收稿日期 2015 10 13 基 金 項(xiàng) 目 新疆自治區(qū)高?？蒲杏?jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目 XJEDU2010I26 新疆自治區(qū)土壤學(xué)重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目 作者簡介 張文莉 1988 女 碩士研究生 研究方向?yàn)榄h(huán)境污染控 制與修復(fù) E mail zhangwenli11251122 通信作者 王文全 E mail wwq6804 摘 要 2011 2013 年 經(jīng)過 3 年小區(qū)實(shí)驗(yàn) 分析了再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 再生水區(qū)的土壤總氮 總 磷和有機(jī)質(zhì)的含量呈現(xiàn)低于清水對(duì)照區(qū)的趨勢(shì) 而硝態(tài)氮與堿解氮含量卻高于清水對(duì)照區(qū) 再生水灌溉區(qū)土壤 Cd 含量高于清水對(duì) 照區(qū) 而 Pb Cu 的含量均低于清水對(duì)照區(qū) 土壤中重金屬有一定的積累現(xiàn)象 但均未超出 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB 15618 1995 中的重金屬限量值 說明短期再生水灌溉未造成土壤重金屬污染 再生水灌溉在一定程度上能提高葡萄的產(chǎn)量 但對(duì)葡萄的品質(zhì)未 產(chǎn)生有利的影響 3 年實(shí)驗(yàn)中 再生水灌溉區(qū)葡萄的重金屬含量低于清水灌溉區(qū) 說明短期再生水灌溉對(duì)葡萄重金屬含量的影響不 大 研究表明再生水可以用作灌溉用水 但再生水中重金屬對(duì)環(huán)境的影響是長期的 積累的 復(fù)雜的 要確保再生水灌溉的安全還需 進(jìn)一步研究 關(guān)鍵詞 再生水 重金屬 土壤 葡萄品質(zhì) 中圖分類號(hào) X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 2095 6819 2016 02 0149 08 doi 10 13254 j jare 2015 0243 引用格式 張文莉 李 陽 王文全 再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 J 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 2016 33 2 149 156 ZHANG Wen li LI Yang WANG Wen quan Effects of Reclaimed Water Irrigation on Soil and Quality of Grape J Journal of Agricultural Resources and Environment 2016 33 2 149 156 Effects of Reclaimed Water Irrigation on Soil and Quality of Grape ZHANG Wen li LI Yang WANG Wen quan College of Grassland and Environmental Science Xinjiang Agricultural University Urumchi 830052 China Abstract The study analyzed the effects of reclaimed water irrigation on soil and quality of grape through three years of experiment from 2011 to 2013 The experimental results showed that the contents of total nitrogen total phosphorus and organic matter in reclaimed water area were lower than that in the control area while the contents of nitrate nitrogen and available nitrogen were higher than in the control area The content of soil Cd in reclaimed water irrigation district was higher than that in the control area but the contents of Cu and Pb were lower than that of the control area The heavy metals in soil had a certain accumulation phenomenon but they did not exceed the limited value of heavy metals in Soil Environmental Quality Standard GB 15618 1995 indicating that short term reclaimed water irrigation did