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    黑麥草草簾浮床對(duì)農(nóng)田排水中氮的去除效果

    2022-07-01 03:26:10周佳林段婧婧薛利祥馮彥房薛利紅楊林章
    關(guān)鍵詞:浮床草簾溝渠

    舒 同,周佳林,段婧婧①,薛利祥,馮彥房,薛利紅,楊林章

    (1.江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/ 江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,江蘇 南京 210014)

    農(nóng)業(yè)面源污染具有復(fù)雜性、隨機(jī)性、隱蔽性等特點(diǎn),控制難度較大[1]。2017年,我國(guó)農(nóng)業(yè)源引起水污染的總氮(TN)和總磷(TP)排放量分別為141.49萬和21.20萬 t,分別達(dá)到TN、TP排放總量的46.5%和67.2%[2]。農(nóng)田排水溝渠有調(diào)節(jié)農(nóng)田多余水分和物質(zhì)循環(huán)等功能,兼具溪流和濕地的特征[3],是面源污染物治理技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。溝渠中的水生植物在攔截凈化過程中起著重要的作用,其不僅可以直接吸收水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),植物的存在也為微生物提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境[4-5]。多數(shù)溝渠植物在4—10月均可生長(zhǎng),具有較好的水質(zhì)凈化效果。張震等[6]在巢湖流域的溝渠中種植水芹、石菖蒲、刺苦草,溝渠植物對(duì)總氮的去除率為56.2%~74.6%,總磷去除率為44.4%~76.4%。邵凱迪等[7]研究表明,黃花水龍和狐尾藻具有較好的硝態(tài)氮耐受力,在低和高NO3--N濃度下對(duì)硝態(tài)氮的去除率分別約為90%和40%,顯著高于無植物對(duì)照。然而,在寒冷的冬季,絕大多數(shù)水生植物凋亡或停止生長(zhǎng),難以攔截凈化水體中氮、磷等污染物。

    黑麥草作為一種冷季型牧草類經(jīng)濟(jì)作物,能適應(yīng)我國(guó)南方地區(qū)冬季不太寒冷的環(huán)境,常用于土壤及污水治理修復(fù)[8]。生態(tài)浮床是基于無土栽培技術(shù)而構(gòu)建的裝置,它能綜合利用水生植物、微生物來降解水體污染物[9]。利用稻秸草簾來培育黑麥草,并固定以隔柵、浮球等材料,使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且能夠漂浮于水面,制成的黑麥草草簾浮床可通過根系交織成網(wǎng),增加供微生物附著的介質(zhì),并通過植物吸收作用增強(qiáng)對(duì)農(nóng)田排水中氮、磷的去除。前期研究表明,在低溫季節(jié)靜態(tài)條件下,黑麥草草簾浮床能夠展現(xiàn)出良好的氮去除能力,對(duì)TN、NH4+-N的去除率分別高達(dá)86.8%~96.1%和91.1%~99.1%[10]。然而,在流水條件下,黑麥草草簾浮床對(duì)農(nóng)田排水污染物去除效果尚不清楚。因此,筆者優(yōu)化了黑麥草草簾的培養(yǎng)技術(shù),并探究了不同污染負(fù)荷及水力負(fù)荷條件下黑麥草草簾去除氮的效果,以期為生態(tài)溝渠的工程化應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)及參考。

    1 材料與方法

    1.1 草簾的育苗培養(yǎng)

    選取疏密程度不同的2種稻秸草簾:稀疏型A和致密型B(0.5 m×0.5 m),在其表面分別均勻鋪撒過2 mm孔徑篩細(xì)土,以填充草簾縫隙并為幼苗提供養(yǎng)分。供試土壤取自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地,土壤基本理化性質(zhì)為:pH=5.70,w(有機(jī)質(zhì))為26.3 g·kg-1,w(全氮)為1.60 g·kg-1,w(總磷)為0.68 g·kg-1,砂粒、粉粒及黏粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26.4%、50.0%和23.6%。在草簾上均勻鋪撒黑麥草種子,每組種子用量均為16 g·m-2。設(shè)置6個(gè)處理組,分別為A-3、A-4、A-5(稀疏型草簾外加3、4、5 kg·m-2過篩細(xì)土),B-3、B-4、B-5(致密型草簾外加3、4、5 kg·m-2過篩細(xì)土),每組設(shè)4個(gè)平行。準(zhǔn)備好的草簾每日澆水2~4次,保持其始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。出苗后計(jì)數(shù),得到出苗率。苗后30 d,按照標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定黑麥草株高、根長(zhǎng)、植株生物量、葉綠素含量和根系活力。采用乙醇提取法測(cè)定黑麥草葉綠素含量,用氯化三苯四氮唑(TTC)還原法測(cè)定黑麥草根系活力[11]。

