粪水加注后稻田水质变化情况初探
2023-06-17于艳杰顾帅娣李慧冯晨许建华
于艳杰 顾帅娣 李慧 冯晨 许建华*
（1 光明种业有限公司，上海 202171；2 上海海丰现代农业有限公司，盐城 224153；3中垦种业股份有限公司，盐城 224153） *为通信作者
近年来，随着畜禽规模化养殖的快速发展，通过畜禽粪污处理和利用进行种养循环，已成为当前畜牧业发展的热点和难点。目前，前人在猪粪、牛粪等畜禽粪污的堆肥处理技术[1]、还田利用技术及要求[2-3]、猪粪肥特性等方面进行了较多研究[4]，在畜禽粪污还田后土壤中的抗生素抗性基因、微生物、酶的活性变化和氮形态转化特性等方面也进行了较多探讨[5-8]。但是，前人的研究内容主要集中在堆肥工艺和粪水还田技术上，对于粪水还田后稻田水质变化情况的研究较少，而在环保领域，对于加注粪水后的稻田水排放有明确的标准。为此，笔者对粪水加注后稻田水质变化情况进行了研究，主要是分析水体pH、EC 值、COD、总氮含量、总磷含量和氨氮含量等水质指标的变化趋势，以期为水稻生产上确定合适的稻田排水时间及粪水加注间隔期提供参考依据。现将相关试验结果报道如下。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验设在上海跃进现代农场21队14#南进行，试验田块面积为0.8 hm2，分为南北两块，每块田面积为0.4 hm2。供试水稻品种为‘沪稻香软34’，于2022 年6月11日采用机穴播方式。粪水（悬浮物含量为0.13%，pH 为8.23，EC 值为15.18 mS/cm，COD 为12 267 mg/L，总氮含量为1 555 mg/L，总磷含量为205 mg/L，氨氮含量为1 347 mg/L）由上海明珠湖肉食品有限公司提供。
1.2 取样及检测
试验分2次加注粪水，即稻田先加注浅水层（加注时间为7 月1 日），待水层稳定后，用48 V 水泵均匀喷施加注粪水（加注时间为7 月2 日），每667 m2田块共加注粪水2 000 L。
取样日期为第2 次加注后1～9 d，分别于两块田的排水口设2个固定取样点，每个点每次取样500 mL，冷冻保存，待样品全部取完后统一送检。检测指标有pH、EC 值、COD、总氮含量、总磷含量和氨氮含量等，检测单位为上海市农业环境保护监测站，样品检测方法参照GB/T6920、NY/T1977 中的相关规定。
2 结果与分析
2.1 pH
pH 是氢离子浓度指数，指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比值，本试验中表示污水的酸碱程度（生活污水呈弱碱性，一般为7.2～7.8）。检测结果表明，在加注粪水后，稻田水体pH在加注后的前几天有所下降，但在加注后8 d逐步恢复到原值。见表1 和表2。
表1 南面取样点水质指标统计分析
表2 北面取样点水质指标统计分析
2.2 EC 值
EC 值用于来测量溶液的可溶性盐浓度，高浓度的可溶性盐会使植株受到损伤或导致根系死亡，EC值的测量温度为25 ℃。检测结果表明，在加注粪水后3 d 内，稻田水体EC 值快速下降，在加注粪水后6 d，稻田水达到三类水质标准。见图1。
图1 粪水加注后稻田水体EC 值变化情况
2.3 COD
COD 指化学需氧量，是衡量水样中需要氧化的还原物质的量的化学量度，或是废水流出物和受污染水中强氧化剂氧化的物质（通常指有机物）的氧当量，COD 数值越高，说明有机污染越严重。检测结果表明，在加注粪水后2～3 d，稻田水体COD 快速下降，在加注粪水后8 d，稻田水接近五类水质标准。见图2。
图2 粪水加注后稻田水体COD 变化情况
2.4 总氮含量
总氮含量指水中各种形态无机氮和有机氮的总量，包括NO3-、NO2-、NH4+等无机氮以及蛋白质、氨基酸、有机胺等有机氮，表示水体受营养物质污染的程度。检测结果表明，在加注粪水后3 d 内，稻田水体总氮含量快速下降，达到五类水质标准，在加注粪水后8 d，稻田水达到三类水质标准。见图3。
图3 粪水加注后稻田水体总氮含量变化情况
2.5 总磷含量
总磷含量指水样经消解后，将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果。检测结果表明，在加注粪水后3 d 内，稻田水体总磷含量快速下降，在加注粪水后8 d，稻田水达到五类水质标准。见图4。
图4 粪水加注后稻田水体总磷含量变化情况
2.6 氨氮含量
氨氮含量指水样中以游离氮NH3和铵离子NH4+形式存在的氮；畜禽粪便中含氮有机物不稳定，容易分解为氨。检测结果表明，在加注粪水后3 d内，稻田水体中氨氮含量快速下降，达到五类水质标准，在加注粪水后8 d，稻田水达到三类水质标准。见图5。
3 结论与讨论
试验结果表明，在加注粪水后，稻田水体pH 在加注后的前几天有所下降，但在加注后8 d 逐步恢复到原值；同时，除COD 外，稻田水体EC 值、总氮含量、总磷含量、氨氮含量等指标，在粪水加注后48 h 内快速下降，在粪水加注后3 d，达到五类水质标准，在粪水加注后8 d，达三类水质标准；此外，在粪水加注后3 d，水体COD 下降明显，但在粪水加注后8 d，仍与环保排放标准有一定的差距，分析其原因，可能与养殖单位的厌氧塘和氧化塘处理时间不够或原料生熟相混有关。综上，在本试验条件下，粪水大量加注的时间间隔宜在10 d 左右。
图5 粪水加注后稻田水体氨氮含量变化情况
本试验结论仅为一年试验所得，还需继续进行试验验证。
