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新排水模式既能提早种植时间又可防止污染
日期:2018-10-30 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     春季,美国核心地带经常气候潮湿,导致该地区的土壤过于松软,不适宜种植。要解决这个问题,其中的一个解决方案就是瓦管排水。种植业农民会在他们的农田下插入一系列管道(排水瓦管),这些管道能够将土壤中的水排入附近的溪流和湖泊。
    该地区许多现存的瓦管排水沟早在50多年前就已安装,它们曾帮助农民提高农田产量。农民们可以更早地进入田地开展种植活动,而无需压实土壤。该办法将农作物的生长季节延长了几周,大大提高了农作物产量。
    然而,20世纪80年代后期出现了一个新的问题:来自中西部地区(Midwestern)的硝酸盐正在流向墨西哥湾(Gulf of Mexico)。硝酸盐会沿着瓦管排水沟流入溪流,一路流向密西西比河(Mississippi River),最终汇入墨西哥湾。虽然移除瓦管排水沟可以解决这个问题,但如果这么做,这些农民将面临农作物产量的降低。
    于是,科学家开始在农田边缘安装排水装置,以便农民继续依靠瓦管排水沟提早种植时间,同时又能保护附近的溪流和墨西哥湾免受硝酸盐污染。
    其中一位科学家是来自爱荷华州立大学(Iowa State University)的农学家和教授汤姆·伊森哈特(Tom Isenhart)。2013年,伊森哈特和他的同事公布的一些数据表明,通过在溪流附近设置饱和带状土地,就能够去除瓦管排水沟内水中的硝酸盐。这是个天大的好消息。伊森哈特说,“我们关于滨水饱和缓冲带的初步研究展现出了良好的前景,为此,美国农业部(The United States Department of Agriculture , USDA)还为这种做法制定了一项保护标准。”
    这一小组研究的缓冲带能够带来明显的好处。在中西部地区,瓦管排水沟一般会安装在传统缓冲带下,而该小组试图让水流重新流回土壤内。伊森哈特说,“在装有瓦管排水沟的地形内,由于水流不是在土壤中流淌,因此传统的滨水缓冲区无法大量去除水中的硝酸盐。”
    伊森哈特和他的研究小组还将滨水饱和缓冲带的研究扩展到了爱荷华州的另外五个地点。伊森哈特表示,“这些额外的研究能够帮助我们确认首个研究地点的初步结果”。他们还确定了滨水饱和缓冲带在其他地点的效果。这些不同的地点有着不同的土壤和地形,两者对于农民而言都是非常重要的信息。此外,该研究的开展时间还增加到了几年,这能让研究人员获得不同天气条件下的缓冲带数据,特别是在降雨量发生变化的时候。
    为减少装有瓦管排水沟农田中的硝酸盐含量,其他科学家也在研究其他解决方案。伊森哈特和他的研究小组计算了运用各种硝酸盐去除系统时的硝酸盐去除成本。滨水饱和缓冲带的使用寿命为40年,每磅硝酸盐的去除成本为1.33美元(合每公斤2.94美元)。反硝化木片生物反应器的使用寿命约为10年(到期后需更换木片),氮去除成本为每磅0.95美元(合每公斤2.10美元)。
    伊森哈特谈到,“与许多系统相比,滨水饱和缓冲带相对更为简单平价,安装更快,但这种方法并不适合所有农田。缓冲带只有在特定的土壤和地形特征条件下,才能正常运作,这可能会限制它们在某些流域类型中的使用情况。”
    滨水饱和缓冲带通过让水流重新流回土壤,利用了土壤的自然清洁能力。当农田条件适合安装这种缓冲带时,它们能够有效减少流入附近溪流和湖泊的硝酸盐,并让农民得以继续使用瓦管排水沟。
(来源:美国农学会  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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