    1.2 流水試驗(yàn)

    1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地的水泥溝渠中進(jìn)行,3條溝渠尺寸均為21.0 m×1.0 m×1.2 m(長(zhǎng)×寬×高)。試驗(yàn)開始前,先在貯水池(有效容積34.3 m3)中用磷酸二氫鉀、氯化銨人工配置模擬農(nóng)田排水,使其在低氮和高氮條件下TN質(zhì)量濃度分別為5和15 mg·L-1左右,然后通過計(jì)量泵(MSAF070R31,大連立創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司)將模擬農(nóng)田排水抽到進(jìn)水裝置中,分上、中、下3層從進(jìn)水裝置上的進(jìn)水孔均勻流到溝渠中(圖1)。取樣器豎直放入溝渠中,通過取樣硅膠管分別連接至水下25、50、75 cm處,可實(shí)現(xiàn)上、中、下層水樣的采集。實(shí)際模擬水質(zhì)情況見表1。在溝渠出水口處設(shè)置自吸泵(1WZB-55,上海凌晨)將溝渠中水抽出,使溝渠中水體緩慢流動(dòng)。自吸泵的開關(guān)由設(shè)置在溝渠中部的水位控制器控制,設(shè)計(jì)水位為(0.8±0.05)m。根據(jù)前期的試驗(yàn)方法[10],將育苗培養(yǎng)后長(zhǎng)勢(shì)相近的草簾制成黑麥草草簾浮床(每片1.0 m×2.0 m),等距離鋪放在D1、D2溝渠中,每條溝渠放置5個(gè)。D1進(jìn)水流量設(shè)計(jì)為2.5 L·min-1(水力停留時(shí)間為4.7 d),D2進(jìn)水流量設(shè)計(jì)為1.5 L·min-1(水力停留時(shí)間為7.8 d)。無草簾對(duì)照組進(jìn)水流量設(shè)置為1.5 L·min-1。試驗(yàn)于2016年春季開展:3月16日—4月17日為預(yù)培養(yǎng)階段,4月18日—4月25日為低氮濃度進(jìn)水階段(階段 1),5月12日—5月20日為高氮濃度進(jìn)水階段(階段2)。2個(gè)階段試驗(yàn)開始前,先將溝渠中的水體排出(剩余水深約為5 cm),然后抽入低/高氮濃度模擬農(nóng)田排水再正式開始試驗(yàn)。

    1—UPVC管,2—堵頭,3—進(jìn)水孔,4—PVC管,5—取上層水樣硅膠管,6—取中層水樣硅膠管,7—取下層水樣硅膠管,8—微孔過濾器,9—黑麥草,10—黑麥草根部,11—浮球,12—隔柵,13—草簾。

    表1 貯水池中模擬污水水質(zhì)

    1.2.2水樣采集與監(jiān)測(cè)

    試驗(yàn)開始后,每日09:00對(duì)溝渠前、中、后段分別進(jìn)行上、中、下層的水樣采集,同時(shí)采用多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(HI 9829,HANNA)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取樣點(diǎn)水溫、pH值、溶解氧(DO)濃度和電導(dǎo)率(EC)等水質(zhì)指標(biāo),采集的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室過濾后用Skalar San++ 流動(dòng)分析儀測(cè)定TN、NH4+-N、NO3--N質(zhì)量濃度。

    1.2.3植物各指標(biāo)的測(cè)定

    每個(gè)周期結(jié)束時(shí),對(duì)各草簾的植物地上部分進(jìn)行收集、稱重。試驗(yàn)結(jié)束收獲植物并分離根部樣本,清洗后用數(shù)字掃描儀(V700 photo,EPSON,Japan)保存完整的根系圖像,再利用根系分析軟件WinRHIZO-Pro對(duì)根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根平均直徑進(jìn)行分析。

