張琨.再生水灌溉對(duì)土壤性質(zhì)的影響研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（23）：61-67.

摘 要 當(dāng)前我國(guó)鼓勵(lì)再生水利用，讓再生水逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)水資源進(jìn)行農(nóng)田灌溉已成為解決農(nóng)業(yè)用水短缺問題的必然選擇。目前的處理工藝難以完全去除再生水中的雜質(zhì)，因此長(zhǎng)期灌溉可能會(huì)使水中殘留的化學(xué)物質(zhì)和微生物在土壤中積累，甚至對(duì)土壤環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不利影響。介紹了國(guó)內(nèi)外再生水灌溉現(xiàn)狀，從再生水灌溉對(duì)土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、養(yǎng)分、生物學(xué)性質(zhì)和重金屬含量的影響等方面綜述再生水灌溉研究進(jìn)展。再生水灌溉后土壤的變化已有較多研究，但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究年限較短，缺乏對(duì)土壤性質(zhì)、重金屬分布與鹽離子累積效應(yīng)等長(zhǎng)期、系統(tǒng)性的研究。因此建議在今后的研究中注意長(zhǎng)期灌溉過程中土壤性質(zhì)的變化；加強(qiáng)理論機(jī)制研究，并開展長(zhǎng)期、系統(tǒng)的大田試驗(yàn)，對(duì)土壤各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)與分析；依據(jù)當(dāng)?shù)赝寥?、水質(zhì)狀況選擇合適的再生水灌溉模式，以期給我國(guó)再生水長(zhǎng)期灌溉的風(fēng)險(xiǎn)控制和資源化利用研究提供參考。

關(guān)鍵詞 再生水灌溉；土壤；理化性質(zhì)；養(yǎng)分；重金屬

中圖分類號(hào)：S275.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.23.013

收稿日期：2023-05-10

作者簡(jiǎn)介：張琨（1996—），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)樗Y源合理高效利用。E-mail： zhangkun202305@163.com。

農(nóng)業(yè)灌溉用水是水資源消耗的主要途徑之一，2021年我國(guó)用水總量為5 920.2億m3，其中農(nóng)業(yè)用水3 644.3億m3，占用水總量的61.6%[1]。雖然全國(guó)水資源總量大，但人均水資源不到世界平均水平的1/4。水資源短缺已成為制約我國(guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。我國(guó)“十四五”規(guī)劃中提出，實(shí)施國(guó)家節(jié)水行動(dòng)，建立水資源剛性約束制度，鼓勵(lì)再生水利用[2]。我國(guó)干旱半干旱地區(qū)面積廣大，占國(guó)土總面積的47%，這些區(qū)域水資源匱乏，農(nóng)業(yè)配置優(yōu)質(zhì)水資源更是逐年減少，可用于農(nóng)業(yè)灌溉和生產(chǎn)生活的地表水、地下水已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用水需求。再生水灌溉不僅可以減少淡水資源的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)污水資源化，還能利用土壤自身特性凈化水質(zhì)、減少農(nóng)業(yè)污染[3]。在日益加劇的水資源短缺形勢(shì)推動(dòng)下，再生水作為來源穩(wěn)定、成本效益高且可再生的二次水源，其開發(fā)與綜合利用已成為補(bǔ)充農(nóng)業(yè)用水量、緩解農(nóng)業(yè)用水危機(jī)的不二之選，也是保障國(guó)家糧食安全和提高糧食產(chǎn)量的最優(yōu)方案。再生水是污水處理后的產(chǎn)物，目前的處理工藝難以完全去除水中雜質(zhì)，其水質(zhì)與地表水水質(zhì)差別較大，因此長(zhǎng)期灌溉可能會(huì)使水中殘留的化學(xué)物質(zhì)與微生物在土壤中積累，進(jìn)而對(duì)土壤環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不利影響。因此，圍繞再生水在農(nóng)業(yè)灌溉中科學(xué)合理開發(fā)利用尚有一系列問題有待研究解決，如再生水安全高效利用灌溉方式，重金屬、病原菌、藥品和個(gè)人護(hù)理用品等典型污染物在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，再生水農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)作物發(fā)育、品質(zhì)、產(chǎn)量及污染物富集狀況等的影響。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，系統(tǒng)論述了再生水灌溉對(duì)土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、養(yǎng)分、生物學(xué)性質(zhì)和重金屬含量的影響，歸納總結(jié)其研究重點(diǎn)與存在的問題，并對(duì)再生水高效灌溉與安全利用提出針對(duì)性的改進(jìn)建議。

