渠井用水比对灌区降水响应及其环境效应分析

渠井结合灌区适宜渠井用水比例关系灌区地下水环境和区域农业可持续发展。该文以人民胜利渠灌区为例,集合了灌区1954-2014年农业用水量及降水量、研究区域2008-2014年渠井用水比、地下水埋深、地下水水化学特征数据,分析了降雨量、地下水动态特征与渠井用水比例的相关性,以期探明渠井结合灌区渠井用水比对降雨的响应及其对土壤和地下水环境的影响。结果表明,典型渠井结合灌区渠井用水比与年降水量呈线性正相关;渠系上游地下水水位变化较下游更为剧烈,在用水水平、用水方式一致条件下,渠井用水比例越大,地下水埋深超过11 m区域增幅越小,较大的渠井用水比例对于上游地下水位下降减缓效果明显;平水期、枯水期,由于渠井用水比例不合理,地下水无序开采且超采严重,区域地下水碱化趋势明显;受气候变化影响,近5 a渠灌水量仅为多年均值的75.52%,未来区域降水量具有减小趋势,这势必进一步加剧农业水资源紧缺的形式。为了满足农业的正常生产,增加灌区地下水开采成为唯一解决途径,这势必加剧地下水的碱化趋势及地下水超采区的扩大。因此,确定灌区适宜的渠井用水比例对于灌区水资源的科学利用与农业的可持续发展具有重要意义。     

生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响

为了探讨生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响,该文利用田间小区试验研究了生物质炭不同施用水平对冬小麦产量、水分利用效率、根形态的影响及差异性。结果表明:生物质炭显著增加了冬小麦茎蘖数、有效穗数和产量(P0.05),与对照相比,其增加比例范围分别为1.6%~4.9%、0.7%~1.5%、1.0%~5.9%。冬小麦耗水量随着生物质炭施用量的增加而逐渐减小,水分利用效率由对照的17.06 kg/(hm2·mm)提高到17.69~19.57 kg/(hm2·mm)。生物质炭显著增加了冬小麦根系总根长和总表面积(P0.05),在0~20和≥20~40 cm范围内,总根长的增加比例范围分别为2.8%~14.6%、8.4%~21.2%;总表面积增加比例范围分别为5.6%~19.5%、1.9%~13.6%。冬小麦根系形态特征与冬小麦产量呈极显著正相关(P0.001)。各处理中以生物质炭施用量为40 t/hm2的处理对冬小麦产量、水分利用效率及根系生长的促进作用最为显著。该研究可为科学施用生物质炭提供参考。     

不同钾肥对再生水灌溉条件下土壤-作物系统Cd的影响

为了探明再生水灌溉条件下不同施钾肥处理对土壤-作物系统Cd的影响及差异性,通过田间微区试验研究了不同施钾肥处理对再生水灌溉番茄植株、果实以及根际土与非根际土Cd含量的影响。结果表明:再生水灌溉条件下,施钾肥处理可提高番茄果实产量,施加KCl较K2SO4增产效果明显,分别较不施肥处理可增产6.10%～24.00%和1.36%～13.16%;不施钾肥较不施肥处理番茄果实Cd含量降低,但降低幅度小于施加钾肥处理,施加KCl较K2SO4处理番茄果实Cd含量较低,Cd含量分别较不施钾肥处理分别减少58.33%和8.33%,且各处理均未超0.05mg/kg的限值标准;不施钾肥处理较不施肥处理土壤pH、Cd含量有所降低,降低幅度小于施钾肥处理,有效态Cd有所增加,施加KCl和K2SO4较不施肥处理有效态Cd降低,施加KCl和K2SO4较不施钾肥处理根际土和非根际土pH、Cd含量和有效态Cd含量均有所降低,其中施加KCl根际土和非根际土Cd含量分别降低2.96%～3.11%和5.75%～14.22%,施加K2SO4分别降低4.14%～5.90%和8.10%～8.29%;施加KCl根际土和非根际土有效态Cd含量分别降低10.75%～16.19%和13.98%～28.74%,施加K2SO4分别降低15.97%～20.55%和19.91%～24.70%。因此,再生水灌溉条件下,可通过选择施加适宜的钾肥种类,调控重金属Cd在土壤-作物系统的分布及其生物有效性,施加K2SO4较KCl相比,可一定程度降低土壤Cd全量及有效态Cd含量。     

辽河流域农村饮用水现状及对策建议

辽河流域农村饮用水问题是我国农村饮水问题典型之一。辽河流域水资源量严重短缺,季节性变化大,农村饮用水供水量得不到保障;农村饮水水质污染问题严重,高氟水、高铁水、高砷水、低碘水、苦咸水、污染水(硝氮、总硬度、氨氮等超标)等普遍存在;供水设施落后、多数无净化设施。本文在分析辽河流域农村饮用水现状的基础上提出了相应的对策和建议:提高水资源利用率、从源头控制污染物、采取适宜的水处理技术、完善供水设施,为改善农村饮水现状提供科学依据。     

