农田进退水水质监测

苏 云，李炎渊，金绍荣，耿艳丽，毕丽萍

（1.昆明市官渡区农业综合管理服务中心，云南 昆明 650214；2.昆明市官渡区六甲街道办事处，云南 昆明 650200；3.昆明市官渡区关上街道办事处，云南 昆明 650200）

农业生产过程中，化肥对农作物产量的提高确实做出了重要贡献，但同时也带来了耕地土壤、地下水污染及农产品质量下降，对消费者健康造成负面影响等一系列问题。农业种植业化肥、农药等农用物资的不合理和过量使用，经降水或灌溉，污染物通过农田地表径流、农田排水和地下渗透进入附近水体，引起水体污染已形成共识。有效地评价和预测农业退水水质，有助于准确提出控制退水污染水体的技术措施。为了研究农田退水可能引起的地表水水质变化情况，对灌区氮、磷污染负荷和氮、磷投入情况，农田退水的水量、水质等方面的监测非常必要。通过近两个月的站点建设实地踏勘筛选，在昆明市官渡区矣六街道办事处矣六社区矣六村选择一个代表性的地块进行农田退水水质监测站点建设并实施年度监测，区域面积约6.36 hm2。

1 监测区域基本情况

1.1 地理位置

矣六街道位于昆明市区东南郊，距市中心15 km，北连小板桥街道，西接官渡街道，东与呈贡区接壤，南临滇池。昆玉高速公路、昆河铁路、彩云路、昆洛路、广福路及昆明南绕城线高速公路、环湖公路、城市轻轨穿境而过。辖矣六一组、矣六二组2个村民小组，农民收入主要以种植业为主，主要产业为花卉种植，销往斗南市场。

1.2 地形地貌

矣六街道辖区面积30.38 km2，地处滇池东岸，距滇池约700 m，隔环湖东路为滇池王官湿地。项目区村庄占地面积41.93 hm2，其中居住区面积6.36 hm2，农田面积35.57 hm2。区域总体地势北高南低，海拔1 886～1 889 m 。主要地貌有村庄、农田、沟渠、河流等类型，张家沟、张半家沟等农灌及污水沟从片区由东向西流入滇池。

1.3 气候气象

项目实施区属于亚热带高原季风气候，冬暖夏凉，年平均气温14.9 ℃，极端最高气温31.5 ℃，极端最低气温-7.8 ℃。年降雨量1 000.5 mm，月最大降雨量208.3 mm，日最大降雨量153.3 mm，降雨主要集中在5—9月。年日照时数2 327.5 h，年蒸发量1 856.4 mm。最大风速40 m/s，多为西南风。相对湿度76%。

1.4 地表水系

本项目涉及马料河，全长约20.5 km，流经经开区、呈贡区、官渡区汇入滇池。

2 技术路线

首先通过抽样调查获取各类种植模式面积、土壤氮磷总量、氮磷肥施用量、作物收获物量、废弃物量与养分含量等基础数据；其次通过周年连续原位监测（定位监测）耕地降雨、灌溉水、产流量及其特征污染物浓度，计算涵盖主要种植模式的耕地径流氮磷流失量，在抽样调查的结果基础上，开展原位监测点建设和监测，提供成果验收报告。

2.1 原位监测站点监测周期

以1年为1个监测周期，不仅包括作物生长阶段，也包括耕地非种植时段。一般情况下，1个监测周期从首季作物种植前整地开始，到下一年度同一时间段为止。

2.2 监测地块基础信息采集

监测期间详细记录监测区域各地块基本信息表、监测地块施肥情况调查表、种植情况记录表、种植季与作物对应表、作物栽培基本信息（耕作、降雨或灌溉、施肥等田间管理措施）记录表、土壤（基础土壤、监测期土壤）样品表、地块产流记载表及水样样品记录表等。

3 主要措施

3.1 科学合理选择进水、退水监测点

农田面源污染退水监测包括监测地块进水、退水监测点建设和监测设施运行（进水、退水）自动采样器、土壤墒情、在线明渠流量计及微型气象监测站（降雨量）等建设环节。监测点应具备代表性、安全性、可操作性、抗干扰性及输入与排出可控等特性。即监测地块的土壤类型、种植制度、耕作方式、栽培模式、灌排方式等在滇池流域有一定代表性，地块土壤肥力和作物产量水平能够代表所在区域的正常水平。为确保不受到人为破坏、土地征用或土地使用纠纷，监测点需布设在拥有土地产权的试验站或农场。监测点的选择要兼顾交通、工程建设和监测设施维护。监测地块尽可能选择在地形开阔的地方，远离村庄、建筑、道路、河流、主干沟渠。监测区域以汇水区为单元，汇水路线闭合，即入水和出水途径单一，可控可测。监测区域内生产投入（水源、肥料、农药）数量及基础信息明确。

