塘堰湿地对农田排水氮磷净化效果的影响研究

生育期
早稻 孕穗期
早稻 黄熟期
晚稻 返青期
晚稻 孕穗期
晚稻 乳熟期
晚稻 黄熟期
０６－０２ ０６－０３ ０６－０４ ０６－０５ ０７－０９ ０７－１０ ０７－１１ ０７－１２ ０７－２０ ０７－２１ ０７－２２ ０７－２３ ０７－２４ ０８－２２ ０８－２３ ０８－２４ ０８－２５ ０８－２６ ０９－２８ ０９－２９ ０９－３０ １０－０１ １０－０２ １０－０３ １１－０９ １１－１０ １１－１１ １１－１２ １１－１３
白莲 ８５．２ ８４．４ ８８．５ ９１．９ ３８．７ ５４．９ ９０．０ ９７．４ ３８．１ ７３．２ ７７．８ ９５．１ ９０．９ ４３．０ ５５．６ ６４．０ ８６．７ ８７．６ ６６．０ ３１．７ ４１．４ ５５．１ ５９．４ ５２．６ ３８．５ ７７．１ ８９．５ ６７．８ ６１．１
２８
续表２wk.baidu.com
美人蕉 ６５．７ ８３．３ ９８．８ ９８．８ ９０．６ ９２．９ ９６．４ ９７．０ ３５．０ ３８．７ ７２．１ ７６．８ ９１．２ ８．２ ４４．２ ４７．５ ７２．２ ７３．０ ５６．７ ６９．２ ８１．８ ３６．７ ６７．１ ６１．７ ８７．８ ８７．８ ８７．８ －３０．９ ３６．８
１．２ 试 验 设 计 站内选取９ 块 湿 地 进 行 湿 地 植 物 筛 选，面 积 均 为 １５ ｍ×
图 １ 试 验 布 置 分 布 图
６ｍ。湿地控制水深优选试验于３块塘堰湿地进行，面积均为４５９ｍ２。稻田试验区排水分别排入 ９ 块湿地 和
３块塘堰湿地。
收 稿 日 期 ：２０１５－０１－１４ 基 金 项 目 ：水 利 部 ９４８ 项 目 （２０１２２９）；高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 项 目 （２０１３０１４１１１００１４）；中 美 国 际 合 作 项 目 （２０１１１０１７） 作 者 简 介 ：牟 军 （１９８８－），男 ，四 川 广 安 人 。 硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 水 环 境 技 术 研 究 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｏｕｊｕｎ１２６＠ｑｑ．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：崔 远 来 （１９６６－），男 ，江 西 武 宁 人 。 教 授 ，主 要 从 事 节 水 灌 溉 理 论 与 技 术 研 究 。Ｅ－ｍａｉｌ：Ｃｕｉｙｕａｎｌａｉ＠２６３．ｎｅｔ
杂草 ５７．４ ９５．８ ９７．７ ９９．４ ８１．７ ８８．７ ９１．０ ９７．０ １１．２ ２５．４ ３２．０ ４６．７ ４４．３ ３５．３ ５８．９ ６４．８ ８０．２ ８１．５ ７３．４ ９４．８ ７６．５ ８３．６ ８７．２ ６８．２ ９６．５ ９４．８ ９２．３ ９１．２ ８９．７
茭白 ８９．８ ９４．２ ９５．１ ９６．７ ４２．９ ２８．３ ９４．０ ９９．５ －５．７ ５６．６ ５２．５ ８６．５ ９３．０ ２５．５ ６０．３ ６４．４ ６９．２ ７４．５ ６３．０ １３．１ ５８．５ ５４．７ ７８．８ ５５．４ －４８．１ ８６．３ ４１．０ －５４．５ ２８．３
乳熟期 ０－２０－５０ ０－２０－５０
黄熟期 ０－０－３０／后 期 落 干 ０－０－３０／后 期 落 干
注 ０－２０－４０ 其中０、２０、４０分别表示灌溉水层下限、灌溉水层上限、暴雨水层上限，单位：ｃｍ。
１．３ 观 测 内 容 和 方 法 水稻各生育期，在９块湿地固定位置连续７ｄ取 样；莲 藕 各 生 育 期，在 ３ 块 塘 堰 湿 地 进 口 端、中 部、出 口
菖蒲 ７８．８ ９４．７ ９３．９ ９９．５ ７１．０ ６５．３ ７３．１ ７２．７ ２６．３ ３４．８ ４１．１ ５４．５ ６３．７ １．３ ３１．９ ４７．６ ６８．８ ８４．９ ７０．８ ８６．２ －７．６ －３４．６ －６．８ １２．９ ５４．１ ７２．１ ９３．５ ４６．１ ３９．８
