再生水灌溉對果嶺草坪土壤的影響

1、再生水灌溉對果嶺草坪土壤的影響 摘要：使用自來水、二級再生水、三級再生水3種水質(zhì)灌溉果嶺草坪，每月表施草炭與石膏混合物、濕潤劑、沙子3種基質(zhì)。兩年的研究結(jié)果表明：果嶺的容重未曾呈現(xiàn)出顯著變化（p0.05）；二級再生水灌溉后果嶺土壤k+、na+含量發(fā)生顯著變化（p 關(guān)鍵詞：再生水；灌溉；果嶺土壤；金屬離子；營養(yǎng)元素 中圖分類號：g 849.3；s 273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1009-5500（2013）05-0033-07 收稿日期：2013-08-21； 修回日期：2013-09-30 基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201310289-2）；奧林高爾夫教育與研究專項(xiàng)基金（a

2、l2013007）資助 作者簡介：賈哲峰（1985-），男，河北邢臺人，碩士研究生。 e-mail： 常智慧為通訊作者。 再生水（recycled water，rw）是對污廢水（城鎮(zhèn)生活污廢水、工業(yè)污廢水）進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋幚砗?，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用功能要求，可應(yīng)用于各種生產(chǎn)、生活的水1。由于我國綠地面積逐漸擴(kuò)大2，傳統(tǒng)水資源（地表水、自來水）日益緊缺，開發(fā)利用再生水已成為我國支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的水資源保障體系的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略對策，是除“節(jié)流”等措施之外，“開源”方面轉(zhuǎn)移式發(fā)展的具體途徑之一，具有顯著的社會(huì)、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益3。但是再生水中豐富的n、p等營養(yǎng)元素、較高的全鹽含量、多種

3、毒性痕量物質(zhì)以及病原體可能會(huì)成為新的污染源。目前，眾多研究為再生水灌溉綠地提供科學(xué)依據(jù)與指導(dǎo)，尤其在再生水灌溉對綠地植物和綠地土壤兩方面的研究相對比較透徹4-10。使用再生水分別灌溉草坪草和喬灌木，研究結(jié)果表明與清水灌溉相比，土壤ph有升高趨勢，但二者之間的差異不明顯11。相比清水灌溉，再生水灌溉后土壤電導(dǎo)率或全鹽量顯著性增加，隨著灌溉時(shí)間的增加，鹽分開始積累12。長期使用再生水灌溉綠地后土壤會(huì)產(chǎn)生一些變化，如土壤鹽分、重金屬含量的升高，鹽堿化的加重，土壤板結(jié)，滲透率下降等問題，進(jìn)而對植物生長造成一定的影響13，14。 隨著我國高爾夫球場數(shù)量逐年增加，再生水也越加廣泛用于高爾夫球場草坪15，高

4、爾夫球場草坪需水量較大，尤其是果嶺草坪作為高爾夫球場養(yǎng)護(hù)管理最精細(xì)的區(qū)域幾乎每天都需要灌溉16。果嶺具有獨(dú)特的砂質(zhì)坪床結(jié)構(gòu)17，透水透氣性良好，利用再生水灌溉時(shí)，對草坪土壤形成的影響與普通綠地不同。國內(nèi)外有關(guān)再生水灌溉高爾夫果嶺對草坪土壤影響的研究并不多，因此，試驗(yàn)選擇用再生水灌溉果嶺草坪，通過對草坪土壤的分析，研究再生水灌溉對高爾夫果嶺土壤的影響。 1 材料和方法 1.1 試驗(yàn)材料 1.1.1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)地位于北京市昌平區(qū)馬池口鎮(zhèn)白浮村北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所試驗(yàn)站。地理位置n 4020，e 11622e，屬于溫帶季風(fēng)區(qū)，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為11.8 ，7月平均氣溫25.8

