工业废水灌溉稻田的研究 [复制链接]

第5版()
专栏：

工业废水灌溉稻田的研究
吴维中
从各种工厂排出来的工业废水，由于生产品种和工艺不同，含有的有机成分和无机成分也不同。其中数量最多、危害最大的，就是含酚工业废水。焦化厂、炼油厂、煤气发生站以及一部分化工厂等排出的废水属于这个类型，它含有不同程度的酚类、油类和硫化物。如果这类有毒含酚废水未经适当处理，排入水体（江、河、湖、海），则会污染水体，使鱼类和其他水产被毒害死亡，也危害人民的健康。如果被污染的水质再作工业用水，则会侵蚀机械设备，影响工业生产。如果有毒工业废水未经处理，排放到农田，则会损害农作物的正常生长。例如，辽宁省的浑河在流经抚顺市后，遭到抚顺市石油厂石油工业废水的污染，不但使浑河中的鱼类绝迹，而且使辽河下游鱼产大减。利用这种河水灌溉稻田的抚顺市李石寨农民自1939年至1949年，十年间水稻平均每亩〔注〕产量不到三百斤，而河水污染以前，平均亩产五百斤左右。
解放后，李石寨农民认真总结了十年来由于石油工业废水灌溉而引起的水稻贪青倒伏和发生稻热病造成减产的教训，采取了一些改进措施，使污水灌溉稻田由减产转向增产。到1958年，李石寨公社水稻亩产量已经由1949年以前的二百九十斤上升到八百一十斤。但在这个期间，污水灌区内还有水稻倒伏现象，未能根治。1957年倒伏面积占65．6％，平均亩产仅四百斤左右。这一事例说明，防止水稻倒伏，是污水灌溉中一项亟需解决的问题。
从1959年开始，中国科学院林业土壤研究所接受利用抚顺石油工业废水灌溉水稻的研究任务，三年来，在有关单位的协同下，对下列几个问题作了研究，并得到一些结果。
含酚工业废水的成分很复杂，既有对作物有害的物质，也有对作物有益的物质。已知的有益物质是有机态氮、铵态氮，以及某种有机刺激性物质；主要有害物质是酚类、硫化物、油类。这些成分当控制在一定数量的范围以内时，可以使有益成分发挥最大增产效用，同时抑制有害成分对作物生长和土壤肥力的危害。石油废水灌溉引起的水稻贪青倒伏和稻热病，主要原因就在于水质中有益、有害成分量的控制不当。以前对于计量灌溉废水方法，有过不同的做法。有人用废水与清水的比例作为指标。但是事实上，由于废水排入田间前受到工厂生产和降雨等客观因素的影响，浓度变化很大。在同一生长季节内，从定点分析可以看出，水质中铵态氮的浓度变化在每升五到三十毫克之间。因此，只用清污水混合比例来做用量指标，得不到稳定的废水用量结果。也有人用废水中的有毒物质如硫化物、酚类、油类等作为用量指标，忽视了废水中有效成分氮肥的主导作用，因此往往找不到废水用量与农业生产的依存关系。根据我们在李石寨三年试验结果，一般引到田间的废水中铵态氮含量是每升五到三十毫克，而以十到十二毫克为多；硫化物为二十到三十毫克；酚类（包括挥发酚与不挥发酚）为三十到五十毫克；油类为十到二十毫克。在含酚工业废水中铵态氮的含量与硫化物和酚类含量之间大致有一定的关系。通过几年来的试验初步肯定，在计量灌溉废水时，以水质中的铵态氮量作为主要指标，酚类、油类、硫化物作为参考指标。每次灌田时，测定水质中铵态氮含量。在水稻全生育期内，每亩稻田自泡田期到孕穗期之间，各次灌入铵态氮的累积总数，作为废水灌溉氮肥定额，并折成硫铵计算。
通过三年田间试验说明，随氮肥定额的提高，水稻株数与株高都有明显的增高，而穗重与千粒重则是氮肥定额为每亩一百市斤的最高，氮肥量再增加，就显著下降。这是因为，在氮肥定额超过每亩一百市斤时，水稻即有贪青现象发生。水稻根系也随着氮肥定额的增加得到相适应的发育，即氮肥量多了，根的干物质积累也就多，分布也广。但定额在一百五十市斤以上的，根的干物质重量则急剧下降，因为随着铵态氮量的增加，废水中的有害物质、特别是硫化物也同样增多，抑制了根系的正常发育。
水稻产量与氮肥定额的关系更为显著。定额在每亩一百市斤以下的，水稻产量随氮肥定额增加而急剧上升，增产率最大。定额在每亩一百至一百五十斤之间，水稻增产率不大。定额在一百五十斤以上，则发生倒伏减产现象。在个别土壤肥力较高的地块上，即使定额为一百三十斤，也会发生较轻的倒伏现象。这说明废水灌溉氮肥定额必须因地制宜。