    1.3 數(shù)據(jù)處理

    水質(zhì)各參數(shù)用Excel 2021進(jìn)行分析處理后用Origin 8.0進(jìn)行作圖。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(SPSS 13.0)在0.05水平下比較D1溝和D2溝的植物生物量、組織養(yǎng)分含量和根系形態(tài)。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 黑麥草草簾的前期培養(yǎng)

    由表2可以看出,在同樣的外加土質(zhì)量下,與草簾A相比,草簾B黑麥草的出苗率、株高、生物量及葉綠素含量分別增加了5.7%~32.4%、42.6%~59.8%、20.9%~66.6%和38.9%~57.0%。

    表2 不同處理組黑麥草生長(zhǎng)狀態(tài)及生理指標(biāo)差異

    Table 2 Growth status and physiological indexes of ryegrass in different treatment groups

    處理組出苗率/%株高/cm生物量/g葉綠素含量/(mg·g-1)根系活力/(mg·g-1·h-1)A-327.7±5.3c12.9±2.9d6.47±1.88c1.00±0.15bc0.43±0.01aA-443.3±14.4bc14.2±3.8d8.58±3.09bc0.93±0.14c0.22±0.01bcA-539.8±5.0bc14.4±2.9cd11.33±0.40abc0.98±0.21c0.18±0.01cB-336.7±3.6c18.4±3.8bc7.82±1.68bc1.38±0.09ab0.24±0.01bB-445.8±19.2ab21.6±3.8ab14.29±3.89ab1.46±0.17a0.11±0.01dB-544.1±6.3a23.0±4.1a17.29±5.56a1.42±0.10a0.12±0.04d

    同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示不同處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

    B-5處理的株高、生物量最高,分別為23.0 cm和12.29 g,B-4處理的出苗率與葉綠素含量較高,分別為45.8%與1.46 mg·g-1。流水試驗(yàn)優(yōu)選B-5型黑麥草草簾重新培養(yǎng)后投入使用。

    2.2 流水試驗(yàn)

    2.2.1水體氮的去除效果

    由圖2可以看出,在低氮濃度進(jìn)水階段,3個(gè)處理組對(duì)NH4+-N的去除率為24.1%~65.3%,攔截凈化效果優(yōu)于TN(11.7%~25.2%)。對(duì)照組對(duì)TN的平均去除率為22.3%,略高于D1(19.7%)與D2(15.0%),但各組間及各水層間無顯著差異。草簾浮床處理對(duì)NH4+-N的去除率較高,最大值出現(xiàn)在D1的上層水,顯著高于無植物的對(duì)照組。D1、D2和對(duì)照組對(duì)NH4+-N的上、中、下水層平均去除率分別為56.8%、40.5%和25.6%。對(duì)照組對(duì)NO3--N的去除率可達(dá)16.7%~25.3%,顯著高于D2。

    D1—進(jìn)水流量為2.5 L·min-1,D2—進(jìn)水流量為5.0 L·min-1。

    高氮濃度進(jìn)水階段各處理組的氮去除率如圖3所示。

    D1—進(jìn)水流量為2.5 L·min-1,D2—進(jìn)水流量為5.0 L·min-1。

    3條溝渠對(duì)TN與NH4+-N的去除率分別達(dá)8.7%~20.2%與29.4~48.3%,較階段1均有所下降。對(duì)照組對(duì)TN的平均去除率為17.6%,略高于D1的13.2%與D2的13.1%,但未達(dá)顯著差異。D1、D2和對(duì)照組NH4+-N的上、中、下水層平均去除率分別為44.6%、32.5%、33.7%。D1、D2組對(duì)NH4+-N的平均去除率分別較低氮濃度階段降低了21.5%和20.8%,而對(duì)照組則增加了28.7%。高濃度階段D1、D2中NO3--N有上升趨勢(shì),對(duì)照組去除率可達(dá)18.7%~27.1%,各處理組間差異不顯著。