1" 再生水灌溉現(xiàn)狀

1.1" 國(guó)外再生水灌溉現(xiàn)狀

國(guó)外再生水灌溉發(fā)展較早，尤其是美國(guó)、新加坡、澳大利亞、日本、以色列等國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較為完善，再生水灌溉回用技術(shù)的接受程度與利用率普遍較高。美國(guó)是目前世界上再生水飲用回用量最高的國(guó)家，其回用量約占全球的62.68%[4]。20世紀(jì)初美國(guó)加利福尼亞州就將再生水作為灌溉水源用于大面積農(nóng)田。目前新加坡已建立5座新生水廠，新生水年生產(chǎn)總量達(dá)5.42億m3，成功實(shí)現(xiàn)了從極端缺水國(guó)家到世界水務(wù)樞紐的跨越式發(fā)展。日本于1962年開始利用再生水，并從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)入了再生水的高速發(fā)展階段，現(xiàn)已建成小型污水處理廠約2 000座，用于灌溉水稻和果園的再生水約占60%。20世紀(jì)60年代以色列政府就把污水回用列為一項(xiàng)國(guó)家政策，到2020年已實(shí)現(xiàn)100%的生活污水再生利用，滿足了當(dāng)?shù)?0%的灌溉用水需求。其他諸如巴西、法國(guó)、意大利等國(guó)家也開展了利用再生水進(jìn)行都市綠化與農(nóng)業(yè)灌溉的研究和實(shí)踐，但是大多數(shù)國(guó)家都面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源短缺的雙重挑戰(zhàn)，并且在再生水開發(fā)利用研究上缺少資金來源和技術(shù)支持，一定程度上成為了再生水利用發(fā)展的阻礙。

1.2" 國(guó)內(nèi)再生水灌溉現(xiàn)狀

我國(guó)污水回用研究和實(shí)踐整體上起步較晚，直到20世紀(jì)80年代末許多北方城市頻頻出現(xiàn)水危機(jī)，污水再生利用的相關(guān)研究和技術(shù)快速提升，再生水利用才真正得到廣泛關(guān)注。2021年《水回用導(dǎo)則》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布[5]，為我國(guó)污水資源化利用發(fā)展提供重要標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。目前我國(guó)再生水利用發(fā)展不充分不平衡，北京、天津、深圳等一線城市再生水回用發(fā)展較早，回用率較高。北京市2020年污水處理率達(dá)到95%，全年總供水量達(dá)40.6億m3，其中再生水供水12億m3，約占總供水量的29.6%[6]。天津市2002年建成第一個(gè)國(guó)家污水回用試點(diǎn)項(xiàng)目，2020年全市再生水利用率達(dá)42%，市內(nèi)六區(qū)、環(huán)城四區(qū)再生水供水超4 000萬t。深圳市2020年全市再生水利用量約為13.7億m3，再生水利用率達(dá)72%。隨著國(guó)家陸續(xù)推進(jìn)再生水的發(fā)展，許多城市也開展了相關(guān)的科學(xué)研究與工程建設(shè)，將再生水開發(fā)和利用納入發(fā)展規(guī)劃。綜合來看，我國(guó)再生水利用尚處于初步發(fā)展階段，與多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有差距，存在污水處理量不大、水質(zhì)管理方法不統(tǒng)一、再生水利用率較低、相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)不完善和技術(shù)設(shè)備水平較低等問題，再生水分級(jí)管理、污水再生處理技術(shù)也需要進(jìn)一步開發(fā)與優(yōu)化，整體水平有待進(jìn)一步提高。

