“松干流域粮食主产区农田面源污染全过程控制技术集成及综合示范”课题（2014ZX07201-009）针对我国松干流域农田面源污染负荷不明、退水入河过程不清、源头减负与过程控制技术薄弱、流域退水循环利用缺乏、水质目标管理方案缺失等问题，本着“农田源头减负、沟渠系统高效控制、缓冲带生态修复、安全入河排放”全过程控制相结合的技术思路，研发了10项关键技术，集成了稻田肥水一体化精准控制、冻融坡岗地水土与氮磷流失综合控制、稻田生态沟渠网络的氮磷联控与多级次排灌改造、河岸缓冲带拟自然湿地修复与退水安全入河控制等4大技术模式，并在120km2示范区开展了工程化示范与辐射推广。课题提交了8项技术规程，其中，2项已经颁布，5项已经立项，获得国家发明专利授权6项，形成了以流域水质目标管理方案为导向的寒冷冻融区农田氮磷面源污染全过程控制技术思路与流域控制模式，为松干流域等北方寒冷灌区农田面源污染防治和流域水质改善提供了技术思路与实现模式。
目标管理引领，全过程技术跟进
课题开展了示范区污染源监测与解析，明确了氮磷污染负荷时空变化特征，制定了流域水质目标管理方案，构建了农田面源水质目标管理信息共享平台与决策支持系统，并据此开展了防控关键技术研发、模式集成与工程示范，整体形成了以流域水质目标管理方案为导向的寒冷冻融区农田氮磷面源污染全过程控制技术思路与流域控制模式（见图1）。
肥水精准联控，稻田技术升级
针对松花江流域稻田氮肥过量施用、利用率不高、水肥耦合能力差等问题，课题组从肥、水、种植方式三个关键点入手，进行综合施策，精准联控，实现了氮磷减排。以水田精准施肥、肥水联控减负、水稻施肥插秧一体化等3项关键技术为支撑，形成了稻田肥水精准控制技术模式，改过量施肥为精准施肥，变多次施肥为一次施肥，解决了传统种植技术排水多、氮磷流失量大、追肥环节多、水肥耦合能力差等问题，推动了稻田传统技术的变革。示范区稻田在增产增收的同时，氮磷肥减量15%以上，氨氮和总磷流失量减少76%和36%。该技术模式体现了松花江流域乃至东北稻区稻田水肥技术的突破与创新。
控-调-用组合拳，坡地径流变害为利
针对目前坡岗地种植模式单一、过量施肥、施肥结构不合理、坡耕地径流向下游输送及顺坡种植水土流失严重等问题，课题组建立了“植物篱埂阻控-种植与施肥结构调控-径流再利用”一体化的坡耕地氮磷流失小流域控制模式，通过土壤耕作改制、种植结构调整、施肥结构优化以及径流导流再利用手段，把坡耕地水土与氮磷流失的“控、调、用”有机地结合起来，实现了坡耕地面源污染的有效控制。植物篱埂垄作区田技术通过坡耕地微地形与微生境改造，显著提升了水土流失的控制效果；通过源头减量和施肥结构优化使坡地玉米肥料减量15%以上，实现了氮磷的高效利用及流失控制；坡耕地径流导流及再利用技术，使径流汇流及再利用率达到90%，旱改水的稻田种植效益提高了2-3倍。

灌排有序，强阻氮磷输送
针对松花江流域稻田现有沟渠结构氮磷阻控能力不强、排水体系薄弱等问题，课题组集成出基于稻田生态沟渠网络的氮磷联控与多级次排灌技术模式，创造性地提出了双梯形断面结构，实现了沟渠流水的分层控制，并通过乡土净水植物芦苇和香蒲等形成立体植物墙阻控系统，获得了理想的氮磷阻控效果；在农田尺度上，以最小工程量构建起了形式灵活、结构简单的排渠-田块镶嵌式回灌井，实现了退水就地回灌，将水利用效率从0.50提高到0.65；在小流域尺度，提出了“一点、两线、三层次”的稻田新型排灌模式，分别从点、线、面三个控制单元考量稻田灌溉与排水控制，通过不同单元组合与设计，有针对性地提升了不同稻田灌区退水利用效率。
荒滩变湿地，筑构生态防线
针对流域农田退水末端河岸缓冲带湿地植被退化、氮磷截留功能羸弱和河岸带退水无序等问题，课题组通过“沟渠-缓冲塘-湿地-水域”生态格局设计，在湿地分布调查基础上，模拟自然湿地群落与自组织演替过程，形成了以湿地类型精准区划为基础的拟自然群落修复技术体系，使湿地混合群落生物量提高30%以上，生物多样性指数增加了0.12，退水经过湿地后氨氮和总磷负荷削减36%和44%以上。通过核算湿地单位面积的氮、磷削减能力阈值（mg/m2），确定湿地氮磷安全负荷区间，确定了退水入湿闸门控制方法，解决了湿地缺水问题，获得了湿地修复与氮磷截留双增益，实现了湿地排水水质氨氮、总磷分别控制在1.5mg/L、0.3mg/L以下的流域水质管理目标。
全民齐动员，流域清洁化
课题组以流域水质目标管理方案为导向，以稻田及坡岗地源头氮磷流失控制为核心，以新型灌排沟渠体系建设为纽带，以河岸带汇流安全入河控制为保障，在30余km2的核心示范区开展了4大技术模式的工程化示范，并在地方政府的大力支持下，在120km2示范区开展了农业企业、农业合作社与农民的技术培训与重点推广，取得了良好的示范推广效果。经第三方评估，核心示范区稻田氮磷肥投入量降低15%以上，灌区退水回灌率达到30%，氨氮和总磷流失量平均减少76%和36%以上，单产平均增加5%以上；坡岗地小流域的径流汇流及再利用率达到90%，旱改水的稻田种植效益比坡地玉米提高了2-3倍，化肥减量15%以上；湿地示范工程控制农田面积约25km2，氨氮和总磷负荷削减36%和44%以上，退水入河氨氮和总磷浓度降低到0.5mg/L左右和0.22mg/L以下，实现了退水安全入河。
本课题的实施使示范区排水进入蚂蚁河的氨氮和总磷稳定地控制在1.0 mg/L和0.22mg/L以下的水平，明显好于课题考核指标的要求。同时，课题研发的技术模式已经列入了地方政府的推广计划，水质目标管理决策支持系统已在地方农业管理部门试用，课题技术成果必将对松干流域乃至我国类似地区农田面源污染控制和流域水质改善，为农业的绿色转型与高质量发展提供有力支撑。