本发明属于农业面源污染控制技术领域且公开了一种削减农田排水污染物的双层沟渠处理系统,包括上层断面以及设置在上层断面底部的下层断面,所述下层断面由陷阱、过滤墙、暗沟和沉淀池组构成,所述陷阱的前池壁顶端设有进水管以及安装在进水管上的球阀,所述沉淀池的后池壁顶端设有排水管,所述上层断面即为原有沟渠。平时沟渠里的排水从处理系统的下层断面依次通过陷阱、过滤墙、暗沟和沉淀池而得到净化,且所蓄积的废水可重新用于农业灌溉,暴雨时沟渠洪水可直接从系统上层断面通过,不影响沟渠排水功能。