    2.2.2溝渠水質(zhì)參數(shù)的變化及與氮去除的關(guān)系

    相關(guān)性分析顯示,在溝渠各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)與氮去除的關(guān)系中(表3~4),階段2時(shí)TN去除率與水質(zhì)參數(shù)之間相關(guān)性最好。由表3可知,高氮濃度時(shí)水溫、DO濃度與TN去除率均呈顯著正相關(guān)(P<0.05),R2值分別達(dá)0.998與1.000;TN去除率與pH值呈極顯著正相關(guān)(R2=0.995,P=0.009),與EC呈顯著負(fù)相關(guān)(R2=-0.997,P=0.036),與COD呈負(fù)相關(guān)(P=0.052)。

    表3 水質(zhì)參數(shù)與TN去除率的相關(guān)性分析

    2.2.3植物生物量及根系形態(tài)

    在每個(gè)試驗(yàn)階段開始及結(jié)束時(shí)對(duì)黑麥草植株地上部分進(jìn)行采集刈割,測(cè)量其地上部生物量及氮、磷含量,并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)黑麥草進(jìn)行收獲。由表5可以看出,階段1時(shí),黑麥草有較好的長(zhǎng)勢(shì),D1與D2的地上部生物量較第1次刈割分別上升47.2%與27.9%,在最后收獲時(shí)又有所下降。在整個(gè)試驗(yàn)期間,植物地上部的氮、磷含量均有不同程度下降。植物根系掃描結(jié)果顯示:(1)試驗(yàn)期間D1的根系體積和直徑變化不大,根系長(zhǎng)度和表面積分別下降了21.8%與14.9%。(2)D2組根系長(zhǎng)度、表面積和體積分別增加36.9%、42.4%與48.5%。試驗(yàn)中期D2組黑麥草根系活力較低,在初始和收獲階段D1和D2黑麥草根系活力差異不大(表6)。

    表4 水質(zhì)參數(shù)與NH4+-N去除率的相關(guān)性分析

    表5 植物生物量變化

    表6 黑麥草根系形態(tài)與根系活力變化

    3 討論

    3.1 黑麥草草簾浮床對(duì)不同負(fù)荷污水的凈化效果

    溝渠受污水體中氮的輸出方式十分多元:硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中需要的主要無機(jī)氮源[12],植物吸收后通過刈割離開水體;通過微生物主導(dǎo)的硝化與反硝化作用,NO3--N以N2或N2O 的方式排出;此外,還存在厭氧氨氧化過程,以氨為電子供體,亞硝酸鹽為電子受體,最終產(chǎn)生N2,離開水體等。水生植物對(duì)不同的營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境會(huì)有不同的生理響應(yīng)。常寶亮等[13]研究發(fā)現(xiàn),一定程度的N、P濃度對(duì)植物的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用,而在高濃度下植物生長(zhǎng)受到一定程度的抑制,不過黑藻、苦草仍對(duì)水體TN有較好的凈化功能,具有較好的適應(yīng)性。黑麥草草簾在TN濃度較低時(shí)對(duì)水體中氮的去除效果優(yōu)于高氮濃度,可能黑麥草草簾在高氮濃度時(shí)生長(zhǎng)受到了一定的脅迫。

    溫度是影響植物生長(zhǎng)的重要因素,作為一種冷季型草本植物,黑麥草在寒冷的冬季也可正常生長(zhǎng),水體TN去除效率與水溫存在正相關(guān)關(guān)系(表3),說明在一定范圍內(nèi)溫度升高有利于植物和微生物的生長(zhǎng)代謝,故氮的去除得以增強(qiáng)。研究表明,DO是反硝化脫氮的重要限制因子,在缺氧狀態(tài)時(shí)NO3-和TN濃度處于下降趨勢(shì),DO較高時(shí)NO3--N和TN降解趨于停滯[14]。草簾浮床溝渠ρ(DO)為3.43~7.22 mg·L-1,始終低于對(duì)照(8.21~13.44 mg·L-1),在一定程度上制約了處理組溝渠反硝化作用,更多的NH4+-N得到轉(zhuǎn)化造成了NO3--N累積,使得TN去除率較低(表3)。黑麥草在預(yù)培養(yǎng)初期較快達(dá)到株高50 cm的刈割閾值,在階段1結(jié)束時(shí)就具有較高的生物量。流速較高的D1溝渠中黑麥草接納了更多的氮、磷養(yǎng)分,因此其生物量增長(zhǎng)較快(表5)。試驗(yàn)中黑麥草地上部氮、磷含量呈現(xiàn)穩(wěn)定下降的趨勢(shì),這一現(xiàn)象與金樹權(quán)等[15]對(duì)香菇草、水芹等水生植物凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體時(shí)體內(nèi)氮、磷含量變化相一致,可能與初期黑麥草生長(zhǎng)狀態(tài)較佳有關(guān)。

