茭白葉還田對茭田徑流排水水質的影響

施德云， 徐波， 丁博杰， 黃鄭宸， 馬進川， 俞巧鋼*

(1.縉云縣農業農村局， 浙江 縉云 321400； 2.浙江省農業科學院 環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，規模化種植趨勢愈發明顯[1,3-5]。為追求茭白高生物產量，一些茭白種植區域養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、化學需氧量(COD)等污染物含量明顯增加，水體環境惡化趨勢嚴重。因茭白田肥料施用量普遍較大，流失風險較高，其對周邊水體環境存在的污染風險日益受到關注[6-10]。縉云茭白是浙江省麗水市縉云縣的特色農產品，憑借獨特的地理氣候優勢和種植環境，所產茭白鮮嫩脆口、質優味美，年栽培面積4 400 hm2，全產業鏈產值10億元，成為當地支柱產業[3-5,9]。但茭白田連續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業的進一步良性發展。因此，我們開展了茭白葉片還田與移除不還田對徑流水質影響的監測研究，為茭白的合理優化種植進而保護周邊水體生態環境提供關鍵技術依據。

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茭白種植基地，品種為當地典型大面積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、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 試驗設計

針對縉云區域廣泛種植的單季茭白、雙季茭白2個品種常規模式，各設計廢棄茭白葉還田、移除不還田2個處理。茭白田塊的水肥管理、病害防治、采摘等按照當地傳統習慣進行。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，分析測定銨態氮、總磷、COD等水質指標。水樣連續采集監測時間為茭白徑流排水發生較多的1—9月，每個月結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 結果分析

2.1 雙季茭白種植水質影響

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次的水質分析，其中茭白田在1月份和2月份期間由于種植環境無明顯淹水，無徑流水樣品。監測結果表明，作為茭白田灌溉水的銨態氮含量為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相比，種植茭白后徑流水中銨態氮含量、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%。按照國家地表水環境質量標準，Ⅲ類水體的銨態氮、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，其發生的排水在進入溝渠后會發生自然沉降、物理化學凈化和生物凈化，在進入較大的河流水體之前會進一步降低銨態氮、總磷和COD含量。試驗結果(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，可總體降低銨態氮、總磷、COD的含量，減輕茭白田排水對水體產生的面源污染風險。

2.2 單季茭白種植水質影響分析

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次水質影響監測采樣。監測結果(表2)分析表明，茭白田進水的銨態氮含量為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種植處理的銨態氮含量為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氮、總磷和COD含量。按照國家地表水環境質量標準，Ⅲ類水體的銨態氮、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，常規種植茭白葉還田的徑流水銨態氮、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生的面源污染風險。

表1 雙季茭白田徑流排水水質

表2 單季茭白田排水水質分析

3 小結

常規種植茭白田將茭白葉還田，水體中銨態氮、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。總之，茭白田常規的葉片還田的措施，會使徑流排水中銨態氮、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氮、總磷、COD的含量，有效減輕茭白田對水體產生的面源污染風險。