水资源短缺是一个世界性的难题。我国的淡水资源总量占据世界第四位，然而人均淡水资源仅占世界人均淡水资源用量的25%。目前，越来越多的专家学者开始非常规水资源（包括雨水、海水、再生水等）的开发利用，以应对水资源不足的难题。处理过的生活污水工程尾水即属于非常规水资源，除了氮磷养分较高外，其余指标一般满足农田灌溉水质标准，重金属不超标。若能将这部分尾水回用到农田中，不仅能避免直接排放对水体的污染，还能减少农田化肥氮投入，实现农业生产和环境保护的“双赢”。
江苏省农科院薛利红课题组前期研究发现，生活污水或处理过的生活污水尾水由于其富含有机物和有益微生物，碳氮比低，可以促进稻田还田秸秆的腐解，降低土壤中亚铁和有机酸含量，显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶活性等，从而有效缓解秸秆还田初期对水稻幼苗生长的不利影响，改善水稻生长状况，提升土壤肥力和质量（徐珊珊等，2017; 刘雅文等，2018）。生活污水尾水灌溉可以代替部分化肥，能够减少氨挥发排放量或降低单位产量稻田氨挥发排放（徐珊珊等，2016; 李梦瑶等，2020），还能显著减缓秸秆还田下稻田的甲烷排放，整体的全球增温潜势（GWP）有下降趋势（Xu et al., 2017)。
近期，课题组在不同来源生活污水尾水（化粪池尾水：以铵氮为主，污水处理厂尾水：以硝态氮为主）稻田回用对秸秆还田稻田温室气体排放和相关微生物的影响方面取得了重要进展，相关研究结果以“Effects of domestic sewage from different sources on greenhouse gas emission and related microorganisms in straw-returning paddy fields”为标题发表于环境科学与生态学国际期刊Science of the Total Environment，论文第一作者为硕士研究生李梦瑶，通讯作者为薛利红研究员，合作者包括周贝贝讲师、段婧婧副研究员、杨林章研究员等人。研究发现不管施肥与否，两种尾水灌溉均能降低秸秆还田稻田甲烷的排放，虽然略微增加了氧化亚氮的排放，但富硝尾水回用能够降低GWP值66.7%，化粪池尾水回用对GWP没有显著影响。稻田产甲烷菌与甲烷氧化菌比例显著下降可能是富硝尾水回用后甲烷排放降低的主要原因，这一点对缓解秸秆还田稻田GWP值具有重要意义。
此外，课题组还以南京高淳东坝污水处理厂的尾水为研究对象，通过土柱模拟试验、田间小区试验以及大区示范等系统研究了保证水稻安全高产的适宜稻田回用量及化肥氮的替代比例。相关研究成果近期以“High yield and mitigation of N-loss from paddy fields obtained by irrigation using optimized application of sewage tail water”为标题，在线发表于Agriculture, Ecosystems and Environment，论文共同第一作者为江苏省农业科学院农业资源与环境研究所的尹爱经和段婧婧副研究员，通讯作者为薛利红研究员，合作者包括冯彦房副研究员、杨林章研究员和纽卡斯尔大学的Evangelos Petropoulos博士。研究发现尾水替代化肥氮15%～45%对水稻产量不会造成影响，且降低了田面水氮浓度，减少了氨挥发排放以及稻田径流氮损失风险，对淋洗损失没有显著影响。综合考虑水稻产量、环境风险以及尾水消纳量，尾水回用下氮肥替代率为30%～45%为宜。尾水稻田回用对土壤环境的影响还需要在更长尺度上进行评估，3年连续回用稻田土壤以及水稻籽粒重金属均未超标（数据未发表）。
论文链接1：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720309177
论文链接2：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167880920303236
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/lxB90CjZ1owUX5XUHavFEA