城市再生水灌溉对农田环境的影响评价研究

在天津市武清区设立利用城市再生水进行农田灌溉示范区。试验时间为2003—2006年，每年种植小麦、玉米两茬作物，主要进行再生水灌溉农田的土壤、农产品及地下水安全性监测试验。结果表明，再生水灌区的土壤有机质、总氮等营养成分和细菌总数、总孔隙度均有所升高，且细菌总数和总氮的变化显著，pH、盐分升高不明显；使用再生水对土壤中重金属含量及示范区浅层地下水水质未造成明显影响。试验期间小麦、玉米的样品中重金属含量均低于相应的食品卫生标准。不同水质对农产品及作物秸秆中重金属的影响不显著，使用再生水灌溉的单位面积产量和千粒重明显高于使用地下水。     

城市再生水灌溉对农田环境的影响评价研究

在天津市武清区设立利用城市再生水进行农田灌溉示范区。试验时间为2003—2006年,每年种植小麦、玉米两茬作物,主要进行再生水灌溉农田的土壤、农产品及地下水安全性监测试验。结果表明,再生水灌区的土壤有机质、总氮等营养成分和细菌总数、总孔隙度均有所升高,且细菌总数和总氮的变化显著,pH、盐分升高不明显;使用再生水对土壤中重金属含量及示范区浅层地下水水质未造成明显影响。试验期间小麦、玉米的样品中重金属含量均低于相应的食品卫生标准。不同水质对农产品及作物秸秆中重金属的影响不显著,使用再生水灌溉的单位面积产量和千粒重明显高于使用地下水。     

城市再生水灌溉对农田环境的影响评价研究

在天津市武清区设立利用城市再生水进行农田灌溉示范区。试验时间为2003—2006年,每年种植小麦、玉米两茬作物,主要进行再生水灌溉农田的土壤、农产品及地下水安全性监测试验。结果表明,再生水灌区的土壤有机质、总氮等营养成分和细菌总数、总孔隙度均有所升高,且细菌总数和总氮的变化显著,pH、盐分升高不明显;使用再生水对土壤中重金属含量及示范区浅层地下水水质未造成明显影响。试验期间小麦、玉米的样品中重金属含量均低于相应的食品卫生标准。不同水质对农产品及作物秸秆中重金属的影响不显著,使用再生水灌溉的单位面积产量和千粒重明显高于使用地下水。     

北京市举办“约翰迪尔杯”农业机械知识竞赛

一是试验示范区选用的再生水为高碑店污水处理厂生产出的再生水，其原污水大部分为城市居民生活用水，各项指标均符合农业灌溉用水标准；二是再生水灌溉小麦、玉米、大豆、棉花、紫花苜蓿和小黑麦等6种作物平均增产达7．9％，增收达15．0％：三是对再生水对同一地点连续3年灌溉生产的农产品中的5种重金属含量进行多次检测，均符合食品安全标准，部分指标还达到了绿色农产品标准，其中棉花是利用再生水灌溉安全系数最高的作物，应作为我市再生水灌溉的首选作物；四是通过再生水和地下水灌溉对比试验表明，再生水灌溉目前没有对土壤重金属产生明显的累积作用，但重金属的积累是一个长期的过程，仍需进一步监测。     

城市再生水灌溉区作物重金属的健康风险研究

再生水中的重金属可以通过土壤对人体进行暴露的途径很多,尤其是通过饮食的暴露已经越来越引起人们的重视。通过对试验区内玉米、小麦和土壤中重金属含量的研究,分析比较了作物对重金属的富集能力和健康风险。结果表明,用再生水进行灌溉,作物及土壤中重金属的含量没有明显变化,但对照区和灌溉区中小麦的富集系数明显高于玉米。作物中重金属虽然未发现超标现象,但仍存在潜在的健康风险。     

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。     

再生水灌溉时期和方式对作物生长及品质的影响

采用北京高碑店污水处理厂再生水(二沉池出水),以清水为对照,于2005—2006年进行了玉米和大豆种植盆栽试验,比较再生水不同灌溉方式(纯灌、与清水混灌和交替灌)和灌溉时期(全生育期、生育前期和后期)对作物生长、产量及品质影响。结果表明,再生水在玉米苗期灌溉对生长有一定抑制作用,但在拔节期后灌溉能明显促进玉米生长,玉米籽粒产量不降低或有所增加;再生水以纯灌和混灌方式在各个时期灌溉都能促进大豆整个生育期生长,明显促进籽粒产量提高。再生水灌溉对玉米和大豆籽粒粗蛋白、粗淀粉无显著影响,但粗灰分效应有别。再生水灌溉降低玉米籽粒铁含量,重金属铅和镉在玉米和大豆不同器官内含量不同,其分布规律是:根>茎、叶>>籽粒,再生水灌溉的玉米和大豆籽粒中铅和镉含量均满足国家粮食安全标准,但再生水灌溉有增加大豆籽粒中镉含量的趋势。这些结果对评价再生水灌溉对作物生产影响及应用有重要参考意义。     

