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。     

再生水灌溉对草坪草生长和土壤的影响

随着城市绿地与人争水的问题日益突出,再生水作为替代水资源在草坪草上的应用日益广泛。本试验于2003-2005年用3种类型灌溉水(清水、“清水+再生水”、再生水)处理5种草坪草(草地早熟禾、高羊茅、结缕草、野牛草和山麦冬),从观赏品质和生长指标方面进行耐污性评价,并分析再生水对土壤的影响。结果表明:本研究使用的再生水对所供测试绿化草种的颜色、覆盖度、质地和均匀性无不良影响,再生水灌溉条件下,高羊茅表现出了最强的综合耐污能力,其次是结缕草和野牛草。灌溉水类型对于草坪草的生长指标的影响具有种的特异性。再生水灌溉和“清水+再生水”交替灌溉提高了土壤的阳离子交换量(CEC)和总孔隙度,有利于土壤物理性状的改善。     

北京地区常用草坪草的耗水规律及适宜灌溉量研究

研究了在北京地区不同供水条件下，草地早熟禾、高羊茅、多年生黑麦草、野牛草、结缕草和狗牙根整个生长季的蒸散量差异和耗水规律。结果表明，蒸散量主要与草坪草的生物学特性有关，受水分条件影响；冷季型草坪草中多年生黑麦草耗水最少，暖季型草坪草中结缕草耗水最少；通过比较坪草和北方主要农作物的K_C值，得出草坪与大田作物的需水量相当；北京地区常用草坪草整个生长季的适宜灌溉量为：高羊茅(391.8 mm)>草地早熟禾(368.3 mm)>多年生黑麦草(315.1 mm)>狗牙根(300.7 mm)>野牛草(184.0 mm)>结缕草(110.5 mm)。     

再生水灌溉对草坪草生长速率、叶绿素及类胡萝卜素的影响特征

为节约城市清洁水源,扩大再生水利用力度,确保高质量的草坪,以草地早熟禾为研究对象,探讨了不同灌溉水源及再生水灌溉不同水分梯度下草坪草生长速率及叶绿素的变化特征。试验采用7种水分处理：清水适宜灌、混合水适宜灌、再生水充分灌、再生水适宜灌、再生水轻微干旱胁迫、再生水中度干旱胁迫、再生水重度干旱胁迫,灌水下限分别70%fc(田间持水量)、70%fc、80%fc、70%fc、60%fc、50%fc、40%fc,灌水定额相同。研究表明：不同灌溉处理下草坪草生长速率差异明显,再生水灌溉促进了草坪草的生长,草坪草生长速率与供水量成正相关;再生水灌溉下草坪草叶绿素及类胡萝卜素含量显著高于清水适宜灌处理下草坪草叶绿素及类胡萝卜素含量,而再生水灌溉草坪草叶绿素及类胡萝卜素含量在处理间差异不显著。     

再生水灌溉水分处理对草坪生理生化特性及质量的影响

为了缓解城市水资源紧张的趋势，扩大污水资源化力度，确保高质量的都市草坪，在永乐店试验站进行了不同水分处理再生水灌溉草坪的试验研究。该试验采用6种水分处理：清水适宜灌(K)、再生水充分灌(RFI)、再生水适宜灌(RPI)、再生水轻微干旱胁迫(LWS)、再生水中度干旱胁迫(MWS)、再生水重度干旱胁迫(SWS)，灌溉下限分别为70%fc、80%fc、70%fc、60%fc、50%fc、40%fc，灌水定额相同。试验结果表明：水分处理对草坪草分蘖消长及质地有重要影响，为获得密致的草坪，保持土壤水分含量在60%fc以上，然而土壤含水率不能低于50%fc，否则草坪草难以正常生长。草坪草叶片脯氨酸累积量是对干旱胁迫较最为敏感的生理生化指标，随水分胁迫的加重脯氨酸累积量迅速增加，脯氨酸累积量与土壤水分含量有明显的相关性。此外，随着生长季的延长，外界气温降低也会影响草坪草生长。     