2" 再生水灌溉對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

土壤的物理性質(zhì)主要指土層厚度、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)等，與土壤水、氣、肥、熱的循環(huán)密切相關(guān)，其變化可能會(huì)導(dǎo)致土壤生態(tài)平衡失衡和生物群落結(jié)構(gòu)受到破壞，進(jìn)而引發(fā)更為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題[7]。因此，摸清再生水灌溉對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響機(jī)制，對(duì)發(fā)展再生水灌溉技術(shù)和保護(hù)農(nóng)田土壤質(zhì)量具有重要意義。

2.1" 對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

再生水作為長(zhǎng)期水源進(jìn)行灌溉，水中各種化學(xué)物質(zhì)、懸浮物、有機(jī)質(zhì)和鹽分容易累積沉淀在表層土壤中，堵塞土壤孔隙；表面活性劑、可溶性離子、鹽等會(huì)改變土壤的原始結(jié)構(gòu)，削弱其穩(wěn)定性，使團(tuán)聚體粒徑減小，造成土壤板結(jié)。Sou等研究處理過的堿性和鈉性工業(yè)廢水灌溉茄子對(duì)土壤的影響，發(fā)現(xiàn)灌溉后的地塊出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性破壞，特別是表層土壤，孔隙網(wǎng)絡(luò)急劇崩塌，形成一個(gè)緊密的防滲層[8]。鄭順安等研究再生水灌區(qū)土壤團(tuán)聚體發(fā)現(xiàn)，gt;2 mm的大粒徑團(tuán)聚體的比例下降并向較小粒徑轉(zhuǎn)變[9]。胡廷飛等研究發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉后潮土中團(tuán)聚體粒徑減小[10]。但也有些學(xué)者研究認(rèn)為，再生水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤，提高了土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高土壤較大粒級(jí)團(tuán)聚體的形成比例[11]。Piccolo等發(fā)現(xiàn)再生水中含有的腐殖質(zhì)可提高土壤微生物活性，從而使土壤團(tuán)聚體更具穩(wěn)定性[12]。再生水灌溉對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響研究較多，結(jié)論不一，多數(shù)研究集中在再生水中Na+離子對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的不利影響和微生物的有利影響，但土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化可能是多種因素共同作用導(dǎo)致，目前還缺乏對(duì)再生水灌溉引起的土壤結(jié)構(gòu)變化的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)與內(nèi)部轉(zhuǎn)化機(jī)制研究。

2.2" 對(duì)土壤孔隙度的影響

土壤孔隙不僅容納著土壤水分和空氣，也是植物根系伸展和土壤動(dòng)物、微生物活動(dòng)的空間[13]。土壤孔隙度亦是衡量土壤結(jié)構(gòu)性好壞及土壤松緊程度的一個(gè)良好指標(biāo)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為再生水中有機(jī)質(zhì)和微生物會(huì)使土壤表層結(jié)皮，堵塞土壤孔隙或過量的鈉離子使土壤膠體鈉離子飽和度過高，土粒分散度增大，濕時(shí)泥濘，干時(shí)板結(jié)，導(dǎo)致土壤通透性降低，宜耕性、宜種性和生產(chǎn)性變差。Wang等研究表明，再生水長(zhǎng)期灌溉導(dǎo)致土壤孔隙率、透水性、儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力都出現(xiàn)不同程度的下降[14]。管孝艷等利用電子顯微鏡掃描發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉50年的土壤孔隙分布的非均勻性較30年的小[15]?？傮w來看，再生水灌溉對(duì)土壤的影響是復(fù)雜的物理—化學(xué)—生物過程，目前多數(shù)試驗(yàn)中土壤孔隙度都是由土壤容重間接計(jì)算得出，從微觀方面直接觀察土壤孔隙變化的研究較少，未來可以進(jìn)一步使用電子顯微鏡掃描等探討再生水灌溉下不同類型土壤孔隙變化的差異。