not cause heavy metal pollution in soil Reclaimed water irrigation could increase the yield of grape in a certain extent but the quality of the grapes was not favorable In the three years test the contents of heavy metals in reclaimed water irrigation district of grapes were lower than fresh water irrigation district which showed that the short term reclaimed water irrigation had little effect on the heavy metal content of grape Studies have shown that reclaimed water can be used for irrigation water but the effect of heavy metals on environment is long term accumulation complex in reclaimed water It needs to be further studied to ensure the safety of reclaimed water irrigation Keywords reclaimed water heavy metals soil grape quality 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 2016 年 3 月 第 33 卷 第 2 期 149 156 March 2016 Vol 33 No 2 149 156 Journal of Agricultural Resources and Environment 再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 張文莉 李 陽 王文全 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 新疆 烏魯木齊 830052 再生水是指污水經(jīng)適當(dāng)處理后 達(dá)到一定的水質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn) 滿足某種使用需求的水 1 再生水可以作為景觀 用水 娛樂用水 灌溉用水等 再生水中的氮和磷對(duì)植 物作 物 來說是很好的營養(yǎng)物質(zhì) 可以作為肥料 使用 再生水灌溉可以減少化肥的使用量 這樣可以使農(nóng)民 的經(jīng)濟(jì)效益得到相對(duì)的提高 2 但再 生水中含有各種 重金屬離子及有害物質(zhì) 再生水灌溉對(duì)作物 土壤 地 下水及環(huán)境的影響尚不清楚 使用再生水灌溉存在較 大的風(fēng)險(xiǎn)和疑慮 所以 再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉是否安 149 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 第 33 卷 第 2 期 全是迫切需要解決的問題 3 4 再生水對(duì)土壤質(zhì)量的影響隨再生水 來 源的變化 而變化 李玉明等 5 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 再生水灌溉區(qū)的 土壤總氮以及有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)成分有 所升高 并且總氮 變化非常顯著 King 等 6 的研 究 認(rèn)為 再生水灌溉可 以增加土壤的肥力和鹽分 Mapandaa 等 7 研究發(fā)現(xiàn)長 期 10 年 再生水灌溉條件下土壤中重金屬的累積量 會(huì)增加 再生水灌溉后作物的食用安全是人們普遍關(guān)注 的問題 對(duì)作物品質(zhì)的影響主要集中在作物中重金屬 含量超標(biāo)以及營養(yǎng)成分發(fā)生變化 8 徐應(yīng)明等 9 研究了 再生水灌溉對(duì)小白菜生長發(fā)育與品 質(zhì) 的影響 結(jié)果表 明 再生水灌溉前期對(duì)小白菜生長發(fā)育有抑制作用 粗蛋白和維生素 C 含量同自來水對(duì)照之間無顯著性 差異 但全再生水灌溉 輪灌下可顯著增加可溶性糖 含量和提高小白菜產(chǎn)量 且對(duì)小白菜的品質(zhì)無顯著影 響 再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉 根菜類蔬菜產(chǎn)量總體呈現(xiàn) 增加趨勢(shì) 硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限 值 10 李 波 等 11 在北京通縣永樂店以番茄為材料開展 了田間試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)再生水灌溉降 低了番茄果實(shí)中的蛋 白質(zhì) 維生素 C 以及有機(jī)酸含量 