朱 偉， 李中陽， 高 峰

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081)

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再生水灌溉對不同類型土壤的小白菜水分利用效率及品質(zhì)的影響

朱 偉1,2， 李中陽1， 高 峰1

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081)

在溫室條件下采用盆栽試驗方法種植小白菜，研究再生水灌溉對不同類型土壤小白菜水分利用效率和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，再生水灌溉可顯著增加紅壤、潮土、塿土小白菜生物量，分別為9.1%、16.1%、9.9%；黑土小白菜生物量增加不顯著；再生水灌溉可顯著增加了紅壤和塿土小白菜水分利用效率，分別增加6.3%和9.6%，而潮土和黑土則沒有達到顯著水平；再生水灌溉對4類土壤小白菜Vc、可溶性糖、蛋白質(zhì)含量影響不大。

再生水；土壤；灌溉；小白菜；水分利用效率；品質(zhì)

目前，中國年缺水量約為400億m3，水資源短缺已成為限制我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。解決中國農(nóng)業(yè)水資源短缺的關(guān)鍵，一方面是加大節(jié)水灌溉，另一方面則應(yīng)開辟非常規(guī)水源，加大對污水的再生利用。再生水安全利用是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的迫切需要。目前有關(guān)作物水分利用效率的研究主要針對小麥[1，2]、玉米[3，4]、豆類[5]、蔬菜[6]等，但都是常規(guī)水源灌溉，而關(guān)于再生水水分利用效率的研究報道較少。吳文勇等[7]、徐應(yīng)明等[8]開展了再生水灌溉對不同種類蔬菜品質(zhì)的影響，但中國土壤類型復(fù)雜，對不同土壤類型之間再生水水分利用效率和蔬菜品質(zhì)差異性問題研究較少。因此，本研究以小白菜為試驗材料，采用盆栽試驗方法，研究再生水灌溉對不同類型土壤小白菜水分利用效率和品質(zhì)的影響，旨在為再生水農(nóng)業(yè)合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和再生水

試驗地點在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所河南新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學(xué)觀測試驗站溫室大棚，試驗于2011年6月開始，至7月底結(jié)束。通過篩選，所用4種類型蔬菜地土壤分別取自湖南衡陽(紅壤)、河南鄭州(潮土)、陜西楊凌(塿土)、吉林長春(黑土)，其理化性質(zhì)見表1。土樣風(fēng)干后過5 mm篩，混勻備用。

1.2 試驗設(shè)計

盆栽試驗所用塑料花盆高15 cm，口徑18 cm，底徑16 cm。每盆裝土2.5 kg，施加基肥N 200 mg·kg-1(尿素，含N 為46%)，P 100 mg·kg-1(過磷酸鈣，含P2O5為12%)，K 200 mg·kg-1(氯化鉀，含K2O為57%)。供試作物為小白菜(上海青，中箕菜)，直接播種，待出芽后每盆按適當(dāng)間距保留3棵，以自來水為對照(CK)，進行1/2再生水(1/2 Reclaimed wastewater，1/2R)、清水再生水輪灌(Clean water and reclaimed wastewater rotational irrigation，RI)、全再生水處理(Reclaimed wastewater，RW)，各盆栽進行第一次灌水處理時灌溉量一致。每個處理重復(fù)6次，共96盆，隨機排列。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical characteristics of soil used in this study

試驗期間每隔2 d從污水處理廠取1次再生水, 每天灌溉時間相同，用稱重法測定其土壤含水率，通過水量平衡法計算蒸騰蒸發(fā)量和灌水量，試驗過程用稱重法保持60%田間持水量，土壤主動將加入到花盆底部托盤中的水緩慢吸入土壤中，記錄每次各個處理的灌水量。

1.3 測定項目與方法

小白菜在生長50 d達到成熟期時開始收樣。整株收獲，用自來水沖洗3遍，采用常規(guī)方法[9]測定小白品質(zhì)：2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量、蒽酮比色法測定可溶性糖含量、考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定蛋白質(zhì)含量。用于測定小白菜品質(zhì)后剩下的樣品在烘箱75 ℃下烘72 h至恒重，稱取干重。盆栽地上部水分利用效率為干物質(zhì)總質(zhì)量與耗水量之比，單位為kg·m-3。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計分析軟件SPSS 16.0對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析(P<0.05)，并采用Duncan多重檢驗法對各個處理進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 再生水灌溉對小白菜生物量的影響

由于所選用紅壤、潮土、塿土、黑土4類土壤自身肥力的差異性，種植的小白菜生物量也有一定的差異性(表2)，在4種灌溉處理下都表現(xiàn)為黑土生物量最大，在清水灌溉下能達到1.46 g·pot-1，依次是紅壤、塿土和潮土。紅壤小白菜生物量在全再生水灌溉處理下顯著增加9.1%，而1/2再生水、輪灌處理與對照相比差異不顯著。潮土、塿土在3種再生水灌溉處理下小白菜生物量都顯著增加，其中以全再生水灌溉增加比例最大，分別增加16.1%、9.9%。黑土小白菜生物量在再生水灌溉下也有增加趨勢，但沒有達到顯著水平。

表2 再生水灌溉不同類型土壤小白菜地上部干物質(zhì)量Table 2 Effects of reclaimed municipal wastewater on dry weight (DW) of the cabbage g·pot-1

注：同列不同小寫字母、同行不同大寫字母均表示在0.05 水平下差異顯著。下同。

Note: Values followed by different letters in the same column and by different capital letters in the same row are significant difference among treatment at the 5%. The same as below.

