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        茭白葉還田對茭田徑流排水水質(zhì)的影響

        2023-03-11 10:45:18施德云徐波丁博杰黃鄭宸馬進(jìn)川俞巧鋼
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年3期
        關(guān)鍵詞:單季茭白銨態(tài)氮

        施德云, 徐波, 丁博杰, 黃鄭宸, 馬進(jìn)川, 俞巧鋼*

        (1.縉云縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 浙江 縉云 321400; 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所, 浙江 杭州 310021)

        茭白是重要水生蔬菜品種且營養(yǎng)價值高,其種植廣泛分布于浙江、江蘇、江西、安徽、福建、湖北等省[1-2]。近年來,由于茭白種植效益較高,規(guī)?;N植趨勢愈發(fā)明顯[1,3-5]。為追求茭白高生物產(chǎn)量,一些茭白種植區(qū)域養(yǎng)分管理措施不當(dāng)以及氮磷鉀肥投入總量大,致使其周圍水體總氮、總磷、化學(xué)需氧量(COD)等污染物含量明顯增加,水體環(huán)境惡化趨勢嚴(yán)重。因茭白田肥料施用量普遍較大,流失風(fēng)險較高,其對周邊水體環(huán)境存在的污染風(fēng)險日益受到關(guān)注[6-10]??N云茭白是浙江省麗水市縉云縣的特色農(nóng)產(chǎn)品,憑借獨特的地理氣候優(yōu)勢和種植環(huán)境,所產(chǎn)茭白鮮嫩脆口、質(zhì)優(yōu)味美,年栽培面積4 400 hm2,全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值10億元,成為當(dāng)?shù)刂еa(chǎn)業(yè)[3-5,9]。但茭白田連續(xù)多年種植加上秸稈的直接還田利用,其對水體污染的風(fēng)險仍不夠清晰,限制了縉云茭白種植產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步良性發(fā)展。因此,我們開展了茭白葉片還田與移除不還田對徑流水質(zhì)影響的監(jiān)測研究,為茭白的合理優(yōu)化種植進(jìn)而保護(hù)周邊水體生態(tài)環(huán)境提供關(guān)鍵技術(shù)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        試驗地點位于浙江省麗水市縉云縣新建鎮(zhèn)茭白種植基地,品種為當(dāng)?shù)氐湫痛竺娣e種植的單季茭白和雙季茭白。試驗茭白田塊的土壤理化性狀如下:pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效磷和速效鉀含量分別為5.04、54.7 g·kg-1、4.68 g·kg-1、1.91 g·kg-1、156.2 mg·kg-1和152.2 mg·kg-1。

        1.2 試驗設(shè)計

        針對縉云區(qū)域廣泛種植的單季茭白、雙季茭白2個品種常規(guī)模式,各設(shè)計廢棄茭白葉還田、移除不還田2個處理。茭白田塊的水肥管理、病害防治、采摘等按照當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)習(xí)慣進(jìn)行。定期采集每個處理茭白田徑流排水出水口水樣,以及作為對照的茭白田灌溉水源進(jìn)水口水樣,分析測定銨態(tài)氮、總磷、COD等水質(zhì)指標(biāo)。水樣連續(xù)采集監(jiān)測時間為茭白徑流排水發(fā)生較多的1—9月,每個月結(jié)合具體的天氣以及種植實踐大致在8日、22日前后采樣2次。每次采樣時按照水樣采集操作規(guī)范要求先均勻混合水樣,取250 mL裝入干凈塑料瓶中,然后放入冰箱低溫冷凍暫時保存,帶回實驗室及時進(jìn)行分析測定。銨態(tài)氮含量采用靛酚藍(lán)比色法測定,總磷含量采用過硫酸鉀氧化比色法測定,COD采用重鉻酸鉀氧化法測定。

