摘要:針對我國農業生產中面源污染嚴重的問題，以多孔生態混凝土為基質構建農田生態排水溝，研究新型農田生態排水溝對稻田排水中氮磷的去除效果及機制。結果表明，基于多孔生態混凝土技術構建的生態排水溝對稻田排水中TN、TP的去除率大于土質及混凝土排水溝，有效增強了對稻田排水中氮磷的去除效果。稻田施肥后10d，生態排水溝對稻田排水中TN的去除率均值為86．57%，分別較土質(82．05%)及混凝土排水溝(83．55%)增加4．52%及3．02%;對稻田排水中TP的去除率均值為37．86%，分別較土質(25．62%)及混凝土排水溝(33．53%)增加12．24%及4．33%。研究結果完善了農田生態排水溝的構建技術，可為農業面源污染防治提供技術指導。

　　關鍵詞:稻田;生態排水溝;農業面源污染

　　目前，我國農業生產中為追求糧食高產，普遍存在過量施用化肥等現象［1，2］，加之不合理的農田灌溉排水措施，使得農田大量營養元素經農田徑流進入周邊水體，引起水環境惡化，進而導致嚴重的農業面源污染問題［3，4］。農田排水溝是農田排水進入周邊水體的主要通道，農田排水中的營養物質在排水溝的流動過程中可以通過底泥吸附、植物吸收和微生物降解等多種機制被吸收、固定或脫離排水溝［5，6］。因此，充分發揮農田排水溝的環境功能，構建農田生態排水溝成為了國內外農業面源污染防治研究的熱點。目前，我國學者在土質排水溝與混凝土排水溝的基礎上結合控制排水、適宜植物選型及工程技術開展了一系列生態排水溝的研究［4，7－9］。然而，以土質排水溝為基礎的生態排水溝工程耐久性較差，加大了后期工程維護工作量，同時土質邊坡穩定性較差，增加了水土流失的風險;以普通混凝土材料構建生態排水溝，材料透水性能較差，影響排水溝降漬功能與農田水分循環過程，此外，選用混凝土材質無法體現基質對農田排水中氮磷等營養物質的吸附作用。本研究以多孔生態混凝土為基質構建農田生態排水溝，研究農田生態排水溝對稻田排水中氮磷的去除效果及機制，為農業面源污染防治提供技術指導。

　　1材料與方法

　　1．1試區概況

　　試驗區位于江蘇省南京市高淳區椏溪鎮尚義村，屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，雨量豐沛，年平均氣溫16．2°C，年降雨量1194．7mm，年蒸發量861．9mm，日照時數2027．6h，平均無霜期245d。當地習慣稻麥輪作，土壤為滲育水稻土。

　　1．2試驗處理

　　在承接相同稻田排水的條件下，分別建立土質、混凝土、生態排水溝系統，排水溝為平坡，長度均為50m，排水溝斷面按照當地習慣設計，深度為50cm，底寬為30cm，邊坡系數為0．3。其中土質排水溝的溝壁與溝底均為土壤，混凝土排水溝的溝壁與溝底為傳統的混凝土板材，生態排水溝的溝壁與溝底為生態混凝土板材，兩種板材規格均為30cm×30cm×8cm(長×寬×厚)。生態混凝土板材利用多孔混凝土制備，水灰比0．3，灰骨比0．2，骨料采用1020mm單粒級沸石與普通礫石，其中沸石占骨料質量的50%。

　　2結果與分析

　　2．1不同排水溝氮素濃度變化特征

　　各排水溝水體中TN濃度在稻田施肥后的變化特征較為一致，排水溝水體中TN濃度在稻田施肥后較高，隨時間進程迅速下降，在肥后10d左右降至很低的水平(圖1)。例如，稻田施用分蘗肥后，各排水溝水體中TN濃度為11．424mg/L，肥后第3d，混凝土、生態及土質排水溝水體中TN濃度分別降至10．827、10．439及11．259mg/L，且隨著時間進程，各排水溝水體中TN濃度持續下降，在肥后第11d，混凝土、生態及土質排水溝水體中TN濃度分別降至2．703、1．720及2．593mg/L，穩定在較低水平。

　　2．2不同排水溝磷素濃度變化特征

　　各排水溝水體中TP濃度在稻田施肥后的變化特征較為一致，排水溝水體中TP濃度隨時間進程持續下降，在肥后第6d左右TP濃度下降速度減緩(圖2)。稻田施用分蘗肥與穗肥后，各排水溝水體中TP初始濃度均較低，這是由于稻田僅在施用基肥時補充了120kg/hm2磷肥，且施入稻田的磷肥只有小部分呈離子態的磷酸鹽能被作物吸收［13］，大部分被土壤吸持轉化為難溶性磷酸鹽類，在后期灌水和降雨反復的沖刷、擊濺作用下以顆粒態磷隨水排入農溝［14］。本研究中首次水樣采集時距稻田基肥施用已17d，部分磷肥已經以顆粒態磷流失，導致各排水溝水體中TP濃度保持在較低水平。

　　3結語

　　(1)生態排水溝對稻田排水中TN、TP的去除率大于土質及混凝土排水溝，有效增強了對稻田排水中氮磷的去除效果。稻田施肥后10d，生態排水溝對稻田排水中TN的去除率均值為86．57%，分別較土質(82．05%)及混凝土排水溝(83．55%)增加4．52%及3．02%;對稻田排水中TP的去除率均值為37．86%，分別較土質(25．62%)及混凝土排水溝(33．53%)增加12．24%及4．33%。

　　(2)土質排水溝對稻田排水中TN去除效果強于混凝土排水溝，對稻田排水中TP的去除效果弱于混凝土排水溝。稻田施肥后10d，土質排水溝對稻田排水中TN的去除率較混凝土排水溝增加1．50%，對稻田排水中TP的去除率較混凝土排水溝降低7．91%。

　　參考文獻:

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　　［3］WuY，HuZ，YangL．Strategiesforcontrollingagriculturalnon－pointsourcepollution:Reduce－retain－restoration(3R)theoryanditspractice［J］．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngi-neering，2011，27(5):1－6．

　　和玉璞1，洪大林1，徐爍1，芮旭倩1，楊幸福2，芮衛國2，芮偉宏3