最后提出农业用水量统计参考标准的基本思路和技术框架以及农业用水统计各环节技术要求，提升农业用水统计精度，倒逼节水灌溉，减少农田退水污染。

提升农业用水统计精度减少农田退水污染研究思路图

3 结论

节水灌溉在提高土壤通气性、减轻氮磷污染、改善田间小气候及减少水稻病虫害均有良好的效果［1011］。基于农业用水量统计模型的农田退水污染削减路径可以从以下两方面入手：

（1）加强用水总量统计工作，严格落实最严格水资源管理制度，从制度上保障农业节水体系的构建与实施

加强用水总量统计工作是落实最严格水资源管理制度的重要任务。以坚守水资源开发红线、严格控制水总量利用为核心目标，加强用水总量统计工作，及时准确地统计全国各地区、各流域以及各行业的用水情况，争取做到及时反映用水总量控制制度实施效果。

（2）当前，农业退水污染问题不容小视，构建基于农业用水量统计体系的节水灌溉与少施化肥、多次施肥的水肥调控模式，从科学技术的角度严格把控化肥施用标准及施用方法。

水稻采用节水灌溉与少施化肥、多次施肥的水肥调控模式，既可减少灌溉水量，还可以将雨水利用理念充分运用到农业生产中，减少排水量和渗漏量以及农业排水携带的污染物。

参考文献：

［1］王爱国.大力推进灌区生态文明建设［J］.中国水利，2013（15）.

［2］程文辉.对灌区水生态文明建设的思考［J］.中国水利，2013（06）.

［3］顾斌杰，王超，王沛芳.生态型灌区理念及构建措施初探［J］.中国农村水利水电，2005（12）.

［4］茆智.提倡建设一个节水型、生态型灌区［J］.中国水利，2004（18）.

［5］第二次全国污染源普查公报［J］.环境保护，2020，48（18）：810.

［6］张绍强.做好大型灌區续建配套与节水改造提高管理水平和管理效率［J］.中国农村水利水电，2015（12）.

［7］柴云飞.大型灌区续建配套与节水改造应注重解决的几个问题［J］.农业与技术，2013（10）.

［8］蒋晓红，龚志浩.江苏省大型灌区现代化改造需求分析——以洪金灌区为例［J］.江苏水利，2018（12）.

［9］王超，王沛芳，侯俊，等.生态节水型灌区建设的主要内容与关键技术［J］.水资源保护，2015（06）.

［10］万玉文.基于节水灌溉模式的稻田增产减污研究［J］.中国农村水利水电，2012（05）.

［11］武继承，杨永辉，郑惠玲，等.分期灌溉与施肥耦合对砂质潮土地作物产量和水分利用效率的影响［J］.灌溉排水学报，2014（Z1）.

基金项目：江苏省自然科学基金项目“极端降雨下海绵城市的水文效应及建设目标值确定方法研究”（BK2019 1050）；江苏省高校自然科学面上项目“海绵城市的水文效应及建设目标值确定方法研究”（18KJD560001）；江苏省高校哲学社会科学一般项目“基于大数据和智能算法的南方多水源地区用水总量统计方法研究”（2019SJA1659）

作者简介：孙新国（1987— ），男，汉族，河南信阳人，博士，副教授，研究方向：大数据和智能算法在工程管理中的应用。