    有研究表明,水力學(xué)性能對(duì)氮的傳輸和轉(zhuǎn)化有較大影響。在層流狀態(tài)下(流速<0.93 m·min-1),隨著流速的增加,明渠中氨氮的去除速率緩慢增加,硝態(tài)氮的產(chǎn)生速率增加,有機(jī)氮和總氮濃度下降;在較低的流速下,更多的總氮被去除[16]。D1和D2處理氨氮和硝氮的變化規(guī)律與之一致,黑麥草對(duì)NH4+-N的親和力較高,具有優(yōu)先吸收NH4+-N的趨勢(shì),可能與植物對(duì)2種離子的運(yùn)輸反饋機(jī)制差異及硝化細(xì)菌等微生物活性有關(guān)[17]。不同流速的2條溝渠各水層TN、NH4+-N濃度均未達(dá)到顯著差異,可能因?yàn)樵囼?yàn)溝渠中水體流速較慢,流動(dòng)狀態(tài)較為穩(wěn)定所致(流速分別為0.003 1和0.001 9 m·min-1)。

    水生態(tài)系統(tǒng)中,氮可通過微生物硝化反硝化,植物和微生物吸收等作用得以去除,而底部缺氧和厭氧的環(huán)境更有利于這一過程的發(fā)生[18]。研究表明,種植蘆葦?shù)臏锨到y(tǒng)在接納模擬農(nóng)田排水時(shí)底層水體對(duì)NH4+-N的去除率高于上層水體,氮的去除表現(xiàn)出一定的分層效應(yīng)[19]。溝渠對(duì)氮的去除效果與之有所不同,低氮濃度進(jìn)水階段D1處理上層水體對(duì)TN和NH4+的去除率較高,但沒有達(dá)到顯著性差異。這可能是因?yàn)楹邴湶莶莺煾〈参挥跍锨嫔?,?yōu)先吸收利用溝渠上層水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽,而田間溝渠或人工濕地中的植物可吸收沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

    3.2 植物根系對(duì)氮去除的影響

    大量研究表明,水生植物在面源污染控制中發(fā)揮重要作用,而不同植物因其生長(zhǎng)特點(diǎn)不同,對(duì)水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除能力也不同[20-22]。濕地植物的根系在氮、磷等污染物的去除中發(fā)揮著重要作用。一方面可以吸收吸附污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其吸附能力與植物的根系發(fā)達(dá)程度有關(guān)[23-24];另一方面,植物根系的生長(zhǎng)能夠穿透介質(zhì)形成網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)介質(zhì)的水分運(yùn)輸與對(duì)污染物攔截去除能力[25]。此外,水生植物通過根系泌氧,會(huì)在根表面形成好氧、缺氧和厭氧區(qū),有利于好氧、異氧微生物的生長(zhǎng)代謝[26],促進(jìn)硝化、反硝化的進(jìn)行。

    植物在生長(zhǎng)過程中會(huì)向介質(zhì)釋放低相對(duì)分子量的有機(jī)物質(zhì)、根細(xì)胞脫落物及高相對(duì)分子量的黏膠物質(zhì)等[27],這些根系分泌物能夠改變根際周圍的微生物數(shù)量及群落結(jié)構(gòu),進(jìn)而促進(jìn)對(duì)污染物的分解轉(zhuǎn)化。同時(shí),植物根系也可以通過直接吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及根系分泌物的絮凝吸附作用達(dá)到對(duì)污染物的去除。李永進(jìn)等[28]研究發(fā)現(xiàn),常見的濕地植物具有發(fā)達(dá)的根系、生長(zhǎng)量大且根系氧化能力強(qiáng)的特點(diǎn),艾蒿、苔草、水芹對(duì)水體中氮、磷的去除率大于蘆葦和菖蒲。徐德福等[29]研究也表明,生物量高的植物對(duì)氮的吸收和去除能力也較強(qiáng)。該研究中低氮濃度進(jìn)水階段黑麥草地上部生物量增長(zhǎng)較快,高氮濃度進(jìn)水階段有所下降,這與對(duì)氮去除率的變化是一致的。與此同時(shí),黑麥草根系長(zhǎng)度、表面積和體積沒有顯著性變化,這說明試驗(yàn)中氮去除與黑麥草生物量變化關(guān)系較大,而黑麥草更適應(yīng)低氮濃度的生長(zhǎng)環(huán)境。與此同時(shí),作為基質(zhì)的細(xì)土及草簾能夠?yàn)楹邴湶莸纳L(zhǎng)提供一定的碳源,這有助于黑麥草在低碳氮比農(nóng)田排水中生物量的累積。

