水稻灌區(qū)農(nóng)田退水氮磷污染現(xiàn)狀研究

李蔚然 于小彭 郝鵬 紫 賀雙梅 展廣軍 王康健 于艷青

摘要? ? 水稻是我國重要的糧食作物之一，在水稻生產(chǎn)過程中由于施肥導(dǎo)致的大量氮磷元素隨著地表徑流等方式流入排水渠道中，造成地下水污染和水體富營養(yǎng)化。本文通過對稻田的農(nóng)田退水情況進(jìn)行取樣檢測，對農(nóng)田退水的氮磷污染情況進(jìn)行監(jiān)測研究。結(jié)果表明，排水溝渠在水稻泡田期和秧苗移栽期總氮（TN）濃度最高，在泡田期、分蘗期和抽穗開花期總磷（TP）略高。

關(guān)鍵詞? ? 水稻;農(nóng)田退水;氮磷污染;監(jiān)測

中圖分類號? ? X522? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）08-0195-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract? ? Rice is one of the most important food crops in China.During the growth of rice，a large amount of nitrogen and phosphorus caused by fertilizer application flow into the drainage channels，resulting in groundwater pollution and water eutrophication.This paper conducted sampling and testing on the drainage conditions of paddy fields and monitored the nitrogen and phosphorus pollution conditions of farmland drainage.Results showed that the total nitrogen（TN）concentration in the drainage ditch was highest in the rice field and the seedling transplanting stage，and slightly higher in the rice field，tillering stage and heading and flowering stage.

Key words? ? rice;water receded from farmland;nitrogen and phosphorus pollution;monitoring

近年來，水稻灌區(qū)農(nóng)田退水氮磷面源污染程度與日俱增，使我國水體環(huán)境富營養(yǎng)化程度急速加快，帶來極大危害。其中，稻田生產(chǎn)過度使用化肥農(nóng)藥導(dǎo)致氮磷面源污染的危害最為嚴(yán)重。施入稻田的氮肥和磷肥，經(jīng)過降水或灌溉后，經(jīng)農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田退水和地下滲透等途徑，致使大量氮磷元素進(jìn)入附近水體，使其氮磷濃度升高，從而造成了水體污染。

農(nóng)業(yè)的污染負(fù)荷約占我國水體污染物的30%。據(jù)統(tǒng)計，2013年底，全社會總用水量的55%用于農(nóng)田灌溉。農(nóng)田灌溉用水在提高水稻產(chǎn)量的同時，也對水體環(huán)境產(chǎn)生了重大變化，加之水資源嚴(yán)重短缺，農(nóng)業(yè)污染對人民群眾的飲水及糧食安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 水樣采集地概況

本次農(nóng)田退水監(jiān)測地點(diǎn)選在盤錦市大洼區(qū)新立鎮(zhèn)的排水支渠，監(jiān)測渠系段全長2 000 m，控制水稻面積3 000 hm2左右，均為大面積機(jī)械種植，具有典型性。

1.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計

在排水支渠上選擇單一進(jìn)水渠段，選取長度為2 000 m的一段溝渠，沿水流方向每隔200 m設(shè)置1個采樣斷面，并在斷面水面下0.3～0.5 m左右設(shè)置1個采樣點(diǎn)，共10個采樣斷面，依次記為P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10。

采樣時間分別設(shè)在水稻不同生育期，即泡田期、秧苗移栽期、分蘗期、抽穗開花期、灌漿期，每次采樣前詢問當(dāng)?shù)卮迕袼臼┓蚀蛩幥闆r以及降雨情況，若有大量降雨或施肥情況，酌情延期3～5 d采集樣品，以保證樣品數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

1.3? ? 試驗(yàn)過程

為保證水樣性狀穩(wěn)定，均采用500 mL硬質(zhì)棕色玻璃試劑瓶采集水樣，每次采集前用待采水樣沖洗3次，洗去灰塵等雜物，沉至水面下0.3～0.5 m處采集。水樣運(yùn)輸時用塞子塞緊采樣容器，裝箱時用泡沫塑料隔板防止碰撞損壞并及時（<2 h）送往盤錦市檢驗(yàn)檢測中心對總氮（TN）、總磷（TP）進(jìn)行測定。

1.4? ? 測定項(xiàng)目及方法

總氮的檢測依據(jù)為《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度計》HJ 636—2012，該法將水中含氮化合物在堿性條件下通過過硫酸鉀消解轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，再利用紫外分光光度法測定吸光度。