目前就再生水灌溉對(duì)葡萄及土壤質(zhì)量影響的研 究較少 且各地再生水的水質(zhì)有一定差異 因此 本實(shí) 驗(yàn)在前人研究的基礎(chǔ)上 以地下水作為對(duì)照組 研究 了再生水用于灌溉葡萄 對(duì)葡萄品質(zhì)及土壤性質(zhì)的影 響 為再生水安全用于農(nóng)業(yè)灌溉提供依據(jù) 1 材料 與 方 法 1 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 本 實(shí) 驗(yàn)選用栽培于 2003 年的紅提為實(shí)驗(yàn)用葡 萄 灌溉所用再生水采自烏魯木齊市水塔山 為烏魯 木齊虹橋污水廠的出水 經(jīng)管道輸送至實(shí)驗(yàn)地 作為 對(duì)照的清水為地下水 采自水塔山 每個(gè)處理 3 個(gè)重 復(fù) 每個(gè)重復(fù) 25 株 本文主要測(cè)定了再生水灌溉后葡 萄的產(chǎn)量 可溶性糖 蛋白質(zhì) 硝酸鹽 維生素 C 以及 葡萄和土壤中的重金屬的含量 表 1 給出了每年的灌 溉處理執(zhí)行方案 1 2 樣品采集及分析 實(shí)驗(yàn)所使用的紅提種植于烏魯木齊市水磨溝水 塔山 每年在葡萄成熟期 2011 年 8 月 20 日 2012 年 8 月 18 日 2013 年 8 月 20 日 摘取果實(shí)進(jìn)行產(chǎn)量和 品質(zhì)檢驗(yàn) 對(duì)用于灌溉的再生水及對(duì)照所用的清水進(jìn)行檢 測(cè) 連續(xù) 3 年 每年 2 次 檢測(cè)項(xiàng)目及方法 pH 值 硝 酸鹽氮 紫外 分 光光度法 化學(xué)需氧量 Chemical oxygen demand COD 重鉻酸鉀法測(cè) 定 生化需氧 量 Biochemical oxygen demand BOD 稀釋 接 種 法 懸浮物 Suspended solids SS 總鹽量 重量 法 總氮 Total nitrogen TN 堿性過硫酸鉀消解 紫外 分 光光度法 總磷 Total phosphorus TP 鉬 酸銨分光光度法 氨氮 納氏試劑比色法 重 金屬 Pb Cu Cd 石墨爐原子吸收法 重金 屬 Zn 火 焰原子吸收法 重金屬 As 氫化霧原子吸收法 每 個(gè)樣品的每個(gè)指標(biāo)重復(fù) 3 次 2 種實(shí)驗(yàn)用水理化性質(zhì) 的監(jiān)測(cè)結(jié)果如表 2 所示 2011 年在再生水及清水處理前采集葡萄根際土 壤本底 每年在葡萄采摘時(shí)采 集各處理的葡萄根際土 壤樣本 用無菌自封袋收集并立即帶回實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行 土壤基本性質(zhì)檢驗(yàn) 檢測(cè)項(xiàng)目及方法 土壤總鹽 量 重量法 有機(jī)質(zhì) 重鉻 酸 鉀外加熱法 pH 值 硝酸鹽氮 紫外 分 光光度法 堿解氮 擴(kuò)散 法 TP 和 TN H 2 SO 4 H 2 O 2 消煮 法 重金屬 Pb Cd Zn As Cu 原子吸收法等 每年對(duì)葡萄果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)檢驗(yàn) 檢測(cè) 項(xiàng) 目及方 法 小區(qū)產(chǎn)量 粒重 穗重 稱重 法 可溶性固形 物 手持 糖 量計(jì)法 可溶性總糖 蒽酮 法 可滴 定酸 NaOH 滴定法 維生素 C 比色法 2 結(jié)果與 分 析 2 1 再生水灌溉對(duì)土壤的影響 對(duì)所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理 并繪制出了再生 水灌溉對(duì)土壤影響的曲線圖 如圖 1 所示 由圖 1 a 和圖 1 b 可知 相對(duì)于清水對(duì)照區(qū) 再 生水灌溉區(qū)土壤的 pH 略偏堿性 土壤中總鹽含量的 變化與清水灌溉區(qū)中總鹽含量變化基本一致 表 2 2011 2013 年土壤 pH 值有所下降 但土壤中總鹽含 量呈上升趨勢(shì) 說明再生水灌溉使土壤中鹽分增加 由圖 1 c 及圖 1 d 可知 本底 2011 年與 2013 年 再生水區(qū)的土壤總氮均低于清水對(duì)照區(qū) 2011 2013 年 再生水區(qū)的總磷含量低于清水對(duì)照區(qū) 表 1 再生水和清水實(shí)驗(yàn)處理方法 Table 1 Reclaimed water and clean water test methods 年份 灌溉次數(shù) 次 每次灌溉量 L 株 1 累計(jì)灌溉量 L 株 1 2011 年 5 2 10 2012 年 5 4 20 2013 年 5 4 20 150 2016 年 3 月 2011 2013 年再生水區(qū)土壤中的總氮 總 磷 含 量沒 有顯著積累 說明短期再生水灌溉不會(huì)造成土壤營養(yǎng) 化 再生水區(qū)的土壤中硝態(tài)氮與堿解氮含量卻高于清 水對(duì)照區(qū) 3 年中再生水土壤中硝態(tài)氮含量呈先上升 后下降趨勢(shì) 而堿解氮的含量有下降趨勢(shì) 圖 1 e 圖 1 f 如圖 1 g 所示 2011 年再生水灌溉區(qū)的土壤 有機(jī)質(zhì)含量與清水對(duì)照區(qū)基本一致 