城市污水再生水灌溉对黑麦草生长及土壤磷素转化的影响

为了进一步明确城市污水再生水的农业利用价值,在温室条件下采用盆栽试验方法种植黑麦草,以自来水(clean water,CW)灌溉为对照,分别进行全再生水(reclaimed municipal wastewater,RW)和混合再生水(自来水+再生水,CW+RW,1∶1)灌溉处理,研究了再生水灌溉对黑麦草生长和土壤磷素的转化特征。结果表明,城市污水再生水灌溉显著增加了黑麦草地上部和根系的生物量,CW+RW处理黑麦草地上部和根系生物量在播种55 d后分别较对照(CW)增加18.92%和6.42%,RW处理分别增加26.79%和10.55%;黑麦草地上部磷含量分别显著增加8.48%和10.93%。再生水灌溉土壤全磷含量变化不大并有减少趋势,但土壤速效磷含量CW+RW和RW处理分别较对照(CW)增加29.15%和43.80%;CW+RW和RW处理显著增加了土壤有机磷组分中的活性有机磷和中活性有机磷,与对照CW相比,其中活性有机磷增幅分别为50.30%和81.57%,中活性有机磷增幅分别为7.66%和13.68%;也显著增加了无机磷组分中的Ca2-P和Ca8-P,CW+RW和RW处理Ca2-P含量由对照的12.90 mg·kg-1分别增加到16.42 mg·kg-1和15.49 mg·kg-1,与对照相比,增幅分别为27.29%和19.38%,Ca8-P增幅分别为19.94%和16.03%。再生水灌溉显著降低了土壤pH并显著增加了土壤有机质含量,这可能是增加土壤磷活性的原因之一。再生水灌溉对提高土壤磷素利用率有促进作用。     

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.     

短期NaHCO3胁迫对3种冷季型草坪草生理生态特征的影响

土壤盐渍化严重威胁草坪草的可持续发展,选育和种植耐盐草坪草可改良和利用大面积盐渍土壤。以3种冷季型草坪草黑麦草(Lolium perenne L.)、高羊茅(Festuca arundinacea L.)和早熟禾(Poa pratensis L.)为试验材料,采用盆栽法研究不同浓度NaHCO3胁迫(0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%)对3种冷季型草坪草生理生态特征的影响。结果表明:不同浓度NaHCO3胁迫下3种冷季型草坪草草坪外观质量、叶片萎蔫系数、叶片相对含水量、叶片叶绿素含量和K+含量均随着NaHCO3浓度的增加而逐渐降低,且浓度越高,下降越明显;0.4%～1.0%NaHCO3胁迫降低了3种冷季型草坪草的地上部分和根系干重,且随着NaHCO3浓度的增加,生长受到胁迫的抑制程度显著增大,根系部分的受抑制程度比地上部分更明显;不同浓度NaHCO3胁迫下3种冷季型草坪草叶片相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量和Na+含量随着NaHCO3胁迫浓度的升高呈上升趋势,且浓度越高上升越明显;NaHCO3浓度0.4%时,3种冷季型草坪草已受到伤害;黑麦草、高羊茅和早熟禾在不同浓度NaHCO3胁迫下的隶属函数平均值均表现为早熟禾黑麦草高羊茅,说明3种冷季型草坪草抗NaHCO3胁迫的能力均为早熟禾强于黑麦草和高羊茅。     

