黑麥草草簾浮床對(duì)農(nóng)田排水中氮的去除效果

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。