劉金榮,楊有俊，鄭明珠，張旭,劉譯鍇

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

再生水(Reclaimed Water)是生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)過一級、二級和深度處理后達到農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)的回用水,其水質(zhì)穩(wěn)定、水量大且集中[1-2]。再生水回用對于緩解城市用水緊張，減少城市污水排放，改善自然環(huán)境，降低能耗具有深遠的意義[3]。目前，世界上許多缺水的國家和城市已開始積極利用城市污水，將其轉(zhuǎn)換為可再利用的水源，并且取得了一定的成果。美國有1/3的城市污水已實現(xiàn)了處理后再利用，俄羅斯、英國及中東等各國也已開展了再生水利用的實踐[4]。我國是一個水資源匱乏的農(nóng)業(yè)大國，人均水資源相當(dāng)有限，上述國家的實踐以及成功的經(jīng)驗對于我國水資源問題的解決具有十分重要的借鑒意義。國內(nèi)北方許多缺水城市，如北京、天津、大連等，已開始使用再生水灌溉公園、街道的草坪和樹木等[5-7]。孫吉雄等[8]和周陸波等[9]在北京市利用再生水灌溉草坪草，發(fā)現(xiàn)若干生理指標(biāo)均與清水灌溉無顯著差異，且能較明顯地增強草坪草抗性。崔超[10]對天津經(jīng)濟開發(fā)區(qū)再生水回用于草坪綠地進行對比試驗發(fā)現(xiàn)，與自來水相比，使用再生水灌溉對草坪的表觀質(zhì)量和生理指標(biāo)的影響沒有顯著差異。王齊等[11]對深圳市常見的綠地植物為研究表明，再生水灌溉綠地有利于植物的生長發(fā)育。

蘭州市年降水量為250～350 mm，降水量少，屬于典型半干旱地區(qū)。蘭州市每年向黃河排入的廢水達1.68億m3[12]，既浪費了寶貴的水資源，又對黃河下游的生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的破壞。因此，開展再生水利用的研究對蘭州的發(fā)展具有重要的意義。目前，尚未見有關(guān)蘭州市利用再生水灌溉對城市草坪綠地影響的研究報道。因此，本研究以蘭州大學(xué)榆中校區(qū)污水處理中心所處理的再生水為研究對象，對常見冷季型草坪草多年生黑麥草(Loliumperenne)、高羊茅(Festucaarundinacea)和草地早熟禾(Poapratensis)進行灌溉試驗，研究再生水灌溉對草坪綠地生長的影響，以期為再生水在城市綠化和農(nóng)業(yè)灌溉中的科學(xué)使用以及干旱地區(qū)草坪草種選擇、養(yǎng)護管理等提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1供試水 試驗灌溉用水來自蘭州大學(xué)榆中校區(qū)污水處理中心，水質(zhì)指標(biāo)也由該處理中心提供(表1)。

1.1.2供試植物 試驗所用草坪草種均由美國百綠集團提供，包括多年生黑麥草品種潘多拉(Panterra)、首相(Premier)，高羊茅品種凌志(Barlexas)、易凱(Easy care)，草地早熟禾品種百勝(Barvictor)、百斯特(Barrister)。

表1 試驗再生水和自來水水質(zhì)指標(biāo)Table 1 Quality indicators of reclaimed water and tap water

1.1.3材料處理 試驗在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院人工智能溫室進行，溫室環(huán)境為白天25 ℃(07:00-21:00)，晚上19 ℃(21:00-07:00)，相對濕度65%，光照強度800 μmol·m-2·s-1。于2011年5月13日選擇圃內(nèi)生長一年且長勢健壯均一的供試草種草皮移入花盆中(直徑11 cm，深15 cm)，盆中裝當(dāng)?shù)卦?.35 kg，土壤類型為黃綿土，土壤pH值7.44，容重1.29 g·cm-3，有機質(zhì)含量0.74%，全氮0.06%，速效磷4.77 mg·kg-1，速效鉀132.95 mg·kg-1。草坪修剪高度為7 cm。

1.2試驗方法 待草坪恢復(fù)生長1個月后，將試驗材料分為兩組，對照組采用自來水灌溉，處理組采用再生水灌溉，每隔3 d澆水1次，每盆每次定量澆灌(約350 mL)。試驗期間不進行追肥，并及時防治病蟲害。自2011年7月8日開始，每隔25 d測定各項指標(biāo)一次，共測5次，10月16日測定葉綠素含量和根系活力，處理結(jié)束。

