本文摘要:太湖蓝藻、泰晤士河大恶臭、塞纳河生态系统崩溃、美国伊利湖爆发大规模蓝藻等多起国内外水体富营养化事件引起人们对水体环境、生态保护的重视。水体富营养化给农业生产、生态环境、经济产业文化发展造成很大负面影响,而水体富营养化的一大原因就是农田养分排放。我国
“太湖蓝藻”、“泰晤士河大恶臭”、“塞纳河生态系统崩溃”、“美国伊利湖爆发大规模蓝藻”等多起国内外水体富营养化事件引起人们对水体环境、生态保护的重视。水体富营养化给农业生产、生态环境、经济产业文化发展造成很大负面影响,而水体富营养化的一大原因就是农田养分排放。我国农业生产施肥多用氮肥、磷肥,这两类肥料的利用率都不及2/5,未被利用的肥料养分会随径流进入河流、湖泊,造成河、湖总氮量和总磷量升高。
从源头上减少化肥投入是农业面源污染治理公认的控制治理办法,但由于大部分农民对环境保护、化肥减量的认识不足,该方法施行难度较大。那么如何降低农田养分流失?经过多年研究和实践经验来看,通过水生植物富集后进行资源化再利用无疑是一种十分有效、环保、可行性高的治理措施。
科学出版社2016年3月出版的《高原农田养分高效利用理论与实践》一书,以云南高原地区农田为研究对象,以编者多年从事高原农田养分高效利用研究与实践方面成果、地方相关部门的合作团队多年研究工作为基础,较为系统地总结了高原农业生产的自然禀赋。编者还针对土壤严重退化、养分富集利用率低等问题进一步分析相应的解决策略和措施,并深刻总结养分管理、施肥模型等理念,为现代农业生产、技术推广提供了有益借鉴和参考。
农田养分流失也会增加连作障碍发生几率,进一步恶化农田土壤环境,造成农业经济损失,加快探索农田面源污染治理、水生植物吸收再利用新路径和新方法,对于我国农业经济发展具有重要意义。在2020年贵州省教育厅特色领域项目(黔教合KY字[2020]058)支持下,参考《高原农田养分高效利用理论与实践》中关于农田养分管理的细致、独到阐析,结合我国农业生产、水体自然环境治理保护多样化实际需求,本文就以水生植物吸收再利用减少农田养分流失这一方法略作讨论,以期可以为我国农业生产现代化发展、生态环境治理保护提供一定参考。
首先,明确农田养分流失的影响因素。农田盐分流失最主要的途径就是雨水径流,雨量、土壤结构、地形地势是影响径流量的主要因素,土壤养分盈余、耕作方式、土壤性质则是影响径流雨水中养分含量的重要因素。农田土壤在降雨条件下被雨滴冲刷而改变表层结构,党径流量较大时,土壤中的氮素,以及迁移能力较弱、以不溶形态存于土壤的磷则会随泥沙一起流失。农田养分流失的根本原因是土壤养分盈 余。前文说到,我国农田施肥主要是氮肥、磷肥,但这两种肥料的利用率不高,于是未被利用的磷肥、氮肥则使农田土壤养分出现盈余,当出现降雨条件时,农田土壤的养分含量就会高于地表径流,于是加速农田养分向径流转移,造成河流湖泊水体富营养化。
其次,水生植物富集农田流失养分。通过吸收河流湖泊中的氮、磷,一方面满足水生植物自身生长所需,另一方面可以达到净化污水、控制水体中磷和氮总含量的目的。不同种类的水生植物对氮、磷的吸收能力有所差异,由于地区、季节的不同,同种水生植物吸收氮、磷的能力不同。常见的水生植物如凤眼莲、水葫芦、芦苇、丁香蓼、水白菜、空心莲子草(水花生)等都对水体中的氮和磷有着较为突出的吸收能力。
再次,水生植物吸收再利用。水生植物大多富含有机物质,是一种具有开发前景和潜力的资源。水生植物资源化再利用的传统途径有:药用、食用、饲料、堆肥等。得益于各领域专家学者不断研究探索,水生植物资源化再利用的途径也越来越多,例如以菖蒲、苦草等水生植物为原料,采用厌氧发酵制备有机酸;除了可以使用水生植物吸收再利用的方法治理农田养分流失,生物炭的使用可以提升农田土壤活力,从而减少化肥的使用,经过高温分解获得的生物炭还可以用于净化水质。由于生物炭可以将碳元素“锁”在土壤中数千年,从而达到减少空气中碳含量的目的。许多水生植物如芦苇、菖蒲、空心莲子草等,茎叶较粗大,木质素含量较高,都可作为生物炭的理想制备原料。
最后,农业面源污染治理优化。我国农田养分流失、水体富营养化现象严重,控制农田养分流失的生态修复工程浩大,因而需要联动政府及相关部门、高校、科研机构、农业生产相关企业,充分发挥社会各主体的优势功能,不断探索更科学、更高效、更经济、更环保的技术方法。
一方面,需要结合水生植物资源化利用多种路径,切实优化水体处理技术工艺,另一方面,要重视农田生产投入化肥的问题,加大化肥生产负面影响的宣传推广,提倡使用有机肥,并进一步探索水生植物生产禽畜饲料、肥料的现代化生产工艺和技术,既从根本上解决农田养分流失问题,也为农村新产业发展提供更多思路。
作者简介:
胡海军,男,蒙古族,辽宁朝阳人,博士,副教授,研究方向:作物栽培与耕作、山地农业等。
吴亚男,女,辽宁营口人,博士,副教授,研究方向:作物栽培与耕作。
鄂洋,男,辽宁沈阳人,博士,讲师,研究方向:生物炭与植物养分利用。
作者:胡海军1,吴亚男1,鄂洋2
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