本文摘要:太湖藍藻、泰晤士河大惡臭、塞納河生態系統崩潰、美國伊利湖爆發大規模藍藻等多起國內外水體富營養化事件引起人們對水體環境、生態保護的重視。水體富營養化給農業生產、生態環境、經濟產業文化發展造成很大負面影響,而水體富營養化的一大原因就是農田養分排放。我國
“太湖藍藻”、“泰晤士河大惡臭”、“塞納河生態系統崩潰”、“美國伊利湖爆發大規模藍藻”等多起國內外水體富營養化事件引起人們對水體環境、生態保護的重視。水體富營養化給農業生產、生態環境、經濟產業文化發展造成很大負面影響,而水體富營養化的一大原因就是農田養分排放。我國農業生產施肥多用氮肥、磷肥,這兩類肥料的利用率都不及2/5,未被利用的肥料養分會隨徑流進入河流、湖泊,造成河、湖總氮量和總磷量升高。
從源頭上減少化肥投入是農業面源污染治理公認的控制治理辦法,但由于大部分農民對環境保護、化肥減量的認識不足,該方法施行難度較大。那么如何降低農田養分流失?經過多年研究和實踐經驗來看,通過水生植物富集后進行資源化再利用無疑是一種十分有效、環保、可行性高的治理措施。
科學出版社2016年3月出版的《高原農田養分高效利用理論與實踐》一書,以云南高原地區農田為研究對象,以編者多年從事高原農田養分高效利用研究與實踐方面成果、地方相關部門的合作團隊多年研究工作為基礎,較為系統地總結了高原農業生產的自然稟賦。編者還針對土壤嚴重退化、養分富集利用率低等問題進一步分析相應的解決策略和措施,并深刻總結養分管理、施肥模型等理念,為現代農業生產、技術推廣提供了有益借鑒和參考。
農田養分流失也會增加連作障礙發生幾率,進一步惡化農田土壤環境,造成農業經濟損失,加快探索農田面源污染治理、水生植物吸收再利用新路徑和新方法,對于我國農業經濟發展具有重要意義。在2020年貴州省教育廳特色領域項目(黔教合KY字[2020]058)支持下,參考《高原農田養分高效利用理論與實踐》中關于農田養分管理的細致、獨到闡析,結合我國農業生產、水體自然環境治理保護多樣化實際需求,本文就以水生植物吸收再利用減少農田養分流失這一方法略作討論,以期可以為我國農業生產現代化發展、生態環境治理保護提供一定參考。
首先,明確農田養分流失的影響因素。農田鹽分流失最主要的途徑就是雨水徑流,雨量、土壤結構、地形地勢是影響徑流量的主要因素,土壤養分盈余、耕作方式、土壤性質則是影響徑流雨水中養分含量的重要因素。農田土壤在降雨條件下被雨滴沖刷而改變表層結構,黨徑流量較大時,土壤中的氮素,以及遷移能力較弱、以不溶形態存于土壤的磷則會隨泥沙一起流失。農田養分流失的根本原因是土壤養分盈 余。前文說到,我國農田施肥主要是氮肥、磷肥,但這兩種肥料的利用率不高,于是未被利用的磷肥、氮肥則使農田土壤養分出現盈余,當出現降雨條件時,農田土壤的養分含量就會高于地表徑流,于是加速農田養分向徑流轉移,造成河流湖泊水體富營養化。
其次,水生植物富集農田流失養分。通過吸收河流湖泊中的氮、磷,一方面滿足水生植物自身生長所需,另一方面可以達到凈化污水、控制水體中磷和氮總含量的目的。不同種類的水生植物對氮、磷的吸收能力有所差異,由于地區、季節的不同,同種水生植物吸收氮、磷的能力不同。常見的水生植物如鳳眼蓮、水葫蘆、蘆葦、丁香蓼、水白菜、空心蓮子草(水花生)等都對水體中的氮和磷有著較為突出的吸收能力。
再次,水生植物吸收再利用。水生植物大多富含有機物質,是一種具有開發前景和潛力的資源。水生植物資源化再利用的傳統途徑有:藥用、食用、飼料、堆肥等。得益于各領域專家學者不斷研究探索,水生植物資源化再利用的途徑也越來越多,例如以菖蒲、苦草等水生植物為原料,采用厭氧發酵制備有機酸;除了可以使用水生植物吸收再利用的方法治理農田養分流失,生物炭的使用可以提升農田土壤活力,從而減少化肥的使用,經過高溫分解獲得的生物炭還可以用于凈化水質。由于生物炭可以將碳元素“鎖”在土壤中數千年,從而達到減少空氣中碳含量的目的。許多水生植物如蘆葦、菖蒲、空心蓮子草等,莖葉較粗大,木質素含量較高,都可作為生物炭的理想制備原料。
最后,農業面源污染治理優化。我國農田養分流失、水體富營養化現象嚴重,控制農田養分流失的生態修復工程浩大,因而需要聯動政府及相關部門、高校、科研機構、農業生產相關企業,充分發揮社會各主體的優勢功能,不斷探索更科學、更高效、更經濟、更環保的技術方法。
一方面,需要結合水生植物資源化利用多種路徑,切實優化水體處理技術工藝,另一方面,要重視農田生產投入化肥的問題,加大化肥生產負面影響的宣傳推廣,提倡使用有機肥,并進一步探索水生植物生產禽畜飼料、肥料的現代化生產工藝和技術,既從根本上解決農田養分流失問題,也為農村新產業發展提供更多思路。
作者簡介:
胡海軍,男,蒙古族,遼寧朝陽人,博士,副教授,研究方向:作物栽培與耕作、山地農業等。
吳亞男,女,遼寧營口人,博士,副教授,研究方向:作物栽培與耕作。
鄂洋,男,遼寧沈陽人,博士,講師,研究方向:生物炭與植物養分利用。
作者:胡海軍1,吳亞男1,鄂洋2
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