生態工程農田水利圳路生態化

農田水利生態工程案例(三)日本Tohoku地區都市污水影響灌溉區域農田生態改善方法


日本Tohoku地區農田長期受到周邊都市污水進入的影響,農田營養份過高,滋生許多雜草,例如Echinochloa crusgilla、Eleocharis acicularis、Monochoria uaginalis等,連帶產生惡臭,成為農民耕種的困擾。如何保護當地水稻的品質,並且減少雜草的滋生,是日本農田水利生態改善成功的案例之一。

由於有機污水的進入,該地區農業研究所提出長期的土壤含氮量,以及不同水稻品種產量的研究資料,如表1。

1Tohoku地區水稻田不同品種產量與土壤含氮量

 

Yoneshiro

Hatsu-

nishiki

Miyoshi

Toyo-

nishiki

Kiyo-

nishiki

Ugo-

nishiki

Reimei

土壤含氮量(Kg/10acre

1964

516.1

530.9

503.2

 

 

512.1

604.2

4.8

1965

568.9

522.0

539.2

 

 

560.0

560.2

5.0

1966

425.3

355.5

422.5

 

 

400.3

412.2

6.0

1967

502.7

532.2

542.9

534.4

563.0

509.0

524.4

6.0

1968

525.9

562.3

549.8

578.8

556.8

594.1

530.5

6.0

1969

475.9

489.8

500.4

527.0

510.6

489.3

488.9

6.0

1970

589.6

649.0

628.7

679.1

672.5

627.7

615.2

7.0

1971

566.5

540.0

 

575.6

603.2

 

582.2

7.0

註:水稻的產量單位為Kg/10acre


但 由表1可知,自1970年都市污水進入農田以來,土壤的含氮量增加,水稻產量雖也增加,但是田中的雜草亦隨著增加。當地農民以各種殺草劑來清除雜草,不只成效不彰,而且影響當地傳統的有機肥料耕作。同時也是從1970年開始發現,農田出現許多紅蟲(tubificids),主要有2種:Branchiura sowerbyi與Limnodrilus socialis,並且有生長紅蟲的地方,水田中的雜草是大量的減少。

根據日本的學者Kurihara與Kikuchi的研究,紅蟲使用水田中氮的速率超過水田雜草對氮的吸收,因此只要紅蟲大量生長的地方,水生雜草就會減少,因此提出讓紅蟲大量生長,提高水田的田埂,以保持30公分的水深,使得水田不只可以生產水稻、減低雜草,同時又可以成為養魚的所在。

為了讓水稻、紅蟲、水深、施肥維持良好的水稻田生態系統,經過長期的實驗,結果得到表2。

2、紅蟲與水田雜草不同處理下的生長狀況

水田狀況

有機堆肥

化學施肥

有透水性

低透水性

有透水性

低透水性

水田透水率(cm/day

5

0

5

0

肥料使用量(Kg/m2

8

8

0

0

土壤含氮量(g/100g

0.37

0.37

0.30

0.30

水田雜草覆蓋率(%

0

5

40

100

紅蟲隻數(/10 cm2

40

5

10

5


由表 2 知,使用有機肥的情況下,紅蟲的數目較多,並且可以使雜草的覆蓋率達到0%。都市污水進入水稻田,大多是以有機氮與有機磷的型態,雖然會導致水田雜草增加,但紅蟲會非常有效的抑制其生長。在有透水率的水田中,紅蟲的數目較多,表示紅蟲的活動要氧氣的供應,在田區促進氧氣的溶入,紅蟲的數目會較多。

Kurihara與Kikuchi同時研究水稻田中若釋放以鯉魚為主的魚類,其重量的增加以圖1示之,顯示有紅蟲的地方,魚類可以攝食紅蟲,減少紅蟲數目過多的滋生。這是近代日本對於受到有機污水影響的水稻田,以生態的方法來減低水田雜草的防治策略,同時能使水田成為養魚的所在。

 

資料來源:
Kurihara , Y. and Kikuchi, E. 1988. The Use of Tubificids for Weeding and Aquaculture in Paddy Fields in Japan. Journal of Tropical Ecology 4:393-401

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