新疆城市再生水农灌对作物的影响研究

新疆农业用水短缺问题严重，城市再生水用于农业灌溉是减轻供水压力、为作物提供肥源、充分回收资源的重要途径之一。本课题拟以乌鲁木齐市污水处理厂经处理后的二级污水作为灌溉用水，通过温室盆栽试验研究不同再生水浓度灌溉对当地常见作物辣椒和棉花各主要方面的影响，包括对作物的基本生长状况、生理生化特性、产量和可食用部分营养物质含量、棉花纤维品质等的影响；再生水中的重金属元素如汞、镉、砷、铬等、有机污染物如阴离子表面活性剂（LAS）、挥发酚、丙烯酰胺（AM）等在辣椒果实和棉籽中的集聚状况；再生水对作物基因水平的影响如DNA损伤等；探究再生水水质和灌溉浓度同被灌作物主要生理生化特性、产量、品质等指标之间的相关关系，评价乌鲁木齐地区再生水灌溉农作物的安全性和可行性并提出合理的再生水灌溉方案，以期为新疆城市再生水在当地农业生产实践中的安全应用提供科学依据。

摘要：新疆属干旱-半干旱生态环境，水资源紧张。新疆二级处理污水再利用可以有效缓解这种矛盾。本研究对乌鲁木齐的二级处理污水进行了水质分析，再生水中检测的重金属元素含量均未超标，其中仅锌元素略高；再生水中N、P、K元素含量显著高于对照水；再生水中未检出阴离子表面活性剂和丙烯酰胺，表明其含量较低尚不足以对作物生长构成危害。对灌溉土壤进行了灌溉前后的对比分析，灌后土壤中SO42-、HCO3-、Cl-、Na离子都发生了不同程度的变化，表明再生水灌溉可对土壤产生较大影响，再生水浓度与累积时间与土壤性质变化间有相关性。本研究的受试作物为棉花和小白菜，分别采用不同配比的再生水浇灌，并选取合适的生长期测量了棉花和小白菜的过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶酶活性、丙二醛含量等生理生化指标、产量指标、棉绒质量指标和内部微生物菌群指标。结果表明：再生水灌溉的时间和浓度与植物生长抑制之间有显著的相关性，再生水灌溉对小白菜主要表现为促进生长作用，而对于棉花主要表现为抑制生长作用。50% 的再生水灌溉对小白菜的生长促进作用较明显，但该灌溉水浇灌的小白菜内源微生物含量显著高于其他试验灌溉水，可对人类健康构成威胁；随着灌溉用水中再生水比例的提高，对棉花生长的抑制作用越明显，棉花的品质也随之下降。再生水灌溉试验目前只进行到子一代，其DNA并未发现显著差异。本研究结果表明乌鲁木齐二级处理的再生水虽符合国家农灌标准，但长期、高浓度的再生水灌溉可改变土壤理化性质，且再生水灌溉对于不同作物表现出的作用差异较大，因此采用再生水大规模农灌措施前应对被灌作物做灌溉试验，防止被灌作物大面积减产、品质下降等严重后果的发生。