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【题  名】 再生水灌溉对作物及土壤安全性影响研究进展

【出  处】 中国农学通报

【日  期】 2018.09.03

【作  者】 /

【关键词】 新闻资讯 科研信息 环境治理 再生水灌溉 重金属污染 土壤重金属

【正  文】

 
     中国水资源供需矛盾突出,农业灌溉用水尤为紧张,合理利用再生水进行农田灌溉是未来农业灌溉发展的趋势。再生水既是水源、肥源也是污染源,若使用不当会对作物和土壤造成负面影响。在对国内外相关资料进行分析的基础上,从作物生理生长、土壤理化性质、重金属污染、卫生学指标4个方面,对国内外再生水灌溉的研究现状进行了总结分析。研究发现,再生水灌溉研究主要存在3个方面的问题:国内大部分再生水灌溉试验周期短,缺乏长期观测;新型灌水技术和灌溉方式在再生水灌溉上的应用较少;关于再生水灌溉对土壤病原菌污染方面的研究较少。建议加强长期再生水灌溉试验、再生水灌溉下不同灌溉方式和灌水技术以及不同灌溉方式下再生水灌溉对土壤病原菌和土壤重金属分布特征和累积规律的研究工作。
   0 引言
   中国作为农业大国,农业水资源的供需矛盾却十分突出,农业正常年份缺水量已高达300亿m3,严重威胁到国家粮食生产安全。解决中国农业水资源短缺问题的关键,除了重视和发展节水灌溉,广辟水源也尤为重要。除了常规水源,再生水已经成为许多国家广泛认可的农业灌溉水资源。以色列、日本等发达国家和干旱半干旱地区的发展中国家如印度、伊朗已将再生水作为农业灌溉的主体水源,使用再生水灌溉的技术已相当成熟,利用范围也逐步扩大。以色列从1972年就开始制定了污水再利用计划,大范围实施城市污水回用,目前其污水回用率高达72%;日本十分重视农村污水处理后再利用,处理后的污水在水质方面具有良好的稳定性,可用于水稻、蔬菜灌溉,有效地缓解了该国淡水资源短缺的压力;印度用于农业灌溉的再生水量已达26亿m3。相比国外,中国再生水灌溉事业起步较晚,开始于20世纪80年代,再生水来源主要是工业废水,约占总量的40%~50%。由于再生处理技术难度大、成本高,因此一般仅在绿化草地或距离污水处理厂较近的灌区利用再生水进行灌溉,再生水灌溉技术在农业灌区仍没有得到大面积推广。
   利用再生水灌溉是解决当前中国农业用水量短缺问题的重要手段之一。再生水替代常规水资源灌溉同当前中国水资源需求量的快速增长相适应,并且可以减少排入地表水体的污染物质,降低废弃污水的处理成本。因此,利用再生水灌溉是实现城市污水再利用,降低清洁水资源消耗量和污染物排放量的必然选择。再生水给土壤和作物带来丰富的营养元素,如氮、磷和大量有机质,从而改善土壤理化性能,增强土壤肥力。但也有研究认为再生水中有机物含量过高会造成土壤孔隙度降低,进而使土壤持水性能和水力传导度下降,导致土壤生产力下降。并且,虽然再生水是污水经过加工处理后得到的水,但仍含有一定量的病原菌、重金属等污染物,如果使用再生水灌溉的方式不当会对生态环境、人体健康造成危害。因此,有必要对再生水灌溉的研究现状进行系统梳理,弄清楚目前存在的主要问题并提出合理建议,对于提高再生水灌溉的高效性和安全性具有重要意义。
   1 再生水灌溉对作物生理生长的影响
   再生水中含有作物生长不可或缺的多种营养物质,这些营养物质能够增强土壤肥力,促进作物生长,增加作物生物量。刘增进等利用再生水与清水对冬小麦进行1/3和2/3的比例混灌,对冬小麦的生长发育起到了显著的促进作用,冬小麦产量相比清水灌溉处理提高了42.1%。李中阳等利用再生水对黑麦草进行灌溉,结果表明,再生水灌溉相比清水灌溉显著提高了黑麦草地上和根系的生物量,并且使得土壤中的磷素利用率得到了提高。吴卫熊等分别使用清水、再生水对甘蔗进行灌溉,结果表明,再生水中含有的重金属成分对甘蔗种子的萌芽起到了一定程度的抑制作用,但由于再生水中含有丰富的N、P等益于植物生长的营养元素,促进了甘蔗的生长发育,使甘蔗产量得以提高,再生水灌溉相比清水灌溉产量提高了17.31%。但没有考虑到长期再生水灌溉可能会使土壤重金属发生累积效应,进而危害到作物品质安全。陈治江等利用不同级别的再生水对棉花进行浇灌,认为50%的再生水可以用来替代清水浇灌棉花,其对于棉花质量和产量并无不利影响,但该试验仍局限于短期浇灌的研究,缺乏长期试验观测。胡超、李平等通过减量追氮的方法利用再生水对设施番茄进行灌溉,研究其对番茄产量与品质的影响,结果表明,适量的减量追氮配合再生水灌溉显著提高了番茄的品质和产量。谢深喜等通过不同再生水灌水量对柠檬生长发育的影响研究发现,再生水灌溉量越大,柠檬生长越快,但没有考虑到长期再生水灌溉对土壤环境的影响。潘秋艳等使用再生水对盆栽棉花土壤进行灌溉,研究结果表明,再生水灌溉增加了土壤有机质和硝态氮含量,从而促进棉花根系的生长,但没有考虑到长期灌溉下,水中的污染物质对棉花的不利影响。裴亮等用不同比例的再生水对黄瓜进行地下滴灌,结果表明,全部再生水滴灌条件下的黄瓜茎粗最大,叶面积最大,单株叶片数最多;在生育后期,全部采用再生水滴灌处理的黄瓜株高最高,且产量最高。相比清水施肥灌溉,利用再生水进行地下滴灌可显著提高作物产量。局部灌溉相比全面灌溉在提高作物产量的同时,还可以减轻土壤受污染程度,提高灌溉水利用效率,应加强这方面的试验研究。

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