灌溉水质和灌水方式对红壤斥水性及其理化性质的影响

以蒸馏水为对照,选取再生水和稀释2,4,6倍再生水等4种低质水,采用连续灌溉和再生水-蒸馏水交替灌溉等2种灌溉方式对红壤进行1年的处理,以此探明灌溉水质和灌水方式对酸性土壤斥水性、pH、盐分及有机质质量比的影响.结果表明:2种灌溉方式下红壤均产生亚临界斥水性,连续灌溉下红壤接触角比交替灌溉平均增加了23.1°;2种灌溉方式均使红壤酸性增强,盐分和有机质质量比增加,其中连续灌溉下的增长率大于交替灌溉下增长率;连续灌溉下红壤斥水性、pH、盐分和有机质质量比随灌溉水质的变化均可用二次函数来描述,决定系数均在0.9以上;交替灌溉下,红壤斥水性和盐分与灌溉水质的关系可用二次函数来表示,决定系数均在0.9以上,而土壤pH和有机质质量比与灌溉水质相关性不明显;2种灌溉方式下,红壤斥水性与pH呈负相关,与盐分质量比呈正相关,与土壤有机质质量比在连续灌溉下表现为正相关,而交替灌溉下则相反.采用再生水-蒸馏水交替灌溉方式能抑制土壤斥水性的产生.     

再生水灌溉对绿地土壤的影响研究进展

通过查阅再生水灌溉绿地的相关研究文献,总结了再生水灌溉对绿地土壤的影响及其研究的最新进展。长期用再生水灌溉会使绿地土壤的肥力、盐分及重金属含量增加,并且会发生盐碱化现象,使土壤板结,渗透率下降,对植物生长造成不利影响。归纳分析了避免和消除这些不利影响的方法,在此基础上,总结提出了再生水灌溉绿地需进一步研究的问题。     

再生水灌溉对作物和土壤的影响

由于水资源短缺问题日益严峻,处理废水作为新的水资源加以利用是有效手段之一。农业灌溉用水占据了水资源利用的巨大比重,尤其对于水资源利用效率低的发展中国家,再生水灌溉也就成为缓解水资源压力的有效节水技术。以往的研究主要集中于再生水灌溉对单独某种作物的影响,现在从再生水灌溉对作物产量、品质的影响,再生水灌溉对土壤的影响以及再生水灌溉存在的问题,总结了再生水在草本作物和木本作物灌溉中应用的优劣,并提出几点建议,以期再生水灌溉对农业生产的节水增产更加高效。     

再生水灌溉对土壤盐分和重金属累积分布影响的研究

再生水是农业灌溉的重要水资源。为了合理利用城市污水处理后的再生水资源,采用天津市纪庄子污水处理厂二级出水作为再生水,以自来水为对照进行叶类蔬菜小区种植试验,研究了再生水灌溉对菜地土壤次生盐渍化及盐分离子和重金属离子累积分布规律的影响。结果表明:除0~15 cm土层全盐量增加外,15~45 cm土壤层盐分累积现象与自来水灌溉相比无明显差异。与自来水灌溉相比,短期内采用再生水灌溉不会显著增加土壤阳离子含量。重金属在土壤中的累积也不明显,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,且土壤中的重金属含量都远低于国家标准规定的允许值,表明再生水短期灌溉对土壤环境不会造成污染影响。     

再生水灌溉对深层包气带土壤盐分离子的影响

夏玉米/冬小麦轮作期间,设置3种灌水处理:地下水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额52.5 mm;再生水灌溉,灌水定额105 mm,研究了田间0～450 cm包气带土壤中主要盐分离子的迁移规律.结果表明:盐分离子质量比和电导率在土壤中从大到小依次为:380 ～ 450 cm壤土土层、0～ 120 cm壤土土层、120～ 380 cm砂土土层;再生水中可溶性K+和C1-表现出较强迁移能力,影响深度450 cm,K+在0～450 cm土层变化,但C1-主要在0～250 cm土层变化;可溶性Ca2和电导率的影响深度为380 cm,但主要在0～ 120 cm土层变化;380450 cm壤土土层对盐分离子的迁移起到了阻滞作用,大幅降低了地下水受到污染的风险.建议利用灌水定额为52.5 mm的再生水灌溉,夏玉米灌水1次,冬小麦灌水4次或更少.     

