稻田徑流氮磷損失是我國南方非點源污染的主要來源。在許多國傢，帶有非食用水生植物的濕地和溝渠被單獨使用，以減少農業面源污染。在中國南方太湖地區進行的田間試驗中，構建瞭一個具有控制排水的水生蔬菜濕地-生態溝渠系統（AWDS），以凈化稻田排水。凈化期間，AWDS中TN、TP、NH4+-N和NO3–N的濃度呈指數級下降。經過12天的緩解後，AWDS流出中的TN和TP濃度分別比流入中顯著下降瞭76.7%和34.1%。除瞭降低污染濃度外，控制排水也有助於降低AWDS的排水量。TN和TP負荷分別減少90.9%和77.8%。生長期後，AWDS中水生蔬菜的氮和磷吸收量分別為274和24.0 kg ha−1。收獲後，AWDS土壤中的氮和磷含量比種植前有所增加。AWDS與控制排水實踐相結合，似乎具有減少非點污染的理想功能。版權所有©2016 John Wiley&Sons，Ltd。

介紹

稻田徑流氮磷損失是我國南方非點源污染的主要來源。由於水資源短缺，稻田雨水的合理利用也是研究的重點。因此，控制排水在我國南方的稻田中得到瞭廣泛的應用，通過改進排水方法和有效利用降雨來減少排水量和養分損失。控制排水也被認為是減少氮和磷向敏感地表水的輸送和輸送的最佳管理實踐，大量研究表明，合理設計和精心管理的受控排水可以改善排水水質（Dukes等人，2003；Khan等人，2003年；Wahba等人，2005年；傅等人，2005；劉等人，2009年；李等人，2012年）。

水生蔬菜種植是中國的一種特殊耕作方式，但在歐美相對罕見。中國是世界上水菜面積和產量最大的國傢，水菜種植面積約為66.7×104公頃（He et al.，2010）。大多數水生蔬菜種植在淺水區或低窪濕地。中國的水生蔬菜種植不僅創造瞭顯著的經濟價值，每年產值超過300×108元，而且有效降低瞭廢水中氮和磷的總含量（Li和Li，2009；Takashima等人，2012年；Tyler等人，2012）。然而，一些水生植物也可能產生二次污染。水生蔬菜如水竹（Zizania latifolia（Griseb.）Stapf）和空心菜（Ipomoea aquatica Forsk）是東方烹飪和動物飼料中的重要作物。

總之，溝渠和水生植物濕地的控制排水可以有效減少氮、磷等水污染物。研究的重點是控制排水的溝渠和水生植物濕地的減污效果（Diaz等人，2012；劉等人，2013；Takanose等人，2013）。然而，關於溝渠與控制排水和水生植物濕地的連接，以及對緩解農業面源污染的總體效果的研究還不夠。太湖地區作為主要的水稻種植區和典型的圩區，有大量的低窪水生蔬菜種植區（Peng et al.，2011；徐等人，2011）。這些區域和農田排水溝可以用來減少稻田的非點源污染。稻田是非點污染最重要的來源之一，因為該地區的稻田總是過度使用化肥（Ju et al.，2009）。

在本研究中，構建瞭水生蔬菜濕地-生態溝渠系統（AWDS），以量化控制排水系統中氮和磷污染的減少效果。該研究包括AWDS排水中氮和磷污染的不同濃度和負荷。分析瞭AWDS中土壤和水生蔬菜對稻田排水中氮磷污染的吸收作用。

現場說明

該研究於2012年在中國太湖地區的昆山排灌試驗站（北緯31°15′15′′′，東經120°57′43′′）進行。研究區屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫15.5°C，年平均降水量1100毫米，無霜期234天。表層的土壤類型為水硬質anthrosol。頂部0–20、0–30和0–40 cm土層的飽和土壤濕度分別為54.4%、49.7%和47.8%（農業部，2009年）。場地土壤的pH值為7.4，主要由粘土組成。土壤的粘土含量（土壤粒徑<0.002 mm）為105 g kg−1。0–60 cm土層中土壤的其他物理化學性質如表1所示。

水生蔬菜濕地生態溝渠系統佈局

圖1和圖2分別顯示瞭AWDS的佈局和實際場景。該系統由水生蔬菜濕地和生態溝渠連接而成。稻田排水時，水主要排入水生蔬菜濕地，經過一定時間的凈化後，排入生態溝進行進一步凈化。經過兩個階段的凈化，排水最終排入附近的一條河流。

Reduction of Non-Point Source Pollution from Paddy Fields through Controlled Drainage in an Aquatic Vegetable Wetland–Ecological Ditch System