而其余 2 年均 低于清水對(duì)照區(qū) 3 年中土壤有機(jī)質(zhì)的含量呈現(xiàn)逐漸 降低的趨勢(shì) 2 2 再生水灌溉對(duì)土壤中重金屬含量的影響 根據(jù)所測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出了再生水灌溉對(duì)土壤 中重金屬影響的曲線變化圖 如圖 2 所示 如圖 2 a 所示 再生水區(qū)的土壤 Cd 含量高于清 水對(duì)照區(qū) 土壤本底 2011 年和 2013 年再生水區(qū)土壤 Cd 含量均超標(biāo) 兩處理區(qū)土壤 Pb 含量基本一致 圖 2 b 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB 15618 1995 中 Pb 的限量標(biāo)準(zhǔn) 3 年中 土壤重金屬 Cd Pb 含量無積累現(xiàn)象 如圖 2 c 所示 本底與 2011 年再生水區(qū)的土壤 Zn含量均小于清水對(duì)照區(qū)的土壤 2012 年與 2013 年 再生水區(qū)土壤 Zn 高于清水區(qū) 2012 年清水對(duì)照區(qū)與 再生水灌溉區(qū)的土壤 Zn 含量均為最低 參照表 2 可 知 2012 年實(shí)驗(yàn)用清水與再生水中的 Zn 含量也為最 小 2011 2013 年土壤中 Zn 的含量無積累現(xiàn)象 如圖 2 d 所示 本底 2011 年與 2013 年再生水 區(qū)土壤 Cu 含量均小于清水對(duì)照區(qū)的土壤 2012 年 再生水區(qū)土壤的 Cu 含量略高于清水對(duì)照 2011 2012 年土壤 Cu 含量無明顯變化 2013 年土壤 Cu 含 量有一定增加 如圖 2 e 所示 3 年實(shí)驗(yàn) 清水對(duì)照區(qū)的土壤 As 含量均高于再生水灌溉區(qū) 參照 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn) GB 15618 1995 清水對(duì)照區(qū)與再生水灌溉區(qū) 的土壤中 As 含量未超標(biāo) 但 3 年實(shí)驗(yàn)顯示它在土壤 中有累積的趨勢(shì) 2 3 再生水灌溉對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響 再生水灌溉對(duì)葡萄產(chǎn)量的影響結(jié)果如表 3 所示 結(jié)果表明 與清水相比 3 年實(shí)驗(yàn) 再生水灌溉區(qū)的葡 萄粒重 穗重與小區(qū)產(chǎn)量均高于清水對(duì)照組 這主要 原因是再生水中含有大量的氮 磷 鉀及其他營養(yǎng)物 質(zhì) 為葡萄的生長提供了養(yǎng)分 再生水灌溉區(qū)的葡萄 長勢(shì)及產(chǎn)量均高于清水灌溉區(qū) 說明再生水可能持 續(xù)不斷地為葡萄提供低劑量的氮肥及磷肥 雖然土壤 中總氮的含量無明顯變化 但交換性硝酸鹽含量的增 加 促進(jìn)葡萄對(duì)氮的有效吸收 12 對(duì)照表 2 可知 3 年 實(shí)驗(yàn)中 再生水中的總氮 總磷含量均高于清水 2012 年的再生水中總磷含量遠(yuǎn)大于清水 葡 萄的生長對(duì) 氮 磷 鉀的需求較大 氮元素可使葡萄植株的枝葉茂 盛 在花期至幼果膨大期 葡萄對(duì)氮素的需求量較大 而葡萄對(duì)磷元素的需求量在新梢旺盛生長期及果實(shí) 膨大期達(dá)到高峰 13 綜合 分 析表明 經(jīng)過 3 年的再生 水澆灌對(duì)葡萄產(chǎn)量未產(chǎn)生明顯的不良影響 在一定程 度上還能提高葡萄產(chǎn)量 表 2 再生水和清水理化性質(zhì) mg L 1 Table 2 The quality of reclaimed water and clean water mg L 1 注 nd 為未檢出 為尚無標(biāo)準(zhǔn) 下同 水質(zhì)指標(biāo) 2011 年 2012 年 2013 年 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) GB 5084 2005 清水 CK 再生水 清水 CK 再生水 清水 CK 再生水 pH 7 55 7 43 7 36 7 48 7 9 7 7 5 5 8 5 BOD 5 36 86 20 35 nd 48 40 CODcr nd 127 7 nd 111 44 47 67 138 41 100 SS 40 54 112 140 50 84 60 總鹽 1 300 1 170 1 368 1 560 1 534 1 694 2 000 TN 7 72 22 12 8 74 18 31 15 13 24 36 30 TP nd 0 975 0 006 2 733 0 106 1 785 氨氮 0 381 5 403 0 144 12 34 0 486 27 497 硝酸鹽氮 9 643 9 176 1 242 nd 14 193 0 610 Cd 0 005 0 004 0 001 0 001 0 001 0 002 0 01 Pb 0 027 0 018 0 007 0 006 0 002 0 008 0 2 Zn 0 28 0 39 0 002 0 007 0 005 0 