1.3測定指標(biāo)及方法

草坪草再生量測定：每隔25 d對草坪進行修剪，留茬高度為7 cm，收集修剪掉的草，用0.001 g的電子天平稱量鮮質(zhì)量并記錄，求平均后作為處理的再生量。

草坪草質(zhì)地測定：每處理3盆，每盆隨機選取5株測定葉寬，挑選每株中最寬的葉片，用游標(biāo)卡尺測量葉片的最寬處，取平均值。細胞膜相對透性采用電導(dǎo)法測定，以相對電導(dǎo)率表示膜相對透性[13]。葉綠素含量參照楊振德[14]的分光光度法。根系活力測定參照白寶璋等[15]的甲醛浸泡法。

用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較，用SigmaPlot 10.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1再生水灌溉對草坪草再生量的影響 對整個試驗期間每一時期自來水與再生水澆灌下的6種草坪草的再生量進行配對t檢驗后可知，各品種草坪草再生水灌溉的再生量顯著大于自來水(P<0.05)，而各測定時期間差異不明顯(圖1)。

2.2再生水灌溉對草坪草葉寬的影響 再生水灌溉前期，6種草坪草葉寬與自來水灌溉前期間無顯著差異(P>0.05)。灌溉后期(10月16日)分別調(diào)查潘多拉、首相、凌志和易凱，再生灌溉水較自來水灌溉葉寬分別顯著增加了29.4%、38.5%、26.0%和23.0%(圖2)。

2.3再生水灌溉對草坪草葉綠素含量的影響 再生水灌溉條件下葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均顯著大于自來水灌溉(P<0.05)。與自來水灌溉相比，再生水灌溉條件下潘多拉、首相、凌志、易凱、百勝和百斯特總?cè)~綠素含量分別顯著增加21.6%、21.0%、21.3%、75.6%、120.0%和52.3%；綠素a含量分別顯著增加54.7%、60.6%、12.5%、60.4%、86.5%和28.4%(P<0.05)；葉綠素b含量分別顯著增加16.0%、18.1%、12.6%、31.0%、86.7%和23.2%(P<0.05)，兩種水質(zhì)灌溉條件下葉綠素a/b趨于一致，無顯著差異(P>0.05)(圖3)。

2.4再生水灌溉對草坪草質(zhì)膜透性的影響 不同草坪草葉片的相對電導(dǎo)率在再生水和自來水灌溉條件下有一定的差異，但基本在同一水平上(圖4)。經(jīng)配對t測驗,再生水灌溉對草坪草的細胞膜透性無明顯影響。與自來水相比，葉片相對電導(dǎo)率變化幅度最大的是百勝(1.98%～9.26%)，變幅最小的是首相(1.30%～7.00%)。

對比不同時期(7-10月)的變化，再生水灌溉條件下6種草坪草葉片相對電導(dǎo)率的變化因種而異，在8月前呈降低趨勢，9月開始呈現(xiàn)連續(xù)長高趨勢(圖4)。

2.5再生水灌溉對植物根系活力的影響 根系活力可以反映植物在逆境下的生長狀態(tài)。草坪草在再生水灌溉條件下的根活力與自來水灌溉相比無顯著差異。再生水灌溉條件下，潘多拉、首相、凌志、易凱、百勝、百斯特的根系活力分別降低了23.8%、23.1%、5.8%、9.8%、4.8%和6.4%，差異不顯著(P>0.05)(圖5)。

圖1 再生水灌溉下不同草坪草再生量的變化Fig.1 Change of grasses’ regeneration under reclaimed water irrigation

圖2 再生水灌溉下不同草坪草葉寬的變化Fig.2 Change of different grasses’ leaf width under reclaimed water irrigation

圖3 再生水灌溉下不同草坪草的葉綠素含量Fig.3 Change of different grasses’ leaf chlorophyll content under reclaimed water irrigation

圖4 再生水灌溉下不同草坪草葉片相對電導(dǎo)率的變化Fig.4 Change of relative conductivity in different grasses’ leaves under reclaimed water irrigation

圖5 再生水灌溉下不同草坪草的根系活力的變化Fig.5 Change of different grasses root system activity under reclaimed water irrigation

