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。     

施氮和再生水灌溉对设施土壤酶活性的影响

为探讨再生水灌溉和氮肥施用对土壤酶活性的影响,采用田间小区试验,以清水不施氮肥和再生水不施氮肥为对照,研究了4种氮素水平下再生水灌溉对土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、淀粉酶活性和过氧化氢酶活性的变化及生育期土壤矿质氮、全氮的盈亏状况。结果表明,再生水灌溉提高了土壤脲酶和淀粉酶活性,降低了土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性;不同施氮水平下,再生水灌溉土壤脲酶活性、高氮处理土壤蔗糖酶活性和淀粉酶活性、低氮处理过氧化氢酶活性和番茄收获后土壤全氮含量均低于清水灌溉处理;相同灌水水质下,再生水灌溉施肥处理对土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性起到促进作用,对脲酶和淀粉酶活性有抑制作用,清水灌溉施肥处理对土壤脲酶活性、蔗糖酶活性起到促进作用,对淀粉酶和过氧化氢活性有抑制作用;再生水灌溉土壤矿质氮变化量较清水灌溉显著提高,而再生水灌溉下施肥处理降低了土壤矿质氮变化量。因此,适量减氮并辅以再生水灌溉处理能够提高土壤供氮能力和自净能力,增强土壤解毒能力并提升土壤肥力,减少再生水的排放和氮肥用量;不同施氮水平再生水灌溉对土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶和过氧化氢酶活性及土壤矿质氮含量、全氮含量影响存在极显著差异。     

微地形对高寒草地土壤有机碳及氮含量的影响

[目的]系统分析高寒草地不同微地形条件下土壤有机碳及氮含量的变化规律,为高寒地区合理利用草地提供理论参考。[方法]在天祝高寒草地区选取7类不同微地形作为研究对象,测定其表层(0—30cm)土壤有机碳及氮含量。[结果]随着土层深度的增加,位于坡底平地,土壤全氮和铵态氮含量呈减小的趋势,位于阴坡不同坡位,土壤全氮含量呈"V"型变化,土壤铵态氮呈减小的趋势,位于阳坡不同坡位,土壤全氮含量呈减小的趋势,土壤铵态氮含量呈先增大后减小的趋势;所有微地形中,随着土层深度的增加,土壤有机碳含量呈减小的趋势;随着土层深度的增加,坡底平地,中坡阳面和中坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈减小的趋势,下坡阳面和下坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈先减小后增大的趋势,上坡阳面和上坡阴面微地形中,土壤水解氮含量呈先增大后减小的趋势。土壤表层全氮、水解氮、有机碳的含量的变化为:下坡位上坡位中坡位,而铵态氮的含量呈现先减小后增大的趋势。[结论]地形的微变化明显影响土壤氮有机碳和素的含量。     

模拟沼液灌溉对紫色土土壤环境的影响

采用土壤培养方法研究沼液灌溉对紫色土土壤环境的影响.结果表明,沼液灌溉后土壤pH值有所增加,但随灌溉时间增加会基本趋于稳定,沼液灌溉能够有效防治土壤酸化;土壤TN、TP含量在沼液灌溉后均有增加,但土壤TP含量随灌溉时间增加缓慢增加,土壤TN含量增加一段时间后达到最大值,随后呈下降趋势;旱作模式下沼液灌溉会使土壤有机质含量稍微增加,但水稻模式下有机质含量有少量下降;沼液灌溉后土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量变化均不大,都未超过国家土壤环境二级标准,沼液灌溉在一定时期内不会引起土壤环境重金属污染.     

秸秆与地膜覆盖春玉米和春小麦耕层土壤碳氮动态

采用田间试验研究了秸秆和地膜覆盖处理春玉米和春小麦生育期耕层土壤有机碳、全氮和硝态氮的动态变化。结果表明:秸秆覆盖处理明显提高了春玉米和春小麦生育期土壤有机碳含量,而地膜覆盖处理土壤有机碳含量呈下降趋势;灌溉同时降低了春小麦地膜覆盖处理土壤有机碳的降低幅度和秸秆覆盖处理土壤有机碳的增加幅度;秸秆和地膜覆盖处理土壤全氮与硝态氮含量在春玉米和春小麦生育期的动态变化都呈"增加-降低-增加"的趋势,但土壤全氮变化幅度较小,处理间差异不显著,而硝态氮变化剧烈,处理间差异达显著或极显著水平;灌溉对不同覆盖处理春小麦生育期土壤全氮含量影响较小,但灌溉显著降低了不同覆盖处理春小麦拔节期土壤硝态氮的增加幅度。     

造纸废水灌溉对芦苇不同生育期土壤中硝态氮含量的影响

在沈阳农业大学综合试验场内构建小试装置模拟盘锦双台河口天然湿地,用50,175,300mg/L浓度的造纸废水进行灌溉,研究造纸废水灌溉对土壤硝态氮含量的影响,为盐碱化湿地修复提供可参考的废水灌溉方式。结果表明,在3种浓度造纸废水灌溉下,0-40cm土壤剖面硝态氮含量随深度增加呈"S"形变化趋势,造纸废水与清水相比能增加土壤硝态氮含量。经双因素方差分析和多重比较,在发芽期灌溉浓度为50mg/L废水时土壤硝态氮与初始值相比增加最大。在发芽期灌溉废水大大增加了收获芦苇后土壤中的硝态氮含量,宜使用50mg/L浓度废水灌溉。     