017 2 0 Cu 0 01 0 02 nd nd 0 01 0 01 1 0 As nd 0 015 0 000 4 nd 0 006 nd 0 1 張文莉 等 再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 151 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 第 33 卷 第 2 期 圖 1 再生水灌溉對(duì)土壤性質(zhì)的影響 Figure 1 Effect of reclaimed water irrigation on soil physical and chemical properties 2011 2012 2013 年份 9 5 9 8 5 8 7 5 7 pH 本底 a pH 2011 2012 2013 年份 7 6 5 4 3 2 1 0 T N g k g 1 本底 c TN 2011 2012 2013 年份 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 N O 3 N g k g 1 本底 e 硝態(tài)氮 2011 2012 2013 年份 60 50 40 30 20 10 0 有機(jī)質(zhì) g k g 1 本底 g 有機(jī)質(zhì) 2011 2012 2013 年份 4 5 4 3 5 3 2 5 2 1 5 1 0 5 0 總鹽 g k g 1 本底 b 總鹽 2011 2012 2013 年份 25 20 15 10 5 0 T P g k g 1 本底 d TP 2011 2012 2013 年份 140 120 100 80 60 40 20 0 堿解氮 g k g 1 本底 f 堿解氮 2 4 再生水灌溉對(duì)葡萄品質(zhì)的影響 再生水澆灌對(duì)葡萄品質(zhì)的影響 結(jié) 果如表 4 所示 3 年實(shí)驗(yàn) 再生水灌溉區(qū)的葡萄可溶性糖含量均低于 清水對(duì)照區(qū) 這可能是由于再生水灌溉區(qū)的葡萄長勢(shì) 與產(chǎn)量均優(yōu)于清水對(duì)照區(qū) 葡萄將較多的糖分作為碳 源用于果實(shí)生長 造成可溶性糖含量降低 P 0 05 清水 CK 再生水 152 2016 年 3 月 清水 CK 再生水 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 2011 2012 2013 1 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 C d m g k g 1 本底 a Cd 年份 圖 2 再生水灌溉對(duì)土壤中重金屬的影響 Figure 2 Effect of reclaimed water irrigation on heavy metals in soil 再生水灌溉區(qū)的葡萄果實(shí)蛋白質(zhì)含量均顯著低于清 水對(duì)照區(qū) 由 表 2 和 圖 2 c 可知 2013 年灌溉用再生 水與再生水灌溉區(qū)的土壤中 Zn 含量都高于清水對(duì) 照 Zn 有助于植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的提高 這與賀曉等 14 的研究相一致 再生水灌溉區(qū)的葡萄可滴定酸含量均 小于清水對(duì)照 2013 年具有顯著差異 P 0 05 這也 是由于再生水灌溉區(qū)的葡萄長勢(shì)較好 需要消耗糖 酸等有機(jī)物來獲得葡萄生長的能量 15 再生水灌溉區(qū)的葡萄硝酸鹽含量均低于清水對(duì) 照 區(qū) 2011 年與 2013 年有顯著性差異 P 0 05 葡 萄是一種易于硝酸鹽累積的果樹 施用硝態(tài)氮肥會(huì)加 2011 2012 2013 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Z n m g k g 1 本底 c Zn 年份 2011 2012 2013 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 P b m g k g 1 本底 b Pb 年份 2011 2012 2013 120 100 80 60 40 20 0 C u m g k g 1 本底 d Cu 年份 2011 2012 2013 40 35 30 25 20 15 10 5 0 A s m g k g 1 本底 e As 年份 表 3 再生水灌溉對(duì)葡萄的長勢(shì)與產(chǎn)量的影響 Table 3 Effect of reclaimed water irrigation on growth and yield of grape 注 同年份同列不同字母表示具有顯著性差異 P 0 05 下同 年份 葡萄樣品 粒重 g 穗重 kg 小區(qū)產(chǎn)量 kg 2011 年 清水 6 20 0 98a 0 80 0 33a 25 98 2 13a 再生水 6 31 1 32a 0 93 0 30a 26 50 2 51a 2012 年 清水 5 63 1 23b 0 73 0 26a 45 53 4 63b 再生水 7 00 1 15a 0 92 0 30a 55 34 3 61a 2013 年 清水 5 20 0 89b 0 62 0 24a 33 17 