再生水灌溉对红壤水力特性的影响

再生水长时间灌溉是诱发土壤水力特性演变的关键因素之一。该文采用再生水原液(reclaimedwater,RW)以及再生水原液稀释2倍(RW-2)、4倍(RW-4)、6倍(RW-6)等4种不同浓度再生水水源,设置再生水连续灌溉与再生水-蒸馏水交替灌溉(ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6)2种灌溉模式,以蒸馏水连续灌溉(CK)为对照,持续对第四纪红壤进行干湿循环模拟灌溉,直到土壤入渗趋于稳定为止。采用压力膜仪法测定各灌溉处理后的土壤水分特征曲线,选择van Genuchten(VG)模型对其参数提取,分析了红壤水力特性的演变特征及其参数影响。结果表明:再生水灌溉显著影响了红壤的持水特性,促使红壤孔隙大小、数量及其分布发生演变,该变化规律与再生水水质浓度、灌溉模式关系密切。与CK相比,再生水连续灌溉模式RW、RW-2、RW-4、RW-6处理下,红壤有效水分别提高了5.4%、3.6%、14.6%、-8.1%;再生水-蒸馏水交替灌溉模式ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下,红壤有效水分别降低了9.9%、23.3%、26.5%、16.9%。与CK相比,连续灌溉对红壤水力传导性无显著影响;而交替灌溉则影响显著,其土壤非饱和导水率、水分扩散度大体表现为CKARW-6■ARW-4ARWARW-2。再生水灌溉对VG模型参数θs'、θr'、α、n均有显著影响;再生水的pH值、电导率及钠吸附比均与红壤有效水存在显著的相关性。该研究结果对红壤地区再生水长期灌溉利用风险评估提供了一定理论基础和技术支撑。     

再生水灌溉对土壤斥水性的影响

深入探求再生水灌溉条件下不同土壤中水分和溶质的分布及斥水性变化规律,能为再生水灌溉条件下土壤斥水性产生原因及其影响因素的研究提供一定的参考。选用砂土、砂姜黑土、塿土和盐碱土进行土柱再生水灌溉试验,取样测定不同灌水量条件下剖面土壤的潜在斥水性、含水率、Cl-、有机质(organicmatter,OM)含量及电导率(electrical conductivity,EC)等。结果表明:再生水灌溉后,塿土及盐碱土分别出现0～2,1～3级斥水性,砂土及砂姜黑土为0级斥水性,4种土表层表现出较强的斥水性。土壤斥水性随再生水灌水量和灌溉时间的增加而显著增强,并且灌水量越大,斥水性差异性越显著。4种土有机质含量OM与土壤斥水持续时间变化值TR呈正相关关系,Cl-含量、EC值与土壤斥水持续时间变化值TR呈负相关关系。相比较其他3种土而言,砂土更适合再生水灌溉。     

再生水灌溉对土壤和葡萄品质的影响

2011—2013年,经过3年小区实验,分析了再生水灌溉对土壤和葡萄品质的影响。实验结果表明,再生水区的土壤总氮、总磷和有机质的含量呈现低于清水对照区的趋势,而硝态氮与碱解氮含量却高于清水对照区。再生水灌溉区土壤Cd含量高于清水对照区,而Pb、Cu的含量均低于清水对照区。土壤中重金属有一定的积累现象,但均未超出《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》中的重金属限量值,说明短期再生水灌溉未造成土壤重金属污染。再生水灌溉在一定程度上能提高葡萄的产量,但对葡萄的品质未产生有利的影响。3年实验中,再生水灌溉区葡萄的重金属含量低于清水灌溉区,说明短期再生水灌溉对葡萄重金属含量的影响不大。研究表明再生水可以用作灌溉用水,但再生水中重金属对环境的影响是长期的、积累的、复杂的,要确保再生水灌溉的安全还需进一步研究。     

再生水灌溉模式对潮土结构性质及导水性能的影响

为揭示再生水不同灌溉模式下土壤结构性质及导水性能的差异。通过室内模拟土柱入渗试验,以清水灌溉为对照(CK),研究了再生水持续灌溉(RW)、再生水—清水混合灌溉(RW-2)及再生水—清水交替灌溉(ARW)3种灌溉模式对土壤容重、总孔隙度、团聚体稳定性、入渗率及饱和导水率的影响。结果表明:相比CK,各处理容重呈降低趋势,总孔隙度增加,但差异均不显著;再生水灌溉促进潮土>1mm粒级团聚体向<1mm粒级团聚体转化,相比CK,各处理<1mm粒级团聚体含量分别增长11.51%~31.22%;潮土团聚体水稳定性降低;各处理>0.25mm粒级团聚体含量分别降低2.92%~9.75%,平均质量直径分别降低11.30%~38.38%,几何平均直径分别降低3.93%~12.78%,其中RW最为显著;相关性分析表明,>1mm粒级水稳性团聚体含量对潮土结构稳定性贡献最大;再生水3种灌溉模式下潮土入渗率分别显著增长80.00%~260.00%;ARW处理潮土有效导水率上升22.68%,而RW和RW-2处理土壤有效导水率分别下降14.47%和42.36%。保持潮土结构性质方面以RW-2处理最好,改善潮土导水能力方面则以ARW处理最为显著。     

