水稻灌區農田退水氮磷污染現狀研究

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，在水稻生產過程中由于施肥導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化。本文通過對稻田的農田退水情況進行取樣檢測，對農田退水的氮磷污染情況進行監測研究。結果表明，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。

關鍵詞? ? 水稻;農田退水;氮磷污染;監測

中圖分類號? ? X522? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）08-0195-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（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，水稻灌區農田退水氮磷面源污染程度與日俱增，使我國水體環境富營養化程度急速加快，帶來極大危害。其中，稻田生產過度使用化肥農藥導致氮磷面源污染的危害最為嚴重。施入稻田的氮肥和磷肥，經過降水或灌溉后，經農田地表徑流、農田退水和地下滲透等途徑，致使大量氮磷元素進入附近水體，使其氮磷濃度升高，從而造成了水體污染。

農業的污染負荷約占我國水體污染物的30%。據統計，2013年底，全社會總用水量的55%用于農田灌溉。農田灌溉用水在提高水稻產量的同時，也對水體環境產生了重大變化，加之水資源嚴重短缺，農業污染對人民群眾的飲水及糧食安全構成嚴重威脅。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 水樣采集地概況

本次農田退水監測地點選在盤錦市大洼區新立鎮的排水支渠，監測渠系段全長2 000 m，控制水稻面積3 000 hm2左右，均為大面積機械種植，具有典型性。

1.2? ? 試驗設計

在排水支渠上選擇單一進水渠段，選取長度為2 000 m的一段溝渠，沿水流方向每隔200 m設置1個采樣斷面，并在斷面水面下0.3～0.5 m左右設置1個采樣點，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，每次采樣前詢問當地村民水稻施肥打藥情況以及降雨情況，若有大量降雨或施肥情況，酌情延期3～5 d采集樣品，以保證樣品數據準確性。

1.3? ? 試驗過程

為保證水樣性狀穩定，均采用500 mL硬質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）送往盤錦市檢驗檢測中心對總氮（TN）、總磷（TP）進行測定。

1.4? ? 測定項目及方法

總氮的檢測依據為《水質 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。

總磷的檢測依據為《水質 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，在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應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色絡合物，用分光光度法測定吸光度。

2? ? 結果與分析

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，這是因為此時為農田排水的高峰時期，氮素隨著農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，這是因為分蘗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，但是吸磷規律與吸氮規律相似。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，這是因為泡田期和秧苗移栽期是農田排水的高峰期，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，在監測取樣階段，7—8月盤錦市大量降雨，均產生大量的地表徑流和農田排水。

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。根據資料，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%。多數隨排水流失，少量被土壤固定或直接揮發，從而造成大面積的農業氮磷面源污染。從數據上看TN濃度最高超過水體富營養化正常標準的30倍，TP濃度最高超過水體富營養化正常標準的34倍，不僅造成大量的肥料資源浪費，也給農業用水環境帶來了巨大的壓力。

3? ? 結論

試驗結果表明，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性強、面積分散、不易監測等特點，這些特點導致稻田氮磷污染監測工作難度大而且十分緊迫。農田退水中氮、磷元素含量在不同程度上遠遠超過了地表水環境質量標準，很多地區達到中度甚至重度水質污染標準，大多情況下，并未因退水中富含氮、磷養分而將農田退水循環利用回灌農田，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，造成農田周邊的湖泊、河流水質退化。因此，在追求水稻優質高產的同時，也要對周圍農田用水情況做好監測工作，對水質情況及時了解，以便將來及時對氮磷污染嚴重的農田退水進行凈化再利用。

4? ? 參考文獻

[1] 李衛陽.我國水產養殖環境氮磷污染現狀及應對策略[J].南方農業，2018，12（11）：170-171.

[2] 王德蕊，鐘成華，鄧春光，等.長江三峽庫區蓄水前氮磷污染現狀初步研究[J].西南農業大學學報（自然科學版），2005（1）：124-127.

[3] 胡冰濤，張龍江，楊士紅，等.稻田氮、磷損失與過程監測方法研究進展[J].生態與農村環境學報，2018，34（9）：788-796.

[4] 楊嶺，趙亞男，朱慶珍.農田排水中氮磷監測規范化技術[J].現代農業科技，2015（9）：221.

[5] 黃仲冬.基于SWAT模型的灌區農田退水氮磷污染模擬及調控研究[D].北京：中國農業科學院，2011.

[6] 張司達.盤錦市農業污染源污染現狀及防治對策[J].現代農業科技，2012（8）：280.