李 翔，孫珊珊，張利娟，濮陽雪華

(1.深圳市日昇園林綠化有限公司，廣東 深圳 518040；2.北京林業(yè)大學 草坪研究所，北京 100083；3.暨南大學 深圳旅游學院，廣東 深圳 518053)

再生水灌溉對綠地植物及土壤環(huán)境的影響

李 翔1，孫珊珊2，張利娟3，濮陽雪華2

(1.深圳市日昇園林綠化有限公司，廣東 深圳 518040；2.北京林業(yè)大學 草坪研究所，北京 100083；3.暨南大學 深圳旅游學院，廣東 深圳 518053)

為探討再生水短期灌溉對綠地植物生理指標、礦質元素及土壤理化性狀的影響，用清水、混合水和再生水分別對溝葉結縷草、海濱雀稗、葉子花及黃金香柳進行了為期3個月的灌溉試驗。結果表明：混合水灌溉增加了草坪草的葉綠素含量，對草坪草電解質滲透率、丙二醛含量和礦質元素及土壤環(huán)境無顯著影響。再生水灌溉降低了土壤pH，增加了土壤電導率、速效K及Na含量，對Cu和Zn含量無顯著影響，而全N和速效P含量在不同土壤中存在一定的差異；其次，再生水灌溉對4種草坪草均未造成顯著傷害，增加了部分植物電解質滲透率、丙二醛含量、葉片全N和Na含量，但對草坪草葉綠素含量、速效P、速效K、Cu及Zn含量無顯著影響。因此，混合水可以做為城市綠地灌溉的優(yōu)質水源，再生水亦可短期用于城市綠地灌溉。

再生水；植物；土壤；灌溉

由于全球氣候的變化，我國南方地區(qū)季節(jié)性干旱呈現(xiàn)明顯加重的趨勢[1]。同時，隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，城市用水量急劇增加，水資源短缺日趨嚴重，城市水資源的供需矛盾日益突出，城市污水的大量排放也對環(huán)境造成了嚴重的污染[2]。城市綠地做為城市生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，具有重要的生態(tài)、社會和經濟價值[3]。然而，城市綠地面積的增加也會進一步加劇城市生活用水、工業(yè)用水和環(huán)境用水之間的矛盾[4]。因此，如何合理高效的解決這一問題，不僅直接決定了城市綠地植物景觀的優(yōu)劣，也影響著城市生態(tài)環(huán)境的質量和可持續(xù)發(fā)展。

再生水是指污廢水經過深度凈化處理后達到一定水質標準以滿足某種用水要求，可重復用于生產和生活的水資源[5]。城市污水作為城市可利用的潛在的第2水源，來源廣泛，供水量穩(wěn)定，便于收集，易于批量處理，再生利用不受氣候等自然條件的影響，而且不需要長距離引水，可以有效節(jié)省成本[6]。再生水的有效利用，既可以節(jié)約有限的淡水資源，又可以緩解城市綠地用水的窘境，因而，在改善城市生態(tài)環(huán)境，建設節(jié)水型城市中意義重大[7]。研究表明，再生水具有促進植物生長發(fā)育、改善形態(tài)品質、促進營養(yǎng)元素吸收和增強植物抗性等優(yōu)點，但因植物種類和水質的差異，再生水中較高的全鹽含量及重金屬等有害物質也可能對植物生長產生不利的影響[8-11]。通過對南方地區(qū)城市綠地常用植物進行再生水灌溉處理，研究再生水灌溉對植物生理及土壤環(huán)境的潛在影響，評估再生水的可利用性，從而為再生水用于城市綠地灌溉提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年10月在深圳職業(yè)技術學院西麗湖校區(qū)玻璃溫室內進行，選取4種南方地區(qū)常見的草坪草溝葉結縷草(Zoysiamatrella)、海濱雀稗(Paspalumvaginatum)、葉子花(Bougainvilleaspectabilis)和黃金香柳(Melaleucabracteata)。溝葉結縷草和海濱雀稗采用成坪的草皮塊鋪植，草皮塊厚度約為4 cm，葉子花和黃金香柳選擇長勢相近的植株移植，其中，葉子花平均株高38 cm，黃金香柳平均株高74 cm，分別將其移栽至塑料花盆中，栽培基質由營養(yǎng)土和蛭石按3∶1混合組成，生長期間每3 d澆水1次，每2周采用半強度Hoagland營養(yǎng)液施肥1次[12]。草坪進行正常的養(yǎng)護管理，生長1個月后開始進行不同水質的灌溉處理。

