喀什噶尔河流域平原区地下水灌溉适宜性评价

该研究对新疆喀什噶尔河流域平原区地下水水化学特征及灌溉适宜性进行分析和评价,以期对开采利用研究区地下水提供科学依据。作者建立了基于熵权的模糊物元模型,对研究区地下水的灌溉适应性进行综合评价。研究表明,研究区地下水水化学类型发生了明显变化,SO4·Cl型水和SO4·HCO3型水分布面明显增加,地下水盐化和硬化明显。42.7%的潜水、24.7%的浅层承压水和26.2%的深层承压水属于Ⅰ级水,适宜用作灌溉水源。46.6%的潜水、44.1%的浅层承压水和45.9%的深层承压水属于Ⅱ级水,易造成土壤盐渍灾害,不宜长期用于农业灌溉。地下水开采、灌溉方式及矿物溶解作用对研究区地下水水质影响较大。     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

酿酒厂废水对农业土壤和农作物的影响

测定了印度某酿酒厂(MMBL)废水的理化性质。研究了它直接对肥沃土壤及间接对小麦(Triticum)、豌豆(Pisum sativum)的作用。废水呈酸性,因存在大量固体物质,有较高的 BOD 和 COD,废水富含氨态氮、硝态氮、磷和钾,因此,施用后增加了土壤中的有效养分含量。供试土壤表层与下层相比含有较高的氮、磷、钾和有机质。土壤有效钾在100%的废水灌溉土壤中最高,按75%、50%、25%依次降低。土壤有机质、氨态氮,磷也有同样的趋势。土壤 pH 随污水灌溉浓度的提高而逐渐降低。CaCO_3在100%和75%的废水灌溉的土壤中被耗尽而50%和25%者则增加。100%的废水灌溉使豌豆、小麦种子的发芽率降为80%、90%、50%和25%的废水灌溉使种子迅速发芽,100%废水灌溉,植物生长缓慢,而50%的则促进植物的生长。     

再生回用水灌溉对作物品质及土壤质量的影响

考查了不同水质（三级处理水、二级处理水、污水、清水作对照）灌溉对农作物（黄瓜、白菜和玉米）品质和土壤质量的影响,同时测定了灌溉后农作物的可食用部分中的氯离子、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐以及残留的重金属含量.结果表明,三级水和二级水浇灌对作物品质无显著影响,污水浇灌可使部分营养成分含量升高,如以蛋白质为例,4种水浇灌时3种作物中蛋白质含量范围分别为：黄瓜0.736?2～0.812?5 mg/kg;白菜0.134?8～0.164?5 mg/kg;玉米10.28～10.84 mg/kg.污水浇灌会产生较高的硝酸盐积累,其中污水浇灌的白菜中硝酸盐含量高达554.4　mg/kg,已达到污染水平.三级水和二级水灌溉对作物中重金属含量影响不大,而污水浇灌会使作物中重金属发生明显的积累,因此污水不适于作灌溉水源.短期灌溉内土壤的钠吸附比(SAR)在3.5～4.5之间,表明土壤未发生明显碱化,重金属也未发生显著积累.     

来源于土壤和灌溉水的砷在水稻根表及其体内的富集特性

采用土壤-玻璃珠联合培养的方式,选择2个氧化能力不同的水稻品种YY-1、94D-64(品系)和采自浙江富阳的土壤(砷的本底值为13.8 mg·kg-1),并设灌溉清水和含砷水2个处理(即在分蘖期、拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期5个生育阶段灌溉含砷污水,随灌溉水进入土壤中砷的浓度为3.2mg·kg-1),研究了砷在土壤-根表铁氧化物-水稻系统中的累积规律以及土壤和灌溉水对水稻秸秆和籽粒富集砷的贡献程度.结果表明,水稻的秸秆生物量及其籽粒产量并没有受到不同来源砷的显著影响;灌溉含砷水处理的两品系水稻根表铁氧化物沉积的数量(YY-1∶196 g·kg-1,94D-64∶75.8 g·kg-1)高于对照(YY-1∶175g·kg-1,94D-64∶60.1 g·kg-1),但差异不显著.然而,在水稻5个不同的生育期灌溉含砷水均显著增加了砷在其根表及其体内不同部位的富集(94D-64籽粒中砷含量除外).没有灌溉含砷水的对照其秸秆和籽粒中累积的砷来源于土壤,而砷处理的水稻其秸秆和籽粒中富集的砷则来源于土壤和灌溉的含砷水.土壤对YY-1和94D-64秸秆中富集砷的贡献率分别为76.5%和71.O%,灌溉水的贡献率分别为23.5%和29.0%,2个水稻品系之间没有明显差异.YY-1籽粒中的砷66.4%来源于土壤,33.6%来源于含砷灌溉水,灌溉水对该品系籽粒中砷的富集贡献率较高.另一品系94D-64籽粒中砷84.8%来源于土壤,15.2%由灌溉水贡献,灌溉水对此品系籽粒累积砷的贡献率较低.来源于土壤和灌溉水的砷在水稻籽粒中的富集没有超出我国的国家食品卫生标准(0.7 mg·kg-1).     

