仁寿县农业农村局关于龙水河珠嘉镇棚村段硝态氮含量异常的调查报告

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李双全

仁寿县农业农村局 四川眉山 620500

摘要

2024年9月,仁寿县农业农村局接到眉山市仁寿生态环境局关于龙水河珠嘉镇棚村段硝态氮含量异常的报告。该报告显示,2024年7月25日监测结果显示龙水河珠嘉镇棚村段的硝酸盐(以N计)含量为11.9 mg/l,超出国家地表水Ⅲ类水质标准10 mg/l的限值。为此,县农业农村局组织开展了专项调查,包括气象水文调查、农作物施肥调查及现场培训等。调查结果表明,硝态氮含量异常与农业肥料施用、降雨径流等因素的关联性较低。最终,报告建议合理施用化肥、加强有机质管理,并完善农田排水系统和含氮水体退水机制,以减少水质污染


关键词

硝态氮、地表水、农业面源污染、施肥调查、水质监测

正文


2024年9月2日仁寿县农业农村局收到眉山市仁寿生态环境局转来《农村环境质量监测断面水质异常的报告》,报告显示,2024年7月25日对珠嘉镇棚村村龙水河断面进行例行水质监测,其中硝酸盐(以N计)含量为11.9mg/l,超过国家地表水Ⅲ类水质10 mg/l限值的0.19倍,疑似存在农业种植业面源污染。对此,县农业农村局高度重视,进行了专题研究,组织专门技术力量开展专项调查。

一、调查内容和方法

(一)气象水文调查

2024年9月3日商请仁寿县气象局调阅2024年龙水河珠嘉镇断面以上沿河涉及珠嘉镇、大化镇、文宫镇、高家镇气象降雨资料。

据县河长制办公室资料,龙水河起点在原鳌陵乡千丘村5社流经原鳌陵乡、文宫镇、原古佛乡、珠嘉镇、青岗乡、原曲江镇、龙马镇、原龙桥乡和原鸭池乡等乡镇,在原鸭池乡红英村1社汇入球溪河,全长78.338km,发源地高程650m,出境地高程344m,河宽20-60m,最大洪水流量900-1050m3/s,年平均径流量2.52亿m3,平均流速约1km/h。

(二)作物施肥调查

县农业农村局发文《关于协助调查农村环境质量监测断面水质异常的函》,于2024年9月4日组织专门技术人员到珠嘉镇棚村村龙水河上游珠嘉镇、大化镇、文宫镇开展典型农户施肥调查。

1.农户选择。各调查乡镇选择距龙水河岸线约500米范围内、有代表性的农户14户,调查种植面积1亩以上作物,总调查面积963亩(含大豆玉米带状复合种植),其中水稻涉及3户,调查面积5亩;玉米11户,面积410.6亩;大豆6户,面积350.4亩;柑橘3户,面积155亩;枇杷4户,9.4亩;葡萄1户,面积35户。

2.调查内容。农户基本信息,施肥田块坐标,以及2024年1月以来种植农作物肥料施用情况,包括施用肥料名称(碳铵、过磷肥、氯化钾、硫酸钾、硝酸磷肥、普通复合肥、硫基复合肥、硝基复合肥、普通水溶肥、硫基水溶肥、硝基水溶肥等),肥料配合式、硝态氮含量、施用数量、施用时间、施用方式(表施、撒施、穴施、雨前施用、雨后施用)等[1-3]

了解当地气象降雨产生地表径流情况,以及其它相关产排污情况。

(三)开展宣传培训

持续开展化肥科学施肥入户宣传培训,将有关化肥减量资料分发、张贴到户。

二、调查结果与分析

(一)降雨径流与肥料施用

据县气象资料,2024年7月14日在大化镇和珠嘉镇出现暴雨天气,降雨量分别为64.1mm和74.9mm,7月18日在高家镇和文宫镇出现暴雨天气,降雨量分别是58.1mm和54.3mm。经座谈村民了解,珠嘉镇棚村村今年因降雨只“跑过一次山水”,说明今年龙水河棚村段上游流域降雨产生明显地表径流2次,第一次是7月14日在大化镇和珠嘉镇段,第二次是在7月18日高家镇和文宫镇段,此后无暴雨产生地表径流。暴雨时间与7月25日相距7-11天,农田施用肥料通过地表径流下河引起河流水质硝态氮超标无相关性。

 

