如何实现粮食增产的同时化肥减量？南方平原水网地区因退水造成的氮磷流失面源污染如何防控？如何确保相关技术能落地应用长效运行？
9月9日，在江苏常州举行的第二届面源污染治理与管控高峰论坛上，江苏省农业科学院等9家单位共同研发的农业面源污染智慧管控方案，得到业内专家学者的一致认可。
通过多年技术研发，在江苏常州武进区新康村等地2年来的综合示范表明，科研人员在农田源头管控、排水的智慧调度及拦截净化等方面均取得进展，在南方平原水网区农业面源污染防控中实现近零排放，为我国南方农区农业面源污染控制和农业绿色高质量发展提供理论、技术和政策管理支撑。
控住肥管好水实现近零排放
夏末秋初，稻谷飘香。
记者来到常州市武进区新康村古村塘的生态高标准农田，伫立在田间的自动气象站正显示实时信息，排水渠的水泥闸板换成了精巧的自动化排水口，河道溢流坝上新装了铝合金智慧闸门……
在新康村示范的水智慧灌排调度技术，是国家重点研发计划省部联动项目“南方典型农区氮磷迁移转化过程与面源污染发生及调控机制”的重要研究内容。
据主持该项目的江苏省农业科学院薛利红研究员介绍，他们围绕南方农区氮磷的排放、迁移转化及消纳与调控机制，农田“种—土—水—肥—秸”联合管控和排水拦截净化回用技术，以及农业面源污染长效管理维护机制等开展研究，构建农业面源污染解析与智慧管理平台，制定以“管控为主、治理为辅”的农业面源污染防控方案和管维机制。
农田面源污染防控，源头肥料管控是关键。为保障粮食安全，同时实现面源污染有效防控，该项目提出水稻分区分类的施肥指导策略，出台了全国首个省级农田化肥用量定额使用地方标准。为支撑化肥定额施用，项目团队还研发了面向规模生产的轻简高效施肥技术。在新康村的应用结果表明，技术实施田块的氮、磷肥料用量平均分别减少26%和51%，水稻产量较常规田块增产11%，肥料利用效率显著提高，径流氮、磷损失分别减少约47%和42%。
除管好肥之外，如何管好水也很重要。为了从源头上减少农田径流发生，并充分利用水网区的塘浜等水系进行拦蓄回用，实现农田排出养分内循环，项目团队提出了一套完整的农田节灌控排方案。
薛利红介绍说，通过精准泡田和精准灌溉、汛期提高排水口高度等，可实现中雨不排水；通过沟塘水位提前预降以及闸泵调度等手段，在保证不影响水稻生长的前提下，可实现一般暴雨（小于100毫米）不外排，全部滞蓄于田、沟、河，实现农田排水的最大化蓄滞及污染物消解；通过循环灌溉实现水和养分回用，达到区域污染物的近零排放。
“四位一体”长效管控面源污染
养分资源利用不充分加剧了面源污染，如何实现养分高效利用已成为全球性重大科学命题。目前，我国化肥过量施用严重，肥料利用率低。
据中国农业科学院农业资源与农业区划研究所周卫院士介绍，我国常年化肥用量达5300万吨，占世界化肥用量的30%，单位耕地面积化肥用量是世界平均水平的3倍。
周卫认为，建立先进养分管理方法、实施有机肥料替代化肥策略、创制新型高效肥料、研创智能施肥机具、培育高产高效土壤是实现化学肥料减施增效的关键。
该项目团队目前正在加紧研发具有调理作用的有机肥产品，如添加水热炭、生物炭和铁锰镁等调理剂，不仅可减少有机肥生产过程中的氮损失20%—50%，有机肥总养分增加10%—15%，还可促进肥料转化、降低氮磷流失。
江苏省农业科学院杨林章研究员表示，我国人多地少、生态脆弱，既要保障粮食安全又要实现化肥面源污染管控，并确保相关技术能落地应用长效运行，是当前面源污染防控面临的难题之一。
为此，项目团队在农田化肥用量定额标准的基础上，融合数字智能、地理信息等现代化信息技术，创建了化肥实名定额购销智慧平台，为化肥“两制”（实名制购买和定额制施用）落地提供了实操工具以及监管手段。
为助推技术落地推广，项目团队还研发了农田面源污染管控数字孪生平台，通过实时监测、物理建模、数学建模等方法，将地块数据、环境数据、水质水量等多源异构数据联动，对技术和政策实施后的作用过程、长期效果进行虚拟仿真与模拟预测，为污染风险预估与防控决策提供参考依据，为技术与政策模式大范围推广提供科普示范。
“与北方农田相比，南方地区是水稻种植区，肥料损失比较大，加上沟塘浜河交织，面源污染情况更复杂、更严重，所以我国南方农区的面源污染治理研究具有重要意义。”周卫评价道，“该项目从科学用肥、智慧管水、生态化改造、长效管控与运行机制政策四方面入手，构建‘源头减量—过程拦截—修复治理—循环利用’四位一体的4R+智慧管控模式，更加精准、更加智慧、更加生态、更加长效。”