宁夏灌溉回归水开发再利用的评价

宁夏灌溉回归水指灌溉农业土壤深层渗滤水、农田尾水、渠道渗漏水、退水及少量的工业废水和城镇生活污水,年排量３０～３５亿ｍ^３。对灌溉回归水２０种物质含量的评价表明,它属无毒有害型淡水。采取与渠水（来自黄河水）掺灌或轮灌对作物生长无不良影响,也不会引起土壤盐碱化,可大胆开发利用。     

环渤海地区海冰水资源农业利用研究

环渤海地区盐碱滩涂地面积广阔,淡水资源紧缺现状制约着该地区土地资源开发和农业利用。新型海冰水资源的开发和利用有望打开这种尴尬局面。实验结果表明:海冰水灌溉下台田土壤耕作层平均盐分含量为2.45 g/kg,可以保障土壤耕层安全;3 g/L海冰水灌溉与无灌溉处理相比,油葵增产31.3%、甜高粱总糖量增产21.2%、紫花苜蓿增产27.0%。可见以海冰水为水源的"台田-浅池"综合利用模式对环渤海地区改良和利用盐碱地具有重要的参考价值。     

土壤环境中硝基苯的微波萃取-气相色谱法检测技术的研究

土壤环境中的硝基苯是难于检测的一类化学污染物。本研究以受到硝基苯污染的松花江水灌溉的哈尔滨流域的农田为研究对象,采用＂微波萃取-气相色谱法＂,研究了模拟受到硝基苯污染土壤环境中的硝基苯含量和实际检测了松花江水灌溉的农田的硝基苯,研究了微波消解和气相色谱测定条件。结果显示：1.0mg/L～15.0 mg/L范围内线性良好,硝基苯的最低检出限为0.012,回收率为92.4%～99.4%。松花江流域农田土壤硝基苯含量未检出,即没有硝基苯污染。     

绿地再生水灌溉土壤盐度累积及风险分析

和常规水源相比,再生水常含有较高的盐分,因而再生水灌溉下土壤盐分的风险引起学者的广泛关注.以再生水利用程度较高的北京市为研究区域,分层采集了不同再生水灌溉历史城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了土壤电导率（EC）和钠吸附比（SAR）等盐分相关指标,探讨再生水灌溉下土壤盐分的累积特征,分析了长期再生水灌溉下土壤盐分累积的风险.结果表明,再生水灌溉下城市绿地和农田土壤EC1：5值和SAR1：5值均显著高于其对照灌区,这种差异在农田中更加显著.公园与农田中再生水灌区土壤EC1：5值较对照灌区分别上升了12.4%和84.2%;土壤SAR1：5值上升幅度分别为64.5%和145.8%.调查区土壤0～10 cm与10～20 cm土层间EC1：5值和SAR1：5值差异不显著.长期再生水灌溉会使盐分累积在土壤表层,同时土壤孔隙度有轻微的减小.在北京地区再生水用于城市绿地灌溉引起表层土壤盐渍化的风险不容忽视.     