不同退耕年限下安庆沿江湿地土壤氮、磷变化研究

选取退耕3~21 a的湿地土壤,以现耕油菜地和原始自然湿地土壤为对照,对安庆沿江湿地土壤氮、磷的变化趋势进行了比较分析。结果表明,不同退耕年限下土壤氮、磷素变化趋势明显。土壤全氮含量变化在退耕3~7 a内随退耕年限的增长呈增加趋势,在退耕7 a后达到一个相对稳定状态;土壤有效氮含量变化与全氮含量变化趋势基本一致。土壤全磷含量变化随退耕年限的增长呈较缓递减趋势,平均减少速率为11.6%;土壤有效磷含量的变化在退耕初期随退耕年限的增加呈减少趋势,在退耕9 a后随退耕年限增长呈增加趋势。研究结果表明,相对于土壤氮素,退耕后湿地土壤磷素恢复相对滞后,因此评价湿地土壤生态恢复时土壤磷素指标尤为重要。     

恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

[目的] 研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法] 以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1～12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果] 随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论] 恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。     

生物质炭添加对重金属污染稻田土壤理化性状及微生物量的影响

分析了生物质炭添加对红壤性水稻土理化性状、重金属含量及微生物生物量的影响。通过田间小区长期定位试验,一次性施入不同量生物质炭(0,10,20,30,40t/hm2),于2017年9月采集各处理表层土样(0—15cm),研究土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量的变化。结果表明:生物质炭添加对土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量均有显著影响。与对照相比,供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物质炭添加量的增加而增大,增幅分别为5.11%~18.43%,37.62%~104.31%和1.72%~22.41%,而有效磷和铵态氮含量随生物质炭添加量的增加呈先增大后减小趋势,分别在生物质炭添加量为10t/hm2和30t/hm2时达到最大值。随生物质炭添加量的增加,土壤有效态Cd和有效态Pb含量均呈降低趋势,而土壤有效态As含量呈先增加后减少的趋势,三者均在生物质炭添加量为40t/hm2时达到最小值。土壤微生物生物量碳、氮和微生物商随生物质炭添加量的增加均呈先升高后降低的趋势,均在生物质炭添加量为20t/hm2时达到最大值。相关分析表明,生物质炭添加量分别与土壤有效态Cd和Pb含量之间呈极显著负相关(P0.01);通径分析表明,生物质炭主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量,而土壤pH、EC、有机质、微生物生物量碳、氮和有效磷主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此,添加适量生物质炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,增加土壤微生物量。研究结果可为提高稻田土壤肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。     

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。     

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。     

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。     

再生水灌溉对典型土壤盐分和离子浓度的影响

为推动再生水安全灌溉,避免土壤盐渍化。该文研究了不同再生水灌溉年限对土壤盐分的影响。结果表明,不同再生水灌溉年限对各层土壤电导率、pH值无显著影响,而钠吸附比有所增加,但仍在适宜范围内。再生水灌溉后土壤中Na+、Mg2+、K+和Cl-含量总体呈现增加趋势,但在0～40 cm层位增加不显著,40～80 cm存在增加明显,土壤盐分在降水淋溶作用下具有向根系活动层以下迁移的趋势,华北地区气候条件下再生水灌溉引起耕层土壤盐分显著累积的风险较低。     

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。     

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。     

低盐再生水灌溉对亚热带红壤水力特性及微观结构的影响

低盐再生水是一种回用潜力巨大的替代性水源,为探究其灌溉亚热带红壤的适宜性,该研究以校园生活污水为再生水水源,设置再生水单一灌溉（WW）、再生水与蒸馏水交替灌溉（AWW）两种灌水模式,并以蒸馏水单一灌溉（CK）为对照。通过室外模拟土柱试验,研究了低盐再生水不同灌溉模式下红壤的盐碱度、微观结构及水力特性,并探讨了三者之间的相互作用关系。结果表明：1）低盐再生水灌溉降低了红壤的持水能力和导水能力;2）与CK处理相比,低盐再生水灌溉导致红壤田间持水率和凋萎系数降低,有效水在WW处理下增加6.33%,在AWW处理下减小27.85%;3） 两种低盐再生水灌溉模式下土壤大孔隙均增加,而有效孔隙、微小孔隙在WW处理下分别增加1.3%、5.0%,在AWW处理下分别减小4.3%、1.1%;4）与CK处理相比,低盐再生水灌溉使红壤电导率（Electrical Conductivity,EC）和Na+含量显著提高,而交换性阳离子总量（Cation Exchange Capacity,CEC）显著降低（P<0.05）。再生水两种灌溉模式中,AWW处理下土壤交换性钠百分比（Exchangeable Sodium Percentage,ESP）和钠吸附比（Sodium Adsorption Ratio,SAR）分别显著高于WW处理142.4%、120.3%（P<0.05）,从而引起更强烈的土壤黏粒分散;5）田间持水率、凋萎系数、有效水及有效孔隙和微小孔隙比例均与交换性Na+、ESP、SAR呈显著负相关,与CEC呈显著正相关。综上,低盐再生水灌溉亚热带红壤宜选择单一灌溉模式,且应定期监测土壤SAR和ESP等指标。研究结果可为再生水水质标准和灌溉制度制定提供参考。     

再生水灌溉对土壤理化性质影响的试验研究

通过室内土柱模拟试验的方法，研究了再生水灌溉对土壤理化性质的影响。结果表明：再生水灌溉对土壤扩散率和饱和导水率的影响与连续灌溉再生水的次数有关，短时间灌溉有降低的作用，但随着灌溉次数的增加，土壤扩散率和饱和导水率有增加的趋势；同时，随着灌溉次数的增加，土壤pH值降低，土壤有机质和全盐量增加；土壤溶液中各离子浓度有显著变化。灌溉5次之后，除0～10cm土层全盐量为0．107％外，其他各层均低于0．1％的限度；0～10，10～20，30～40cm土层的ESP均在5％～10％范围之内，20～30cm土层的ESP基本保持在原始的水平。再生水灌溉对土壤次生盐渍化的影响不显著。