1.2 試驗處理

試驗采用隨機區(qū)組設計，共設3個處理：(1)清水(CK)∶自來水；(2)混合水(CK+R)∶清水與再生水按1∶1混合；(3)再生水(R)∶二級再生水。每個處理設置4個重復。每盆每次灌溉量為500 mL，每3 d進行1次不同水質的灌溉，處理時間3個月。處理期間草坪草每周修剪1次，留茬高度10 cm，葉子花和黃金香柳每月修剪1次，株高基本保持不變。處理結束后對草坪和土壤進行取樣分析，其中，葉片的葉綠素含量及電解質滲透率采用新鮮樣品測定，其余樣品在液氮速凍后轉移至-80 ℃冰箱進行保存，土壤樣品采集后進行風干處理并保存。

1.3 測定方法

水樣的常規(guī)指標和重金屬測定參照文獻[13]進行。土壤樣品的測定參照文獻[14，15]進行。葉綠素含量以95%乙醇浸提后采用分光光度計測定；電解質滲透率采用電導率儀法進行測定，丙二醛含量釆用硫代巴比妥酸法測定，都參照文獻[16]方法進行；氮和磷含量的測定參照文獻[14]進行；金屬離子含量的測定參照Greweling和Jones等[17，18]的方法采用原子吸收分光光度計測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗結果采用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)處理與制圖，并采用SPSS 18.0進行單因素方差分析并進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 灌溉水質分析

灌溉水質的分析表明，所有檢測指標均符合《農田灌溉水質標準》(GB 5084-2005)和《城市污水再生利用-綠地灌溉水質》(GB/T 25499-2010)對灌溉用水的相關要求(表1)。但是，再生水中大部分指標的含量遠高于清水，其灌溉是否會對綠地植物生長和土壤環(huán)境產生影響，還有待于進一步分析研究。

表1 試驗灌溉用水水質分析Table1 Analysis of different parameters in irrigation water of experiment

2.2 不同水質灌溉對土壤pH的影響

混合水和再生水灌溉后，4種草坪草的土壤pH均呈現(xiàn)下降的趨勢。與清水灌溉相比，再生水灌溉顯著降低了4種草坪草的土壤pH(P<0.05)?；旌纤喔纫诧@著降低了黃金香柳土壤的pH，但對其余3種草坪草土壤pH沒有造成顯著影響(圖1)。

圖1 不同水質灌溉下土壤pHFig.1 Effects of different irrigation water quality on pH in soil注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.3 不同水質灌溉對土壤電導率的影響

再生水灌溉顯著增加了溝葉結縷草、海濱雀稗、葉子花和黃金香柳的土壤電導率(P<0.05)，與清水灌溉相比，其土壤電導率分別增加了9.23%、6.03%、16.92%和13.79%(圖2)。與清水灌溉相比，除葉子花外，混合水灌溉均沒有顯著增加其他3種草坪草的土壤電導率。

圖2 不同水質灌溉下土壤電導率Fig.2 Effects of different irrigation water quality on electrical conductivity in soil

2.4 不同水質灌溉對土壤礦質元素含量的影響

混合水灌溉沒有對4種草坪土壤的礦質元素含量產生顯著影響。再生水灌溉顯著提高了葉子花和黃金香柳土壤中的全N含量(P<0.05)，與清水灌溉相比，兩者含量分別升高了17.01%和16.78%，但沒有對溝葉結縷草和海濱雀稗土壤中的全N含量產生顯著影響(表2)。再生水灌溉后，黃金香柳土壤中速效P含量較清水灌溉增加了14.79%，而其他3種草坪土壤速效P未發(fā)生顯著變化。此外，再生水灌溉后，4種草坪土壤中速效K和Na含量均顯著升高，與清水灌溉相比，溝葉結縷草、海濱雀稗、葉子花和黃金香柳土壤速效K含量分別上升了17.45%、19.85%、11.18%和10.90%，Na含量分別升高了11.14%、11.47%、14.89和18.99%。另外，再生水灌溉對4種草坪土壤Cu和Zn含量均未產生顯著影響。

表2 不同水質灌溉下土壤礦質元素含量Table2 Effects of different irrigation water quality on mineral element content in soil

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下表同

2.5 不同水質灌溉對草坪草葉綠素含量的影響

混合水灌溉顯著增加了溝葉結縷草、海濱雀稗、葉子花和黃金香柳的葉綠素含量，與對照均差異顯著(P<0.05)(圖3)，與清水灌溉相比，其含量分別增加了10.92%、8.15%、7.21%和10.67%，而再生水灌溉對4種草坪草葉綠素含量無顯著影響，甚至略微降低了溝葉結縷草和葉子花的葉綠素含量。

