再生水农业灌溉中生物污染物研究进展

合理安全利用再生水是缓解农业灌溉淡水资源短缺的有效途径之一。再生水含有一定的营养元素,但也含有一定的危害元素。为给农业灌溉再生水安全利用提供参考,从再生水定义与利用、生物污染物类型、生物污染风险识别以及再生水水质风险控制技术等方面进行了综述,并提出了今后再生水农业利用研究的重点：通过长期定位试验评估再生水利用安全性;分析再生水中抗生素等新兴污染物的半衰期等,并制定相应利用标准;研究低成本、快速污水处理工艺。     

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。     

逆境条件下硅肥调控效应研究进展

硅(Si)元素被认为是N、P、K之后的第四大元素。硅肥有利于促进作物的生长和土壤环境的改善。为了给硅肥利用的研究提供一定参考,通过文献综述的方法,总结了逆境条件下硅肥对低温胁迫的调控作用、对植株病害的防效、对水分胁迫的调控作用以及对重金属胁迫的缓解效应。综合现有研究结果,认为增施硅肥具有提高植株的耐盐胁迫、耐重金属胁迫、抗低温、抗病害等能力。此外,不同硅肥的调控效果不同,而且配施其他肥料或者农艺措施等效果更佳。最后,对今后硅肥利用研究方面提出一些建议:(1)加强硅肥的相关机理研究,如硅是如何改善土壤微环境的,纳米硅材料在植物体内的运输、积累及其对植物抗逆性能的作用机理研究;(2)开展硅肥与非常规水资源安全利用的耦合研究,如何利用硅肥的特性来解决微咸水灌溉和再生水灌溉及其二者耦合灌溉的问题;(3)加强硅肥的提质效应研究。     

不同施氮条件下再生水灌溉对土壤理化性质及脲酶活性的影响

[目的]探讨不同施氮条件下再生水灌溉对土壤理化性质和脲酶活性的影响.[方法]采用盆栽试验种植上海青,以清水灌溉为对照,上海青出苗后灌水4次,每次1L,研究了不同施氮条件下(0、120、150、180 mg/L)再生水灌溉对土壤氮素分布和脲酶活性的影响.[结果]与清水灌溉相比,再生水灌溉降低了土壤pH值,对有机质量、全氮...     

微咸水与再生水混灌对土壤特性的影响与灌溉效应评估

为了探讨淡水资源不足地区微咸水的合理利用方式.通过盆栽试验,以清水灌溉为对照,研究不同比例微咸水与再生水混合灌溉对水盐、水溶性离子、滴水穿透时间WDPT、有机质以及酶活性的影响,并利用第二代生物综合响应指数法(IBRv2)对微咸水与再生水混灌效应进行评价.结果 表明:(1)与再生水灌溉(T1)相比,随着混合溶液中微咸水...     

再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响

为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应,采用室内土柱灌水试验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明:1)再生水灌溉相比自来水显著提高了0~60 cm土层盐分含量、磷素及0~30 cm土层氮素含量也有所提高,降低了土壤细菌群落多样性和OTU数量;充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量,降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2)不同处理土壤细菌类群以放线菌门(24.5%~40.6%)和变形菌门(22.4%~30.3%)为主。非充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例,降低了变形菌门比例;充分灌溉下,再生水灌溉相比自来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例,降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无论是在充分灌溉还是非充分灌溉下,再生水灌溉均对土壤放线菌门表现为促进作用,对变形菌门表现为抑制作用。再生水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和变形菌门具有促进作用,对土壤绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门具有抑制作用;再生水灌水水平越高,越有利于土壤中优势菌群的生长。3)各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢,再生水辅以较高灌水水平能够显著促进表层土壤微生物膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢过程。因此,再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环,且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。     

作物生理特性对微咸水-再生水混灌的响应研究

为了探讨淡水资源匮乏地区微咸水与再生水的安全合理利用,通过盆栽试验,设4种不同比例再生水与微咸水(5 g/L)混灌处理,即再生水灌溉(T1)、微咸水-再生水1:2灌溉(T2)、微咸水-再生水1:1灌溉(T3)、微咸水灌溉(T4),并以清水灌溉为对照,研究了作物生长生理特性对微咸水与再生水混灌的响应.结果表明,较T1相比,混灌显著降低地上部生物量,对SOD活性具有一定提升作用,尤以T2最为显著,但对地下部生物量和其他生理指标无显著影响.随着灌溉水中微咸水比重的升高,丙二醛含量呈先升高后降低趋势,可溶性蛋白含量无明显变化规律.综合考虑各因素,可考虑再生水替代清水与微咸水配合使用,微咸水-再生水混灌比例以1:2为宜.     

