再生水灌溉对番茄品质、重金属含量以及土壤的影响研究

通过田间试验，分析了再生水灌溉对番茄果实品质、重金属以及土壤重金属的影响。结果表明，番茄果实中蛋白质、维生素C、有机酸含量为清水灌溉（QG）〉清水再生水交替灌溉（HG）〉再生水灌溉（zG），差异显著；番茄果实中Cr，Cd，Pb的含量随再生水灌溉量的增大而增大，差异不显著，没有造成重金属的累积，而且远低于国家无公害蔬菜安全标准。土壤中的重金属含量差异不显著，远低于国家土壤质量标准。因此，经过二级处理后的再生水，短期灌溉除了降低番茄部分品质外，不会造成重金属在番茄果实和土壤中的累积。     

短期和长期中水灌溉对绿地土壤理化性质的影响

采用短期室内中水灌溉土柱模拟和长期中水灌溉区大田定位调查,对中水灌溉后对植物体内营养元素、毒害离子以及重金属的增减变化进行对比分析。结果表明,与清水对照相比,中水灌溉使绿地土壤pH值降低,土壤有机质含量增加,孔隙度增大,容重及田间持水量减小;全氮、全磷含量随土层厚度的增加而呈减少的趋势;碱解氮、有效磷和速效钾含量增加且与清水对照之间差异显著（P〈0.05）;盐离子在土壤中得以积累,含量增加;毒害离子和重金属含量呈增大或减少的趋势,与不同离子种类有关,但其含量极少,累积效应变化缓慢,且由于自然降水等因素的稀释和植物、土壤微生物等因素的吸收及降解,一般不会造成对土壤的污染及对植物的生长胁迫。     

再生水灌溉对不同类型草坪土壤盐碱化的影响

通过小区试验研究了再生水(Reclaimed Water,Recycled Water)灌溉两年高羊茅(Festuca arundinacea)和早熟禾(Poa pratensis)对土壤盐分累计分布规律的影响.结果表明:(1)与清水灌溉相比,再生水灌溉对高羊茅土壤全盐量、钠离子含量、SAR值的影响未达到显著水平(P＞0.05).对早熟禾土壤的影响达到显著水平(P＜0.05);(2)随着土层深度的增加,高羊茅土壤全盐量、钠离子含量、SAR值呈现增大的趋势.早熟禾土壤差异不显著.(3)短期再生水灌溉两种草坪土壤虽未达到盐害水平,但均表现出一定的盐分积累现象,说明再生水多年连续灌溉土壤有潜在盐化危险.且再生水灌溉后高羊茅的土壤钠离子含量和钠吸附比均小于早熟禾,初步说明高羊茅更适宜再生水灌溉.     

建筑回填土中再生水灌溉对草坪草生长及土壤理化性质的影响

为探明建筑回填土条件下草坪草种植的适宜性以及再生水灌溉对草坪草生长和土壤理化性质的影响情况,选用黑麦草为试验对象,通过室内盆栽试验的方式,设置清水灌溉、再生水灌溉、清水—再生水交替灌溉3个处理,研究了呼和浩特市建筑回填土灌溉再生水对草坪草生长及土壤理化性质的影响。试验发现:(1)与清水灌溉相比,清水—再生水交替灌溉、再生水灌溉下的草坪草生长速率分别增长了23%,34%。(2)各处理草坪草在质地、盖度、均一性方面的得分表现为:再生水灌溉清水-再生水交替灌溉清水灌溉,但差异性不显著(P0.05)。(3)到观测结束期时,再生水、清水—再生水交替灌溉下的土壤全盐量较对照组分别增加了8%,3%。(4)不同灌溉水质条件下黑麦草对土壤重金属的富集具有差异性,土壤中重金属含量有增有减。试验结果表明,再生水灌溉对草坪草的生长速率有很明显的促进作用,草坪草的颜色在再生水灌溉下要显著优于其他处理(P0.05)。同时,对试验土壤及草坪草的后期分析能够发现,短期内再生水灌溉下的土壤不会对草坪草产生盐害,土壤也均未受到污染,可见短期内建筑回填土下使用再生水灌溉草坪草是可行的。     

