水稻灌区农田退水氮磷污染现状研究
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摘要 水稻是我国重要的粮食作物之一，在水稻生产过程中由于施肥导致的大量氮磷元素随着地表径流等方式流入排水渠道中，造成地下水污染和水体富营养化。本文通过对稻田的农田退水情况进行取样检测，对农田退水的氮磷污染情况进行监测研究。结果表明，排水沟渠在水稻泡田期和秧苗移栽期总氮（TN）浓度最高，在泡田期、分蘖期和抽穗开花期总磷（TP）略高。
关键词 水稻;农田退水;氮磷污染;监测
中图分类号 X522 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）08-0195-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
Abstract Rice is one of the most important food crops in China.During the growth of rice，a large amount of nitrogen and phosphorus caused by fertilizer application flow into the drainage channels，resulting in groundwater pollution and water eutrophication.This paper conducted sampling and testing on the drainage conditions of paddy fields and monitored the nitrogen and phosphorus pollution conditions of farmland drainage.Results showed that the total nitrogen（TN）concentration in the drainage ditch was highest in the rice field and the seedling transplanting stage，and slightly higher in the rice field，tillering stage and heading and flowering stage.
Key words rice;water receded from farmland;nitrogen and phosphorus pollution;monitoring
近年来，水稻灌区农田退水氮磷面源污染程度与日俱增，使我国水体环境富营养化程度急速加快，带来极大危害。其中，稻田生产过度使用化肥农药导致氮磷面源污染的危害最为严重。施入稻田的氮肥和磷肥，经过降水或灌溉后，经农田地表径流、农田退水和地下渗透等途径，致使大量氮磷元素进入附近水体，使其氮磷浓度升高，从而造成了水体污染。
农业的污染负荷约占我国水体污染物的30%。据统计，2013年底，全社会总用水量的55%用于农田灌溉。农田灌溉用水在提高水稻产量的同时，也对水体环境产生了重大变化，加之水资源严重短缺，农业污染对人民群众的饮水及粮食安全构成严重威胁。
1 材料与方法
1.1 水样采集地概况
本次农田退水监测地点选在盘锦市大洼区新立镇的排水支渠，监测渠系段全长2 000 m，控制水稻面积3 000 hm2左右，均为大面积机械种植，具有典型性。
1.2 试验设计
在排水支渠上选择单一进水渠段，选取长度为2 000 m的一段沟渠，沿水流方向每隔200 m设置1个采样断面，并在断面水面下0.3～0.5 m左右设置1个采样点，共10个采样断面，依次记为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10。
采样时间分别设在水稻不同生育期，即泡田期、秧苗移栽期、分蘖期、抽穗开花期、灌浆期，每次采样前询问当地村民水稻施肥打药情况以及降雨情况，若有大量降雨或施肥情况，酌情延期3～5 d采集样品，以保证样品数据准确性。
1.3 试验过程
为保证水样性状稳定，均采用500 mL硬质棕色玻璃试剂瓶采集水样，每次采集前用待采水样冲洗3次，洗去灰尘等杂物，沉至水面下0.3～0.5 m处采集。水样运输时用塞子塞紧采样容器，装箱时用泡沫塑料隔板防止碰撞损坏并及时（<2 h）送往盘锦市检验检测中心對总氮（TN）、总磷（TP）进行测定。
1.4 测定项目及方法
总氮的检测依据为《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度计》HJ 636—2012，该法将水中含氮化合物在碱性条件下通过过硫酸钾消解转化为硝酸盐，再利用紫外分光光度法测定吸光度。
总磷的检测依据为《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》GB 11893—89。在中性条件下用过硫酸钾或（硝酸-高氯酸）使试样消解，将样品中所含的磷全部氧化为正磷酸盐，在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原生成蓝色络合物，用分光光度法测定吸光度。 2 结果与分析
由表1可以看出，在泡田期和秧苗移栽期排水支渠的TN浓度最高，这是因为此时为农田排水的高峰时期，氮素随着农田地表径流等方式流入排水沟渠中，在分蘖期和抽穗开花期TN浓度略低，这是因为分蘖期和抽穗开花期为水稻的2个需氮高峰期，水稻对氮的需求量最高。
水稻对磷的需求量小于对氮的需求量，根据测定，水稻吸磷量为吸氮量的1/4～1/3。故施磷肥约为氮肥的1/3，但是吸磷规律与吸氮规律相似。由表1可知，在泡田期、分蘖期和抽穗开花期TP平均浓度略高，这是因为泡田期和秧苗移栽期是农田排水的高峰期，而且分蘖期水田追施磷肥后，排水支渠TP浓度也有明显提升，同时分蘖期和抽穗开花期也是降雨的高峰期，在监测取样阶段，7—8月盘锦市大量降雨，均产生大量的地表径流和农田排水。
在水稻田施氮磷肥，水稻只能吸收部分，肥料利用率与肥料种类、施肥方式、土壤气候条件等多种因素相关。根据资料，北方水稻氮肥利用率在30%～50%之间，而磷肥利用率更低，一般为10%～25%。多数随排水流失，少量被土壤固定或直接挥发，从而造成大面积的农业氮磷面源污染。从数据上看TN浓度最高超过水体富营养化正常标准的30倍，TP浓度最高超过水体富营养化正常标准的34倍，不仅造成大量的肥料资源浪费，也给农业用水环境带来了巨大的压力。
3 结论
试验结果表明，排水沟渠在水稻泡田期和秧苗移栽期总氮（TN）浓度最高，在泡田期、分蘖期和抽穗开花期总磷（TP）略高。
水稻是我国最主要的粮食作物，播种面积约占粮食种植总面积的30%，而盘锦市也是我国重要的商品粮基地，具有代表性。稻田面源污染具有随机性强、面积分散、不易监测等特点，这些特点导致稻田氮磷污染监测工作难度大而且十分紧迫。农田退水中氮、磷元素含量在不同程度上远远超过了地表水环境质量标准，很多地区达到中度甚至重度水质污染标准，大多情况下，并未因退水中富含氮、磷养分而将农田退水循环利用回灌农田，而是任其自由排入地势低洼的池塘、湖泊或下游河道，污染下游水体，造成农田周边的湖泊、河流水质退化。因此，在追求水稻优质高产的同时，也要对周围农田用水情况做好监测工作，对水质情况及时了解，以便将来及时对氮磷污染严重的农田退水进行净化再利用。
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