(二)肥料施用与河流硝态氮

1.含硝态氮肥料施用。经珠嘉镇、大化镇、文宫镇典型农户施肥调查,其中粮油种植调查17个田块,水果类调查8个田块,在珠嘉镇棚村村发现有1户果农1个田块施用含硝态氮复合肥,用作果树春肥,施用时间是3月1日,与7月25日相距近5个月,肥料养分应已吸收利用,与河流水质硝态氮含量超标无相关性。

2.氮肥在土壤中转化为硝态氮。施入土壤供农作物吸收氮素养分包括铵态氮、硝态氮和酰胺态氮,前两种均可被作物直接吸收,酰胺态氮需经过水解转化为铵态氮后被作物吸收。在好氧条件下,铵态氮在土壤硝化细菌的作用下转化为硝态氮,增加氮素在土壤中的移动性,有利于作物根系吸收。

果树肥料施用。据典型农户现场调查,7月份以来,调查8个田块中,仅珠嘉镇有1户调查农户1个田块于7月3日在柑橘上采用滴灌方式施用复合肥(18-4-18)7.7kg/亩。肥料直接施入果树根际吸收利用,肥料施用22天后,再随水流失的可能性较小。

旱作肥料施用。旱作施用氮肥可大量产生硝态氮。调查17个田块中,仅珠嘉镇1户1个田块于7月15日玉米追施复合肥(24-6-10)20kg/亩。一是施用氮肥数量少,纯氮4.8 kg/亩;二是肥料施用时间在当地7月14日产生地表径流的暴雨之后,施用肥料铵态氮或转化后产生硝态氮下河影响水质的可能性较小。

水田肥料施用。珠嘉镇1户调查户于7月20日在直播水稻采用无人机追施复合肥(24-6-10)20 kg/亩,一是施用氮肥数量少,纯氮4.8 kg/亩,二是肥料施用也是在当地7月14日产生地表径流的暴雨之后;三是水稻田属于厌氧环境,土壤硝化细菌活性低,不能激活硝化作用产生硝态氮。

(三)河流上游肥料施用影响

据调查,龙水河棚村村断面上游涉及大化镇和文宫镇, 7月份均无肥料施用。据县河长制办公室资料,龙水河珠嘉镇棚村村段上游河道长度约27.9公里,水流平均速度约1km/h,即使施用肥料转化产生硝态氮进入河流,污染物可在1.2天流向下游,或经河流自净作用消除。

(四)地下水硝态氮状况

目前当地有关地下水中硝态氮来源和迁移资料缺乏。据中国科学院地球环境研究所2020年研究报导,地表水中硝态氮含量受地面活动影响较大,对地下水硝态氮含量影响较小。本次龙水河棚村村断面上游无重大种植业类突发活动,河流水质硝态氮含量超标与农田肥料进入地下水相关性可能较小。

(五)河流水质各指标相关性

龙水河仁寿县珠嘉镇棚村村断面水质各指标监测情况见下表。

 

从表中可见,龙水河仁寿县珠嘉镇棚村村段高锰酸盐指数、化学需氧量和总磷含量一直处于高位状态。水质氨氮含量达低于国家Ⅲ类地表水质标准,化学需氧量呈下降势头,硝态氮含量呈现增长势头。

所谓化学需氧量(COD)是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质,包括各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等数量的一个指标。高锰酸钾法因氧化率较低,在测定水样中有机物含量的相对比较值时采用。从上表中,可见今年1月、4月和7月高锰酸盐指数检测结果比较稳定,说明水体中有机类物质比较稳定,化学需氧量由高到低逐步趋于稳定,说明水体中曾出现过大量还原类物质,如亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,在年初由于气温偏低,没有被氧化,导致水体中化学需氧量较高,达到37mg/L,以后随着气温升高,水体中氧化细菌活性增强,还原物质被氧化,水体中化学需氧量逐渐降低,亚硝态氮、硫化物等变成氧化态,致水体中硝态氮含量增加。此外,由于河水具有一定流动性,可以推测,有经过氧化后的含硝态氮水体可能持续进入龙水河中。

三、讨论

(一)河流水质硝态氮的来源

一般认为河流水质硝态氮的来源有以下方面。

1.氮肥引起的地下水污染。一般认为过量施用氮肥是造成硝态氮污染的主要原因,自上个世纪初实现氮素化肥的人工合成以来,农作物单位面积产量大幅提高,在很大程度上依赖于氮素化肥施用量的不断增加。已有研究表明,过量施用氮肥仅有30-40%被植物吸收利用,大部分氮肥经各种途径进入环境,尤其是农田氮肥的地表径流和淋溶损失,可造成地表水和地下水硝酸盐含量增加。