5、 ，1月平均氣溫-4.1 ，年均降水量550.3 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 720 h，無霜期163 d，10 有效積溫3 485 。2008年9月按照united states golf association推薦的果嶺建造方案建造果嶺17，果嶺剖面共分為4層，從下到上分別為：排水管層、礫石層、粗沙過濾層、根系層；排水管層厚30 cm，中間埋設(shè)有孔的pvc管，其余由直徑為612 mm的礫石填充；礫石層厚10 cm，粗沙過濾層厚度為5 cm，全部由沙粒組成，直徑為14 mm；根系層厚30 cm，由沙粒和草炭混合組成，直徑為2 mm以下（圖1）。 圖1 果嶺坪床結(jié)構(gòu) fig.1 turf-bed s

6、tructure of green 果嶺的整體面積370 m2，草種選為匍匐翦股穎（agrostis stolonifera），品種為penn a4，2009年5月建成后果嶺整體進(jìn)行常規(guī)管理，2010年4月1日試驗(yàn)在此果嶺上進(jìn)行，試驗(yàn)小區(qū)除人工澆灌再生水和表施基質(zhì)外其他管理措施和試驗(yàn)區(qū)之外相同，試驗(yàn)2011年11月結(jié)束。 1.1.2 試驗(yàn)灌溉用水 試驗(yàn)選取自來水、二級再生水、三級再生水3種灌溉水。二級再生水是指使用生物法作為主要處理工藝，去除一級處理水中呈膠體和溶解態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)（bod），經(jīng)過二級處理后，即可達(dá)到排入水體的標(biāo)準(zhǔn)。三級再生水是指使用生物脫氮除磷、反滲透、混凝沉淀、砂濾、離子交

7、換等方法，進(jìn)一步處理二級再生水中難降解的有機(jī)物質(zhì)和易造成水體富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物。 自來水是該地點(diǎn)的地下水井，二級再生水、三級再生水來自于北京市高碑店污水處理廠和酒仙橋污水處理廠，每月對灌溉水進(jìn)行指標(biāo)分析，表1為試驗(yàn)中9次水質(zhì)分析的平均值及范圍值。 1.2 試驗(yàn)方法 1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)自來 表1 自來水、二級再生水和三級再生水水質(zhì) table 1 water quality of tap water，secondary rw and tertiary rw 另外，采取3種不同的表施管理措施，分別為草炭與石膏、濕潤劑、沙子3種基質(zhì)，不同表施措施下土壤背景值（表2）

8、。試驗(yàn)采用3次重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為2 m0.8 m，間隔為30 cm（圖2）。 表2 果嶺土壤原土理化性質(zhì) table 2 soil physic-chemical characteristics of golf green 圖2 小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì) fig.2 experimental design 1.2.2 試驗(yàn)區(qū)管理 （1） 打孔與表施：試驗(yàn)開始于2010年4月1日，分別于2010年4月10日、9月1日和2011年3月22日、8月29日進(jìn)行實(shí)心打孔，孔徑為13 mm；每個(gè)月對試驗(yàn)小區(qū)表施不同的基質(zhì)，表施沙子厚度為2 mm，草炭與石膏按體積比為11混合后以0.25 kg/m2表施

9、，濕潤劑為2.75 ml/m2。 （2）修剪：采用滾刀型修剪機(jī)對果嶺進(jìn)行修剪，12 d修剪1次，修剪高度遵循1/3原則，修剪高度為8 mm。 （3）灌溉：依據(jù)penman-monteith公式，計(jì)算出蒸騰量，灌溉量=蒸騰量-降雨量，2周計(jì)算1次，確定好后用噴壺人工灌溉試驗(yàn)小區(qū)，2010、2011年各月的蒸騰量、降雨量與灌溉量（圖3）。 （4）施肥：肥料選用best緩釋肥16-16-16和19-6-12共2種，但在草坪生長欠佳的狀況下，施過尿素，具體施肥時(shí)間與施用量（表3）。 （5）病蟲害防治：在果嶺的整個(gè)生長季，根據(jù)病害實(shí)際情況噴施殺菌劑，選用先正達(dá)公司的草坪專用廣譜殺菌劑“繪綠”（herit