城镇再生水灌溉后重金属对作物的安全性研究

在城镇再生水解决农业用水缺少的同时,伴随产生的由于再生水灌溉引起农作物中重金属的食品安全问题值得重视。经过2 a再生水灌溉冬小麦中重金属含量的研究,结果表明,再生水水质较好,符合农业灌溉用水;灌溉后对土壤中重金属含量影响不大,认为用再生水对作物进行短期灌溉不影响土壤环境安全,且再生水灌溉后作物重金属含量低于相应食品卫生安全标准,可以放心食用。     

再生水灌溉草坪对土壤主要性状的影响

通过小区试验研究了再生水灌溉草坪对土壤性状的影响.结果表明:与清水灌溉相比,再生水灌溉以及"清水 再生水"轮灌处理对土壤总氮含量和全盐量的影响未达显著水平(P＞0.05),但土壤中NO3--N含量比清水灌溉处理明显增加(P<0.05).不同的灌溉水对土壤Na 含量影响显著(P<0.05),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和孔隙度(P<0.05),有利于土壤物理性状的改善.短期试验结果表明,再生水灌溉以及"清水 再生水"轮灌能增加草坪土壤的细菌和放线菌数量(P<0.05),对土壤中真菌数量没有显著影响(P＞0.05).     

再生水灌溉对玉米根际土壤特性和微生物的影响

本研究采用盆栽试验方法,以清水灌溉为对照,分析了不同水质再生水在不同灌溉模式下对玉米根际土壤特性的影响.结果表明,在土壤理化性质方面,再生水灌溉情况下,玉米土壤pH值和电导率(EC)与对照均无显著差异,但pH、EC与灌溉用水pH、EC呈正相关.在土壤营养方面,与对照相比,后期灌三级再生水情况下有效磷、全钾和全氮含量、前期灌二级再生水情况下有效磷和有机质含量均显著增高,这与玉米收获期鲜重和于重测定结果一致,说明前期灌二级再生水和后期灌三级再生水均抑制了根系对养分的吸收,导致玉米生物量下降.在土壤微生物方面,再生水灌溉不同程度地促进了土壤微生物数量的增加;与前期灌二级再生水相比,后期灌二级再生水促进了土壤微生物生长.     

宁夏引黄灌区种植业面源污染流失量模拟

为揭示灌区种植业氮磷流失规律与空间分布格局,基于水量平衡与土壤物理化学吸附理论,构建了宁夏引黄灌区种植业面源污染流失量轻简化模型,模拟了灌区玉米、小麦和水稻氮磷流失的时间特征与空间格局。模拟结果表明：灌区主要作物退水氮磷流失量的时间变异大,玉米春灌流失量、小麦春灌头水流失量和水稻分蘖期流失量是各自灌水周期氮磷流失量的最高值;灌区农田总氮（TN）流失量（以N计）为887.51 t,玉米、小麦和水稻分别贡献了25%、8%和67%,平均氮流失系数为1.99%;灌区农田总磷（TP）流失量为48.05 t,玉米、小麦和水稻分别贡献了19%、18%和63%,平均磷流失系数为0.15%;种植业氮磷流失量最大的区县为平罗县,氮磷流失系数最大的区县为兴庆区,永宁县中部以及河东地区东部是氮磷流失的热点区域。该模型反映了农田管理、降水和土壤条件等过程对退水量和退水中氮磷浓度的影响,模型参数少、物理机制明确,可用于宁夏引黄灌区种植业面源污染流失量模拟。     

再生水灌溉对绿地土壤环境的影响

以二级水(常规生化处理)、三级水(连续微滤处理)和自来水分别灌溉3种草坪草、3种乔木和3种灌木,对比研究再生水灌溉绿地对绿地土壤环境的影响.结果表明,再生水灌溉与自来水相比土壤全N、全P、全盐含量均无显著差异,重金属(铬、镉、汞、铅、砷)含量无明显变化.二级处理水灌溉后,土壤有机质含量和土壤细菌数量有增加的趋势.二级处理水和三级处理水灌溉对绿地土壤环境均无明显的影响,但要加强长期灌溉的土壤盐分的监控,防避土壤盐分的积累.使用二级处理水灌溉要严格控制卫生学指标,以规避影响人体健康的风险.     

