客观日本

水田冬季蓄水可将磷流失量平均减少26%

2020年06月10日 农林牧渔

为发展生态友好型水田农业,目前日本全国正在推行“冬水田”耕作法。冬水田是指在冬季干旱的水田中蓄积灌溉水的耕作法,据报告,这样可以为利用湿地的生物提供栖息地和产卵场所,恢复多样性。另一方面,此前几乎没有调查过冬水田引起的水田状态变化对流域环境的水质等的影响。

对此,日本广岛大学、京都大学和综合地球环境学研究所(简称“地球研”)等的研究人员组成研究团队,模拟了水田环境,调查了冬水田耕作法从水田中流出的营养成分,尤其是导致河流和湖泊等富营养化的主要因素“磷”的流失情况。调查发现,通过推行冬水田耕作法,可将水田中的磷流失量平均减少26%,这表明,冬水田不仅能保护生物多样性,对与水质等环境保护有关的农业支援项目框架也有用。

研究团队在实验室环境下,实施了培养水田土壤的实验。培养实验使用滋贺县甲贺市小佐治地区的土壤,以实施冬季蓄水和未实施冬季蓄水的两块相邻水田为一组(照片1),合计采集了5组的土壤。然后,在模拟水田环境的实验室里(照片2),向采集的土壤中添加肥料进行培养,除了引起富营养化的主要因素磷的浓度外,还测量了旨在掌握土壤还原情况的氧化还原电位,以及影响磷浓度的表面水中的铁、铝和钙的浓度。另外,假设土壤表面繁殖的藻类会吸收水田表面水中所含的磷,为掌握在水田土壤表面繁殖的藻类的量,还测量了叶绿素浓度。

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照片1:冬季水田蓄水情形。右侧为冬季蓄水的水田,左侧为常规耕作的水田。在常规耕作的水田中,水稻收割后水田保持干涸状态。

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照片2:培养实验的情况。将采集的土壤和灌溉水装入塑料盒中,在培养室培养30天。使室内的亮度和温度再现了当地5月份的情况。

对各组的磷浓度进行比较后推算(图3),冬季蓄水能将施肥的磷的流失量平均减少26%。另外还发现,表面水中所含的磷浓度在实施冬季蓄水的土壤和未实施的土壤中,有存在明显差异的组和不存在差异的组。有差异组的土壤的特点是,实现还原,积存了还原物质。

冬季蓄水被认为能减少到春天后随水田表面水一起流失的磷的流失量。此外,被土壤吸收的磷会变成在土壤中再次被水稻利用的形态,这表明,冬季蓄水是一种有效的施肥法。

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图3:表面水中的磷浓度变化。磷浓度从培养的第0天开始升高是因为添加了肥料。在实施冬季蓄水的土壤中,施肥后浓度上升缓慢,并迅速下降。

论文信息
题目:Effects of winter flooding on phosphorus dynamics in rice fields
期刊:《Limnology》
DOI:10.1007/s10201-020-00621-3

日语发布原文

文:JST客观日本编辑部

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