再生水灌溉年限对设施土壤酶活性的影响

为了探讨长期再生水灌溉氮素增效机制,以2011—2014年番茄收获后再生水和清水灌溉土壤为研究对象,测定了不同年份0~10、10~20、20~30、30~40、40~60cm土层的土壤脲酶和过氧化氢酶活性。结果表明,土壤脲酶活性随着再生水灌溉年限的增加而逐渐增强,且再生水灌溉根层土壤脲酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉可促进土壤矿质氮素的形成和提高土壤供氮能力;再生水灌溉提高设施土壤过氧化氢酶活性,并且长期再生水灌溉后过氧化氢酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉增强设施土壤的解毒能力、改善土壤的缓冲性能,提高作物对土壤逆境的适应能力。     

再生水灌溉的研究进展

再生水灌溉是解决水资源短缺的有效途径之一.综述了国内外再生水灌溉的研究现状,并对再生水灌溉的前景及今后的研究重点进行了分析.再生水灌溉对地下水的影响主要集中在地下水的盐化、氮磷化合物及其迁移转化方面;再生水灌溉对土壤的影响主要集中在土壤盐分和重金属的累积、对土壤微生物的影响等方面;再生水灌溉对作物的影响主要集中在作物的品质、产量;再生水的安全灌溉技术、不同灌溉技术对土壤化学性质、作物产量、卫生方面的影响;再生水灌溉制度的研究.今后研究重点应集中在以下方面:再生水灌溉标准的制定,氮、磷、有机物、重金属在土壤植被系统中的迁移转化规律,再生水安全高效灌溉技术,研究建立再生水灌溉环境影响和健康风险评价指标与评价方法.     

再生水灌溉水质安全性分析与评价研究

对北京市主要污水处理厂出水的再生水常规(农田灌溉水质标准涉及的)水质指标、持久性有毒有机污染物进行了监测,结合国外再生水灌溉作物类型、发达国家的水质标准进行分析,得出北京市再生水的水质指标符合相关标准,持久性有毒有机污染物的毒性较小,风险极低。应制定与完善适合我国国情的再生水灌溉水质标准、再生水灌溉技术规范、再生水农业利用区划导则、再生水灌区环境影响评价规程、再生水灌区工程管理规范等标准规范,实现再生水安全利用。     

再生水灌溉对冬小麦产量和品质的影响

以龙口市污水处理厂(90%以上都是生活污水)处理后的再生水为灌溉水源,采用清水当地灌溉定额、75%(再生水)当地灌溉定额、100%(再生水)当地灌溉定额、125%(再生水)当地灌溉定额4种处理方案,以龙口市污水处理厂附近的农田为试验基地进行试验.通过对小麦中常规养分和重金属元素的检测、分析,确定再生水灌溉对小麦产量和品...     

灌溉水质对FDR土壤水分传感器的性能影响研究

为探究在灌溉控制系统中灌水水质对土壤水分传感器性能的影响效应,选择了3种国内外常用的基于介电原理(FDR)的土壤水分传感器(5TE、CSF13、FDS100)对其精准性、一致性等关键性能进行评价分析,结果表明:在测量精度方面,5TE和FDS100传感器精度较好,土壤含水量测试值与实际值的R2达到0.892与0.914;...     

