该系统由4部分组成：1) 柑橘、耐水淹牧草和草食牲畜、长江淡水鱼等三条特色生态农业带；2) “畜-沼-果-渣-饲”等四重循环农业链；3) 建立“三带四链五网”面源污染阻控网络；4) 建立和完善果树营养诊断^[17]、库岸面源污染和库区水质监测体系.基本覆盖三峡水库1 082 hm²水域区，落差高达30 m，面积为348.93 hm²的新生消落区，总长5 311 km(包括干、支流岸线)的库岸带.

围绕循环农业运行，针对传统“畜-沼-果”循环中，普通沼液管灌系统会产气爆管、生成难溶磷酸镁铵(尿垢)结晶堵塞管道等关键环节问题，研发了沼液抗堵防爆管灌装备^[18-19]、橘渣有机复合肥及制备工艺^[20]、“畜-沼-果-饲”、“果-渣-肥”的闭合生态循环工艺，以及配套“畜-沼-果-草”和“水循环”模式，集成为四重交叉循环工艺(图 1)；并配套生态缓冲堰塘，沼液管灌工程等，形成五层拦截网；构建了多业共生、要素耦合、整体循环、综合利用的循环生态农业带^[1]，有效提高了废弃资源利用率.应用四重循环链，首创“三带四链五网”生态拦截模式(图 2)，发明了“一种水库区特色农业生产及面源污染拦截生态系统”^[1]，实现多层拦截、多重阻控和市场化移除面源污染，基本扭转了库区生态退化、农业萎缩和环境污染加剧的趋势.

为了长期监测屏障果园营养、水土流失、面源污染情况，指导控氮减磷，控制农业生产对长江水体的污染；2007年以来，项目在三峡库区的14个区县，推广实施柑橘营养诊断配方施肥，建立监测采样单元500个，面积3 400 hm²，连续定量检测柑橘园土壤和树体13种矿物质营养水平，指导果农精准施用有机配方肥或沼液肥.本文根据三峡屏障区雨水径流入库的主要途径，集成环库生态农业带氮磷阻控模式，选择位于长江支流大宁河大昌湖段、巫山县大昌镇新胜村果园为典型试验示范园区，面积200 hm²，进行运行效果分析.试验园设在兴胜村果园的巫山大昌脐橙专业合作社基地，面积133 hm²，对照园设在兴胜村果园兴胜红橙专业合作社基地，面积67 hm²，两基地地块相连，为同一面坡，屏障区柑橘带、消落区耐淹牧草带、水域区生态渔场均在同一坡面，立地条件基本一致，由排水沟和消落带牧草区分隔，位置如图 3.

在三峡库区建立屏障区柑橘—消落区耐淹牧草—水域区增殖放流拦截阻控模式，通过柑橘、牛羊和淡水鱼等特色农业，分层拦截、消纳和富集氮磷，经农产品产销链、食物链从库区移除，用市场手段，低投入、高效益解决过剩氮磷.

试验示范园大昌晚熟脐橙基地为2009年建设的移民果园，位于长江支流大宁河畔，至山顶全部是柑橘园.果园径流全部来源于降雨，品种为脐橙，失管荒芜2年. 2011年组建合作社，按600株/hm²去弱株、补缺株，应用营养诊断配方施肥技术，控氮磷减投入，并在基地下部的消落区建设近10 km耐淹牧草带，拦截果园径流携带的泥沙和氮磷，净化径流.对照果园兴胜村脐橙合作社基地，2010年定植，栽植密度600株/hm²，果园下方消落区尚未进行耐淹牧草带建植.

2010年三峡水库175 m试验性蓄水以来，项目在消落区建设耐淹牧草带示范工程，发展草饲料，所选牧草为巫山县大昌湖畔的乡土野生禾本科狗牙根属中国狗牙根种多年生耐淹牧草优选品种，命名为“三峡1号”^[1].该牧草节间贮藏有空气，可在当年10月至翌年4月的145~175 m消落区淹没浸泡下存活近5个月，经人工去除杂草、逐年淹没淘汰和植物种属间竞争，该品种形成优势群落，逐步建立以耐淹牧草为主体的消落区牧草生态系统，能有效拦截泥沙和面源污染物.吸收的氮磷通过放牧、刈割或蓄水淹没后被鱼类觅食等手段富集，并通过农产品产销途径移出库区(见图 4).