2.6 不同水質灌溉對草坪草電解質滲透率的影響

混合水灌溉均未對4種草坪草的電解質滲透率產生顯著影響。再生水灌溉顯著增加了溝葉結縷草和葉子花的電解質滲透率(P<0.05)，與清水灌溉相比，兩者電解質滲透率分別增加了12.72%和16.49%，而再生水灌溉沒有對海濱雀稗和黃金香柳的電解質滲透率產生顯著影響。

圖3 不同水質灌溉下草坪草葉綠素含量Fig.3 Effects of different irrigation water quality on chlorophyll content in plants

圖4 不同水質灌溉下草坪草葉片電解質滲透率Fig.4 Effects of different irrigation water quality on electrolyte leakage in plants leaves

2.7 不同水質灌溉對草坪草丙二醛含量的影響

不同水質灌溉下，4種草坪草丙二醛含量的變化與電解質滲透率呈現(xiàn)類似的趨勢(圖5)。混合水灌溉沒有對4種草坪草的丙二醛含量產生顯著影響。與清水灌溉相比，再生水灌溉使溝葉結縷草和葉子花的丙二醛含量分別上升了21.47%和19.98%，但再生水灌溉沒有對海濱雀稗和黃金香柳的丙二醛含量產生顯著影響。

圖5 不同水質灌溉下草坪草葉片丙二醛含量Fig.5 Effects of different irrigation water quality on MDA content in plants leaves

2.8 不同水質灌溉對草坪草礦質元素含量的影響

混合水和再生水灌溉沒有顯著改變草坪草葉片中P、K、Cu和Zn的含量(表3)?；旌纤喔葘Σ萜翰萑~片N和Na含量也沒有產生顯著影響。再生水灌溉顯著增加了葉子花和黃金香柳的N含量(P<0.05)，與清水灌溉相比，兩者N含量分別增加了15.52%和11.59%。但是，再生水灌溉對溝葉結縷草和海濱雀稗葉片N含量無顯著影響。再生水灌溉分別使溝葉結縷草和葉子花的Na含量顯著增加了19.23%和16.67%，而對海濱雀稗和黃金香柳無顯著影響。

表3 不同水質灌溉下草坪草葉片礦質元素含量Table3 Effects of different irrigation water quality on mineral element content in plants leaves

3 討論與結論

研究結果表明，再生水灌溉降低了土壤pH，提高了土壤電導率。這與焦志華等[5]和楊林林等[19]的研究結果相一致。土壤pH的降低一方面是由于再生水pH低于清水，另一方面是由于再生水中CO2含量遠高于空氣中的CO2，這些CO2進入土壤后也會降低pH。但是，由于土壤自身的調節(jié)能力以及CO2與土壤中其他物質間的相互作用而達到化學平衡，因此，土壤pH一般不會發(fā)生劇烈變化[19]。土壤電導率的升高表明再生水灌溉導致土壤中的鹽分出現(xiàn)了少量積累。研究表明，當土壤電導率大于690 μs/cm時，一些植物的生長會受到抑制或損傷，土壤存在一定的鹽漬化危險[20]。因此，長期使用再生水灌溉時，在周期性監(jiān)測土壤鹽分的同時，還應采取有效的措施避免土壤鹽害的發(fā)生。

再生水灌溉下，部分草坪草土壤全N、速效P、速效K和Na含量顯著增加，是由于這幾種元素在再生水中的含量較高，多次澆灌在土壤中產生了一定的累積。2種草坪草土壤中全N和速效P含量未發(fā)生顯著增加的原因可能是草坪草生長速度較快，對N和P元素的需求量較大，這與Chang等[21]對草坪草的研究結果基本一致。此外，土壤中Cu和Zn含量未顯著增加應該與再生水中這2種元素含量較低密不可分。植物葉片中的礦質元素通常是由植物根系從水或土壤中吸收而獲得，因而4種草坪草葉片中礦質元素含量的總體變化基本與土壤中相應元素含量的變化保持一致。盡管再生水灌溉使土壤速效K含量顯著升高，但植物葉片K含量并未顯著增加，一方面可能是由于土壤速效K含量增加的幅度較小，另一方面，植物對K選擇性的主動吸收不易導致吸收過剩，韓烈保等[20]對其他植物的研究也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。此外，再生水灌溉導致土壤中的Na含量顯著增加，但海濱雀稗和黃金香柳葉片中的Na含量并沒有顯著上升，這是由于這2種草坪草耐鹽性較強，自身的調控機制能夠使體內Na含量始終保持較為穩(wěn)定的水平。雖然，適宜的Na含量有利于植物生長，但是過高的含量則會導致植物發(fā)生鹽害[22]。因此，在使用再生水灌溉綠地時應注意監(jiān)測土壤Na含量，避免過高的濃度對植物產生傷害。