    3.3 應(yīng)用潛力

    秸稈草簾常作為護(hù)坡材料覆蓋于土壤表面,以減少土壤流失的發(fā)生[30]。在草簾的培養(yǎng)階段可適當(dāng)添加椰絲、竹絲材料或加密草簾平面結(jié)構(gòu),減少細(xì)土的添加以防止其流失。同時(shí)需要注意的是,秸稈在水中浸泡后會(huì)分解釋放出一定的有機(jī)物質(zhì),有可能引起水體COD的上升。前期研究表明,將草簾浮床用于低濃度污染水體凈化時(shí)COD會(huì)升高,但不超過30 mg·L-1,這主要是由于黑麥草的吸附和吸收作用[9]。D1和D2處理中COD均值分別為27.8和20.0 mg·L-1,略高于對(duì)照,滿足GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的Ⅳ類水要求。秸稈草簾作為一種固體纖維素碳源,適當(dāng)補(bǔ)充可緩解水體由于有機(jī)碳源不足產(chǎn)生的硝氮、亞硝氮積累,有助于反硝化脫氮的進(jìn)行[31]。

    研究表明,物種較多的區(qū)域更能利用環(huán)境中的生態(tài)位機(jī)會(huì),因而能吸收、捕獲更多的氮磷等資源[32]。目前,該研究中黑麥草草簾的物種還比較單一,未來可補(bǔ)充其他草種類型,如冬季可生長(zhǎng)的苔草、紫花苜蓿等,混合撒播培育生態(tài)草簾,以增強(qiáng)其環(huán)境適應(yīng)性;亦可將冷、暖季節(jié)草種搭配種植,以延長(zhǎng)草簾浮床的服務(wù)時(shí)期。現(xiàn)階段流水條件下,黑麥草草簾對(duì)農(nóng)田排水NH4+-N去除率可達(dá)到56.8%,對(duì)NO3--N幾乎無去除作用甚至有部分累積,對(duì)TN的去除效果較差。針對(duì)這一問題,今后可在溝渠末端安裝強(qiáng)化除氮反應(yīng)器,對(duì)NO3--N進(jìn)一步攔截凈化,提高出水水質(zhì)。

    4 結(jié)論

    研究?jī)?yōu)化了黑麥草草簾的培養(yǎng)技術(shù),并探討了不同水力停留時(shí)間與氮負(fù)荷下黑麥草草簾浮床系統(tǒng)對(duì)氮素的攔截效果,結(jié)果發(fā)現(xiàn):

    (1)培養(yǎng)試驗(yàn)中,B-5草簾培育出的黑麥草長(zhǎng)勢(shì)最好,與A-5草簾相比,其出苗率、株高、生物量及葉綠素含量分別增加10.8%、59.7%、52.6%、44.9%。

    (2)流水試驗(yàn)中,黑麥草草簾浮床的水面覆蓋率約為47.6%。黑麥草草簾在水力停留時(shí)間較短、氮負(fù)荷較低的水體中具有更好的表現(xiàn),對(duì)NH4+-N的去除效果明顯,而對(duì)NO3--N和TN的去除效果有限。

    (3)試驗(yàn)表明,溫度高更有利于氮的去除,而較高的DO濃度則會(huì)促進(jìn)NO3--N的形成從而導(dǎo)致累積。草簾浮床中黑麥草生物量較大時(shí)對(duì)低氮濃度污染水體氮去除效果最佳。今后可考慮進(jìn)一步優(yōu)化草簾育苗技術(shù)或?qū)⒉莺煾〈才c其他強(qiáng)化除氮技術(shù)聯(lián)用來凈化冬季農(nóng)田排水,以提升氮的去除。

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