为应对三峡工程截流后，成鱼产卵孵化场所被毁、渔业资源逐年减少的情况，重庆市投资1.5亿元，全面取缔网箱养鱼，建设15个增殖放流渔种场，实行大水散养.根据水质监测情况，在最初主要放流中华鲟、胭脂鱼等珍稀鱼类的基础上，增加了草鱼、鳙鱼、鲢鱼、鲤鱼等“四大家鱼”放流量，优化了增殖放流结构^[2-24].本文围绕库区水域开展监测.

屏障区果园采用营养诊断配方施肥技术，监测树体营养，指导化肥投入；屏障区果园出口端和消落区入库进行径流监测，并统计柑橘产量，用农产品产量及其氮磷质量分数水平，推算屏障区氮磷富集和移除效果；库区用捕捞量和典型断面水质监测，用鱼类捕捞量及其氮磷质量分数水平，推算水域区氮磷移除效果.通过果树枝叶、牧草植物、绿藻绿萍和未捕获鱼类等富集的氮磷，滞留在土壤、水域等环境中，没有移除本区域的，未计入氮磷移除量.因放牧和刈割量较小，消落区牧草主要在淹没时被鱼类觅食的，不单独计算牧草的氮磷富集和移除量.

屏障区果园监测：营养诊断配方施肥是提高柑橘单产的关键技术，营养失衡可依靠叶片、土壤营养检测和叶片缺素失衡症状观察进行诊断^[5]；由于不同品种、砧穗组合、土壤pH和元素间的拮抗，都会影响柑橘对土壤营养的吸收，因此，土壤营养监测指标不能准确反映树体营养水平^[6-27]；2种以上的复合型营养丰缺失衡会干扰叶片的典型失衡症状，不易准确辨别.土壤和叶片采样和检测，按照《DB50/T 487-2012柑橘营养诊断配方施肥技术规程》，试验果园每年检测5个定点采样单元，对照果园每年检测3个采样单元，取平均值分析，每个采样单元面积为13.33 hm²左右，叶片采样每年1次，采样单元为6~13 hm²，采样时间为9-10月，采样对象为春梢营养枝叶片；土壤采样一般3~5年1次，作诊断施肥的参考；土样采集时和叶片采样点一一对应，由区县柑橘营养前处理实验室对所采土壤和叶片样进行前处理，然后将制备的干燥样送到农业部柑橘苗木质量检测测试中心进行检测.支撑柑橘营养诊断配方施肥技术，2014年农业部已将该技术定为全国农业主推技术(农办科[2014]9号)，向全国推介发布.

径流水质监测：主要是消落带牧草拦截的入库径流和小流域柑橘带果园对溪河水质阻控效果监测.在屏障区果园出口端、消落区草场底端建立水质监测点，监控雨水径流中的氮磷等富营养化指标，取样时间为未施肥期5月春旱末期，送农业部柑橘苗木质量检测测试中心检测.

水域区监测：重点是库区鱼类捕获量，出入库段和重要节点水文站断面水质监测，核算氮磷消纳量，评价库区水环境修复情况，监测数据从《长江三峡工程生态与环境监测公报(2002-2015)》中获取^[28].

氮磷移除量计算：化肥投入重点监测氮磷，氮磷移除以柑橘、鱼等农产品产量及其富集的氮磷质量分数水平为计算依据，根据监测，柑橘果实平均氮磷质量分数为0.71%(氮磷均以纯量计)，鱼类平均氮磷质量分数为2.89%.化肥利用率为单位面积投入的化肥中氮磷总量与柑橘果实中富集的氮磷总量的百分比，评估实物氮磷从库区环境中的移除水平，未计算柑橘枝叶根茎等富集和滞留在土壤中的氮磷量.

试验示范果园：2012-2014年检测结果见表 1.被检果园营养失衡率100%，根据柑橘控丰补缺的原则，按照《DB50/T 487-2012柑橘营养诊断配方施肥技术规程》，制定2013-2015年度营养诊断施肥方案；基础用肥为瑞宝牌带缓释包衣，有机质≥20%，N，P，K质量分数为13%，3%，6%的硫酸钾型橘渣有机配方肥，替代常规N，P，K质量分数为15%，15%，15%的无机复合肥^[20]；根据不同年份缺素水平，通过叶面喷施0.2%硫酸镁+0.2%硫酸锌2~3次，花前单独喷施1次硼砂，补充缺乏微量元素锌、硼等；病害主要根据检测指标，遴选硫酸铜、代森锰锌等矿质农药，在防控枝枯、果实腐烂等病害的同时，用药补充微肥，平衡营养，通过提高单位产量，增加了氮磷吸收富集能力.