3" 再生水灌溉對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3.1" 對(duì)土壤pH值的影響

由于土壤的緩沖作用或不同有機(jī)化合物的氧化與氨的硝化作用，再生水灌溉可能造成土壤pH值降低，Bedbabis等觀察到再生水灌溉4年的土壤pH值和滲透率都顯著下降[16]。崔丙健等研究發(fā)現(xiàn)與清水灌溉相比，再生水灌溉后顯示土壤pH值降低[3]。孟建林等研究表明再生水灌溉后土壤pH值呈下降趨勢(shì)，其原因與試驗(yàn)土壤是堿性紅壤（pH=8.2）有關(guān)[17]。然而王志超等研究認(rèn)為，土壤具有緩沖能力，因此短期的再生水灌溉對(duì)不同深度土層pH值的影響均不明顯[18]。再生水長(zhǎng)期灌溉通常不會(huì)使土壤pH值上升[19]，但也有部分研究表明，再生水灌溉導(dǎo)致土壤pH值輕微上升，可能是水中較高含量的碳酸氫根和鹽分導(dǎo)致[20]。不同試驗(yàn)的灌水量、水質(zhì)、灌溉時(shí)間與土壤質(zhì)地等具有一定差異，研究結(jié)果不盡相同，甚至相悖。目前關(guān)于再生水灌溉土壤pH值的變化規(guī)律及其響應(yīng)機(jī)制的關(guān)鍵因子和內(nèi)在機(jī)理尚不清楚，土壤內(nèi)部離子的轉(zhuǎn)化機(jī)制還未明晰，不能很好地解釋土壤pH值變化的關(guān)鍵原因，再生水灌溉對(duì)土壤pH值的影響研究還需進(jìn)一步深入。

3.2" 對(duì)土壤鹽堿化的影響

再生水灌溉會(huì)將殘留的Na+、Mg2+、Ca2+、Cl－、CO32-、HCO3-離子帶入土壤，導(dǎo)致土壤中鹽度和鈉含量增加，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤滲透性，增加土壤次生鹽堿化的風(fēng)險(xiǎn)。研究中多以電導(dǎo)率（EC）來判定鹽害程度，用堿化度（ESP）或鈉吸附比（SAR）來衡量堿害程度。Abunada和Nassar研究法國(guó)污水灌溉７年的土壤，發(fā)現(xiàn)土壤EC、SAR分別增加了130%、160%[21]。劉源等研究認(rèn)為再生水灌溉后土壤pH值、EC、鹽分、SAR和ESP都出現(xiàn)不同程度的上升，有引發(fā)土壤次生鹽漬化和堿化的風(fēng)險(xiǎn)[22]。尹劍等研究冬小麥種植區(qū)土壤鹽堿化情況發(fā)現(xiàn)，再生水灌區(qū)土壤SAR明顯高于井灌區(qū)，表明再生水灌溉對(duì)土壤次生鹽漬化存在一定影響[23]。然而也有研究表明不論再生水灌溉時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)土壤鹽堿的影響都不顯著。薛彥東等研究表明未發(fā)現(xiàn)再生水灌溉導(dǎo)致西紅柿地塊土壤剖面鹽分的累積[24]。綜上，多數(shù)研究表明再生水灌溉下土壤鹽分呈累積增加趨勢(shì)，但是鹽分在土壤中的遷移受灌溉水質(zhì)、土壤類型、作物品種、灌溉模式等多種因素影響，遷移規(guī)律不盡相同，不同研究結(jié)果之間存在一定的差異。再生水灌溉下土壤鹽分累積具有時(shí)間尺度效應(yīng)，長(zhǎng)期灌溉后鹽分向深層土壤淋溶遷移的規(guī)律及其對(duì)地下水污染的危險(xiǎn)性還不清楚，尤其針對(duì)再生水灌溉條件下水鹽遷移動(dòng)態(tài)方面的討論還較少，需加強(qiáng)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)與研究。

