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《西北农林科技大学》 2008年
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灌溉水质对土壤质量的影响

赵加瑞  
【摘要】: 灌溉对于保证农业稳产与丰收的作用是无需置疑的,但是,由于灌溉水资源严重不足,水资源的地域分布不均衡,成为发展灌溉事业的严重障碍。我国是一个淡水资源相对缺乏的国家,随着城市规模化发展,生活和生产污水排放,程度不同地污染了自然水体,给安全灌溉带来了极大风险。在我国水资源紧缺情况下,城市污水已经成为了一个巨大的灌溉水水源。灌溉水质对于农作物安全生产、以及土壤质量的影响已经成为土壤科学、农田水利以及环境科学关注的焦点。长期以来在灌溉水质问题的研究方面大多集中在水体中重金属的污染程度和所带来的危害等方面,而对于水体中有机物质的污染却没有给予足够的重视。虽然已有研究得出,污水中含有植物所要的营养元素和有机物质,有助于改善土壤营养状况和改善土壤物理性质及生物学性状等。但是,有关长期用污染的水体进行灌溉对于土壤质量的影响研究还是非常欠缺的。针对以上情况,本研究在长期采用污水程度较重的渭河水灌溉的交口灌区内,采集了土壤剖面样品,并在与其具有近似气候条件、土壤条件、耕作习惯,但长期以井水灌溉的大荔县域内采取土壤剖面样品,作为对照进行分析与对比,测定了土壤有机碳含量及剖面分布、活性有机碳含量、腐殖质组成,土壤有效养分含量、土壤剖面碳酸盐的含量等,在室内用不同水质进行灌溉,模拟监测了土壤空气中CO_2释放量等,研究结果如下: 1.用污染的水体长期进行农田灌溉不仅增加了土壤中有机碳总含量,也改变了土壤有机碳的组成。与对照灌区相比,交口灌区在0~100cm范围内土壤有机碳均有不同程度的差异,尤其是在耕层0-20cm以上呈极显著增加,0~(-1)0cm和10-20cm土层分别比对照增加73%和59%;受土壤吸附与截留作用的影响,20cm以下土层有机碳含量虽然有差异,但未达到显著水平;交口灌区耕层土壤总有机碳平均增加2.48g·kg~(-1),其中土壤中活性有机碳增加2.44g·kg~(-1),达极显著水平,即就是说,土壤总有机碳增加部分主要是活性有机碳,而非活性有机碳含量基本上没有变化;腐殖质组分中,胡敏酸(HA)和富啡酸(FA)含量呈极显著增加,分别增加0.56g·kg~(-1)和0.47g·kg~(-1),而胡敏素增加1.31g·kg~(-1),达显著水平。土壤HA/FA有略微增大。证实利用渭河水灌溉显著提高了土壤有机碳储量,且主要提高了活性有机碳部分,使得褐腐酸和黄腐酸的绝对量增加,但比值变化较小。 2.用污染的水体长期进行灌溉可以增加土壤氮磷等养分含量。交口灌区土壤耕层土壤中全氮含量、碱解氮含量以及有效磷含量分别达到了1.16 g·kg~(-1)、57.04 mg·kg~(-1)和50.08 mg·kg~(-1),与对照灌区相比分别增加0.40 g·kg~(-1)、24.15 mg·kg~(-1)和32.54 mg·kg~(-1),均达到极显著水平。土壤有效钾含量基本没有差异,证实渭河水中含有丰富的氮素和磷素,而钾素含量甚微,用其灌溉能够增加土壤肥力,为作物生长改善了土壤的养分条件。长期用污染的水体进行灌溉使得土壤碳氮比略微有所降低,使土壤能够提供更多的氮素供应作物生长和土壤微生物活动,增加土壤生物活性。 3.用污染的水体进行灌溉时明显地增加了土壤空气中CO_2的浓度。通过室内模拟实验,用污水灌溉土壤空气中CO_2释放量总是高于用自来水灌溉土壤,试验时间范围每千克污染水灌溉的土壤CO_2累积释放量大到13.31mmol,比用自来水灌溉高4.21mmol。水体有机污染不仅增加了土壤有机物质含量,激活了土壤生物活性,有机物质在土壤中进行矿化过程中必然会增加了土壤空气中CO_2的浓度,这种作用灌后短时间里尤为明显,并可能因为土壤空气质量改变而影响作物根系的正常呼吸作用。 4.长期用污染水灌溉,促进了土壤剖面上碳酸盐的移动和分化。相对于对照灌区,在0~(-1)0cm、10-20cm、20-30cm土层中,交口灌区平均碳酸盐总量分别增加了49%、50%、43%,而40cm以下却低于对照灌区,充分证实了长期污水灌溉促进了土壤中碳酸盐的溶解和移动,在有限灌溉量的条件下,土壤蒸发量高,水分入渗深度也有限,使得碳酸盐的表聚作用非常明显,这种作用往往使得土壤表层变得坚硬和紧实,影响土壤通透性能。 总体说来,污水灌溉给土壤带来丰富养分,提高了土壤生物活性,增加了土壤有机碳含量,且主要增加了活性有机碳成分,对土壤结构及理化性质的改善、肥力的提高以及保证作物增产有着重要的作用,除此之外,还为污水的排放提供了一条廉价且有效的排放途径,从而在一定程度上减缓了农业缺水和城市缺水问题,但同时也要对其带来的次生环境污染有一定的防范意识。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S274

【引证文献】
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