浮床水稻对富营养化水体中氮_磷的的去除效果及规律研究_宋祥甫

＊国家自然科学基金(编号:39270442)和日本丰田基金(编号:93-Ⅱ-041)资助项目浮床水稻对富营养化水体中氮、磷的的去除效果及规律研究＊宋祥甫邹国燕吴伟明金千瑜应火冬(中国水稻研究所,杭州310006)摘要采用水域浮床无土种植方法,以人工模拟池为试验场所,在池内的富营养化水体(KN和TP含量分别为2.084和0.248mg/L)表面种植水稻,通过水稻的吸收和吸附作用,去除水体中的N、P元素,以实现变废为宝,净化水质,并使水体产生良性循环.研究表明,在水深1.4m左右,水面的浮床覆盖率分别为20%、40%、60%条件下,通过水稻自分蘖至成熟历时84天的处理,对全池水体中KN的净去除率分别为29.0%、49.8%和58.7%,TP的净去除率分别为32.1%、42.0%和49.1%.试验结果为利用浮床陆生植物治理富营养化水域提供了科学依据.关键词水稻;浮床;富营养化水体;氮、磷去除率.近来年,随着我国工农业生产和社会经济的迅猛发展,排入江河、湖泊的废水和生活污水不断增加,而水处理设施建设则严重滞后,引起了部分水域环境的严重污染,富营养化水域日见增多.据预测,我国目前已趋富营养化的湖泊达90%以上[1],而到本世纪末,大多数水域的富营养化程度将继续加深[2].在治理富营养化水域方面,近年来一些国家和地区直接采用在水域中放养凤眼莲等水生植物净化水质[3,4],虽收到一定效果,但由于大部分水生植物难以产生直接的经济效益和易产生后遗症[5],故已不提倡大面积应用.国内有关单位也曾尝试直接采用陆生经济植物净化酿酒废水[6],并取得较好效果,但因尚未提供一套较为完整的水域表面种植陆生高等植物(以下简称陆生植物)方法,故同样难以直接推广应用.依据上述现状,提出了利用笔者等发明的水域浮床无土种植技术[7,8],在富营养化水域表面种植粮油、蔬菜、花卉等各种适宜的陆生植物,在收获农产品、美化水域景观的同时,通过植物根系的吸收和吸附作用,去除水体中的N、P元素,以实现变废为宝,化害为利,净化水质,保护水域环境且能使水体产生良性循环的设想,并于1993年分别在养鱼池和工厂氧化塘进行了探索性研究,初步证明了上述设想的可行性[9,10].本研究以基本不受自然环境因子影响的人工模拟池作为试验场所,富营养化河水为净化对象,水稻为试材,旨在明确浮床水稻(专指采用水域浮床无土种植方法种植的水稻,下同)对导致水体富营养化的主因素———N、P元素的实际去除效率及其动态规律,为建立利用浮床陆生植物净化富营养化水域提供科学依据.1材料和方法1.1试验设施试验在人工模拟池(置于塑料薄膜大棚内的水泥池,图1)内进行,水泥池的长、宽、深分别为4m×3m×1.5m(内径),容积为18m3,横截面积12m2.实用水深1.4m左右,水容量第18卷第5期1998年9月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.18,No.5Sept.,1998DOI:10.13671/j.hjkxxb.1998.05.00816000L左右.图1浮床水稻净化富营养化水体试验设施示意图Fig.1Sketchmapoftheexperimentalfacilities1.2试验材料试验用水为富营养化河水,水体中的KN(凯氏氮)、TP(总磷)含量分别为2.084和0.248mg/L.供试植物材料为杂交水稻协优46.1.3试验设计设水面浮床覆盖率(种植水稻的浮床面积占水面面积的比例,下同)20%、40%、60%(分别相当于每平方米浮床水稻处理6850、3325、2300L水)和空白对照共4个处理.1.4试验方法试验于1994年7—10月期间进行.水稻于6月1日播种(方法等与一般水田水稻生产同),7月4日采用水域浮床无土种植方法移栽[7],行株距为20cm×15cm,单本插,移栽后置于养鱼池内进行前培育.试验用水于7月20日注入水泥池内,各池的水量见表2.7月21日将在鱼池内前培育的水稻连同浮床一起移入水泥池内.1.5测查项目及时间试验期内定期测查了水稻的株高、分蘖和各器官的干物重;水体定期测查了KN、TP、pH、COND(电导)、TM(水温)、TURB(浊度)、DO(溶解氧)、CODMn(化学耗氧量)、BOD5(生化耗氧量)、SS(悬浮物)等10项水质指标(本文仅就KN、TP的去除效率及其动态作一分析,其它项目另文分析).测查自处理始日起每隔14天进行一次,直至水稻成熟.实际处理时间为84天.1.6取样及测试方法水稻各性状的测查均按常规法进行,成熟期进行测产;水样的采集平时在静止状态下,水稻成熟并收获后则用潜水泵将池水充分混匀后进行.平时的水样采自于离水面40cm处(设5个取样点),混匀后则为全层多点取样.水体中的KN、TP含量分别采用微量凯氏定氮法和氯化亚锡还原光度法测定