微咸水与再生水混灌对作物生理特性的影响

为了探讨淡水资源匮乏地区微咸水与再生水的安全合理利用,通过盆栽上海青试验,以清水灌溉为对照,设置再生水灌溉(T1)、微咸水—再生水1∶2灌溉(T2)、微咸水—再生水1∶1灌溉(T3)、微咸水灌溉(T4)4种灌溉方式,研究了不同比例微咸水与再生水混合灌溉对土壤水盐、作物生物量(地上部和地下部)、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明:(1)上海青收获后,不同比例微咸水与再生水混合灌溉处理土壤含水率和含盐量较清水灌溉(CK)均有所升高,其中T1、T2、T3处理土壤含水率与CK差异不显著,T4处理土壤含水率较CK差异显著(P0.05),而各处理土壤含盐量与CK均差异显著;与T1处理相比,随着灌溉水中微咸水比重的升高,土壤含水率逐渐升高,且至T4处理时差异显著。(2)微咸水与再生水混灌对上海青地上部鲜重有一定影响,而对地上部干重以及地下部生物量无显著影响。与T1相比,T2、T3、T4处理上海青地上部鲜重均显著降低(P0.05),降幅为24.78%～26.36%,地上部干重亦均降低,但差异不显著,降幅为19.14%～24.54%,地下部鲜重和干重无显著性变化。(3)微咸水与再生水混灌对上海青生理指标(叶绿素含量、可溶性蛋白含量、MDA含量、POD活性、CAT活性)没有显著影响,对SOD活性具有显著的提升作用。与T1相比,T2、T3、T4处理叶绿素a含量分别降低4.98%,3.82%和9.26%,叶绿素b含量分别降低10.88%,8.20%和13.46%,叶绿素总量分别降低9.76%,6.12%和10.15%,CAT活性分别提高8.51%,8.51%和-19.15%,POD活性分别提高1.92%,17.24%和-2.87%,SOD活性分别提高104.07%,62.20%和41.67%。随着混合液中微咸水比重的升高,上海青可溶性蛋白含量先降低后升高,MDA含量先升高后降低。(4)基于第二代综合生物响应指数(integrated biological response version 2,IBR_(v2)),综合考虑土壤水盐、作物生理指标以及再生水资源本身的局限性,在淡水资源匮乏地区利用微咸水灌溉时,可以考虑用再生水作为替代清水水源与微咸水配合使用,微咸水—再生水混灌比例以1∶1为宜。研究结果可为淡水不足地区利用微咸水(3 g/L)灌溉提供参考。     

再生水和清水不同灌水水平对土壤理化性质及病原菌分布的影响

【目的】探讨再生水和清水不同灌水水平对土壤理化性质和指示性病原菌粪大肠菌群数量分布的影响。【方法】采用室内土柱试验,研究了不同水质、不同灌水水平下土壤理化性质和粪大肠菌群的分布规律。【结果】相比清水灌溉,再生水灌溉下土壤有机质量(OM)、总氮量(TN)、总磷量(TP)、电导率(EC)显著提高,土壤p H值略微下降,且再生水充分灌溉处理的表层0~20 cm土壤有机质量(OM)、总氮量(TN)、总磷量(TP)均高于非充分灌溉处理,电导率(EC)则相反;再生水灌溉下,土壤中粪大肠菌群数量显著提高,各土层粪大肠菌群数量均显著高于清水灌溉,再生水充分灌溉下表层0~20 cm土壤粪大肠菌群数量显著高于非充分灌溉;土壤粪大肠菌群数量与OM、TN、TP量和EC均正相关,与土壤p H值、含水率负相关。【结论】再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,合理控制再生水灌水水平可有效阻控土壤病原菌的污染;土壤养分量越高,越有利于粪大肠菌群的生长繁殖。