4" 再生水灌溉對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

4.1" 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是指土壤中含碳的有機(jī)化合物，一般以有機(jī)質(zhì)占干土重的百分?jǐn)?shù)表示，它主要包括土壤中多種動(dòng)植物殘?bào)w、微生物體及其分解或合成的多種有機(jī)化合物等[25]。Ramirez-Fuentes等研究發(fā)現(xiàn)不同再生水灌溉時(shí)間下土壤有機(jī)質(zhì)含量均有增加[26]。李中陽等經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)再生水灌溉黑麥草后，可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且隨根的不同，其增加程度也不同[27]。廖林仙等用再生水澆灌小白菜后，土壤速效氮、速效磷及有機(jī)質(zhì)含量顯著增加[28]。但是莫宇研究表明，與清水灌溉相比，再生水灌溉對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的影響沒有明顯差異[29]。多數(shù)研究顯示，再生水灌溉后土壤的有機(jī)質(zhì)含量會(huì)有所提高，其提升量隨土壤水質(zhì)、灌溉方式、灌溉時(shí)間的不同而有所差別。未來應(yīng)加強(qiáng)長(zhǎng)期的大田試驗(yàn)，并關(guān)注不同再生水水質(zhì)灌溉對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。

4.2" 對(duì)土壤氮、磷、鉀含量的影響

再生水中較高濃度的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素隨灌溉進(jìn)入土壤，不合理的灌溉方式會(huì)使土壤硝態(tài)氮向下淋洗，導(dǎo)致硝態(tài)氮在土壤中累積，致使土壤的導(dǎo)水、儲(chǔ)水性能變差，對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。韓洋等采用充分和非充分灌水水平對(duì)土壤進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：0～60 cm土壤中的P元素和0～30 cm土壤中的N元素含量均有明顯的增加[30]。Xu等研究認(rèn)為8 a以上的再生水回灌明顯增加了土壤表層的有機(jī)質(zhì)、總碳、總磷含量，但短期內(nèi)影響并不明顯[31]。裴亮等利用再生水滴灌黃瓜，結(jié)果表明，再生水灌溉可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、氮素和速效磷含量[32]。鄭順安等選用不同再生水灌溉紫色沖積土，發(fā)現(xiàn)再生水灌區(qū)土壤的有機(jī)碳、氮素和磷素含量均有顯著上升[9]。一般來說，再生水灌溉可提高土壤中氮磷鉀含量，但由于灌溉水量、水質(zhì)、灌溉方式及試驗(yàn)土壤類型等諸多方面存在較大差異，結(jié)果有所不同。未來的研究應(yīng)引入農(nóng)田土壤-作物系統(tǒng)過程模型，綜合考慮土壤中氮磷鉀的變化規(guī)律、具體的水鹽運(yùn)移機(jī)制及引起變化的綜合因素，并加強(qiáng)更系統(tǒng)深入的長(zhǎng)期再生水灌溉試驗(yàn)研究，建立精準(zhǔn)的定期土壤養(yǎng)分水平檢測(cè)系統(tǒng)和評(píng)價(jià)體系。