10、age）；在4、9月份噴施殺蟲劑進(jìn)行蟲害預(yù)防，選用先正達(dá)公司的“卉健”（meridian）。 （6）越冬：噴施殺菌劑之后覆蓋上無紡布與遮陽網(wǎng)。 圖3 不同水質(zhì)灌溉下月蒸騰量、月降雨量與月灌溉量 fig.3 monthly transpiration，rainfall and irrigation amount under different irrigations 表3 施肥時(shí)間與施用量 tab.3 fertilizing time and amount 1.2.3 土樣的采集 地下15 cm土樣的采集直徑為2 cm的土鉆，按照對角線采樣法每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)取5個(gè)點(diǎn)的土樣，取出的土樣放在實(shí)驗(yàn)室的陰涼

11、干燥通風(fēng)、無灰塵污染的地方，樣品弄碎后平鋪在干凈的牛皮紙上，待樣品自然風(fēng)干后，根據(jù)試驗(yàn)中所需要測定的指標(biāo)過1 mm，0.25 mm和0.149 mm孔徑篩，然后分裝到廣口瓶，貼上標(biāo)簽放到無日光、高溫、潮濕影響的地方，備測。地下27 cm的土樣使用環(huán)刀采集，并用于土壤物理性質(zhì)中容重的測定，樣品處理方法與地下15 cm土樣的處理相同。分別在每年的春、夏、秋3個(gè)季度進(jìn)行土樣的采集，時(shí)間為2010年5月30日、9月30日、10月26日和2011年4月19日、7月16日、10月5日。共選取10個(gè)指標(biāo)即土壤容重、ec、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、全氮、k+ 、ca2+ 、na+和mg2+。測定ec采用電導(dǎo)率儀

12、法；速效磷和全氮分別采用碳酸氫鈉浸提法和凱式蒸餾法；有機(jī)質(zhì)采用重烙酸鉀油浴法；速效鉀和4種金屬離子采用火焰原子吸收法。 1.2.4 數(shù)據(jù)分析 使用spss12.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用單因素方差分析，結(jié)果以平均數(shù)表示。 2 結(jié)果與分析 2.1 再生水灌溉對果嶺草坪土壤容重的影響 土壤容重與質(zhì)地、壓實(shí)狀況、土壤顆粒密度、土壤有機(jī)質(zhì)含量及各種土壤管理措施有關(guān)。土壤越疏松多孔，容重越小，土壤越緊實(shí)，容重越大。粘質(zhì)土的容重（1.01.5 g/cm3）小于砂質(zhì)土（1.21.8 g/cm3）；有機(jī)質(zhì)含量高、結(jié)構(gòu)性好的土壤容重??；耕作可降低土壤容重。 水質(zhì)處理和表施基質(zhì)后果嶺土壤容重的分析結(jié)果表明（表4），二

13、級再生水灌溉處理后土壤容重在1.55 g/cm3，高于自來水和三級再生水灌溉處理，三級再生水和自來水灌溉處理差異不顯著，與二級再生水處理程度較低、水質(zhì)中含有雜質(zhì)有關(guān)；表施草炭與石膏混合物后果嶺土壤孔隙度較多，土壤容重較小為1.48 g/cm3，依次低于表施沙子和表施濕潤劑，表施濕潤劑和沙子間果嶺土壤容重相近。自來水、二級再生水、三級再生水3種水質(zhì)灌溉處理和表施草炭與石膏混合物、濕潤劑、沙子3種基質(zhì)后果嶺土壤容重不會(huì)發(fā)生顯著變化（p0.05）。 2.2 再生水灌溉對果嶺草坪土壤ec的影響 土壤溶液具有導(dǎo)電性，導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可用電導(dǎo)率（ec）表示。ec是測定土壤水溶性鹽的指標(biāo)，土壤水溶性鹽含量愈高