河北省典型污灌区土壤和植物重金属累积特征研究

利用田间调查、对比采样和室内分析相结合的方法,研究了河北省典型污灌区土壤和农作物的重金属污染状况。结果表明：与清灌区相比,污灌区土壤的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr均有不同程度的积累,且存在个别样点土壤重金属Cd超标的情况。污灌区土壤Cd和zn含量沿汶河流域自上向下呈明显的下降趋势。4个污灌县土壤主要以Cd累积比较明显。玉米秸秆中的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒;小麦秸秆中的Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒,Cu含量与籽粒基本相当,Zn含量则明显低于籽粒。污灌区重金属从土壤向小麦籽粒的迁移能力高于玉米。玉米和小麦籽粒对重金属的吸收能力均为Zn〉Cd〉Cu〉Pb〉Cr。     

灌水时期和灌水量对小麦耗水特性、籽粒产量及蛋白质组分含量的影响

 【目的】研究高产条件下灌水时期和灌水量对小麦的耗水特性和籽粒蛋白质组分含量的影响,为小麦节水高产优质栽培提供理论依据。【方法】设置不同灌水时期和灌水量的处理,采用反相高效液相色谱（RP-HPLC）分析方法对籽粒蛋白质进行分离量化,研究不同水分处理对小麦耗水量、水分利用率、籽粒产量、籽粒品质和籽粒蛋白质组分含量的影响。【结果】随着灌水量的增加,灌水量占农田耗水量的百分率提高,降水量和土壤贮水消耗量占农田耗水量的百分率降低。减少灌水量,促进小麦对土壤贮水的利用,提高小麦在0～100 cm各土层的土壤耗水量。降低农田耗水量、提高水分利用率是实现节水高产栽培的有效途径。拔节期和开花期分别灌水60 mm的处理在两年度生长季均获得了最高的水分利用率;在2004－2005年生长季W1处理的籽粒产量与W2无显著差异,但显著高于W0处理;在2005－2006年生长季W'2处理的籽粒产量与W'3无显著差异,但显著高于W'0、W'1处理。水分对小麦籽粒蛋白质组分含量具有重要的调控作用。在2004－2005年生长季,与W2处理相比,W1处理的籽粒醇溶蛋白含量降低,HMW-GS含量和谷蛋白含量升高,籽粒蛋白质含量和湿面筋含量升高,面团形成时间和面团稳定时间延长,有利于强筋小麦济麦20籽粒品质的改善。在2005－2006年生长季,随灌水量增加,籽粒HMW-GS含量、谷蛋白含量有先升高后降低的趋势,以W'2处理最高,与籽粒蛋白质含量、面团形成时间和面团稳定时间的变化趋势一致。【结论】本试验条件下,拔节期和开花期分别灌水60 mm是兼顾节水、高产、优质的最优处理。     

污灌时间对土壤肥力及土壤酶活性的影响

通过时空互代、野外调查和采样分析的方法,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间下(0～52 a)耕地土壤肥力及土壤酶活性特征.结果表明:与对照点相比,污水灌溉区土壤有机质、全氮、全磷含量,蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均相对较高,而土壤阳离子交换量、过氧化氢酶和脱氢酶活性无明显的变化规律;污水灌溉区土壤全氮、蔗糖酶、磷酸酶与污灌时间之间表现出显著正相关性(P＜0.05),其他指标与污灌时间之间均无显著相关性;土壤肥力(有机质和全氮)、重金属(总Cr和总Cd)与水解酶(脲酶和磷酸酶)之间表现出显著正相关性,交换态Cr与脱氢酶活性之间呈现出显著负相关性.上述特征反映了污水灌溉时间对土壤肥力及土壤酶活性具有复杂的影响效应,而这些效应是决定污水灌溉区土地生产力能否高产的重要因素.     

