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。
表1、Tohoku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。
表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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