14、，ec愈大。而土壤水溶性鹽是土壤的一個(gè)重要屬性，是判定土壤中鹽類離子是否限制植物生長的因素（表5）。 表4 土壤容重 table 4 soil bulk density 表5 土壤電導(dǎo)率 table 5 soil ec 對試驗(yàn)中6次取樣數(shù)據(jù)做方差分析，結(jié)果表明三級再生水和自來水灌溉處理后土壤ec為0.19 ds/m和0.18 ds/m，二者未呈現(xiàn)顯著性差異（p0.05）；而二級再生水灌溉處理后果嶺土壤ec為0.38 ds/m，顯著高于自來水0.20 ds/m和三級再生水灌溉處理0.19 ds/m（p0.05）。表施草炭與石膏混合物后果嶺土壤ec為0.18 ds/m，而表施濕潤劑和表施沙子后果嶺

15、土壤ec分別為0.19 ds/m和0.23 ds/m。草炭與石膏可以有效增加土壤孔隙度，增大滲透性有益于植物根部呼吸，降低再生水灌溉后土壤鹽分的累積，減弱對植物造成的傷害。 1 李遠(yuǎn)華.節(jié)水灌溉理論與技術(shù)m.武漢：武漢水利水電大學(xué)出版社，1998. 2 劉洪祿，吳文勇，師彥武，等.北京市再生水利用潛力與配置方案研究j.農(nóng)業(yè)工程，2006，22（2）：289-291. 3 吳迪，趙勇，裴源生，等.我國再生水利用管理的建議j.水利水電技術(shù)，2010，10（41）：10-14. 4 lyubenova l，schroder p.plants for waste water treatment eff

16、ects of heavy metalson the detoxification system of typhalatifoliaj.bioresource technology，2011，102（2）：996-1004. 5 parsons l r，bahman s，holden r，et al.reclaimed water as an alternative water source for crop irrigationj.hortscience，2010，45（11）：1626-1629. 6 evanylo g，ervin e，zhang x z.reclaimed water

17、for turfgrass irrigationj.department of crop and soil environmental sciences，2010，13（2）：685-701. 7 niu g h，rodriguez d s，aguiniga l.effect of saline water irrigation on growth and physiological responses of three rose rootstocksj.hortscience，2010，11（9）：1479-1482. 8 韓烈保，王昌俊，蘇德榮.再生水灌溉對綠地土壤及植物影響的研究j.北京

18、林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（1）：1-7. 9 張洪生，張克強(qiáng)，韓烈保，等.再生水灌溉對綠地土壤環(huán)境的影響j.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（1）：78-84. 10 maas p，castro m，heras j.irrigation with treated wastewater：effects on soil，lettuce （lactuca sativa l.） crop and dynamics of microorganisms j.journal of environmental science and health（part a），2009，44（12）：1261-1273

19、. 11 gori r，ferrini f，nicese f p.effect of reclaimed wastewater on the growth and nutrient content of three landscape shrubsj.journal of environmental horticulture，2000，18（2）：108-114. 12 thormas j c，vorheis r h，harris j t，et al.environmental impact of irrigating turf with type i recycled waterj.proq

20、uest agriculture journals，2006，98（4）：951-961. 13 choi c y，rey e m .sub surface drip irrigation for bermudagrass with reclaimed waterj .transact ions of the asae，2004，47（ 6） ：1943-1951. 14 tarchit z j，golobat i y，keren r，et al.wast ew at er effects on montm oril lonit e suspens ion s and hydraulic pr

21、opert ies of s andy soilsj.soil scisoc am j，1999，63：554-560. 15 馬志超，金克林，馬宗仁，等.我國高爾夫球場再生水灌溉現(xiàn)狀分析j.節(jié)水灌溉，2010，10（2）：30-34. 16 韓烈保.高爾夫球場草坪總監(jiān)手冊m.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004. 17 usga green section staff.revising the usgas recommendations for a method of putting green constructionj.united states golf association，1993，31（2）：1-3. 18 monteith j l.the state and movement of water in livingorganismsj.evaporation and environment，1965：205-234. impact of recycled water irrigation on soil in green jia zhe-feng，chang zhi-hui，l