土壤微生物群落结构对生活源和工业源再生水灌溉的差异化响应

为研究不同来源再生水灌溉对土壤微生物群落结构的影响,以地下水灌溉土壤为对照,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对长期利用生活源和工业源再生水灌溉的土壤微生物群落结构进行分析,进一步探究土壤环境因子及其相互作用对微生物群落结构的影响.结果表明,与地下水灌溉相比,长期生活源再生水灌溉可显著提高土壤中TOC、 DOC、 Eh、 NH~+_4-N和TP的含量,长期工业源再生水灌溉导致Cd、 Cr、 Cu、 Pb和Zn在表层土壤大量累积.再生水灌溉显著增加了土壤中Acidobacteria和Planctomycetes的相对丰度,降低了Firmicutes和Tectomicrobia的相对丰度,且不同来源再生水对土壤中功能微生物的影响不同,生活源再生水灌溉可显著增加Chloroflexi和Nitrospirae的相对丰度,而工业源再生水灌溉对Actinobacteria具有显著的抑制作用.db-RDA分析结果表明,生活源再生水灌溉土壤菌群主要受TN、 TP、 DOC和Eh影响(P0.05),工业源再生水灌溉土壤菌群主要受重金属影响(P0.05).长期再生水灌溉可改变土壤环境因子间的相互作用,进而影响微生物群落结构,生活源再生水灌溉土壤中微生物主要受DOC、 TN和TP等营养物质含量的增加和氧化还原条件的改变控制,工业源再生水灌溉土壤中微生物与重金属的积累显著相关.     

再生水灌溉对土壤性质及重金属垂直分布的影响

再生水利用是解决水资源危机的重要手段之一,再生水灌溉对土壤的影响一直是受到关注的问题.以北京市典型再生水灌溉区为研究对象,对选定区域土壤进行剖面取样、样品分析以及灌溉用水中的重金属含量的分析来确定再生水灌溉对于土壤中重金属含量分布的影响,同时分析了对土壤中总碳、总氮、有机质含量以及pH的影响.结果表明,凉水河灌区灌溉用水中重金属含量大于北野厂灌区灌溉用水,是其2.5～10.5倍.再生水灌溉导致土壤有机质、总碳、总氮含量增加及pH值降低.灌溉再生水有利于提高土壤肥力,但是也会提高土壤重金属累积的风险.再生水灌溉作为土壤重金属来源之一会对土壤表层重金属累积和迁移有一定影响,同时土壤重金属的迁移分布受到土壤有机质含量的影响,凉水河灌区有更多的重金属被植物吸收或进入更深土层中.     

曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N₂O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量（70%和90%田间持水量）和2个增氧水平（5,40mg/L）,采用静态箱法和qPCR技术对土壤N₂O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位（Eh）、矿质氮及氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和反硝化基因（narG和nosZ）的影响.结果表明：培养过程中,各处理N₂O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N₂O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性（P<0.05）,而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO₃^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N₂O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N₂O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系（P<0.05）.研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N₂O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N₂O排放管理提供支撑.     

再生水灌溉土壤人工合成麝香累积模型模拟

人工合成麝香(HHCB/AHTN)是近几年来受关注较多的药品与个人护理品(PPCPs)类新型污染物之一,再生水灌溉是HHCB/AHTN输入土壤的主要途径.本研究结合再生水灌溉土壤的实地检测结果,采用HYDRUS-1D模型,模拟了长期灌溉再生水条件下土壤中HHCB和AHTN的迁移转化和累积趋势.结果表明,尽管土壤中这两种麝香的含量极低,但是再生水灌溉土壤中的含量是自来水灌溉土壤的5倍;再生水灌溉下HHCB/AHTN累积趋势从lgKoc较低为3.44时的指数型增加,到lgKoc较高为4.12和4.86时的线性增加;半衰期的变化对再生水灌溉途径输入土壤的HHCB/AHTN的表层累积影响并不明显;再生水灌溉下土壤中HHCB/AHTN的垂直迁移能力较小,灌溉40 a以后最大迁移距离只有53 cm,且受Koc变化的影响较大;通过灌溉水途径进入土壤的HHCB和AHTN通过生物降解与植物吸收途径消解的比例较低,最高只占输入总量的7.69%,但是随着lgKoc的减小和灌溉时间增加,通过生物降解和根系吸收的消解率增加.本研究结果能够为准确评估再生水灌溉途径引起的土壤中人工合成麝香HHCB/AHTN的生态风险提供依据.     