總磷的檢測依據(jù)為《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》GB 11893—89。在中性條件下用過硫酸鉀或（硝酸-高氯酸）使試樣消解，將樣品中所含的磷全部氧化為正磷酸鹽，在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原生成藍(lán)色絡(luò)合物，用分光光度法測定吸光度。

2? ? 結(jié)果與分析

由表1可以看出，在泡田期和秧苗移栽期排水支渠的TN濃度最高，這是因?yàn)榇藭r為農(nóng)田排水的高峰時期，氮素隨著農(nóng)田地表徑流等方式流入排水溝渠中，在分蘗期和抽穗開花期TN濃度略低，這是因?yàn)榉痔Y期和抽穗開花期為水稻的2個需氮高峰期，水稻對氮的需求量最高。

水稻對磷的需求量小于對氮的需求量，根據(jù)測定，水稻吸磷量為吸氮量的1/4～1/3。故施磷肥約為氮肥的1/3，但是吸磷規(guī)律與吸氮規(guī)律相似。由表1可知，在泡田期、分蘗期和抽穗開花期TP平均濃度略高，這是因?yàn)榕萏锲诤脱砻缫圃云谑寝r(nóng)田排水的高峰期，而且分蘗期水田追施磷肥后，排水支渠TP濃度也有明顯提升，同時分蘗期和抽穗開花期也是降雨的高峰期，在監(jiān)測取樣階段，7—8月盤錦市大量降雨，均產(chǎn)生大量的地表徑流和農(nóng)田排水。

在水稻田施氮磷肥，水稻只能吸收部分，肥料利用率與肥料種類、施肥方式、土壤氣候條件等多種因素相關(guān)。根據(jù)資料，北方水稻氮肥利用率在30%～50%之間，而磷肥利用率更低，一般為10%～25%。多數(shù)隨排水流失，少量被土壤固定或直接揮發(fā)，從而造成大面積的農(nóng)業(yè)氮磷面源污染。從數(shù)據(jù)上看TN濃度最高超過水體富營養(yǎng)化正常標(biāo)準(zhǔn)的30倍，TP濃度最高超過水體富營養(yǎng)化正常標(biāo)準(zhǔn)的34倍，不僅造成大量的肥料資源浪費(fèi)，也給農(nóng)業(yè)用水環(huán)境帶來了巨大的壓力。

3? ? 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，排水溝渠在水稻泡田期和秧苗移栽期總氮（TN）濃度最高，在泡田期、分蘗期和抽穗開花期總磷（TP）略高。

水稻是我國最主要的糧食作物，播種面積約占糧食種植總面積的30%，而盤錦市也是我國重要的商品糧基地，具有代表性。稻田面源污染具有隨機(jī)性強(qiáng)、面積分散、不易監(jiān)測等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)導(dǎo)致稻田氮磷污染監(jiān)測工作難度大而且十分緊迫。農(nóng)田退水中氮、磷元素含量在不同程度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，很多地區(qū)達(dá)到中度甚至重度水質(zhì)污染標(biāo)準(zhǔn)，大多情況下，并未因退水中富含氮、磷養(yǎng)分而將農(nóng)田退水循環(huán)利用回灌農(nóng)田，而是任其自由排入地勢低洼的池塘、湖泊或下游河道，污染下游水體，造成農(nóng)田周邊的湖泊、河流水質(zhì)退化。因此，在追求水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的同時，也要對周圍農(nóng)田用水情況做好監(jiān)測工作，對水質(zhì)情況及時了解，以便將來及時對氮磷污染嚴(yán)重的農(nóng)田退水進(jìn)行凈化再利用。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 李衛(wèi)陽.我國水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境氮磷污染現(xiàn)狀及應(yīng)對策略[J].南方農(nóng)業(yè)，2018，12（11）：170-171.

[2] 王德蕊，鐘成華，鄧春光，等.長江三峽庫區(qū)蓄水前氮磷污染現(xiàn)狀初步研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005（1）：124-127.

[3] 胡冰濤，張龍江，楊士紅，等.稻田氮、磷損失與過程監(jiān)測方法研究進(jìn)展[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2018，34（9）：788-796.

[4] 楊嶺，趙亞男，朱慶珍.農(nóng)田排水中氮磷監(jiān)測規(guī)范化技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（9）：221.

[5] 黃仲冬.基于SWAT模型的灌區(qū)農(nóng)田退水氮磷污染模擬及調(diào)控研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011.

[6] 張司達(dá).盤錦市農(nóng)業(yè)污染源污染現(xiàn)狀及防治對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（8）：280.