对照果园：项目按照传统管理方法，制定2013-2015年度果园施肥管理方案；幼树期氮肥为主，开花投产期为复合肥.营养检测仅用作果园监测用途，没有用于指导配方施肥，没有按照检测数据对果园进行控丰补缺处理；2012-2014年检测结果见表 1，营养失衡率100%.

2013-2015年随着果园陆续投产，单产分别为2.25，9.0，30.0 t/hm²，年度间增产幅度大主要是果园初投产和盛产以及诊断施肥技术增产所致. 2013-2015年柑橘诊断施肥效果见表 2.

2012年10月采样检测. 2013年春季开始，按初投产制定诊断施肥方案，全年投入化肥615 kg/hm²，折合氮磷纯量为102.9 kg/hm²；其中橘渣配方肥600 kg/hm²，折氮磷纯量96.0 kg/hm²；尿素15 kg/hm²，折氮纯量6.9 kg/hm²；消纳橘渣秸秆600 kg/hm². 5月叶面喷施0.2%硫酸锌+0.2%硫酸镁+0.3%尿素2次，7月喷施0.08%硫酸铜1次，冬季用代森锰锌制剂清园，同时补充锰、锌元素.当年单产2.25 t/hm²，按果实平均含氮0.06%，磷0.011%测算，移除氮磷16.0 kg/hm²，化肥利用率15.55%.

2014年按初投产制定施肥方案，全年投入化肥1 215 kg/hm²，折合氮磷纯量为198.9 kg/hm²；其中橘渣配方肥1 200 kg/hm²，折氮磷192.0 kg/hm²；尿素15 kg/hm²，折纯氮6.9 kg/hm²，消纳橘渣秸秆1 200 kg/hm².同时按照缺啥补啥原则，补充镁、锌、铜、硼等微量元素，单产9 t/hm²，移除氮磷63.9 kg/hm²，化肥利用率32.13%.

2015年按投产制定施肥方案，全年投入化肥1 515 kg/hm²，折合氮磷246.9 kg/hm²；其中橘渣配方肥1 500 kg/hm²，折氮磷240.0 kg/hm²；尿素15 kg/hm²，折纯氮6.9 kg/hm²，消纳橘渣秸秆1 500 kg/hm².同时补充微量元素，单产30 t/hm²，氮磷移除213.0 kg/hm²，化肥利用率86.27%.

2013-2015年随着果园陆续投产，单产分别为4.5，7.5，9.0 t/hm²，年度间增产主要是果园逐步进入投产期所致. 2013-2015年柑橘管护效果见表 2.

2012年10月采样检测. 2013年春季按初投产制定施肥方案，全年投入瑞宝N，P，K质量分数为13%，3%，6%的硫酸钾型橘渣有机配方肥600 kg/hm²，折氮磷96.0 kg/hm²；未使用其他肥料，没有对缺乏的Mg，Zn，Cu，B进行补充.当年单产4.5 t/hm²，按果实平均含氮0.06%，磷0.011%测算，移除氮磷31.95 kg/hm²，消纳橘渣600 kg/hm²，化肥利用率33.28%.

2014年按初投产制定施肥方案，全年施N，P，K质量分数为13%，3%，6%的重庆瑞宝有机配方肥450 kg/hm²，折氮磷72 kg/hm²，湖北三宁14%，16%，15%的三元复合肥450 kg/hm²，折氮磷135 kg/hm²，共施化肥900kg/hm²，折氮磷为207kg/hm²，消纳橘渣450 kg/hm²；没有对缺乏的Mg，Zn，Cu，B进行补充.单产7.5 t/hm²，氮磷移除53.25 kg/hm²，化肥利用率25.72%.

2015年按投产制定施肥方案，全年投入湖北三宁14%，16%，15%的三元复合肥900 kg/hm²，折氮磷270.0kg/hm²；由于改施非硫酸钾型复合肥，出现了S元素偏低；没有对缺乏的S，Zn，Cu，B进行补充.单产9 t/hm²，氮磷移除63.9 kg/hm²，化肥利用率23.67%.

由图 5可知，试验园应用营养诊断配方施肥技术，均衡柑橘营养，在氮磷施用水平比对照略低的情况下，单产较快增长，氮磷利用率快速上升，逐年增加至86.27%，依靠柑橘产销富集和移除氮磷，实现库岸减源效果显著.对照果园挂果后，氮磷利用率在33.28%~23.67%间徘徊，大量氮磷滞留果园，2013-2015年过剩氮磷田间滞留量分别为64.05，153.75，206.1 kg/hm²，较试验园的86.9，135.0，33.9 kg/hm²分别高-22.85，18.75，172.2 kg/hm²，成为面源污染的重要来源.