土壤酶活性对微咸水与再生水混合滴灌的响应与评估

为了探讨淡水资源不足地区微咸水与再生水的合理利用方式,通过盆栽试验,以当地地下水灌溉为对照(CK),研究了3种不同比例微咸水与再生水混合灌溉(再生水灌溉T1,5 g/L微咸水与再生水等量混合灌溉T2,5 g/L微咸水灌溉T3)对土壤水盐、水溶性离子离子以及土壤酶活性的影响,并利用第2代生物综合响应(IBRv2)指数法评估土壤酶活性对微咸水与再生水混合灌溉效应的响应.结果表明,(1)随着微咸水与再生水混合液中微咸水占比提升,土壤含水率和含盐量越高.(2)微咸水-再生水混合灌溉处理对土壤酶活性的影响不同,土壤碱性磷酸酶和脲酶活性较微咸水和再生水灌溉处理均有所提升,土壤蔗糖酶活性较再生水灌溉略低,但却高于微咸水灌溉.(3)基于IBRv2指数法,与CK相比较,处理T1引起的酶活性偏差最低,IBRv2值为2.12;处理T2次之,值为2.42;处理T3最高,值为2.92.处理T3中S-AKP/ALP,S-SC,S-UE活性均受到抑制;处理T2对S-AKP/ALP,S-UE活性具有诱导作用,但对S-SC略有抑制;处理T1对S-AKP/ALP,S-SC活性具有诱导作用,但对S-UE活性具有一定的抑制.因此,基于IBRv2,并综合考虑土壤酶活性指标以及再生水资源量量大、日排放量小等自身局限性,在干旱缺水地区,可以考虑用再生水与微咸水配合使用.     

再生水灌溉对果菜类蔬菜产量及品质的影响

为推动再生水灌溉作物的适宜性分类，该文研究了再生水灌溉对果菜类蔬菜产量与品质的影响。结果表明，再生水处理与对照处理相比可显著增加果菜类蔬菜产量，其中，西红柿、黄瓜平均增产15.1%、23.6%。茄子、豆角增产60.7%、7.4%。再生水灌溉对果实含水率、粗蛋白、氨基酸含量、可溶性总糖、维生素C、粗灰分、硝酸盐、亚硝酸盐等品质或营养指标无显著影响，再生水灌溉处理硝酸盐、亚硝酸盐含量低于标准限值。研究为再生水适宜灌溉的作物筛选提供了技术依据。     

农村生活再生水灌溉调控对稻田养分的影响

选择符合农田灌溉水质要求的3种灌溉水源(农村生活污水一级处理水R1、二级处理水R2、河道清水R3),3种灌溉水位调控(低水位W1蓄污(雨)上限为50～70 mm,中水位W2蓄污(雨)上限为50～100 mm,高水位W3蓄污(雨)上限为50～150 mm),用以开展不同灌溉水源和水位调控对稻田土壤氮素和有机质养分的影响研究.研究结果表明,农村生活污水再生灌溉稻田0～40 cm土层土壤氮素以NH₄⁺-N为主,NO₃-N含量较低,NH₄⁺-N相对比较稳定,且呈此消彼长的变化趋势,NO₃^--N更易于随水分向下迁移和累积;农村生活污水一级处理水灌溉可以显著提高土壤有机质含量;不同水位调控对60～80 cm土层NO₃^--N含量变化影响具有统计学意义(P<0.05),不同水源灌溉对0～20 cm土层土壤有机质含量影响具有统计学意义(P<0.05);再生水灌溉能显著提高水稻产量,R1水源灌溉条件...     

微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺,水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础,研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化,探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;在正常降雨年份,使用微咸水进行灌溉是可行的,不会导致土壤的次生盐渍化;微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%,但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理,微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

不同加气方式对微咸水和中水溶解氧的影响

为了探讨不同加气方式对微咸水和中水溶解氧随时间的变化规律以及溶解氧随温度的变化规律,找出最佳的加气方式,采用对比试验,研究了8个不同处理即微纳米发泡器(F₁)、12气石头增氧泵(F₂)、28气石头增氧泵(F₃)、文丘里器(F₄)、文丘里器与12气石头增氧泵组合(F₅)、文丘里器与28气石头增氧泵组合(F₆)、微纳米发泡器与12气石头增氧泵组合(F₇)、微纳米发泡器与28气石头增氧泵组合(F₈)加气,以及7个不同水温(F₉)(15,20,25,30,35,40,45 ℃)对微咸水(W₁)和中水(W₂)的溶解氧影响.结果表明:(1) 与对照CKW₁相比,处理F₃W₁,F₁W₁,F₂W₁,F₄W₁的溶解氧分别增加了59.65%,53.10%,44.43%,39.47%;与对照CKW₂相比,处理F₃W₂,F₁W₂,F₂W₂,F₄W₂的溶解氧分别增加了80.17%,78.04%,60.13%,55.22%.(2) 与对照CKW₁相比,处理F₈W₁和F₇W₁的溶解氧分别增加了73.98%,67.79%;与对照CKW₂相比,处理F₈W₂和F₇W₂的溶解氧分别增加了100.21%,94.67%.(3) 与对照CKW₁相比,处理F₆W₁和F₅W₁的溶解氧分别增加了63.84%,57.44%;与对照CKW₂相比,处理F₆W₂和F₅W₂的溶解氧分别增加了79.45%,73.79%.(4) 与对照CKW₁相比,处理F₉W₁的溶解氧在不同水温下分别降低了0,9.82%,12.86%,14.86%,26.56%,29.43%,34.24%;与对照CKW₂相比,处理F₉W₂在不同水温下分别降低0,15.32%,15.69%,19.24%,23.65%,25.59%,32.55%.以最大溶解氧为参考时,最佳加气方式为微纳米发泡器+28气石头增氧泵(F₈W₁ 9.83 mg/L,F₈W₂ 9.39 mg/L).     