3.2 确定监测指标

3.2.1 监测目的

农田面源污染原位监测的目的是要明确特定种植模式下，氮、磷等水污染物在农田生态系统中的迁移过程和迁移规律。对主要种植模式农田监测点发生的降雨、灌水、施肥及秸秆还田等过程实时实地监测，明确氮磷进入农田系统的形态特征及规律；通过对该监测点种植周期内作物收获物实时监测，明确作物收获物中籽粒等经济产量部分、秸秆等废弃物部分携带出农田系统的氮磷总量；通过对该监测点农田每一次发生的地表径流、地下淋溶实时监测，明确以地表径流形式进入地表水体和以地下淋溶形式进入地下水体的氮、磷污染物的形态特征及流失规律；通过对种植周期前后土壤中各种形态氮磷的监测，明确特定种植模式下，氮磷在土壤中残留积累特征及变化规律。对以上农田生态系统中氮磷污染物循环特征及迁移变化规律分析与总结，即可明确田块尺度下，不同种植模式农田面源氮磷污染物发生规律、形态特性及对地表水、地下水水质的影响，从而为制定农田面源防控技术措施提供参考。

3.2.2 样品种类

为达到监测目的，需对上述每个环节及过程实时实地监测，采集每一过程中不同的样品，分析其中污染物形态特征和数量。因此，农田面源污染原位监测需要测试分析的样品有各类水样、土壤样品和植株样品等。

（1）水样种类。有降雨水样、灌溉水样、地表径流水样和地下淋溶水样。在采集水量的基础上，还需要测试分析的项目有水量、pH值、总氮（TN）、可溶性总氮（TDN）、硝态氮（NO3--N）、铵态氮（NH4+-N）、总磷（TP）、可溶性总磷（TDP）、正磷酸盐（P043+-P）。水样中颗粒态氮（PN）、颗粒态磷（PP）可以分别用差减法获得，PN=TN-TDN、PP=TP-TDP。

（2）土壤样品。分为监测开始前的基础土样和监测过程中的土样。按照测试项目的不同要求，又可以分为风干土样和新鲜土样。风干土样测试有机质、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量（CEC）、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值、电导率；新鲜土样测试硝态氮、铵态氮、含水率等。

（3）植株样品。主要是花卉样品，除了需要称量所有植株样品的干重外，还需测试样品中的全氮、全磷、全钾含量。

3.3 监测质量控制

3.3.1 实时采样监测

为实时掌握监测点的降水、产流情况，应在每个监测站点产生径流时，对监测点进行样品采集与检测。开展监测时，样品的采集、运输、保存、测试等环节都必须按要求实时进行，否则测试结果的可靠性和真实性均得不到根本保证；在监测区作物管理、代表性样品的采集、休闲期降雨与产流观测、样品测试、监测结果报告等方面都必须严格按技术规范操作，不允许随意更改监测频率、内容和步骤。此外，要保证监测的及时性和规范性，还必须配置固定的、熟练的田间小区监测实施人员和技术管理人员，并且所有人员都必须对规范的内容和监测的目的有充分的了解。

3.3.2 检测控制

为保证监测点样品测试的准确性，采取加标样和复测的方式对监测样品测试数据的质量进行控制。统一原位监测点的水样、土样及植株标准样用于抽样复检质量控制。水样、土样及植株标准样按照3%比例穿插标样，为了控制样品分析的质量，按照10%的比例对总样品量进行复测。

3.3.3 现场检查

为了保证原位监测的质量，聘请相关专家对包括监测设施、试验人员、试验记录等全面检查并对监测技术人员进行技术指导。

3.3.4 实验室质量控制

采用空白实验、校准曲线的核查、加标样分析等手段控制实验室内质量，以发现和消除实验室存在的系统误差。

4 结果分析

4.1 提灌水样数据偏高

马料河提灌水总氮、可溶性总氮、铵态氮、硝态氮、总磷、可溶性总磷等指标跟项目区域雨水检测结果对比，提灌水样数据偏高（见下表）。

4.2 水体总氮、总磷等指标偏高

流经项目区域内的灌溉用水，在流经项目区域后，汇合出水口流出后，从检测结果可看出进水口水样各指标均低于出水口水样，说明灌溉水流经项目区域后可能由于项目区域内种植习惯、施肥习惯及灌溉方式，造成水体总氮、总磷等指标偏高（见下表）。

检测结果平均值比较表（mg/L）

5 存在问题及措施

5.1 存在问题

农田面源污染退水监测存在方法不统一、设施建设成本高、操作难度大、结果难以比对等问题，因此监测站点设施建设、监测过程管理、观测记录、样品采集、分析测试、监测质量控制、监测结果报告等各个环节应制定严格的操作技术规范，建立一套较为统一的农田面源污染退水监测技术体系。

5.2 解决措施

5.2.1 明确规定监测基本内容

明确规定农田面源污染监测过程中监测地块小区管理、观测记录、样品采集、样品测试、监测质量控制、监测结果报告等基本内容。样品分析测试环节明确规定监测地点、监测项目及采样范围、监测时间、监测布点、监测采样人员管理、监测采样质量控制、样品分析（室内）质量控制、监测结果报告等内容。

5.2.2 保证及时性和规范性

开展监测时，保证监测过程的及时性和规范性。及时性主要指在样品采集、运输、保存、测试等环节都必须按要求实时进行，否则测试结果的可靠性和真实性均得不到根本保证。规范性主要指在小区作物管理、代表性样品采集、休闲期降雨与产流观测、样品测试、监测结果报告等方面都必须严格按技术规范操作，不允许随意更改监测频率、内容和步骤。

5.2.3 配备专职管理人员

要保证监测工作及时性和规范性，还必须配置固定的、熟练的田间小区监测实施人员和技术管理人员，并且所有人员都必须对规范的内容和监测的目的有充分的了解。本项目仅开展了一年度的监测周期，有不足之处，需要进一步完善。