3 87a 再生水 6 20 1 02a 0 80 0 21a 35 48 3 70a 張文莉 等 再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 153 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 第 33 卷 第 2 期 表 4 再生水灌溉對(duì)葡萄品質(zhì)的影響 Table 4 Effect of reclaimed water irrigation on grape quality 年份 葡萄樣品 蛋白質(zhì) 維生素 C mg g 1 可溶性固形物 可溶性糖 硝酸鹽 mg g 1 可滴定酸 2011 年 清水 0 34a 0 41a 15 61a 6 65a 1 31a 0 21a 再生水 0 27b 0 37b 13 53b 5 34b 0 97b 0 20a 2012 年 清水 0 19a 0 27a 14 60a 8 18a 1 33a 0 25a 再生水 0 11b 0 16b 11 50b 6 76b 1 31a 0 22a 2013 年 清水 0 34b 0 34a 12 94a 12 44a 0 81a 0 54a 再生水 0 47a 0 36a 11 89b 12 29a 0 68b 0 31b 強(qiáng)果實(shí)硝酸鹽含量的累積 但 本實(shí)驗(yàn)灌溉所用清水中 含有的硝態(tài)氮 遠(yuǎn)高于再生水中硝態(tài)氮的含量 表 4 食品中污染物限量 GB 2762 2012 中并未對(duì) 水果中硝酸鹽含量進(jìn)行明確的限定 再生水灌溉區(qū)的葡萄果實(shí)可溶性固形物含量均 顯著低于清水對(duì)照區(qū) P 0 05 2011 年與 2012 年再 生水灌溉區(qū)的葡萄維生素 C 含量顯著低于清水對(duì)照 區(qū) P 0 05 可溶性糖是植物體內(nèi)的一種碳源 可調(diào)節(jié)植物生 長 發(fā)育 抗性形成等多個(gè)生理過程 16 再生水灌溉區(qū) 的葡萄果實(shí)雖大但可溶性糖含量卻 較 低 可能是由于 將較多的糖分作為碳源用于果實(shí)的生長 由表 4 可 知 再生水灌溉并未對(duì)葡萄的品質(zhì)產(chǎn)生有利的影響 再生水區(qū)的葡萄可溶性糖 可滴定酸 可溶性固形物 均低于清水對(duì)照區(qū) 2 5 再生水灌溉對(duì)葡萄重金屬含量的影響 表 5 為再生水澆灌對(duì)葡萄重金屬含量的影響結(jié) 果 3 年實(shí)驗(yàn) 再生水澆灌區(qū)與清水對(duì)照區(qū)的葡萄果實(shí) 中均未檢出 Cd 2012 年 再生水區(qū)的葡萄中 Zn 高于 清水對(duì)照 2013 年清水區(qū)的葡萄果實(shí) Pb Cu 及 As 含 量均高于再生水處理組 以上結(jié)果表明 再生水澆灌葡萄果實(shí)中重金屬含 量大多低于清水對(duì)照區(qū) 只有 2012 年再生水澆灌區(qū) Zn 含量高于清水對(duì)照區(qū) 參照 食品中污染物限量 GB 2762 2012 葡萄果實(shí)中重金屬含量均未超過 水果的污染物限量值 2 6 灌溉水中營養(yǎng)元素 重金屬與果實(shí)長勢(shì)和品質(zhì)的 相關(guān)性分析 從表 6 中可以看出 葡萄粒重 穗重 小區(qū)產(chǎn)量受 總磷的影響較大 穗重 粒重與 BOD 5 CODcr 含 量 產(chǎn) 生顯著正相關(guān) 小區(qū)產(chǎn)量與灌溉水中 K Na 含量 極 顯著正相關(guān) 可見對(duì)葡萄長勢(shì)與產(chǎn)量影響較大的是水 中的總磷與鉀 鈉含量 營養(yǎng)元素與果實(shí)品質(zhì)多數(shù)呈 現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系 氮 磷 K Na 以及 COD cr 與果實(shí) 的可溶性固形物含量成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系 K Na 對(duì) 果實(shí)的維生素 C 含量產(chǎn)生顯著負(fù)相關(guān)影響 3 討論 3 1 再生水灌溉對(duì)土壤的影響 再生水用于農(nóng)田灌溉雖然可以 解決城市污水排 放和農(nóng)業(yè)用水的問題 但是長期用污水灌溉對(duì)土壤質(zhì) 量會(huì)有不同程度的影響 首先 用于灌溉的再生水中 可能含有大量的無機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì) 特別是含氮有 機(jī)物質(zhì) 既可能成為農(nóng)田灌溉的肥水資源 改善土壤 肥力水平 也可能因?yàn)楣喔人邢鯌B(tài)氮在作物體內(nèi)過 量積累 影響人體健康 其次 灌溉所用再生水中氮 表 5 再生水灌溉對(duì)葡萄果實(shí)重金屬含量的影響 mg kg 1 Table 5 Effect of reclaimed water irrigation on the contents of heavy metals in grape fruits mg kg 1 年份 葡萄樣品 Cd Pb Zn Cu As 2011 年 清水 nd nd nd 0 769 0 087 