咸水滴灌对棉田土壤N2O排放和反硝化细菌群落结构的影响

淡水资源短缺是干旱区农业可持续发展所面临的严峻问题,合理利用咸水灌溉是缓解淡水资源不足的重要手段.长期咸水灌溉会导致土壤盐分积累,进而影响氮素的转化和N_2O的排放.本研究通过10 a咸水灌溉试验,探究咸水灌溉对棉田土壤N_2O排放、反硝化细菌丰度和群落结构组成的影响.试验采用灌溉水盐度和施氮量两因子2×2随机区组设计,其中灌溉水盐度(以电导率表示)设置2个水平:0.35 dS·m~(-1)和8.04 dS·m~(-1),施氮量设2个水平:0 kg·hm~(-2)和360 kg·hm~(-2)(分别用SFN0、SHN0、SFN360和SHN360表示).结果表明,长期咸水滴灌棉田土壤盐分、含水量和NH~+_4-N含量显著增加,pH值、NO~-_3-N、有机质和全氮含量显著降低.咸水灌溉处理显著抑制N_2O排放,不施氮肥和施氮肥处理下分别较淡水灌溉降低45.19%和43.50%.氮肥施用显著增加N_2O排放,施肥处理N_2O排放较不施肥处理增加161%.不施肥条件下,咸水灌溉显著降低反硝化酶活性、nirK、nirS和nosZ基因丰度,α多样性.施肥条件下,咸水灌溉对nosZ型反硝化细菌的丰度无显著影响,但显著降低反硝化酶活性和nirK、nirS基因丰度.咸水灌溉和氮肥施用共同改变nirK、nirS和nosZ型反硝化细菌群落结构,灌溉水盐度对于反硝化细菌群落结构的影响要大于施肥.Lefse分析显示nirK、nirS和nsoZ型反硝化细菌差异物种随着灌溉水盐度的增加而增加,咸水灌溉显著改变反硝化细菌群落结构,导致优势种群数量增加.上述结果表明,长期咸水灌溉降低土壤N_2O排放,但会导致土壤盐分的持续上升,nosZ、nirK和nirS丰度的增加会促进N_2O排放.     

排水循环灌溉下稻田磷素时空分布特征

排水循环灌溉具有提高降水资源利用率和减少农田面源污染的潜力,为缓解我国南方地区降雨分布与水稻作物需水时间不匹配和农田磷流失污染的问题,开展了排水循环灌溉条件下稻田磷素时空分布规律研究.采用田间试验的方法,监测藕塘水和鱼塘水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中总磷、可溶性磷和可溶性反应磷的质量浓度,及土壤剖面总磷与Olsen-P含量的变化.结果表明,排水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中不同形态磷素质量浓度沿程降低,尤其渗漏水磷质量浓度的减少趋势更为显著,排水循环灌溉水源中磷质量浓度在一定范围内的变化不会增加田面水和渗漏水中的磷质量浓度.田面水和渗漏水中不同形态磷质量浓度在不同灌溉时期的变化较大,8月田面水和渗漏水的磷质量浓度明显低于其它时期.表土Olsen-P含量随距进水口的距离的增加而减少,并随排水循环灌溉水中磷质量浓度的增加而增加;土壤剖面TP含量受排水循环灌溉的影响不明显.在8月水稻需肥高峰期进行排水循环灌溉或延长灌溉水的流程,可明显改善排水循环灌溉下稻田的磷素去除效率.     

