農(nóng)田養(yǎng)分流失及水生植物吸收再利用研究

　“太湖藍(lán)藻”、“泰晤士河大惡臭”、“塞納河生態(tài)系統(tǒng)崩潰”、“美國伊利湖爆發(fā)大規(guī)模藍(lán)藻”等多起國內(nèi)外水體富營養(yǎng)化事件引起人們對水體環(huán)境、生態(tài)保護(hù)的重視。水體富營養(yǎng)化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)文化發(fā)展造成很大負(fù)面影響，而水體富營養(yǎng)化的一大原因就是農(nóng)田養(yǎng)分排放。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yǎng)分會隨徑流進(jìn)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(nóng)業(yè)面源污染治理公認(rèn)的控制治理辦法，但由于大部分農(nóng)民對環(huán)境保護(hù)、化肥減量的認(rèn)識不足，該方法施行難度較大。那么如何降低農(nóng)田養(yǎng)分流失?經(jīng)過多年研究和實踐經(jīng)驗來看，通過水生植物富集后進(jìn)行資源化再利用無疑是一種十分有效、環(huán)保、可行性高的治理措施。

　　科學(xué)出版社2016年3月出版的《高原農(nóng)田養(yǎng)分高效利用理論與實踐》一書，以云南高原地區(qū)農(nóng)田為研究對象，以編者多年從事高原農(nóng)田養(yǎng)分高效利用研究與實踐方面成果、地方相關(guān)部門的合作團(tuán)隊多年研究工作為基礎(chǔ)，較為系統(tǒng)地總結(jié)了高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然稟賦。編者還針對土壤嚴(yán)重退化、養(yǎng)分富集利用率低等問題進(jìn)一步分析相應(yīng)的解決策略和措施，并深刻總結(jié)養(yǎng)分管理、施肥模型等理念，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、技術(shù)推廣提供了有益借鑒和參考。

　　農(nóng)田養(yǎng)分流失也會增加連作障礙發(fā)生幾率，進(jìn)一步惡化農(nóng)田土壤環(huán)境，造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，加快探索農(nóng)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(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。在2020年貴州省教育廳特色領(lǐng)域項目(黔教合KY字[2020]058)支持下，參考《高原農(nóng)田養(yǎng)分高效利用理論與實踐》中關(guān)于農(nóng)田養(yǎng)分管理的細(xì)致、獨到闡析，結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水體自然環(huán)境治理保護(hù)多樣化實際需求，本文就以水生植物吸收再利用減少農(nóng)田養(yǎng)分流失這一方法略作討論，以期可以為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展、生態(tài)環(huán)境治理保護(hù)提供一定參考。

　　首先，明確農(nóng)田養(yǎng)分流失的影響因素。農(nóng)田鹽分流失最主要的途徑就是雨水徑流，雨量、土壤結(jié)構(gòu)、地形地勢是影響徑流量的主要因素，土壤養(yǎng)分盈余、耕作方式、土壤性質(zhì)則是影響徑流雨水中養(yǎng)分含量的重要因素。農(nóng)田土壤在降雨條件下被雨滴沖刷而改變表層結(jié)構(gòu)，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(tài)存于土壤的磷則會隨泥沙一起流失。農(nóng)田養(yǎng)分流失的根本原因是土壤養(yǎng)分盈 余。前文說到，我國農(nóng)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(nóng)田土壤養(yǎng)分出現(xiàn)盈余，當(dāng)出現(xiàn)降雨條件時，農(nóng)田土壤的養(yǎng)分含量就會高于地表徑流，于是加速農(nóng)田養(yǎng)分向徑流轉(zhuǎn)移，造成河流湖泊水體富營養(yǎng)化。

　　其次，水生植物富集農(nóng)田流失養(yǎng)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(dá)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(qū)、季節(jié)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(jī)物質(zhì)，是一種具有開發(fā)前景和潛力的資源。水生植物資源化再利用的傳統(tǒng)途徑有:藥用、食用、飼料、堆肥等。得益于各領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)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(fā)酵制備有機(jī)酸;除了可以使用水生植物吸收再利用的方法治理農(nóng)田養(yǎng)分流失，生物炭的使用可以提升農(nóng)田土壤活力，從而減少化肥的使用，經(jīng)過高溫分解獲得的生物炭還可以用于凈化水質(zhì)。由于生物炭可以將碳元素“鎖”在土壤中數(shù)千年，從而達(dá)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(zhì)素含量較高，都可作為生物炭的理想制備原料。

　　最后，農(nóng)業(yè)面源污染治理優(yōu)化。我國農(nóng)田養(yǎng)分流失、水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，控制農(nóng)田養(yǎng)分流失的生態(tài)修復(fù)工程浩大，因而需要聯(lián)動政府及相關(guān)部門、高校、科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)企業(yè)，充分發(fā)揮社會各主體的優(yōu)勢功能，不斷探索更科學(xué)、更高效、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的技術(shù)方法。

　　一方面，需要結(jié)合水生植物資源化利用多種路徑，切實優(yōu)化水體處理技術(shù)工藝，另一方面，要重視農(nóng)田生產(chǎn)投入化肥的問題，加大化肥生產(chǎn)負(fù)面影響的宣傳推廣，提倡使用有機(jī)肥，并進(jìn)一步探索水生植物生產(chǎn)禽畜飼料、肥料的現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和技術(shù)，既從根本上解決農(nóng)田養(yǎng)分流失問題，也為農(nóng)村新產(chǎn)業(yè)發(fā)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(nóng)業(yè)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(yǎng)分利用。

　　作者：胡海軍1，吳亞男1，鄂洋2

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