茭白葉還田對茭田徑流排水水質(zhì)的影響

施德云， 徐波， 丁博杰， 黃鄭宸， 馬進川， 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)境惡化趨勢嚴重。因茭白田肥料施用量普遍較大，流失風險較高，其對周邊水體環(huán)境存在的污染風險日益受到關(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?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，其對水體污染的風險仍不夠清晰，限制了縉云茭白種植產(chǎn)業(yè)的進一步良性發(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)化種植進而保護周邊水體生態(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?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?shù)貍鹘y(tǒng)習慣進行。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水口水樣，分析測定銨態(tài)氮、總磷、COD等水質(zhì)指標。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，帶回實驗室及時進行分析測定。銨態(tài)氮含量采用靛酚藍比色法測定，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)量標準，Ⅲ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標準分別為小于等于1.0、0.2、20 mg·L-1，Ⅴ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標準分別為小于等于2.0、0.4、40 mg·L-1，徑流排水銨態(tài)氮平均含量的指標滿足Ⅲ類水體要求，而總磷和COD平均含量的指標未滿足Ⅲ類水體標準，部分時間段滿足Ⅲ類水體標準。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，在進入較大的河流水體之前會進一步降低銨態(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)量標準，Ⅲ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標準分別為小于等于1.0、0.2、20.0 mg·L-1，Ⅴ類水體的銨態(tài)氮、總磷、COD的含量標準分別為小于等于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含量等指標均未滿足國家V類地表水體的標準，對水體存在一定的潛在污染風險。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)生的面源污染風險。