地下水灌溉对华北平原农田土壤碳库转化影响

为揭示区域尺度上地下水灌溉对农田土壤碳库转化的作用机制,选取华北平原高灌溉定额区、低灌溉定额区及无灌溉背景区为研究对象,分析土壤深度0~700 cm剖面范围内碳含量及碳储量的变化特征,并结合稳定碳同位素源解析技术,采用端元混合模型定量评估地下水灌溉条件下不同来源的土壤碳对土壤碳库的贡献率.结果表明:①地下水灌溉对土壤有机碳（SOC）储量影响不显著,但是显著增加了土壤无机碳（SIC）储量,具体趋势表现为无灌溉背景区（43.8 kg/hm2） < 低灌溉定额区（46.9 kg/hm2） < 高灌溉定额区（79.9 kg/hm2）;垂向剖面数据进一步显示,灌溉区与无灌溉区碳密度在土壤深度100~300 cm处存在显著差异（p < 0.01）.②碳含量及稳定碳同位素相关分析表明,无灌溉条件下SOC和SIC间转化关系较为明显;而在地下水灌溉区SOC与SIC相关性较弱.地下水溶解性无机碳（DIC）输入成为灌溉区土壤无机碳库的主控因素.③稳定碳同位素源解析表明,SOC以C3植物来源为主,无灌溉区DIC主要来源于SOC转化,其占比在10.6%~25.8%之间;灌溉区DIC则主要来源地下水灌溉,占比范围为74.0%~89.8%.研究显示,地下水灌溉外源输入的DIC显著提高了SIC的储量,对区域土壤碳库组成及转化过程产生重要的直接影响.      

台田及海冰水灌溉利用对洗脱盐的影响研究

随着国家对粮食安全问题的关注,滨海重度盐荒地的改良和利用再次引起了人们的重视。台田-浅池综合土地利用模式降盐效果显著,分析表明:黄骅淤泥质盐荒地筑造的台田相对脱盐效率达47%。台田作物生育期内2次海冰水灌溉土壤脱盐效率差异较大,总体排盐效果较好,其中7月份台田海冰水灌溉处理下,单位面积的0～120 cm层土体排盐2.70 kg,与盐荒地相比排盐6.16 kg,与台田无灌溉处理相比排盐3.76 kg,台田排盐贡献率PT明显大于海冰水灌溉排盐贡献率PTW。因此在滨海盐碱地区利用旱涝盐碱的台田调控作用,配合海冰水灌溉保障作物需水,可以构建安全的农业种植环境。此研究为滨海盐荒地台田-浅池利用、构建生态农业及海冰水资源安全利用提供参考。     

污水直接膜过滤用于农灌可行性试验

本试验尝试用膜直接截留污水中对人体健康有害的细菌病毒,而保留水中对作物有益的氮、磷等营养元素,以期实现水、肥双成分资源化。试验结果表明,无论是微滤膜还是超滤膜均对细菌及粪大肠菌有很高的截留率(99.9%～99.999%),污水中有机物、氮与磷的保留率分别为32%～67%、72%～78%和60%～62%。用渗滤液灌溉的小麦较之清水灌溉和常规灌溉的小麦,麦穗单重分别提高13%和7.5%。     

长期污水灌溉后林地土壤中磷的含量与移动

为尽可能地削减污水携带的N、P进入湖泊,处理后的城市生活污水被直接喷灌到新西兰罗托鲁阿市的Whakarewarewa森林,并建立了污水灌溉林地处理系统的长期定位试验地以评价生态系统对污水携带营养物质的同化能力.为查清长期污水灌溉土壤中P的数量、迁移淋失及其环境危机,对11a污水灌溉后火山灰土壤中磷的积累、再分布进行剖面分层采样测定.结果表明,土壤pH、TP、Olsen P、M3P、M3Ca和M3Mg在所有灌溉处理区的表层土壤(0～10 cm)均有显著(p0.05)增加,部分增加的显著性达到20～40 cm土层或更深层次土壤.大多数随灌溉而进入土壤的P被保存在上层土壤(0～40 cm)中.土壤Olsen P和M3P的浓度在中、高水平处理区的20 cm以上土层中超过了环境临界值(Olsen P为60 mg.kg-1;M3P为150mg.kg-1),磷饱和率(M3PSR)数值同时显示表层土壤对P的吸持已近饱和,预示土壤磷素有随下渗水向下移动的潜在可能.常规土壤采样以60 mg.kg-1 Olsen P测定值为环境临界值,可解决土壤剖面中磷的下移监测难题.以M3P与M3Al、M3Fe的摩尔比计算的磷饱和率(M3PSR)作为长期污水灌溉林地处理系统中土壤磷向下移动的环境危机临界值参数指标已不是很理想,对新的磷饱和参数的研究是今后的主要工作之一.