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为解决农业用水问题,研究人员评估啤酒厂废水(BWW)灌溉影响,发现其有潜力但需改进。
在水资源日益紧张的当下,农业用水面临着前所未有的挑战。气候变化导致印度等地降雨模式改变,水荒加剧,泰米尔纳德邦的居民甚至要花高价买水度日。在此背景下,寻找非常规水源用于农业灌溉迫在眉睫。啤酒厂废水(Brewery Waste Water,BWW)因含有一定营养成分,被视为潜在的灌溉水源。然而,其对土壤性质、作物生长及农业生产力的影响尚不明确。为填补这一知识空白,来自印度多所机构的研究人员开展了相关研究,该研究成果发表在《BMC Agriculture》上。
研究人员采用了多种技术方法来开展此项研究。首先是采样与分析技术,从印度联合啤酒厂采集纳鲁甘帕利河水(Narugampally River water,NRW)和 BWW 样本,严格按照世界卫生组织(WHO)和相关标准,在实验室对样本的理化和生物属性进行全面分析,测定了包括 pH、电导率(EC)、总溶解固体(TDS)等众多指标。其次是盆栽实验,在泰米尔纳德邦农业大学环境科学系进行。选用玉米(Zea mays)品种 CoH (M) 5 的种子,设置不同处理组,用不同浓度的 BWW 和 NRW 进行灌溉,以研究其对玉米生长的影响。最后,运用统计分析方法,通过方差分析(ANOVA)、主成分分析(PCA)等对实验数据进行处理,探究不同灌溉水对植物和土壤性质的影响。
研究结果主要从以下几个方面呈现:
- NRW 和 BWW 的化学性质:BWW 的 pH 值(7.85)高于 NRW(7.20),EC、TDS、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)等指标也显著高于 NRW。同时,BWW 中的氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分和部分阳离子、阴离子浓度更高,但一些反映灌溉水适宜性的指标,如钠吸附比(SAR)、凯利比率(KR)和镁危害(MH)等,显示 BWW 存在潜在风险。
- BWW 对盆栽玉米的影响:
- 生长和生理属性:不同处理组的玉米株高和茎围差异不显著,但 BWW 灌溉显著增加了玉米的叶面积、干物质产量和总叶绿素含量。例如,100% BWW 灌溉的玉米叶面积比 NRW 灌溉的增加了 20%,总叶绿素含量增加了 16%。
- 植物化学特征:BWW 显著提高了玉米对养分的吸收。100% BWW 灌溉的玉米叶片中,总氮、磷、钾等养分含量分别比对照组增加了 28%、15%、19%。
- 植物茎和根解剖结构:不同处理下玉米的茎和根解剖结构无明显差异,均呈现典型的解剖结构。
- BWW 和 NRW 灌溉土壤的化学分析:BWW 灌溉使土壤有机碳(OC)含量增加,最高可达 0.64%(T5 处理)。同时,土壤 pH 值、EC 值、有效氮磷钾(NPK)含量、交换性钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)含量和阳离子交换容量(CEC)均有所提高。
研究结论表明,BWW 在水稀缺地区作为灌溉水源具有一定潜力。虽然部分指标超出了联合国粮食及农业组织(FAO)的灌溉标准,但关键指标如 pH、EC 等仍在可接受范围内。盆栽实验显示,BWW 灌溉对玉米的株高和茎围虽无显著影响,但在叶面积、叶绿素含量、生物量和养分吸收方面有积极作用,且能改善土壤肥力。不过,为了更好地利用 BWW,未来研究应聚焦于技术改进,开发更经济有效的过滤和处理技术;进行成本效益分析,提供经济激励措施;优化生产流程,探索理想的 BWW 稀释比例等。这项研究为解决农业用水问题提供了新的思路,强调了合理管理工业废水排放的重要性,为促进环境可持续性发展做出了贡献。