端连续７ｄ取样，观测氮、磷质量浓度。 水 样 采 集 后 ２ｈ 内 在 实 验 室 分 析；不 能 及 时 测 定 时，４ ℃ 低 温 保 存，
２４ｈ 内 处 理 完 毕 。采 用 碱 性 过 硫 酸 钾 消 解 紫 外 分 光 光 度 法 测 定 总 氮 ，钼 酸 氨 分 光 光 度 法 测 定 总 磷 。
表 １ 淹 水 灌 溉 模 式 水 层 控 制 标 准
稻别 早稻 晚稻
返青期 ０－２０－４０ ０－２０－４０
分蘖前期 ０－２０－５０ ０－２０－５０
分蘖后期 ０－２０－５０／后 期 晒 田 ０－２０－５０／后 期 晒 田
孕穗期 ０－２０－５０ ０－２０－５０
抽穗期 ０－２０－５０ ０－２０－５０
摘 要：分析了不同湿地植被、不同水滞 留 时 间、不 同 湿 地 水 位 以 及 不 同 稻 田 湿 地 面 积 比 等 对 湿 地 净 化 效 果 的 影 响。结果表明，不同生育期各种湿地植被对农田排水 中 氮 磷 的 去 除 效 果 各 有 差 异 ，对 农 田 排 水 中 氮 磷 去 除 效 果 较 好的湿地植被为茭白、高杆灯芯草、莲藕和西伯利亚鸢尾。适宜湿地水滞留时间为３～４ｄ，稻 田 排 水 进 入 湿 地 后 的 第４天，各 湿 地 植 被 对 总 氮 的 平 均 去 除 率 分 别 为 ７１．８％、８３．９％、６８．６％、８０．２％，对 总 磷 的 平 均 去 除 率 分 别 为 ６９．３％、７７．０％、５７．５％、６８．５％。塘堰湿地日常水深以４０ｃｍ 为宜。当地气象条件下，为确保污染负荷不超过塘堰 湿 地 承 载 上 限 ，平 水 年 稻 田 湿 地 面 积 比 以 ８．６ 为 宜 。 关 键 词 ：塘 堰 湿 地 ；氮 ；磷 ；去 除 率 中图分类号：Ｘ５９２ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０８．００６ 牟 军 ，崔 远 来 ，赵 树 君 ，等 ．塘 堰 湿 地 对 农 田 排 水 氮 磷 净 化 效 果 的 影 响 研 究 ［Ｊ］．灌 溉 排 水 学 报 ，２０１５，３４（８）：２７－３１．
鸢尾 ９０．６ ９２．９ ９９．６ ９９．６ ３２．０ ６７．７ ９２．０ ９８．８ １７．５ ４３．８ ７１．６ ８５．６ ９３．３ １１．７ ３４．３ ４１．７ ６３．７ ７６．３ ４７．４ ６０．１ ７２．８ ８７．１ ７３．５ ６５．３ ７８．９ ９７．２ ９４．０ ９７．２ ９７．２
表 ２ 早 晚 稻 各 生 育 期 植 被 对 总 氮 和 总 磷 去 除 率
％
生育期
早稻 孕穗期
早稻 黄熟期
晚稻 返青期
晚稻 孕穗期
晚稻 乳熟期
晚稻 黄熟期
０６－０２ ０６－０３ ０６－０４ ０６－０５ ０７－０９ ０７－１０ ０７－１１ ０７－１２ ０７－２０ ０７－２１ ０７－２２ ０７－２３ ０７－２４ ０８－２２ ０８－２３ ０８－２４ ０８－２５ ０８－２６ ０９－２８ ０９－２９ ０９－３０ １０－０１ １０－０２ １０－０３ １１－０９ １１－１０ １１－１１ １１－１２ １１－１３
１ 材 料 与 方 法
１．１ 试 验 区 概 况
试验于水稻生育期２０１２年 ５—１１ 月在江西省灌 溉 试 验 中
心站进行，试 验 区 位 于 鄱 阳 湖 流 域 赣 抚 平 原 灌 区 （１１５°４９′—
１１６°４６′Ｅ，２８°２４′—２９°４６′Ｎ），属 典 型 的 亚 热 带 湿 润 季 风 性 气
候，气候温和，雨量充沛，常年 平 均 气 温 为 １８．１ ℃，１ 月 平 均 气
温最低，为 ４．７ ℃，年 平 均 降 雨 量 为 １ ６３６ ｍｍ，常 年 无 霜 期 约
２８０ｄ。试验区内土壤多为红 壤 性 水 稻 土，盐 基 饱 和 度 低，仅 为
１０％～２５％，土壤 ｐＨ 值为４．５～６．５。试验布置见图１。
２０１５ 年 ８ 月
灌溉排水学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｒａｉｎａｇｅ
文 章 编 号 ：１６７２－３３１７（２０１５）０８－００２７－０５
第 ３４ 卷 第 ８ 期
塘堰湿地对农田排水氮磷净化效果的影响研究
牟 军１，崔远来１，赵树君１，许亚群２，刘方平２
（１．武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 ４３００７２； ２．江西省灌溉试验中心站，南昌 ３３０２０１）
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湿 地 植 物 筛 选 试 验 设 ９ 个 处 理 ，无 重 复 ，依 次 是 藜 蒿 、菖 蒲 、美 人 蕉 、茭 白 、高 杆 灯 心 草 、西 伯 利 亚 鸢 尾 、杂 草（对照）、莲藕、白莲。幼苗时移栽入９块湿地，农田排水排入湿地，控制水深为 ２０ｃｍ。 各种植物种植 密度 基 本 保 持 一 致 ，计 算 控 制 水 量 相 同 条 件 下 不 同 植 物 对 污 染 物 的 去 除 率 ，分 析 比 较 其 对 农 田 排 水 中 氮 磷 污 染 物 的净化效果。试验数据分析从早稻孕穗期到晚稻黄熟期。 适宜湿地水深试验设３个处理：ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ３处理，日常水深分别为 ２０、４０、６０ｃｍ，均种植莲藕。 莲藕 各 生 育 期 （成 苗 期 、开 花 期 、结 果 期 、成 藕 期 ）连 续 取 样 ７ｄ，分 析 莲 藕 各 生 育 期 对 氮 磷 的 去 除 效 果 。
藜蒿 ９０．２ ９４．２ ９６．４ ９９．５ ８６．３ ８８．９ ８０．４ ９６．１ ４．７ １．８ ３８．７ ７０．６ ７３．２ ３０．４ ５４．８ ６０．０ ６３．６ ６７．８ ９．８ －０．９ －１６．５ －１４．１ ２３．８ １８．２ ５２．９ ７９．３ ７４．０ ６５．２ ５８．８
农田面源污染占据农业面源污染的主导地位 。 ［１－２］ 研 究 发 现，塘 堰 湿 地 对 氮 磷 有 很 强 的 去 除 能 力，并 能 截留降雨径流，有效控制农田面源污染的输出 。 ［３－４］ 塘堰湿地对面源污染物去除的主要影响因素表现 在 湿 地 植物种类、湿地水滞留时间、湿地控制水深以及稻田湿地面积比等方面。为此，在 江 西 省 灌 溉 试 验 中 心 站 开 展 原 位 观 测 试 验 ，评 价 湿 地 植 物 、控 制 水 深 、污 染 负 荷 等 对 塘 堰 湿 地 净 化 稻 田 排 水 的 影 响 效 果 ，为 正 确 运 用 塘 堰湿地净化稻田排水提供参考依据。
总氮 灯心草 ８８．３ ９０．０ ８６．４ ９９．５ ２９．３ ３２．４ ８７．５ ９９．１ ３０．９ ３７．２ ６１．５ ８５．３ ９６．９ １３．３ ２４．４ ３２．９ ４０．６ ４７．７ ８８．３ ７７．４ ８５．５ ９３．１ ８９．５ ８９．９ ８２．６ ９２．０ ７６．３ ９４．７ ７４．５
为保证湿地不遭到破坏，在相应保证率下，湿地所控制的稻田排水对应 的 稻 田 面 积 则 为 适 宜 稻 田 面 积， 其对应的稻田与湿地的面积比则 为 稻 田 湿 地 面 积 比 （β），其 计 算 公 式 为β＝（Ｈｍａｘ－Ｐ）／ｄ，其 中 Ｈｍａｘ为 排 入 湿地最大蓄水深；Ｐ 为降雨量；ｄ 为排水 量 （田 面 初 水 层 ＋ 降 雨 量 ＋ 灌 水 量—田 间 渗 漏—作 物 腾 发 量—田 面 末水层）。运用１９８０—２０１２年江西省灌溉试验中心站气象资料，结合鄱 阳 湖 流 域 农 民 广 泛 采 用 的 淹 水 灌 溉 模 式 ，其 水 层 控 制 标 准 见 表 １。
莲藕 ７５．８ ８９．２ ８９．３ ９５．４ －１２．９ －１０．２ ３８．２ ８７．９ １４．１ ３６．５ ５６．２ ７７．８ ８５．３ ３８．８ ４９．９ ６１．８ ６２．５ ８１．８ ３０．４ ５４．９ ３２．８ ６１．３ ４６．４ ７４．４ ８７．３ ９３．５ ８３．６ ８６．８ ７１．３