3 討論與結(jié)論

草坪草再生量是不同水質(zhì)灌溉條件下評價草坪草生長狀況最綜合的指標(biāo)，反映了草坪的蓋度、密度以及生長勢等草坪景觀性狀[16]。本研究中再生水灌溉顯著增加了草坪草再生量。Kevin等[17]研究發(fā)現(xiàn)，再生水富含作物所需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,其合理施用能提高土壤肥力，促進作物生長，減少肥料的施用量。諸多研究表明，再生水灌溉可以增加土壤肥力。這證實了再生水可以增加土壤肥力[18-20]，提供作物生長所需的營養(yǎng)元素，促進草坪草生長。

草坪的質(zhì)地由草坪草的葉寬決定，而葉寬受植物品種、管理技術(shù)及栽培密度等因素的影響[21]。本研究結(jié)果顯示，短期再生水灌溉對草坪草葉片寬度未造成不利影響。在試驗觀測前期，兩種水質(zhì)灌溉條件下，6種草坪草葉寬無顯著差異，100 d后潘多拉、首相、凌志、易凱在再生水灌溉條件下葉寬顯著大于自來水灌溉(P<0.05)?？赡苁窃偕卸喾N化學(xué)元素的累積，增加了土壤養(yǎng)分，前期累積較少，未能影響草坪草正常生長，后期經(jīng)過一段試驗期積累影響較明顯。彭致功等[22]研究認(rèn)為，再生水灌溉造成鹽分的相對富集，累積鹽分的增加抑制葉片寬度的增大，這與本研究不一致，可能與再生水水質(zhì)以及種植植物有關(guān)，具體原因還有待進一步探究。

葉綠素是植物進行光合作用的重要物質(zhì)，其含量直接影響植物光合作用的光能利用效率，是重要的生理指標(biāo)之一[23]。葉綠素含量高則草坪草長勢好。對色素含量的分析已成為評價植物長勢的一種重要手段[24]。本試驗中再生水灌溉的草坪草總?cè)~綠素含量、葉綠素a和葉綠素b含量顯著高于自來水灌溉。分析其原因，可能是再生水中豐富的N和Mg等為葉綠素合成提供了必需的元素，特別是能確保葉綠素的正常合成氨氮[25-27]?？傮w而言，再生水灌溉能促進草坪草生長，使草坪草顏色呈現(xiàn)墨綠色，而自來水灌溉的草坪草黃葉增多,葉片顏色明顯較淡。

細胞膜透性狀況是反映植物細胞膜系統(tǒng)在環(huán)境因素脅迫下受損程度的重要指標(biāo)，植物細胞膜系統(tǒng)受損后，葉片相對電導(dǎo)率升高，草坪草膜透性增大[9]。孫吉雄等[8]用二級處理水灌溉4種草坪草，半年后與自來水相比細胞膜透性差異不顯著。經(jīng)分析，本試驗中再生水澆灌對草坪草的質(zhì)膜透性沒有明顯影響，與自來水之間差異不顯著。這證實了短期再生水灌溉不會對草坪草造成顯著傷害。

根系活力可以反映植物在逆境條件下的生長狀態(tài)[28]。再生水灌溉降低根系活力的原因可能與再生水中含較多的鹽分有關(guān)。有研究表明，再生水灌溉可以導(dǎo)致鈉離子在植物體內(nèi)的累積，從而對植物造成傷害[29-30]，草坪草根系焦黃和生長不良等癥狀的主要原因是鹽分積累[31]。但也可能是由于再生水中懸浮物質(zhì)堵塞了土壤中的氣孔，影響了根系的正常生長[32-33]。本試驗表明，短期再生水灌溉對草坪草根系未造成顯著影響，未傷害草坪草根系的正常生長。

6種草坪草在再生水灌溉下表現(xiàn)優(yōu)異。與自來水灌溉相比,再生水灌溉在試驗觀測期內(nèi)不僅能確保草坪質(zhì)地細膩, 而且還能顯著促進草坪草的生長,使草坪色澤深綠，同時未對草坪草根系和質(zhì)膜透性造成不良影響。因此，將再生水用于草坪草的灌溉具有非常好的應(yīng)用前景。蘭州市短期再生水灌溉能促進草坪草的生長,但是長期再生水灌溉還有待進一步研究。總之，在蘭州地區(qū)，再生水用于草坪草綠地灌溉具有寬闊的推廣應(yīng)用前景。采用再生水灌溉草坪不僅可以為我們提供一個經(jīng)濟可靠的新水源,還可以大大緩解了水資源緊缺的壓力。

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