再生水灌溉冬小麦的铅和镉累积分布研究

再生水灌溉对作物重金属含量的影响,是再生水能否安全利用的重要基础问题。通过冬小麦的盆栽试验,研究了再生水灌溉对土壤和冬小麦植株铅、镉含量的影响。结果表明,再生水灌溉对土壤铅、镉含量没有明显的影响,而混灌和轮灌较再生水纯灌可以降低土壤铅含量,但对土壤镉含量没有明显的减低作用。再生水灌溉处理小麦各器官的镉含量分布是根〉叶〉茎〉籽粒,铅含量分布是叶〉根〉茎〉籽粒,叶片铅含量较其他器官高可能与大气铅污染有关。再生水灌溉后,小麦各器官镉含量较清水对照有一定的提高,但铅、镉含量和对照相比差异不显著。应用再生水灌溉,小麦籽粒中铅、镉含量均符合国家食用安全标准,但镉含量较清水灌溉有升高现象,在生产应用中要有所注意。     

施氮和再生水灌溉对设施土壤酶活性的影响

为探讨再生水灌溉和氮肥施用对土壤酶活性的影响,采用田间小区试验,以清水不施氮肥和再生水不施氮肥为对照,研究了4种氮素水平下再生水灌溉对土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、淀粉酶活性和过氧化氢酶活性的变化及生育期土壤矿质氮、全氮的盈亏状况。结果表明,再生水灌溉提高了土壤脲酶和淀粉酶活性,降低了土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性;不同施氮水平下,再生水灌溉土壤脲酶活性、高氮处理土壤蔗糖酶活性和淀粉酶活性、低氮处理过氧化氢酶活性和番茄收获后土壤全氮含量均低于清水灌溉处理;相同灌水水质下,再生水灌溉施肥处理对土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性起到促进作用,对脲酶和淀粉酶活性有抑制作用,清水灌溉施肥处理对土壤脲酶活性、蔗糖酶活性起到促进作用,对淀粉酶和过氧化氢活性有抑制作用;再生水灌溉土壤矿质氮变化量较清水灌溉显著提高,而再生水灌溉下施肥处理降低了土壤矿质氮变化量。因此,适量减氮并辅以再生水灌溉处理能够提高土壤供氮能力和自净能力,增强土壤解毒能力并提升土壤肥力,减少再生水的排放和氮肥用量;不同施氮水平再生水灌溉对土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶和过氧化氢酶活性及土壤矿质氮含量、全氮含量影响存在极显著差异。     

再生水短期灌溉对土壤-作物中重金属分布影响的试验研究

再生水是农业灌溉的重要水资源。该文在田间小区开展了为期4年的再生水灌溉试验，研究了重金属在土壤-作物系统中的转化与分布规律。结果表明：短期内重金属在土壤中的累积不明显，且土壤和作物籽粒中的重金属含量都远低于国家标准规定的允许值，再生水短期灌溉对土壤环境和作物均不会造成污染影响；同时，不同再生水灌溉水量条件下，土壤中重金属含量无显著差异，再生水灌溉带入土壤中的重金属量小于作物收获所带走的重金属量，带出量和带入量对土壤中重金属平衡的影响较小。     

污水灌溉对苜蓿生长下土壤部分理化性质的影响

通过盆栽试验研究了污水、再生水等不同灌溉水质对苜蓿三次刈割后土壤部分理化性质的影响。结果表明:相对于清水灌溉,污水及再生水处理能显著降低土壤pH值,增加EC值。第二次刈割时污水、再生水处理与清水相比土壤无机氮含量分别增加了63.59%和35.02%,第三次刈割时分别增加了82.18%和30.72%。与清水灌溉相比,污灌处理土壤Cd含量在三次刈割中分别增加了33%,117.65%和138.89%,再生水灌溉处理在三次刈割中分别增加了13.33%,64.71%和61.11%。根据《土壤环境质量标准》进行土壤重金属污染评价表明,在本试验期间各灌溉水质处理未引起土壤Pb污染,但未经处理的污灌处理造成了Cd污染。本研究初步说明污水采用混灌与轮灌方式可适当减缓其不利效应;再生水可作为苜蓿的灌溉用水,但其长期效应仍需进一步深入研究。     