再生水灌溉对作物生长及土壤养分影响研究进展

水资源短缺是农业灌溉面临的重大挑战,在农业用水严重紧缺的现状下,以再生水为农业灌溉水源,将有效缓解农业用水紧缺形势。由于再生水中养分浓度与有机物含量较高,若使用不当会对作物生长及土壤环境带来不利影响,并可能导致农业面源污染问题。从再生水灌溉对作物生长、土壤养分及土壤酶活性的影响3个方面概括了再生水灌溉国内外研究现状与存在问题,并对下一步的研究重点提出了建议：加强再生水灌溉对作物不同关键生育期土壤供氮特征的影响研究,重视土壤酶活性对长期再生水灌溉响应特征研究,强化再生水灌溉土壤氮营养诊断与阈值范围研究以及拓宽再生水灌溉对农作物果实超微结构的影响研究等。     

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。     

主成分分析法在农村生活饮用水水质评价中的应用

主成分分析法是一种降维的多元统计分析方法,运用主成分分析法对水质进行评价,能够反映水质的综合状况。清原县农村饮用水汛期污染较为严重,针对汛期农村饮用水水质污染特征,选取具有代表性的14个采样点进行监测分析,以《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）为标准,筛选出污染指标,然后采用主成分分析法对其水质（污染指标）进行综合评价。结果显示：清原县农村饮用水水质问题主要是微生物污染;大孤家镇采样点水质最差,其次是土口子,北三家采样点水质最好,评价结果与实际情况相一致;主成分分析法以较少的综合指标反映了实际情况,是一种切实可行的综合评价方法。     

不同养分管理对东北东部半山区地下饮用水硝态氮的影响

为了探讨不同养分管理方式对东北东部半山区村镇地下饮用水水质的影响,该文在辽宁省清原满族自治县选择典型地下饮用水源区域,通过近2 a的田间试验,研究结果表明：常规养分管理和农田养分管理施氮量分别为240 kg/hm2和192 kg/hm2,与常规养分管理相比,农田养分管理处理氮肥农学生产力显著高于常规养分管理处理,提高了22.47%;浅地下水埋深区,地下水硝态氮质量浓度增幅为深地下水埋深区1.6倍;减N 20%农田养分管理措施实施后,区域地下水硝态氮质量浓度较常规养分管理措施削减了51.19%。因此,采取农田养分管理措施降低了农田施肥对浅层地下饮用水源地污染风险,这对于村镇地下饮用水水源地的保护及村镇居民安全饮水具有重要意义。     

再生水分根交替地下滴灌对马铃薯品质和重金属积累影响

以大田马铃薯为试验材料,研究了再生水地下滴灌充分灌溉(FSI)、分根交替灌溉(APRSI)、沟灌充分灌溉(FFI)和分根交替灌溉(APRFI)4种灌水方式对马铃薯块茎品质、重金属积累和产量等的影响。结果表明,APRSI可显著提高马铃薯块茎中淀粉和有机酸含量,与清水对照和再生水充分滴灌相比,淀粉含量分别增加0.37%和0.15%,有机酸含量分别提高4.17%和8.70%;APRSI处理的马铃薯块茎中Cr、Pb、Cu含量较清水对照降低12.5%、5.56%、3.15%,而比FSI降低了20%、10.53%、10.4%;地下滴灌不同灌水处理对马铃薯产量影响不显著,但对水分利用效率较清水和充分灌溉分别提高21.01%和21.90%。因此,再生水地下分根交替滴灌滴灌可提高块茎品质,减轻重金属Cr、Pb和Cu在块茎中的积累,达到二级处理以上要求的再生水对马铃薯进行地下滴灌是一种实用的安全高效灌溉技术。     

再生水灌溉不同滴头布置方式下PPCPs在土壤和番茄中的累积

随着药品和个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)生产和使用量的增加,PPCPs及其代谢产物在再生水中的检出种类、检出量不断增多,再生水灌溉可影响PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统中的分布及累积,但其规律及驱动机制尚不明确。为探明再生水滴灌条件下滴头布置方式对PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统累积的影响,该研究采用盆栽试验比较2种滴头布置方式(在番茄根部、在两番茄中间)对土壤剖面及番茄各器官中PPCPs累积量的影响,并进一步分析PPCPs在土壤-作物(蔬菜)系统累积的驱动机制。结果表明,再生水灌溉条件下不同滴头布置方式造成了PPCPs在土壤、作物(蔬菜)中累积规律的差异性,滴头布置在两番茄中间处理较其他处理而言增加了0～5cm土层吉非罗齐累积量(P0.05),降低了番茄叶部卡马西平和根部吉非罗齐的累积量(P0.05),较滴头布置在番茄根部处理降低了番茄叶部吉非罗齐和根部三氯生的累积量(P0.05);不同再生水灌溉方式通过影响土壤微环境指标导致了土壤中PPCPs分布规律的差异性,滴头布置在植株中间处理较其他处理增加了0～5 cm土层pH值,导致该土层下吉非罗齐的累积量高于其他处理(P0.05)。研究可为基于新兴污染物PPCPs防控的再生水农业安全利用提供理论依据。