初始含水率对涌泉根灌土壤渗透特征的影响

为探索初始土壤含水率对涌泉根灌过程中湿润锋运移和土壤水分分布的影响,合理确定灌水技术参数,配置了5种不同初始土壤含水率,采用室内土箱模拟试验方法,研究了土壤初始含水率对涌泉根灌均质土壤水分扩散的影响.结果表明：涌泉根灌条件下,初始含水率对湿润体形状的影响不大,对其大小有明显影响;土壤表面湿润时间与初始含水率呈递减关系,土壤表面湿润半径、湿润体水平与垂直距离的增长速度均随着土壤初始含水率的增大而增大;土壤初始含水率越大湿润体内水分分布越均匀;试验拟合的根据土壤初始含水率计算地表湿润半径、最大湿润体水平半径与垂直深度的经验公式,计算值和实测值之间误差较小,整体误差分别为0.63%,0.4%,0.83%和0.59%,0.12%,0.73%,可用经验公式推算涌泉根灌土壤水分渗透参数,作为涌泉根灌系统设计依据.     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.     

滴灌水温对土壤入渗和土壤温度的影响

为了解水温对滴灌土壤入渗特征和土壤温度的影响,研制一套恒温试验装置,可使水温变化控制在±0.5 ℃范围内,选择5,20,35 ℃作为试验水温,进行不同水温室内滴灌入渗试验,分析各水温下土壤水分入渗和土壤温度变化特征.结果表明:在相同时段内,随滴灌水温升高,水平和垂直湿润锋运移距离增大,垂直湿润锋运移速率增大.分别建立水平、垂直湿润锋运移距离与入渗时间和滴灌水温的关系模型,决定系数R²均大于0.99.湿润土体平均含水量与入渗时间关系不大,但随入渗水温的升高而减小.土壤水分扩散率与水温成正比;水温升高,饱和导水率随之增大,二者呈指数函数关系;土壤吸持水分的能力随温度的升高而降低.不同灌溉水温改变了土体中的温度分布,随着距滴头距离的增加,由水温引起的土壤温度的变化量逐渐减小.结论可为指导大田和温室滴灌技术提供理论依据.     

多点源滴灌条件下土壤水分运移模拟试验研究

为了指导密植作物的滴灌系统合理设计,通过室内物理试验模拟了多点源滴灌条件下土壤水分运移过程,重点研究了不同滴头流量下交汇湿润体内的土壤水分时空动态分布规律．多点源滴灌条件下土壤水分运动遵循先点源入渗、再湿润锋交汇和最后形成湿润带的规律．灌水结束时,土壤水分分布呈现湿润体上部复杂、下部相对简单的特征．湿润体上部,在滴头下方存在土壤含水率相对较高的区域,2个滴头之间近地表处存在土壤含水率相对较低的区域;湿润体下部同一深度土层上的含水率有趋于一致的趋势．灌水结束后,由于土壤水分再分布,同一深度土层上含水率差异逐渐减小．灌水量相同条件下,灌水结束时,滴头流量小的入渗深度较大,湿润体内土壤平均含水率较低;灌水结束后,受土壤水分再分配的作用,不同滴头流量下入渗深度的差异较灌水结束时有所减小．