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。     

灌溉水质对苜蓿早期生长及养分吸收的影响

采用盆栽试验方法,设计7种不同灌溉水质对苜蓿（Medicago sativaL.cv‘.Algonquin＇）进行灌溉处理,包括：清水灌溉（F）、再生水灌溉（R）、等营养水灌溉（E）、清水和再生水交替灌溉（T）、再生水和清水1∶1混合灌溉（FR）、再生水和清水1∶2混合灌溉（F2R）、再生水和清水2∶1混合灌溉（2FR）。研究结果表明,与清水灌溉（F）相比,再生水灌溉（R）可以明显提高苜蓿的株高和侧枝数水平;交替灌溉（T）和混合灌溉（2FR）对提高苜蓿干草产量作用明显;各灌溉水质对苜蓿叶茎比、根冠比和根系活力的影响都是暂时性的,长期进行灌溉影响不显著;混合灌溉（FR、F2R、2FR）和再生水灌溉（R）会提高苜蓿体内氮、钙和镁的含量,而对钾的含量没有影响,苜蓿体内磷的含量随各灌溉水质中磷含量的增加而减小。     

再生水灌溉对玉米与大豆生长及水分利用效率的影响

相同灌溉条件下,作物生长及水分利用效率(Water use efficiency,WUE)会因灌溉水质的不同而存在差异。本研究采用盆栽实验方法,以清水灌溉为对照,比较了北京市高碑店污水处理厂的2级再生水、3级再生水对玉米(Zea maysL.)和大豆(Glycine maxesL.)生长及WUE的影响。结果表明:2级再生水对玉米苗期生长有一定影响,3级再生水对玉米苗期生长有一定促进作用;2级和3级再生水对玉米拔节期和收获期生长影响不显著或有所促进;再生水灌溉对玉米苗期WUE有一定影响,自拔节期开始影响降低并表现出一定的促进作用。2级和3级再生水可促进大豆苗期和花荚期的生长,对收获期的生长影响不显著;再生水灌溉对大豆苗期WUE有一定促进作用,花荚期开始促进作用减弱。总体而言,玉米苗期灌溉2级再生水对其生长和WUE有一定影响,拔节期后灌溉则促进玉米生长和提高WUE;3级再生水灌溉有利于玉米生长,提高WUE;大豆各个生育期灌溉2级或3级再生水都可促进生长,对WUE影响不大。     

再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值（EC）增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

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。     

非常规水水质对红壤水分运移参数的影响及其过程模拟

为了探究非常规水水质对亚热带红壤水分运移参数的影响,采用蒸馏水(CK)、再生水(RW)、稀释2,4,6倍再生水(RW-D2、RW-D4、RW-D6)和生活污水(_(WW))等6种不同水质的非常规水模拟红壤水分入渗过程,利用水平土柱吸渗法测定红壤湿润锋运移速率和水分扩散度,应用压力膜仪法测定了土壤水分特征曲线并且借助van Genuchten(VG)模型提取了相应的土壤残余含水量θ_r、土壤饱和含水量θs、α和n等特征参数值。结果表明:不同水质入渗下红壤湿润锋运移速率、水分扩散度均存在着一定差异,湿润锋运移速率由快到慢分别为V_(CK)≈V_(RW-D2)V_(RW-D6)≈V_(RW-D4)V_(WW)V_(RW);在同一含水率下D_(RW-D6)(θ)D_(RW-D4)(θ)D_(WW)(θ)D_(RW-D2)(θ)D_(CK)(θ)D_(RW)(θ)。不同水质处理对VG模型参数变化率的影响程度不同,对α的影响最大,对θ_r的影响最小。因此,非常规水灌溉会降低红壤入渗速率、持水性能以及抗旱能力。