农业面源污染防控与水环境保护
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农业面源污染的控制策略
目前，国内外开展了大量的有关农业面源污染防控的研究，开发了不少行之有效的技术，其中部分技术还建立了示范工程，如节水灌溉、保护性耕作和生态沟渠。但是，这些更多是关注技术层面的防控，缺乏系统和全面的控制体系；更多的只是关注对农业生态系统局部或某个要素的修补或完善，而缺乏对整个农业生态系统功能的恢复与优化。事实上，农业生态系统的各种物质循环，如水分和养分，以及各个生态要素之间是相互作用的。因此，要维持和提高农业生态系统内在消纳农业面源污染的能力，需要从生态系统的全局出发，构建一个生态系统要素与物质交换、能流与物流联动、信息流互换的综合防控策略。
基于此，笔者根据面源污染的形成和发展过程于2011年提出了农业面源污染控制工程的“减源（Reduce）—拦截（Retain）—修复（Restoration）”（3R）策略与实践方案，即在农业面源污染控制工程建设过程中，以实现农业环境保护、农业经济可持续发展与农村人居环境和谐发展为目标，从污染物产生的源头开展污染物的减量化工程（减源），在污染物迁移过程中开展污染物的拦截与阻断工程（拦截），并对面源污染物进行深度的处理与再净化，在此基础上对农业生态系统进行环保修复（修复），实现农业生态系统自我修复功能的提高和系统的稳态转换。
基于循环经济理论与全球资源战略的要求，笔者对 3R 策略。进行了发展和升华，形成了另外一种更高级的农业面源污染控制工程指导模式——“源头减量（Reduce）—过程阻断（Retain）—养分再利用（Reuse）—生态修复（Restore）”（4R）策略，形成了包括源头减量、过程阻断、养分再利用和生态修复防控面源污染的综合性策略（图 2）。
基于 4R 策略布局的技术分布在各节点上，使节点技术在流程上衔接、时空上覆盖，形成区域集成技术体系，其特点有全过程、全空间覆盖，氮减排与资源利用结合，农业发展与环境保护双赢。4R 策略详述如下：
（1）源头减量。类似于点源污染控制，减少来源是农业面源污染控制的关键和最有效的策略[33]。由于养分利用效率低且肥料投入过量，直接导致了农田中氮和磷的过度排放。因此，降低源头的策略主要包括优化养分和水分管理过程，减少肥料的投入，提高养分利用效率，以及实施节水灌溉和径流控制。
（2）过程阻断。过程控制技术包括生态沟渠、缓冲带、生态池塘和人工湿地。一般来说，生态沟渠是农业领域最有效的营养保留技术之一。在生态沟渠中，排水中的氮、磷等营养物质可以通过沟渠中的生物进行有效的拦截、吸附、同化和反硝化等多种方式去除，并已在我国太湖地区得到广泛应用。此外，采用保护性耕作、免耕和生态隔离带等措施也是拦截农业面源污染的重要措施。
（3）养分再利用。养分再利用将面源污水中的氮、磷等营养物再度进入农作物生产系统，为农作物提供营养，达到循环再利用的目的。对于畜禽粪便和农作物秸秆中的氮、磷养分，可通过直接还田，或养殖废水和沼液在经过预处理后进行还田。对于农村生活污水、农田排水及富营养化河水中的氮、磷养分，可通过稻田湿地系统对其消纳净化和回用。研究结果表明，在水稻拔节期和灌浆期，稻田人工湿地对低污染水中氮、磷的净化效率分别达到了 75%—81%、82%—96%。
（4）水生生态系统修复。这里的水生生态系统指的是农业区内的污水路径，如运河、沟渠、池塘和溪流，而不是最终的目的地水域，如湖泊和水库。尽管在运输过程中采取了有效措施减少化肥投入和控制污染物输出，但仍有大量的有机质和氮、磷等污染物将不可避免地被释放出来。因此，需要对这些面源污水的输移路径进行水生生态修复，以提高其自净能力。迄今为止，已经开发并广泛应用了生态浮床、生态潜水坝、河岸湿地和沉水植物等多种修复技术。