5" 再生水灌溉對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響

5.1" 對(duì)土壤微生物的影響

土壤微生物是維持土壤生物活性的必要成分，對(duì)土壤中的固氮作用、硝化作用、反硝化作用、腐殖質(zhì)的分解和合成等具有重要作用。再生水中含有一定量的抗生素、病原體及其他外源微生物，通過灌溉進(jìn)入土壤，將對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生不可忽視的影響。梁伊指出再生水灌溉有利于小白菜根際土壤微生物各類群數(shù)量的增加，促進(jìn)了微生物各類群PLFA含量及單體數(shù)量的增加[33]。龔雪等研究認(rèn)為，再生水灌溉可以顯著提高表層0～20 cm土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量，而對(duì)20～40 cm、40～60 cm土層三大微生物類群數(shù)量影響較小[34]。但有一些研究表明，長(zhǎng)期再生水灌溉會(huì)導(dǎo)致土壤微生物量下降或無顯著性影響。韓洋等研究表明，再生水灌溉后土壤細(xì)菌群落多樣性和OTU數(shù)量出現(xiàn)明顯下降[35]。關(guān)于再生水灌溉對(duì)土壤微生物的影響研究目前多圍繞在對(duì)土壤微生物的多樣性、群落組成及整體豐度等方面的影響，研究結(jié)論尚不一致。未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)土壤微生物信息的定期監(jiān)測(cè)，結(jié)合土壤溫度、水分、無機(jī)鹽離子等變化進(jìn)行內(nèi)部轉(zhuǎn)化機(jī)制的分析。

5.2" 對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性是評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分和土壤環(huán)境質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是土壤中各種生化反應(yīng)的催化劑。土壤中典型的4種酶分別為脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶。再生水中各養(yǎng)分物質(zhì)含量和微生物數(shù)量都比較高，用其長(zhǎng)期灌溉可能對(duì)土壤中酶和微生物的活性產(chǎn)生一定的影響。焦志華等研究發(fā)現(xiàn)再生水灌溉可提高大豆根際脲酶的活性，堿性磷酸酶活性最高[36]。仇振杰等在田間對(duì)0～50 cm土層進(jìn)行了滴灌，結(jié)果顯示再生水滴灌對(duì)0～50 cm土層的脲酶活性有較大的提高[37]。韓洋等研究發(fā)現(xiàn)，再生水充分灌溉使得土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性得到顯著提高[38]。Chen等以美國(guó)南加州5個(gè)長(zhǎng)期再生水灌區(qū)土壤為研究對(duì)象，分析了土壤中與C、N、P、S循環(huán)相關(guān)的17種酶活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤酶活性平均提高了2.2～3.1倍[39]。但是也有研究認(rèn)為再生水灌溉對(duì)土壤酶活性無顯著影響。郭魏等研究表明，再生水灌溉對(duì)土壤全氮、全磷及脲酶活性沒有顯著影響[40]。目前大多數(shù)研究表明，再生水灌溉對(duì)土壤酶活性有不同程度的提高，但是大部分試驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較短，缺乏中長(zhǎng)期灌溉條件下土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及機(jī)制的研究。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于再生水灌溉條件下的研究主要集中在不同水質(zhì)條件下的比較試驗(yàn)上，而對(duì)再生水灌溉條件下土壤酶活性與土壤理化指標(biāo)、微生物群落結(jié)構(gòu)等的相關(guān)性研究較少，有待于進(jìn)一步研究。

