一、基本原理
长江上游丘陵地区农田污染零直排技术包括农田排水生态过滤墙和排水生态化廊道改造水质净化与资源回用技术。采用在近排水口处用PVC版填充功能填料构建生态过滤墙，对泄洪通道进行生态缓冲带及经济作物浮床建设，通过经济作物收获实现资源循环利用；长江下游平原河网区的农田污染零直排技术包括农田污染近源拦截技术、生态沟强化净化技术以及立体种养和耐低温周年沟塘水质净化。在农田内利用不同经济作物构建生态田埂，在农田退水排放通道利用填料坝等建设强化生态沟渠，在农田排水末端建设蓄滞净化湿地塘系统，进一步削减农田氮磷污染，形成周年水质净化效果；黄河流域大型灌区农田污染零直排技术包括固定设施的筛选和设计、护坡平整和压实、岸坡缓冲带植物的筛选和种植、侧渗水收集管道埋设构建用于农田侧渗排水拦截净化的排干生态缓冲带，并对农田侧渗排水的污染物排放进行量化研究。
二、工艺流程
丘陵山区农田污染零直排技术工艺是在农田田块内在每个田埂的排水口放置水土流失过滤墙；泄洪沟内，分段设置阶段式生态滞水坝，对排水进行梯级蓄滞后在坝前布设经济或景观植物浮床；对泄洪通道岸带进行清理及地形地势重塑，然后冬季型黑麦草和夏季型狗牙根或结缕草混播建设周年植物生态缓冲带。
图2-1 丘陵山区零直排技术工艺
平原河网区农田污染零直排技术工艺是在田块近排水沟渠一侧构建生态田埂；生态沟渠内种植沉水植物；沟渠内设置填料浅坝，内填沸石、陶粒、稻秸秆等填料，并可种植挺水植物实现周年拦截净化；沟壁采用生态植草砖，种植狗牙根等草种；在主要汇水区及高污染负荷区，选择废弃坑塘或低洼地，通过生态改造建设末端湿地并设置溢流口。
图2-2 平原河网区零直排技术工艺
黄河大型灌区农田污染零直排技术工艺为整理排干坡面为35°左右，对坡面进行压实。将4m长直径10cm的松木桩，间隔20cm打入排干最高水位处，地上露出30cm左右，并将1米高1cm孔径PE板埋入坡面，进行防坍塌工程建设。在坡面种植经过筛选适合当地的植物，并设置简易灌溉系统，确保植物初期正常生长。
图2-3 黄河大型灌区零直排技术工艺
三、技术创新点及主要技术经济指标
1 技术创新点
长江丘陵山区：在不减少种植业生产产值的前提下，采用农田特种作物构建农田径流近源拦截坝，减少降雨径流直排、削减氮磷等污染物、减少水土流失，同时增加农业收入。
长江平原河网区：以不同经济作物构建生态田埂，在生产粮食的同时，有效拦截农田径流污染、保障农田水肥高效利用。
黄河大型灌区：（1）首次提出将黄河大型灌区排干生态修复用于农田侧渗水污染排放防控的技术应用方案；（2）通过不同类型侧渗收集管的研发，实现对黄河大型灌区农田侧渗水水量和水质的量化研究。
2 主要技术经济指标
在丘陵山区重庆永川区，在100亩示范区通过建设特种作物拦截坝可增加10亩粮食作物种植，实现农民增产增收。同时，浮床上可种植空心菜、水芹等经济作物种植，每年产量20-25斤/m2，实现额外增收。
在平原河网区常州金坛，通过特种作物田埂种植，可增加种植面积约1000 m2，在有效近源拦截农业面源污染的同时增加产量和收入。
在内蒙古气温较低的非灌溉期，生态缓冲带收割的植物可以用于牲畜的补充饲料，8000 m2种植面积可收割饲料约4000kg以上，可节约农户购买青储饲料或者干草饲料成本。
四、技术来源及知识产权概况
4.1 专利
（1）自主研发，一种用于净化污染水体的框架式生物纳污消污栅，发明专利，ZL200510023557.8；
（2）自主研发，一种用于农田排水口的污染物促沉净化装置，发明专利，ZL201410243370.8；
（3）自主研发，一种用于入河排水污染物的拦截净化系统，发明专利，ZL201410242865.9；
（4）自主研发，一种缓冲带防护隔离区地表径流收集净化系统，发明专利，ZL201511025898.9；
（5）自主研发，一种植物复合净化水质的装置，实用新型专利，ZL201921979176.0；
（6）自主研发，一种生态浮岛，实用新型专利，ZL201922005114.6；
（7）自主研发，一种生态化河道挡墙，实用新型专利，ZL201922005113.1；
（8）自主研发，一种生态河道护岸，实用新型专利，ZL201922005112.7；
（9）自主研发，一种生态水体净化装置，实用新型专利，ZL201922005111.2；
4.2 规范
（1）稻田面源污染防控技术规程，Q/SHJC202302-2023。
4.3 论文
（1）Naxin Cui, Xu Zhang, Min Cai, Guifa Chen, Li Zhou, Guoyan Zou*. Does rice straw addition and/or Vallisneria natans (Lour.) planting contribute to enhancement in nitrate nitrogen and phosphorus removal in constructed wetlands under low temperature?. Bioresource Technology, 2022, 350: 126896. (IF 11.889)
（2）Min Cai, Xu Zhang, Ahmed A.Abdelhafez, Li Zhou, Guifa Chen, Guoyan Zou, Naxin Cui*. Feasibility of improving nitrogen removal by integrating the rice straw and zeolite with drainage ditches for farmland runoff control[J]. Environmental Technology & Innovation, 2021, 21(4):101359. (IF 5.263)
（3）Cui Naxin, Zhang Xu, Cai Min, Zhou Li, Chen Guifa, Zou Guoyan*. Roles of vegetation in nutrient removal and structuring microbial communities in different types of agricultural drainage ditches for treating farmland runoff. Ecological Engineering, 2020, 155: 105941. (IF 4.035)
（4）Cui Naxin, Cai Min, Zhang Xu, Ahmed A. Abdelhafez, Zhou Li, Sun Huifeng, Chen Guifa, Zou Guoyan*, Zhou Shen. Runoff loss of nitrogen andphosphorus from a rice paddy field in the east of China: Effects of long-term chemical N fertilizer and organic manure applications. Global Ecology and Conservation, 2020, 22: e01011. (IF 3.38)
（5）张旭, 付子轼, 陈桂发, 蔡敏, 崔娜欣, 周丽, 邹国燕*. 湖滨带不同植物群落对水体氮磷净化效果的研究. 环境科学研究, 2021, 34(06): 1370-1377
4.4 软件著作权
（1）生态浮岛净水效果预测评估软件，9340528；
（2）植物复合净化水质的装置自动控制系统，9340529。
4.5 获奖
（1）“湖滨生态缓冲带划定与生态修复技术及应用”，环境保护科学技术奖，二等奖，2022年，省部级；
（2）“湖滨带退化驱动因子识别与生态修复技术”，环境保护科学技术奖，二等奖，2016年，省部级；
（3）“郊区污染河道的水环境治理技术研究与示范”，上海市科学技术奖，三等奖，2006年，省部级。
五、技术在示范工程应用概况
1.污染物过程拦截和水生态修复技术研究与示范（太湖竺山湾）；
2.宁夏星海湖湖滨缓冲带生态重建综合技术示范（宁夏石嘴山星海湖）；
3.绿色稻田水稻生产与面源污染治理控制技术集成研究与示范（上海市金山区）；
4.长三角区域稻田面源污染综合防控技术集成与示范（上海市青浦区）。