稻谷出米率以氮肥定额在每亩一百市斤最高（达到78％），一百五十市斤以上开始降低，而倒伏后的出米率则更低。子实中蛋白质含量随氮肥定额提高而有规律地增加，由5．49％提高到9．28％。这说明水稻经废水灌溉后，不仅产量增加，而且质量也提高了。
在清水对照试验小区内，施入与废水灌溉氮量相等的化肥硫铵，水稻产量、出米率与蛋白质含量等各方面的指标，与废水灌溉的具有同样趋势。但在水稻根茎发育与子实产量方面，废水灌溉较之有显著提高。这说明在废水中除铵态氮肥外，还有其他有利于植物生长的成分。
从田间试验中可以明显看出，废水中有某种有机刺激性物质。这种物质沉积在土壤表层，特别是稻田入水口和老废水灌区的土壤表层，具有很高的肥力。虽在同样氮肥定额条件下，此种物质存在与否，也会使水稻的生长表现出明显的差异。
资料表明，在石油有机物中可以提取出石油刺激素，这种物质可以大大加强土壤的生物活性。土壤中加入极微量的这种物质，会使固氮菌、放线菌、真菌和纤维分解菌等有益土壤微生物得到更好的发育，加强对空气中游离氮的固氮作用，保证土壤中植物可吸收的营养化合物有更好的积累。这种物质与磷肥共同施用，可以削弱土壤对有效磷的固定作用，同时加强植物对磷的吸收能力。国外多年研究肯定，单独使用极微量（每公顷三百克以内）的石油刺激素，或与硫铵、过磷酸钙等化肥共同使用，对于水稻、小麦、玉米等粮食作物，蔬菜果树和多年生森林植物，都获得显著的速生增产效果。这方面的研究工作有待进一步的开展。
至于废水灌溉水稻会引起水稻贪青倒伏与稻热病，这一方面是由于废水中肥料有效成分是以氮肥为主，过多地使用废水灌溉，势必引起氮肥的施用过量；另一方面是由于废水中有害物质、特别是硫化物的危害性。这些硫化物在酸性土壤中生成硫化氢，使土壤的物理化学和生物化学机能受到抑制，影响到水稻根部对土壤中矿物营养成分吸收的不平衡，特别是对土壤中硅酸盐的吸收。在不同废水灌溉氮肥定额处理之间，由水稻茎秆中二氧化硅含量分析结果中可以看出，二氧化硅含量随着氮肥定额提高而有规律性的减少，由14．64％下降到10．54％；水稻茎秆中二氧化硅含量减低，削弱了水稻茎秆的物理性能，容易倒伏，并减弱抗病虫害的能力、特别是抗稻热病和二化螟虫的能力。这一缺点必须依靠晒田和增施硅酸盐肥料来补救。
通过控制氮肥定额，可以使含酚工业废水灌溉水稻，达到亩产一千到一千二百斤。此外，污水灌溉结合增施磷肥和硅酸盐肥料，选择耐肥品种，合理密植，加强田间管理，特别是间歇晒田，还可以进一步提高水稻单位面积产量。这说明废水灌溉农田有很大的增产潜力。
含酚工业废水流入田间后，受到水稻同化作用所放出的氧及空气中氧的自然氧化，同时也受到土壤微生物的生化分解作用，因而迅速得到净化。从试验田水质分析结果中看出，废水流入田间，其中挥发酚在四十八小时后净化77．3％，九十六小时后净化85％；油类在四十八小时后净化55．4％，九十六小时后净化70％；硫化物在四十八小时后净化80％。废水经过农田灌溉后再排入水体，可以大大减轻水体的污染。
通过田间水质净化试验说明，土壤对含酚工业废水的净化能力是很强的，废水中的有毒物质在田间得到比较彻底的自然净化。
含酚工业废水灌溉农田，既为农业生产提供大量肥源，又经济科学地处理有毒工业废水，是一项一举两得的措施。1961年抚顺市李石寨公社在大面积上利用废水灌溉水稻，获得平均亩产八百五十斤；鞍山市北宋三台子公社利用鞍钢炼焦含酚工业废水灌溉水稻，也在大面积上获得平均亩产七百斤到八百斤。林业土壤研究所同年在上述两公社的试验田，只用废水灌溉，不施任何其他肥料，达到亩产一千二百斤的结果。我们有根据相信，利用工业废水灌溉，随着技术的改进和经验的积累，水稻单产量一定可以不断提高。
注：本文中所用耕地面积单位“亩”，系根据东北农民习惯，以一千平方米作为一亩，相当于一点五市亩。