再生水灌溉对玉米和大豆品质影响的试验研究

为了合理利用城市污水处理后的再生水资源，研究再生水灌溉对作物品质的影响，该文采用北京高碑店污水处理厂的两种再生水(二级再生水、三级再生水)，以清水为对照进行玉米和大豆盆栽种植试验。通过对籽粒常规养分、微量元素和重金属含量等项目的测定分析，对再生水灌溉情况下的作物品质进行研究。研究结果表明：再生水灌溉对玉米和大豆籽粒粗蛋白、粗淀粉含量无显著影响；在微量元素方面，对大豆籽粒的影响同对照差异不显著，而对玉米籽粒的影响同水质有关；玉米和大豆籽粒中的重金属铅、镉含量虽均低于国家卫生标准(GB 2715-1981)规定，但二级再生水灌溉的玉米镉含量相对对照增加显著。因此认为三级再生水相对二级再生水应用于作物灌溉更具安全性，对二级再生水中重金属镉含量应严格控制。     

大宝山矿区农田土壤重金属污染及其植物累积特征

对金属矿山选冶活动影响的农田土壤,不同灌溉水源会影响重金属的分布累积特征。根据实际情况将大宝山矿区农田土壤分为污水灌溉区、清水灌溉区、自然修复区和对照区,并进行土壤和植物样品采集,调查研究了土壤的基本理化性质,Cd、Pb、Cu、Zn、Mn 5种重金属的含量和化学形态分布,以及不同区域植物中重金属的含量。结果表明:污灌区Cd、Pb、Cu、Zn的含量最高,是自然修复区和清水灌溉区的1.75倍~10.51倍,对照区最低;Mn在各采样点的含量无显著差别。土壤Cd、Cu、Zn、Pb含量两两之间显著正相关,Mn与Cu、Zn、Cd、Pb呈负相关关系;土壤pH与重金属环境有效态关系密切。残渣态是5种重金属的主要存在形态,有机态含量也较高;Cd的环境有效态含量占总量的比例是其他4种重金属的2倍左右。稻米中5种重金属在清水灌溉区的含量均比污水灌溉区低,其中Cu和Zn的含量在两区域均未超标(NY861-2004),而Pb和Cd的含量严重超标。重金属在自然修复区和清水灌溉区呈现较低的土壤污染和人体健康风险,该研究数据可为金属矿区土壤污染控制提供科学的依据。     

生物质炭和果胶对再生水灌溉下玉米生长及养分、重金属迁移的影响

利用根箱试验方法比较了生物质炭和果胶对再生水灌溉下土壤—植物系统养分和重金属迁移特征的影响及差异性。结果表明,再生水灌溉不利于植物的生长,果胶和生物质炭两个处理相比,虽然植株生长无显著差异,但果胶处理植株的生长状况优于生物质炭处理;再生水灌溉时,果胶处理地上部生物量比对照增加了59.32%。与蒸馏水灌溉相比,再生水灌溉增加了根际土壤pH;灌溉水源相同时,果胶处理根际土壤pH略低于生物质炭处理。生物质炭和果胶都增加了土壤养分的含量,果胶对土壤碱解氮、有效磷和有机质的增加效果优于生物质炭,生物质炭对土壤有效钾的增加幅度大于果胶。生物质炭增加了植株的养分含量,果胶提高了养分的转运能力。生物质炭降低了土壤有效态Fe、Mn、Cu、Ni的含量,果胶增加了土壤有效态Fe、Mn、Cu、Pb、Ni的含量。果胶处理植株根系重金属含量普遍高于生物质炭处理,如蒸馏水灌溉下果胶处理根系Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量分别比生物质炭处理增加了165.29%,113.01%,21.16%,92.74%,14.61%,26.86%和53.43%,但Cu、Zn、Pb、Cd、Ni等元素在果胶处理的转运系数最低。该研究可为再生水灌溉下生物质炭和果胶在北方碱性土壤的农业安全利用提供理论依据。     