由表 3可知，果园出口端雨水径流通过消落区牧草带拦截后，进入大宁河最终汇入长江三峡库区，试验园、牧草带和对照园底端水样中的总氮分别为0.452，0.823，0.602 mg/L，铵态氮(NH₄⁺-N)未检出，水样中都含有硝酸盐，硝态氮(NO₃^--N)为0.325，0.320，0.318 mg/L，同时也有其他含氮化合物，说明面源物质已经进入水系，面源污染阻控系统的“自净”作用正在运行，修复生态.

水样中总氮(TN)，试验园出口端为0.452 mg/L，较对照果园0.602 mg/L低33.19%，说明试验园拦截效果优于对照.径流经牧草带拦截后，进入库区时入库端水样中氮元素为0.823 mg/L，较果园出口端高82.08%；总磷(TP)由0.064 mg/L升至0.090 mg/L，增长39.7%，而溶解性总磷(TDP)由0.035 mg/L减至0.018 mg/L，减少48.6%.雨水径流经过牧草带拦截后，会混杂枯草分解的颗粒态有机物，导致水中的总氮、总磷升高；这些暂未分解的颗粒态氮磷，长期浸泡会被微生物分解，成为库区水质污染的一大来源，也是雨水径流经过牧草带后，水质由地表Ⅱ类增至Ⅲ类的原因；径流中可溶性磷明显降低，说明牧草带对可溶性磷具有较好的拦截富集效果.这些多年生牧草，可作为草饲料，通过牛羊和鱼类的觅食富集和移除氮磷.

由图 6可知，2003年三峡水库开始蓄水，库区和坝下渔获物逐年下降，由2002年蓄水前的2 935 t降至2005年的1 820 t，下降40.0%；坝下由2 800 t下降至1 970 t，减少29.6%，鱼类资源下降严重. 2006年开始取缔网箱养鱼，实施鱼类增殖放流，库区渔获物止跌回升至2014年的7 089 t，较2002年库区蓄水前增长141.5%，较2005年增殖放流前增长289.5%；坝下渔获也结束了持续下降的趋势，捕获量逐步趋于稳定.

数据来源：《长江三峡工程生态及环境监测公报(2003-2015)》^[8].图 7水质分类指数按Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，劣Ⅴ，分别对应1，2，3，4，5，6，加权平均计算，计算依据见表 4.

由图 7，表 4可知，2003-2005年三峡库区蓄水至实施增殖放流前，重庆库区长江干流入口端江津至出口端巫山的5个监测断面，水质均为Ⅲ类. 2006年实施鱼类增殖放流后，按照水流顺序，越往下游水质呈改善趋势，出口端巫山段长年稳定在地表Ⅱ-Ⅲ类水质，优于入口端江津段，通过库岸经屏障区果林精准减源，消落区过程阻控拦截，水域区末端生物治理，并通过柑橘、草食牲畜、淡水鱼等特色农产品富集，产品销售，靠市场化途径移除氮磷，保护和稳定了三峡库区水质，对保护和修复库区环境具有明显的效果.

通过构建三峡库区特色循环农业生产系统，利用农业生产生态功能，拦截和吸收消纳面源污染物，并将其转化为生态农产品，是实现三峡库区增绿、农民增收、市场保供和水资源保护的有效选择，符合国家生态文明发展战略.

采用土壤、叶片、径流综合监测，推广精准施肥管理，使用有机配方肥，可提高柑橘拦截、富集和移除氮磷等面源物效率，增加农产品产量，批量消纳秸秆等废弃物，显著减少化肥施用量，实现库岸减源.可进一步研究和监测每年柑橘树枝叶生长吸收富集氮磷等的效率，准确掌握果园控氮减磷效果，科学推进生态农业发展.

1年生杂草或水葫芦等价值较低的植物，不仅移除成本高昂，长期难以为继，而且周期性死亡，拦截固定的氮磷等营养物质会再次分解，重复污染水体.消落区植被以农作物如耐淹牧草、莲藕等为主，经植物—动物—人类为主线的食物链，通过农产品产销途径，拦截泥沙，消纳富集和移除氮磷，阻控面源污染，并产生经济效益，阻控效果优于既无经济价值，又会周期性死亡并裸露消落区的1年生杂草植被.

通过鱼类觅食，富集氮磷营养是修复水体、改善水质的重要措施.增殖放流可有效恢复库区鱼类资源，增加渔获物，减少水体富营养物总量，提高市场化移除氮磷效率.