研究表明，再生水短期灌溉后，4種草坪草葉綠素含量沒有顯著變化，而混合水處理下植物葉綠素含量顯著高于清水處理，這與韓烈保等[20]和楊嫦麗等[23]的研究結果基本一致。葉綠素含量升高可能是由于混合水中含有濃度適宜的有利于葉綠素合成的礦質元素，而不同植物在同種水質灌溉下葉綠素含量變化的差異性可能是由于不同植物對再生水的生理代謝和響應機制存在一定的差異。電解質滲透率和丙二醛含量通常能夠有效的反映植物細胞膜系統(tǒng)的傷害程度和膜脂的過氧化程度[24]。試驗中，再生水灌溉顯著增加了溝葉結縷草和葉子花的電解質滲透率和丙二醛含量，但是其增加幅度較小，并且對另外2種植物未造成顯著影響。楊嫦麗等[23]的研究也發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉下不同植物電解質滲透率的變化存在一定的差異。這表明，再生水會對一些植物的生長產生不利影響，但是短期的澆灌并不會產生較大危害。相關研究同樣表明，再生水灌溉可能會改變植物的一些生理特性，但并不會影響植物的正常生長[10,25,26]。然而，長期使用再生水灌溉時可能會對綠地土壤和一些植物的生長產生不利影響[20,27,28]。因此，使用再生水長期灌溉時須提高再生水水質，跟蹤監(jiān)測土壤和植物相關指標參數(shù)，以減少對植物產生的傷害，避免對土壤造成二次污染。

綜上所述，混合水短期灌溉不僅不會對土壤和植物造成顯著影響，反而增加了植物葉綠素含量，因而，混合水可以做為城市綠地灌溉的優(yōu)質水源予以使用。再生水灌溉一方面降低了4種草坪草土壤的pH，增加了土壤電導率，對土壤全N、速效P、速效K和Na含量產了一定影響，另一方面，再生水灌溉對不同植物生理特性和礦質元素含量的影響存在一定的差異，但是短期澆灌不會對植物產生明顯傷害。因此，南方地區(qū)發(fā)生季節(jié)性干旱時可以使用再生水對城市綠地進行短期澆灌。

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Effects of reclaimed water irrigation on plant and soil environment

LI Xiang1,SUN Shan-shan2,ZHANG Li-juan3,PUYANG Xue-hua2

(1.ShenzhenRishengGardeningCo.,Ltd,Shenzhen518040,China；2.InstituteofTurfgrassScience,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China；3.ShenzhenTourismCollege,JinanUniversity,Shenzhen518053,China)

To investigate the effects of reclaimed water irrigation on plant physiological indexes,mineral elements and soil physical and chemical properties,the tap water,mixed water and reclaimed water were used for irrigation toZoysiamatrella,Paspalumvaginatum,BougainvilleaspectabilisandMelaleucabracteatafor 3months,respectively.The results showed that the mixed water irrigation increased chlorophyll content,but had no significant effects on electrolyte leakage,malondialdehyde content,mineral elements and soil environment.In addition,on the one hand,reclaimed water irrigation reduced soil pH,increased soil conductivity,available K and Na content,but had no significant effects on Cu and Zn content.Besides,the differences of total N and available P content were found among different plant soil.On the other hand,reclaimed water irrigation had no significant damage to four kinds of plants.Moreover,the electrolyte leakage,malondialdehyde content,leaf total N and Na content of some plants were increased after irrigation of reclaimed water,but no significant effects were found in chlorophyll content,available P,available K,Cu and Zn content.Therefore,mixed water can be used for irrigation in urban greenbelt as a suiTablewater source,and reclaimed water can also be used for short-term irrigation in urban greenbelt.

reclaimed water;plant;soil;irrigation

2015-04-27；

2015-05-20

深圳市科技計劃項目-城市綠地節(jié)水綜合技術研究(CXZZ20140418110342522)資助

李翔(1966-)，男，安徽合肥人，碩士。 E-mail：384719733@qq.com 濮陽雪華為通訊作者。

S 688.4

A

1009-5500(2015)04-0017-07