2.2 再生水灌溉對小白菜水分利用效率的影響

在清水灌溉下，4種土壤類型的小白菜水分利用效率具有一定的差異性(表3)，黑土顯著高于其它3類土壤，達到1.28 kg·m-3，依次是潮土、塿土和紅壤。在3種再生水處理下，仍然是黑土小白菜水分利用效率最高。與對照清水灌溉相比，1/2再生水和清水—再生水輪灌2個處理下，小白菜水分利用效率在4類土壤上都有增加趨勢，但均沒有達到顯著水平；全再生水灌溉顯著增加了紅壤和塿土小白菜水分利用效率，分別增加了6.3%和9.6%，而潮土和黑土小白菜水分利用效率在全再生水處理下增加不顯著。

2.3 再生水灌溉對小白菜Vc、可溶性糖、蛋白質(zhì)含量的影響

由表4可知，小白菜3個品質(zhì)指標(biāo)在不同土壤類型間有較大差異，在清水灌溉下，紅壤、潮土、塿土、黑土Vc含量分別為125.4、118.7、120.2、138.5 mg·kg-1，可溶性糖含量分別為145.5、130.5、141.8、174.0 g·kg-1，可溶性蛋白質(zhì)含量分別為13.5、12.7、11.8、14.2 mg·g-1。其中，黑土小白菜Vc、可溶性糖、蛋白質(zhì)含量最高。再生水灌溉對4類土壤小白菜Vc、可溶性糖、蛋白質(zhì)含量影響不大。

表3 再生水灌溉不同類型土壤小白菜水分利用效率Table 3 Effects of reclaimed municipal wastewater on WUE of the cabbage kg·m-3

表4 再生水灌溉對不同類型土壤小白菜品質(zhì)的影響Table 4 Effects of reclaimed municipal wastewater on quality of the cabbage

注：同一土壤類型、同列不同小寫字母表示表示在0.05 水平下差異顯著。

Note: Values followed by different letters in the same column are significant difference among treatment for each soil at the 5% level．

3 結(jié)論

再生水灌溉使蔬菜類增產(chǎn)在7%以上[9]，茄子產(chǎn)量增加1倍[10]，并對小白菜的后期生長有明顯的促進作用[8]。魏益華[11]也證實再生水處理小白菜和甘藍(lán)產(chǎn)量分別增加9.09%～16.67%和6.21%～18.08%。本研究發(fā)現(xiàn)1/2再生水、清水-再生水輪灌和全再生水灌溉3個處理相比，全再生水灌溉處理影響效果最為明顯，可以顯著增加紅壤、潮土、塿土小白菜生物量，增加了9.00%以上，但黑土小白菜生物量增加不顯著。再生水灌溉對小白菜生物量的影響在不同土壤類型間有顯著的差異性。而且全再生水灌溉顯著增加紅壤和塿土小白菜水分利用效率，對潮土和黑土影響不大。

吳文勇等[7]研究表明再生水灌溉對果實含水率、粗蛋白、氨基酸含量、可溶性總糖、維生素C等品質(zhì)或營養(yǎng)指標(biāo)無顯著影響。徐應(yīng)明等[8]通過田間小區(qū)試驗手段研究結(jié)果也證明了再生水灌溉對小白菜維生素C 含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量無顯著影響。本研究也發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉對小白菜維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量影響不大，但小白菜4個品質(zhì)指標(biāo)在不同土壤類型間有較大差異。再生水中含有的危險物質(zhì)如病原微生物、重金屬等會影響到食品安全和生態(tài)環(huán)境，其在土壤類型間的差異有待于進一步深入研究。

[1] 劉青林, 張恩和, 王 琦, 等. 灌溉與施氮對留茬免耕春小麥產(chǎn)量、水分利用效率及氮肥表觀利用效率的影響[J]. 中國沙漠，2011, 31(5): 1195-1201.

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[10]NAKSHABANDI G A, SAQQAR M M, SHATANAWI M R, et al. Some environmental problems associated with the use of treated wastewater for irrigation in Jordan[J]. Agricultural Water Management, 1997, 34: 81-94.

[11]魏益華. 再生水灌溉對蔬菜品質(zhì)和土壤特性的影響研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2009.

(責(zé)任編輯：蔣國良)

Effects of reclaimed wastewater irrigation on water use efficiency and quality of cabbage in different kinds of soils

ZHU Wei1,2, LI Zhongyang1， GAO Feng1

(1.Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang 453003, China；2.Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Green house pot culture was adopted to study the effects of reclaimed wastewater irrigation on water use efficiency and P uptake of green vegetables in different kinds of soils. The results showed: with the increase of reclaimed municipal wastewater, in comparison with the control, the dry weight of green vegetables in red soil, fluvo-aquic soil, loess soil, increased by 9.1%, 16.1%, and 9.9%, respectively, but there was no change for Black soil. Reclaimed wastewater irrigation increased the green vegetables water use efficiency in red soil and loess soil, by 6.3%, 9.6%, respectively, but there was no change for fluvo-aquic soil and black soil. Significant differences were not found in cabbage Vc, soluble protein and soluble sugar concentration under reclaimed wastewater treatments.

reclaimed wastewater; soil; irrigation; cabbage; water use efficiency; quality

2014-03-19

國家自然科學(xué)基金項目(51209208)

朱 偉(1978-)，男，河南新鄉(xiāng)人，博士研究生，主要從事農(nóng)村經(jīng)濟與水資源高效利用方面的研究。

高 峰(1963-)，男，河南駐馬店人，研究員，博士生導(dǎo)師。

1000-2340(2015)02-0199-04

S636;S275

A