再生水 nd nd nd 0 092 0 038 2012 年 清水 nd 0 005 0 133 0 336 nd 再生水 nd 0 005 0 860 0 194 nd 2013 年 清水 nd 0 014 nd 0 355 0 051 再生水 nd 0 001 nd 0 186 0 005 食品中污染物限量 GB 2762 2012 漿果和其他小粒水果 0 2 新鮮水果 0 05 0 1 154 2016 年 3 月 表 6 灌溉水中指標(biāo)與葡萄果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的相關(guān)性分析 Table 6 Correlation analysis between the yield quality of grape and the quality of irrigation water 注 為顯著相關(guān)性 為極顯著相關(guān)性 指標(biāo) BOD5 CODcr K Na 總氮 總磷 氨氮 粒重 0 708 6 0 682 1 0 137 8 0 210 2 0 764 3 0 423 6 穗重 0 793 7 0 596 2 0 117 9 0 072 8 0 560 1 0 267 4 小區(qū)產(chǎn)量 0 087 2 0 292 2 0 804 0 0 375 4 0 639 5 0 243 9 可溶性糖 0 265 0 0 100 5 0 531 5 0 597 3 0 017 3 0 424 5 蛋白質(zhì) 0 081 2 0 117 9 0 168 5 0 263 4 0 219 1 0 408 2 可滴定酸 0 628 6 0 254 8 0 325 6 0 311 6 0 222 3 0 053 9 硝酸鹽 0 186 8 0 371 8 0 181 1 0 651 2 0 064 8 0 507 6 可溶性固形物 0 427 2 0 808 3 0 802 0 0 933 6 0 841 4 0 714 9 維生素 C 0 078 7 0 306 6 0 724 3 0 320 6 0 642 0 0 130 8 磷 鉀等 物質(zhì) 長期灌溉可能提高土壤營養(yǎng)物質(zhì)的含 量 也可能因再生水給土壤帶來大量氮 磷 鉀等營養(yǎng) 元素 造成土壤富營養(yǎng)化 再次 再生水中含有多種重 金屬 可能導(dǎo)致土壤受到重金屬等污染物威脅 17 本 實(shí)驗(yàn) 研 究表明 再生水用于短期灌溉是安全的 若想 長期用作灌溉用水 其安全性問題還需進(jìn)一步研究 3 2 再生水灌溉對(duì)葡萄長勢(shì)與品質(zhì)的影響 經(jīng)再生水灌溉的葡萄粒大而飽滿 穗重與小區(qū)產(chǎn) 量均比清水對(duì)照區(qū)高 因?yàn)樵偕泻休^高的營養(yǎng) 元素氮 磷等 對(duì)植株生長有較好的促進(jìn)作用 再生水區(qū)的葡萄可溶性糖 可滴定酸 維生素 C 均低于清水對(duì)照區(qū) 可溶性固形物也低于清水對(duì)照 區(qū) 可見再生水灌溉并未對(duì)葡萄的品質(zhì)產(chǎn)生有利的影 響 可能是由于將較多的糖 酸等有機(jī)物作為能量用 于果實(shí)的生長 葡萄作為一種易于累積硝酸鹽的果樹 施用硝態(tài) 氮肥會(huì)加強(qiáng)果實(shí)硝酸鹽含量的累積 但本試驗(yàn)灌溉所 用清水中含有大量硝態(tài)氮 遠(yuǎn)高于再生水中硝態(tài)氮的 含量 造成清水對(duì)照區(qū)的葡萄果實(shí)硝酸鹽含量高于再 生水區(qū) 施加適量的氮 磷 鉀是葡萄高產(chǎn)的重要因 素 葡萄在花期至果實(shí)膨大期對(duì)氮素的需求量最大 葡萄對(duì)磷肥的吸收量約為氮肥的 1 3 在新梢旺盛期 及果實(shí)膨大期達(dá)到高峰 葡萄對(duì)鉀的的吸收期較長 從萌芽一直延續(xù)到果實(shí)成熟 但鉀肥過多會(huì)阻礙氮肥 的吸收 使果實(shí)品質(zhì)下降 18 4 結(jié)論 1 再生水區(qū)的土壤總氮 總 磷 和有機(jī)質(zhì)的含量 呈現(xiàn)低于清水對(duì)照區(qū)的趨勢(shì) 而硝態(tài)氮與堿解氮含量 卻高于清水對(duì)照區(qū) 兩個(gè)區(qū)的土壤中 K Na 含量 均 呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì) 再生水灌溉使土壤的 Cd 含量 高于清水對(duì)照區(qū) 而土壤中 Pb Cu 的含量小于清水 對(duì)照區(qū)的土壤 As 有累積 但均未超出 土壤環(huán)境質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn) GB 15618 1995 的污染物限量值 實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表示 再生水灌溉不會(huì)引起土壤的顯著變化 用于 短期農(nóng)業(yè)灌溉是安全的 但再生水灌溉對(duì)土壤環(huán)境的 影響是長期的 累積型的 污染物的遷移轉(zhuǎn)化和累積 機(jī)理也非常復(fù)雜 因此有關(guān)再生水長期灌溉農(nóng)田的安 全性問題還需要深入地研究 2 與地下水灌溉相比 再生水灌溉對(duì)葡萄的產(chǎn) 