植物修复应用于宁夏黄灌区农田退水氮磷污染减排研究

有关植物修复技术研究多为退化湿地、土壤重金属或农药污染、工业废水与畜禽养殖废水净化处理，较少关注农田面源污染中农田沟渠退水或排水水质的净化，尤其是对农田沟渠除排水功能外的生态环境保护功能的研究很少。本项目拟选定我国宁夏引黄灌区，以农田沟渠退水水质改善和退水污染物减排为目标，以植物修复技术为核心，通过实地调查、室内模拟与野外沟渠原位实验相结合方法，研究沟渠植物对农田退水水质的净化能力，明晰沟渠植物组合模式对农田退水污染物的减排效果，确立宁夏引黄灌区农田沟渠适宜栽种的水生植物最佳组合并评估其生态、经济与社会效益。研究成果利于正确认识灌区农田退水污染沟渠植物拦截机制，并为宁夏引黄灌区地表水水质改善和确保黄河水质安全提供科学依据与技术支撑，符合我国生态环境保护要求，有重要的理论和实用价值。

项目背景：.浮床水生栽培作为一种农田NP面源污染减排技术在我国南方稻区已广泛应用，但种稻历史悠久的西北塞上江南-引黄灌区还不曾应用，主要是盐碱并重的稻田退水水质一直是成功栽植具有环境、经济和社会效益的水生植物的一道障碍，及时开展引黄灌区农田沟渠退水NP污染植物修复与恢复沟渠生态环保功能研究就变得非常迫切和必要。.主要研究内容：.(1)作物生长季农田退水水质监测与排水沟原生植物筛查选优研究；(2)水力停留时间对沟渠植物去除退水污染物能力模拟研究；(3)优选植物组合模式和常规稻与饲用稻应用于沟渠退水污染减排原位研究；(4)沟渠植物生态、经济和社会效益研究。.重要结果与关键数据：. (一)，明确了引黄灌区农田沟渠水生植物由11个科、13个属和20个种组成。基于物种重要值排序和调查样方中个体数量多、盖度大、生活力强、建群种优势性、生态作用以及潜在的经济利用价值原则，提出当地沟渠优势植物慈姑、芦苇、菖蒲用来进行浮床盆栽模拟与农田沟渠原位试验。.（二）定期采集农田退水监测发现，农田退水水质在大田泡田插秧阶段及返青期阶段N、P浓度相对较高，以后随着水稻生育期进程变化呈明显下降态势。而沟渠总氮水平绝大部分时间超过地表水III类标准，偶尔达到地表V类水质；总P水平比较低，低于地表II类水质。.（三）盆栽模拟监测水力停留1、5、9和13天情景下，各盆栽处理植物处理后的营养液总氮和总磷浓度均呈现逐渐降低态势，表明随着水力停留时间增长不同植物对营养液中营养盐的去除率逐渐提高。.（四）参与沟渠试验优选的空心菜、生菜、常规稻、饲用稻、芦苇、茭白、慈姑、香蒲水生植物中，最适引黄灌区沟渠退水浮床种植是空心菜，茎叶氮、磷含量达到28.13g/kg和2.20 g/kg，根系氮、磷含量达到21.03 g/kg 和2.14 g/kg。.（五）按当地标准农田沟渠，生长季可拦截退水N、P分别为17.93Kg和1.52Kg，改善了水质；鲜空心菜至少收获净收入4400元，拓宽了稻农增收渠道；规划种植空心菜还美化了农田景观，提升了农户环保观念，具有良好社会效益。 .科学意义：.通过连续模拟和农田沟渠原位试验，优选出的空心菜浮床栽培是最适引黄灌区农田沟渠退水ＮＰ污染减排的环境友好型技术，创新了引黄灌区环保技术，实现了对传统农田沟渠的生态改造，拓宽了农户增收渠道，积极影响了农户环保观念，具有非常重要的科学意义。