2.生活污水及粪便引起的硝酸盐污染。生活污水和居民生活区的粪便是造成地下水污染的重要来源[4]。大量的生活污水和粪便通过地表径流和淋溶损失进入环境,其有机氮化合物在土壤微生物作用下分解产生氨基酸,经氨化作用合成氨,再经亚硝酸盐细菌的作用转化为亚硝酸盐,最后经硝化细菌的作用转化为硝酸盐,从而造成生态环境硝酸盐超标污染。

3.工业污水引起的硝酸盐污染。随着现代工业的发展,食品、皮革、造纸等轻工业排出大量含有机物的废水,这些废水可通过各种方式进入自然环境,并转化为硝酸盐。

4.土壤类型影响硝酸盐的地下流动。硝酸盐不易被土壤吸附或固定,流动性强[5]。据研究,在其他条件相似下,砂质土壤环境地下水源最容易受污染,壤质土次之,粘质土最不易受影响;地下水源挖掘深度越深受污染程度越小,25米以上深度基本不受影响;20年以上化粪池周边10米以内地下水硝态氮将超标,影响水源继续使用。

(二)削除硝态氮影响主要措施

1.合理施用化学肥料,控制农田硝态氮肥。根据农作物生长规律和土壤供肥特点,科学施用有机肥料和含氮肥料,在洪水季节控制硝态氮肥施用[6]。推广农业机械施肥和水肥一体化,实行化肥深施,严禁表施和撒施,提高肥料利用率,减少硝态氮肥进入河流影响水质。

2.科学施用有机质类物质,减少硝态氮产生。有机类物质是产生硝态氮素的重要来源,加强有机肥料施用管理,以及城镇生活污水、企业有机废料和其它有机类物质整治排放,防治产生硝态氮素下河影响水质。

3.完善农田坡面水系和退水机制。建设沿山沟、排洪沟、排水沟,完善农田排水系统,减少地表径流对耕地冲刷,控制水土流失;完善农田退水和其它氧化水体退水机制,遏制施用农田肥料以及其它未经处理含氮水体下河影响水质。

四、初步结论与建议

(一)初步结论

经珠嘉镇、大化镇、文宫镇2024年7月以来降雨和施肥调查,初步得出以下结论:

1.各乡镇气象降雨产生地表径流仅有一次,距离监测间隔时间较长,与河流水质硝态氮异常相关性不足。

2.当地雨季农户没有施用含硝态氮肥料。

3.农田施用肥料可转化为硝态氮,但本次因施肥时间关系,地表径流冲刷肥料养分进入水体的可能性小。

4.河流上游因水流速度关系对河流硝态氮影响有限。

按照现有调查结果,2024年7月25日珠嘉镇棚村村龙水河断面水质硝酸盐含量超过国家地表水Ⅲ类标准问题,与农业种植业肥料施用相关性不足。

(二)建议

1.合理施用化肥,控制农田硝态氮肥施用。

2.科学施用有机质类物质,严控未经处理含氮水体进入河流。

3.完善农田坡面水系和含氮水体退水机制。

4.聘请科研部门开展同位素示踪试验,确认河流硝态氮素来源。

 

                      2024年9月10日

参考文献:

[1] 张荣荣,黄振,刘雅文,吕爽,孙好芬.小清河中下游水体中硝态氮含量调查[J].山东化工,2019,48(4):213-214

[2] 马超,马瑞杰,李雪,邹向东,鄂玉联,王静,郑继亮.肥料中不同硝态氮含量对设施小白菜生长发育的影响[J].肥料与健康,2023,50(6):32-34

[3] 陈雯雯,王淑真,姜宇杰,周垂帆.杉木连栽氨氧化古菌群落结构与硝态氮含量的关系[J].林业科学研究,2023,36(2):79-90

[4] 包雪莲,张智勇,周祎,郭方亮,杨柳青,李雅剑,叶英杰,刘琦,韩新奇,董志朋.水肥调控对设施土壤硝态氮含量和含水率的影响[J].现代农业科技,2023(17):164-167170

[5] 穆晓国,王翰霖,李海俊,徐垒,王继涛,张达林,毕雪婷,徐佳鑫,高富成,叶林.连作对土壤质量及硝态氮含量、菜心产量和品质的级联影响[J].中国生态农业学报(中英文),2024,32(11):1869-1881

[6] 樊红柱,周焰西,张启莉,吴绍军,李昌科,曾鼎宸,樊利,孙志普,顾会战,鲁黎明.不同铵态氮硝态氮配比对川烟200产质量影响[J].四川农业科技,2024(2):35-39


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