量無顯著影響 水中總磷 BOD 5 K Na 含量與葡 萄 長 勢(shì)正相關(guān) 可提高葡萄產(chǎn)量 但不顯著 3 再生水灌溉對(duì)葡萄品質(zhì)未產(chǎn)生有利影響 2011 年及 2012 年 再生水灌溉區(qū)的葡萄各品質(zhì)指標(biāo)均小 于地下水 2013 年再生水灌溉組葡萄果實(shí)中硝酸鹽 可滴定酸與可溶性固形物低于對(duì)照區(qū) 而蛋白質(zhì)高于 地下水對(duì)照 4 由于本研究采用的再生水中重金屬含量較低 對(duì)照 食品中污染物限量 GB 2762 2012 葡萄果 實(shí)中重金屬 Pb Cd Cu Zn 和 As 含量均未超過水果 的污染物限量值 鑒于重金屬的來源不同 重金屬濃 度較高的再生水是否會(huì)對(duì)葡萄果實(shí)產(chǎn)生較顯著的影 響 是否適用于葡萄的灌溉 有待進(jìn)一步的研究 參考文獻(xiàn) 1 陳 衛(wèi) 呂 斯丹 張煒鈴 等 再生 污 水灌溉生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與可持續(xù)利 用 J 生態(tài)學(xué)報(bào) 2014 34 1 163 172 CHEN Wei LV Si dan ZHANG Wei ling et al Ecological risk and sustainable utilization of reclaimed wastewater irrigation J Journal of Ecology 2014 34 1 163 172 in Chinese 2 Paranychianakis N V Nikolantonakis M Spanakis Y et al The effect of recycled water on the nutrient status of soultanina grapevines grafted on different root stocks J Agricultural Water Management 2006 81 1 2 185 198 張文莉 等 再生水灌溉對(duì)土壤和葡萄品質(zhì)的影響 155 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 第 33 卷 第 2 期 3 Angelakis A N Bontoux L Wastewater reclamation and reuse in Eureau countries J Water Policy 2001 3 47 59 4 Lubelloa C Gori R Nicese F P et al Municipal treated wastewater reuse for plant nurseries irrigation J Water Research 2004 38 2939 2947 5 李玉明 程 波 陳 凌 等 城市再生水灌溉對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響評(píng) 價(jià)研究 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2007 26 增刊 697 703 LI Yu ming CHENG Bo CHEN Ling et al Study on the influence of urban reclaimed water irrigation on the farmland environment J Journal of Agricultural Environmental Science 2007 26 Suppl 697 703 in Chinese 6 King K W Balogh J C Harmel R D Feeding turf with waste water J Golf Course Management 2000 87 2 59 62 7 Mapandaa F Mangwayanaa E N Nyamangaraa J et al The effect of long term irrigation using wastewater on heavy metal contents of soils under vegetables in Harare J Zimbabwe Agriculture Ecosystems and Environment 2005 107 151 165 8 Moller A Muller H W Abdullah A et a1 Urban soil pollutionin Dam ascus Syria Concentrations and patterns of heavy metals in the soils of the Damascus Ghouta J Geoderma 2005 124 63 71 9 徐應(yīng)明 魏益華 孫 揚(yáng) 等 再生水灌溉對(duì)小白菜生長發(fā)育與品質(zhì) 的影響研究 J 灌溉排水學(xué)報(bào) 2008 27 2 1 4 XU Ying ming WEI Yi hua SUN Yang et al Effect of 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