人工湿地是拦截农田径流的最佳防护方案

美国明尼苏达州Le Sueur河流域内，一处人工湿地的景致。

美国堪萨斯大学近期发布的一篇新论文发现，沿水道河岸修建人工湿地是减少大型河流中硝酸盐和泥沙流入的最经济有效的方法。该研究建议，与其关注控制农场端的排放，更应该在全流域范围内落实以湿地为手段的保护措施。

该研究发表在《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。利用计算机建模，展现明尼苏达州南部Le Sueur河流域的情况。Le Sueur河流域受到玉米和大豆集约化生产带来的农田径流影响；流域内的作物有代表性，能体现整个美国中西部北部地区的作物特点。

研究人员称，硝酸盐和泥沙负荷过度会影响当地鱼类种群、增加饮用水处理成本，同时也会对下游造成影响。流域有着牵一发而动全身的效果。也就是说，一段河流是否适合休闲垂钓和游泳，大大取决于其上游居民与河流有关的行为决策。如过多污染物进入下游水体（例如水库或海洋），则会引起藻华事件、导致缺氧或形成生物“死区”。墨西哥湾北部死区就与来自密西西比河流域的硝酸盐直接相关。

研究团队比较了改善流域水质的几类可能方法，例如拦截农田径流和建造湿地；并计算了各方法的经济成本。大多数方法要求各个农场的自愿参与，且实施机构数量众多、良莠不齐。因此，研究人员认为，这些方法往往效果不佳。

目前Le Sueur河流域内实施了多种单一管理模式或保护措施，包括覆盖作物、高精度施肥、少耕法、人工湿地和河谷两侧阶地管理。研究团队也考虑了这些不同的做法。但是在美国，面源管理是通过激励计划自愿实施的，且这类保护实践往往着眼于农场端，效果远不及流域协调方法。在某种程度上，可以将其类比为一个回收项目，“有人回收总比没人回收好”。

研究团队发现，人工湿地是最有效的保护措施，尤其是规模和选址在集水区（即，水流入同一水道的整个区域）尺度上经过评估的人工湿地。湿地的作用体现在两个方面：减缓流入溪流和河流的水流速度；湿地中的植被和微生物可以处理来自作物肥料的养分。

梅普尔湿地（Maple）建造于约15年前，是Le Sueur河流域内梅普尔河一条支流上的河流湿地。

湿地中的微生物和植物能帮助去除水中的硝酸盐；此外，还可以在丰水期阻挡水流，削减洪峰流量，进而减少从附近河道运移至下游的泥沙。

这项新研究侧重于建造小规模、浅型河流湿地，稳定河谷的经济性。该措施显然比农田管理更具成本效益。为确保湿地发挥作用，前期选址要慎之又慎。研究认为，综合管理战略必须将整个集水区作为一个系统，整合不同项目和机构的资金，准确选定河流湿地位置，确保湿地能够在减少流入水道的硝酸盐和泥沙方面发挥最大潜力。固守传统方式无法促进在改善农业区水质方面取得实质进展。相反，如能够充分考虑水污染源与不同管理方案之间的相互作用，保护行动及其投资的效率将大大提高。

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