        2 結(jié)果分析

        2.1 雙季茭白種植水質(zhì)影響

        2021年1月至9月,在雙季茭白種植模式生長采摘期間進(jìn)行共13次的水質(zhì)分析,其中茭白田在1月份和2月份期間由于種植環(huán)境無明顯淹水,無徑流水樣品。監(jiān)測結(jié)果表明,作為茭白田灌溉水的銨態(tài)氮含量為0.09~1.88 mg·L-1,平均含量0.62 mg·L-1;總磷含量為0.22~0.73 mg·L-1,平均含量為0.48 mg·L-1;COD為16~64 mg·L-1,平均為34 mg·L-1。采用廢棄茭白葉還田處理的銨態(tài)氮含量為0.07~1.74 mg·L-1,平均含量0.81 mg·L-1;總磷含量為0.31~0.99 mg·L-1,平均含量為0.53 mg·L-1;COD為30~52 mg·L-1,平均含量為39 mg·L-1。將廢棄茭白葉移除不還田處理的銨態(tài)氮含量為0.03~2.83 mg·L-1,平均含量0.67 mg·L-1;總磷含量為0.07~0.79 mg·L-1,平均含量為0.45 mg·L-1;COD為21~64 mg·L-1,平均含量為37 mg·L-1。與作為進(jìn)水的茭白田灌溉水水質(zhì)相比,種植茭白后徑流水中銨態(tài)氮含量、總磷含量、COD有一定程度的上升。與茭白葉還田處理相比,將茭白葉移除不還田措施可使徑流水中銨態(tài)氮、總磷和COD平均含量分別降低17.2%、14.2%和3.8%。按照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),Ⅲ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標(biāo)準(zhǔn)分別為小于等于1.0、0.2、20 mg·L-1,Ⅴ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標(biāo)準(zhǔn)分別為小于等于2.0、0.4、40 mg·L-1,徑流排水銨態(tài)氮平均含量的指標(biāo)滿足Ⅲ類水體要求,而總磷和COD平均含量的指標(biāo)未滿足Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn),部分時間段滿足Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)。由于試驗采樣點位于茭白田塊排水出口,其發(fā)生的排水在進(jìn)入溝渠后會發(fā)生自然沉降、物理化學(xué)凈化和生物凈化,在進(jìn)入較大的河流水體之前會進(jìn)一步降低銨態(tài)氮、總磷和COD含量。試驗結(jié)果(表1)表明,雙季茭白種植模式下,采用茭白葉移除不還田的種植措施,可總體降低銨態(tài)氮、總磷、COD的含量,減輕茭白田排水對水體產(chǎn)生的面源污染風(fēng)險。

        2.2 單季茭白種植水質(zhì)影響分析

        2021年1月至9月,在單季茭白種植模式的生長采摘期間進(jìn)行共17次水質(zhì)影響監(jiān)測采樣。監(jiān)測結(jié)果(表2)分析表明,茭白田進(jìn)水的銨態(tài)氮含量為0.01~1.84 mg·L-1,平均濃度0.82 mg·L-1;總磷含量為0.37~1.15 mg·L-1,平均含量為0.69 mg·L-1;COD為20~69 mg·L-1,平均含量為38 mg·L-1。采用廢棄茭白葉還田常規(guī)種植處理的銨態(tài)氮含量為0.15~12.98 mg·L-1,平均含量3.02 mg·L-1;總磷含量為0.11~3.66 mg·L-1,平均含量為1.19 mg·L-1;COD為28~117 mg·L-1,平均含量為54 mg·L-1。將廢棄茭白葉移除不還田處理的銨態(tài)氮含量為0.01~1.15 mg·L-1,平均含量0.47 mg·L-1;總磷含量為0.20~1.59 mg·L-1,平均含量為0.65 mg·L-1;COD為28~53 mg·L-1,平均含量為40 mg·L-1。與常規(guī)種植茭白葉還田處理相比,將茭白葉移除不還田的措施可使銨態(tài)氮、總磷和COD平均含量分別降低84.6%、45.1%和26.1%,表明茭白葉移除種植方式可降低徑流排水銨態(tài)氮、總磷和COD含量。按照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),Ⅲ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標(biāo)準(zhǔn)分別為小于等于1.0、0.2、20.0 mg·L-1,Ⅴ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標(biāo)準(zhǔn)分別為小于等于2.0、0.4、40.0 mg·L-1,常規(guī)種植茭白葉還田的徑流水銨態(tài)氮、總磷和COD平均含量的指標(biāo)均不能滿足Ⅲ類水體要求;而將茭白葉移除處理的徑流水銨態(tài)氮平均濃度滿足Ⅲ類水體要求,總磷和COD平均含量的指標(biāo)距Ⅲ類水體要求尚不能滿足。試驗總體表明,單季茭白種植模式下,茭白葉移除不還田的種植措施,銨態(tài)氮、總磷、COD的含量與灌溉進(jìn)水的濃度接近,可有效降低茭白田排水對水體產(chǎn)生的面源污染風(fēng)險。

        表1 雙季茭白田徑流排水水質(zhì)

        表2 單季茭白田排水水質(zhì)分析

        3 小結(jié)

        常規(guī)種植茭白田將茭白葉還田,水體中銨態(tài)氮、總磷和COD含量等指標(biāo)均未滿足國家V類地表水體的標(biāo)準(zhǔn),對水體存在一定的潛在污染風(fēng)險。將茭白葉移除不還田處理,徑流排水銨態(tài)氮、總磷和COD含量在雙季茭白田降低17.2%、14.2%和3.8%,單季茭白降低84.6%、45.1%和26.1%。茭白葉移除不還田,水體銨態(tài)氮和COD的含量與V類水體要求相近,總體降低了其徑流排水對水體污染的風(fēng)險??傊?,茭白田常規(guī)的葉片還田的措施,會使徑流排水中銨態(tài)氮、總磷、COD含量有增加趨勢;采取茭白葉移除措施,可降低徑流排水銨態(tài)氮、總磷、COD的含量,有效減輕茭白田對水體產(chǎn)生的面源污染風(fēng)險。

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