补充灌溉和施氮对玉米籽粒淀粉粒粒度分布的影响

【目的】淀粉粒粒度分布是评价淀粉品质的一个重要因素,环境因素对淀粉粒粒度分布的影响较大,水分和氮肥是玉米高产优质栽培中的主要农艺措施。因此,明确补充灌溉和施氮对玉米籽粒淀粉粒粒度分布特征的影响及其与淀粉糊化特性、粒重和淀粉组分之间的关系,能为玉米淀粉品质调控提供理论依据,也有利于玉米淀粉的定向加工利用。【方法】以郑单958为供试材料,设置雨养（W1）与补充灌溉（W2）两个水分处理,其中补充灌溉处理以土壤含水量是否低于田间持水量的60%来确定是否灌水,以灌水后土壤含水量达到田间持水量的80%来确定灌水量,其计算公式为m=10ρbH（?i-?j）,式中m为补灌量（mm）,H为该时段补充灌溉深度（cm）,ρb为补充灌溉深度土壤容重（g•cm-3）,βi为目标含水量（田间持水量×目标相对含水量）,βj为自然含水量;按每生产100 kg籽粒耗氮3 kg,在67 500 株/hm2种植密度下产量达10 500 kg•hm-2的标准设计最高氮肥处理,即设0（N1）、160（N2）、320（N3）kg•hm-2 3个氮肥处理。采用激光衍射粒度分析仪测定成熟期玉米籽粒淀粉粒体积、数目和表面积分布特性,借助RVA仪测定淀粉糊化特性,采用双波长法测定淀粉组分含量,并对淀粉粒体积分布与糊化特性、粒重、产量及淀粉组分做相关性分析。【结果】玉米籽粒淀粉粒粒径分布范围为0.38-39.78 μm,其上限介于30.07-39.78 μm。淀粉粒的体积和表面积表现为三峰分布,参照小麦研究中以双峰曲线凹处为分界线的分类方法,以3.5 μm和7.4 μm为界线,将玉米淀粉粒分为小型（＜3.5 μm）、中型（3.5-7.4 μm）和大型（＞7.4 μm）三类。淀粉粒的数目表现为单峰分布,其中小型淀粉粒数目占总数的98%以上。增施氮肥及补充灌溉降低小型淀粉粒体积、表面积和数目的百分比,提高大型淀粉粒体积的百分比。施氮和补充灌溉增加玉米淀粉峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值及籽粒产量、粒重、总淀粉和支链淀粉含量,降低峰值时间、糊化温度及直链淀粉含量和直/支比。直链淀粉含量、直/支比、峰值时间和糊化温度与小型淀粉粒的体积百分比呈极显著正相关,与大型淀粉粒的体积百分比呈极显著负相关;产量、粒重、支链淀粉和总淀粉含量、峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度、回复值与小型淀粉粒的体积百分比呈极显著负相关,与大型淀粉粒的体积百分比呈（极）显著正相关。【结论】水分和氮肥处理显著影响淀粉粒的粒度分布和糊化特性,补充灌溉和施氮320 kg•hm-2时小型淀粉粒体积比最低,大型淀粉粒体积比最高,淀粉糊化特性最优。     

不同喷射角微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦 耗水特性及产量的影响

【目的】研究不同喷射角微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响,以期为创新小麦节水灌溉技术,实现小麦高产高效栽培提供理论依据。【方法】2010—2012年冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,在田间条件下设置T0：生育期不灌水;T1、T2、T3、T4采用微喷带灌溉,微喷带带长均为40 m,喷射角分别为35°、50°、65°和80°。每条微喷带沿小麦种植行向铺设在行间,灌溉左右各4行（L1—L4）小麦,实际灌溉宽度1.6 m。【结果】（1）拔节和开花期采用微喷带补灌,同一处理下,各取样区间L1—L4的0—200 cm土层土壤含水量变化规律一致,其中T1、T2和T3处理的各行间上部土层土壤含水量均表现为：随行间距离微喷带增加,土壤含水量逐渐降低;随微喷带喷射角增大,灌溉水在土壤中的分布均匀系数显著增加。T4处理各行间0—200 cm各土层土壤含水量无显著差异,灌溉水在土壤中的分布均匀系数最高。（2）与T1、T2和T3处理相比,T4处理在拔节期至开花期对40—80 cm土层土壤贮水消耗量和开花至成熟期20—80 cm土层土壤贮水消耗量显著升高,对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量显著降低,拔节至开花期的阶段耗水量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量亦显著降低。（3）T4处理的籽粒产量、产量水分利用效率和土壤贮水利用效率显著高于其余各处理。【结论】在本试验条件下,采用80°喷射角的微喷带灌溉处理是兼顾高产和高水分利用效率的最优处理。