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

再生水灌溉对园林植物叶片生理及根际土壤特性的影响

选用8种河北省常见园林植物（大叶黄杨、女贞、月季、丁香、紫荆、连翘、海棠和榆叶梅）进行再生水灌溉试验,浇灌周期为3年,以自来水灌溉作为对照,研究了再生水灌溉对园林植物生长特性及根际土壤和微生物数量的影响。结果表明:再生水中所含有的植物生长所需的元素大部分可被植物有效吸收,而植物对一些有毒元素的吸收受到抑制;再生水处理的植物叶片矿质元素含量总体上比对照增加,部分差异达到了显著水平,与对照自来水相比,8种园林植物出现了钠元素的积累,重金属也有逐渐升高趋势,但植物表观并未表现出异常现象。在土壤理化性状方面,再生水灌溉情况下,8种园林植物的土壤pH值与对照相比无显著差异;土壤全盐量、水溶性钠和氯离子含量均高于自来水灌溉,多种植物土壤中含量与自来水灌溉相比达到了显著差异或极显著差异;在土壤养分和酶活性方面,再生水灌溉不同程度促进了土壤养分和酶活性的提高,除了女贞、月季和紫荆以外,与对照相比,绝大部分土壤养分和酶活性差异均不显著;在土壤微生物方面,再生水灌溉不同程度促进了土壤微生物数量的增加,其中,以女贞、月季和紫荆增加幅度较大;8种园林植物土壤微生物均以细菌最多,占微生物总数的90%以上,其次是放线菌和真菌。综合分析可知,再生水灌溉能够短期内促进园林植物的生长和根际土壤养分、酶活性微生物数目的提高。     

再生水回灌的农业环境风险及对策

随着我国城市化进程加快和经济的快速发展,需水量大幅增加,造成局部缺水严重,与此同时城市污水处理厂的数量和规模不断增大,而这些污水处理厂出水(再生水)直接排入河流而没有被再次利用造成资源浪费,再生水回用后对土壤环境的不确定性影响是造成再生水利用率较低的重要原因。本文系统总结了再生水回用对土壤环境的盐分、有机质组分、微生物、重金属、难降解有机污染物的国内外的研究成果,指出:(1)再生水回用于灌溉在提高肥力的同时,能够引起土壤盐分的累积;(2)再生水回用于灌溉能够导致土壤微生物菌群的变化,也有引起环境卫生的风险,但是风险极低;(3)再生水灌溉能够引起部分重金属元素的累积;(4)再生水灌溉对土壤难降解有机污染物的影响是未来研究的热点。     

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。      

污灌区土壤重金属空间结构与分布特征

该文探讨了地统计学插值模型应用于土壤重金属污染评价的适用条件,分析了北野场污灌区土壤重金属的正态分布特征和主导分布趋势,提出了不同重金属因子适宜的地统计插值模型。结果表明:土壤重金属空间变异系数处于12%～37%之间,整体变异性不大;Pb、Cd等因子的块金效应分别为0.90、0.87,空间相关性较弱,受人为随机因素的影响较大,As、Cr、Zn、Cu值等因子的块金效应分别为0.52、0.51、0.51和0.46,空间相关性中等,受人为随机因素和空间结构因素的共同作用,Hg和Ni的块金效应分别为0.253和0.06,空间相关性较强,受空间结构性因素的影响较大,可能受原生地质的影响较大。污灌区重金属含量存在增加趋势,灌区土壤重金属含量自北向南总体呈现较少趋势,这与灌区上下游灌溉保证率不同有关,表明长期污水灌溉可导致土壤重金属富集,但与全国其他污灌区相比,北野场污灌区土壤重金属污染相对较轻,应加强污水处理利用避免土壤重金属污染。     

再生水滴灌对黄瓜地土壤特性的影响

再生水滴灌是解决水资源短缺的有效途径之一。采用大田试验方法,以地下水滴灌为对照,分析研究了滴灌条件下不同再生水水质对黄瓜根际土壤特性的影响。结果表明:在土壤理化性状方面,再生水滴灌情况下,黄瓜地土壤pH与对照相比无显著差异;再生水滴灌处理土壤EC值高于地下水滴灌;在土壤养分方面,与对照相比,碱解氮、有效磷、速效钾含量差异不显著;再生水浓度越大,对土壤呼吸的增强效应越明显。