6" 再生水灌溉對(duì)土壤重金屬含量的影響

重金屬一般富集在表層土壤，不易被生物降解或熱降解。因此長(zhǎng)期再生水灌溉后重金屬污染物易富集累積在土壤中，抑制農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)土壤、環(huán)境、植物及人類身體健康構(gòu)成了極大的威脅。丁光曄等對(duì)汾河再生水灌溉區(qū)土壤中重金屬的分布特點(diǎn)和污染水平進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉的農(nóng)田土壤中重金屬鎘含量較高；各種重金屬在土層中都有很高的含量，并且隨著土層的加深，總含量有減少的趨勢(shì)[41]。Yang等研究認(rèn)為長(zhǎng)期廢水灌溉農(nóng)田使As、Cd、Pb能夠向深層土壤遷移，加大了地下水重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)[42]。王燕等研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期工業(yè)源再生水灌溉導(dǎo)致Cd、Cr、Cu、Pb、Zn在表層土壤中大量累積[43]。也有一些研究者認(rèn)為，短期的再生水灌溉對(duì)土壤重金屬累積量的影響并不顯著。巫常林等在再生水灌溉4年的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉量不會(huì)影響土壤中重金屬含量[44]。綜上，由于中國(guó)再生水灌溉歷史不長(zhǎng)，目前還缺少對(duì)再生水灌溉引起的土壤重金屬累積情況和污染風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)性研究，特別是缺少內(nèi)在機(jī)理探討、系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)室模擬、野外調(diào)查研究、同位素示蹤技術(shù)等深入研究。在此基礎(chǔ)上，未來應(yīng)進(jìn)一步開展長(zhǎng)期再生水灌溉下不同灌水模式、灌水水平及灌水技術(shù)等方面的深入研究，闡明再生水灌溉下重金屬在土壤及作物體內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，為進(jìn)一步提升再生水灌溉的安全性提供科學(xué)依據(jù)。

7" 研究趨勢(shì)與展望

當(dāng)前我國(guó)加大力度建設(shè)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水工程與污水處理工程，不斷提高再生水回用水平。目前再生水灌溉農(nóng)作物已有較多研究，但由于國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚、年限較短，針對(duì)重金屬、鹽離子累積效應(yīng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)性的研究較為缺乏，因此對(duì)后續(xù)的再生水灌溉研究提出以下幾點(diǎn)建議。

1）應(yīng)注意長(zhǎng)期灌溉過程中的土壤性質(zhì)變化。應(yīng)耦合田間試驗(yàn)、野外調(diào)查、模型模擬、同位素示蹤等方法，利用計(jì)算機(jī)軟件與數(shù)學(xué)模型對(duì)長(zhǎng)期再生水灌溉下重金屬、鹽離子等的累積效應(yīng)進(jìn)行模擬，得出較為可靠、合理的規(guī)律。同時(shí)加強(qiáng)大田試驗(yàn)中再生水灌溉后土壤環(huán)境的長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)和跟蹤研究，彌補(bǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)的不足，完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2）應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥?、水質(zhì)狀況選擇合適的再生水灌溉模式。我國(guó)北方地區(qū)一般以地下水為主，而南方地區(qū)則以地表水為主，因此再生水灌溉需要根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥馈⑺|(zhì)狀況選擇不同的灌溉模式。應(yīng)加強(qiáng)長(zhǎng)期的再生水灌溉對(duì)不同土質(zhì)土壤中水鹽遷移和分布特征、鹽堿程度的影響研究，探索土壤理化特性對(duì)不同再生水灌溉量下的響應(yīng)特征。深入研究再生水利用對(duì)不同土壤和作物的適宜性，選擇合適的灌水技術(shù)、灌溉方法，從而對(duì)再生水灌溉進(jìn)行科學(xué)管理，有效控制再生水灌溉的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3）再生水中殘留的新型污染物對(duì)土壤的污染性、生態(tài)毒理作用研究較少，有必要深入探討長(zhǎng)期再生水灌溉對(duì)土壤、水體中新型污染物的影響，以及影響抗生素抗性基因傳播擴(kuò)散的因素。

針對(duì)我國(guó)再生水農(nóng)業(yè)灌溉的問題與不足，今后應(yīng)加強(qiáng)再生水農(nóng)業(yè)灌溉的理論機(jī)制研究，并開展長(zhǎng)期、系統(tǒng)的大田實(shí)驗(yàn)，對(duì)土壤各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)與分析，以期給我國(guó)再生水長(zhǎng)期灌溉的風(fēng)險(xiǎn)控制和資源化利用研究提供幫助。

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（責(zé)任編輯：易" 婧）