再生水灌溉对园林植物和土壤的影响研究

北京市是一个严重缺水城市，人均占有水资源量仅300m³左右，为全国人均水资源占有量的1/8，世界人均水资源占有量的1/32。随着经济发展和城市化进程的加快，北京的缺水问题更加突出。根据北京市国民经济发展目标和城市总体规划，北京市生活、工业、农业和城市河湖环境需水量2020年将达到60多亿立方米，年缺水约20亿立方米。城市园林绿化是用水较多的行业之一，据不完全统计，北京城市现有绿地约2.8万公顷，每公顷绿地每年的补水量按7000吨计算，全市每年园林灌溉需水量约2亿立方米，而且随着2008年奥运会申办成功，“绿色奥运”的目标给北京市园林行业提出了更高的要求，在保证园林绿地质量的前提下，到2008年绿化覆盖率要达到45％，这无疑会增加对水的需求量。

水资源严重不足已成为制约北京城市社会、经济发展的*瓶颈，一方面城市缺水十分严重，一方面大量的城市污水经处理后又白白流失，浪费了大量的可利用资源。再生水与其它替代水源（远距离调水、海水淡化、雨水收集利用等）比较，在资源可靠性、技术进步潜力、生态环境影响、工程效率等方面都具有优势。北京市政府在《2008年奥运会申办 告》中的承诺，2008年城市污水处理率达到90％以上，污水回用率达到50％，为实现北京市政府的奥运绿色目标承诺，必须推动再生水的利用，园林绿化使用再生水是必然趋势。

为此，从2001年开始，北京市节约用水管理中心与北京市园林科研所合作开展了再生水应用于城市园林对园林植物、绿地土壤影响的专项研究，通过常用园林植物浇灌再生水的盆栽试验和使用再生水绿地调查，研究使用再生水浇灌对土壤和园林植物的影响，以期为再生水安全应用于园林植物提供科学依据，这对缓解我市水资源紧缺、实现奥运绿色目标具有重大的意义。

1主要研究内容

1.1浇灌再生水的植物盆栽试验

为了保证试验材料生长条件的一致性，尽可能排除干扰因素，在北京教学植物园和酒仙桥污水处理厂分别布置了盆栽试验，包括乔灌花草在内的常用的有代表性的28种园林植物，观察其生长状况，并测定植物体内和土壤中相关元素的变化，研究再生水浇灌对植物和土壤的影响。

1.2浇灌再生水地区的植物调查

盆栽试验与田间试验尚有一定的距离，因此本研究还在使用再生水的地区选择样区，对浇灌再生水的植物的生长状况和物候期进行了调查。由于受再生水管线的限制，zui终选择教学植物园、陶然亭公园、南滨河路作为调查点，在其中选择有代表性的58种典型园林植物（乔、灌、花、草）进行绿地调查试验。

2结果与分析

2.1再生水灌溉对植物生长发育的影响

盆栽试验和绿地调查试验，结果表明浇灌再生水的植物外观形态良好，乔灌木、草坪草、草本花卉和宿根花卉均生长良好，叶色正常，物候期与对照基本一致，未见有生长异常现象。

2.2再生水灌溉对植物叶片矿质元素含量的影响

在使用再生水灌溉两年后，选择盆栽试验和调查区中有代表性的几种植物，采集植株中部功能叶，进行矿质元素分析，结果如下。

2.1 盆栽试验植物叶片矿质元素含量

2.1.1氮、磷、钾

从表1中化验结果看到，经过两个生长周期的试验处理，再生水处理的油松、银杏、玉兰、紫薇和早园竹植株叶片氮、磷、钾含量均比对照有所增加，仅油松针叶的氮含量和早园竹叶片的钾含量略低于对照，但所有测定结果均在正常的含量范围内，且植物外观没有出现缺素症状。该结果表明，再生水灌溉促进了植株地上部分矿质元素氮、磷、钾的吸收和累积，对植株的矿质元素的吸收起到了积极的促进作用。

表1 不同处理植物叶片养分含量

2.1.2铁、铜、锌、锰

从表1中化验结果看到，经过两个生长周期的试验处理，再生水处理的油松、玉兰和紫薇植株叶片的微量元素铁、铜、锌、锰含量均比对照有所增加，表现出升高的趋势，仅油松针叶的锰含量略低于对照；再生水处理的银杏和早园竹的植株叶片微量元素含量则表现出下降的趋势，其中银杏的锌含量和早园竹的锰含量略高于对照。但所有测定结果均在正常的含量范围内，且植物外观没有出现缺素症状。试验结果表明，再生水灌溉对植株地上部分微量元素铁、铜、锌、锰的吸收没有产生明显不良影响。

2.1.3钠

钠是植物有益元素之一。表1中化验结果表明，再生水处理的植株地上部分钠含量均比对照增加，油松和银杏的增幅接近1倍，紫薇的增幅zui大，再生水处理的植株叶片钠含量达到了对照的8倍；相对而言，玉兰和早园竹的增幅较小。钠元素测定结果表明，再生水灌溉两个生长周期后，不同程度地引起了植株地上部分钠含量的升高。在其它管理因素完全一致，仅灌溉水源不同的前提下，再生水中钠离子含量较高引起了植株组织内钠的累积。从再生水水质分析结果得知，本试验点再生水中Na⁺含量大约是对照的4倍，因此本研究结果初步表明植株体内钠含量的升高源于灌溉水带入土壤中较多的钠（土壤化验结果表明，再生水浇灌引起土壤中交换性钠大幅升高），再生水浇灌两个生长周期后，随着植物根系的吸收，植物叶片组织中就已经出现了钠的积累现象。

植物生长状况调查结果表明，再生水处理的油松、银杏、玉兰、早园竹生长正常，外观未见明显异常；但再生水浇灌的紫薇叶片出现了严重的焦边现象，该现象可能与钠含量较高直接相关。

2.2调查区植株矿质元素含量

表2调查区植株矿质元素含量

从表2可以看出，不同植物体内的氮、磷、钾、铁、锌含量在自来水浇灌的对照区和再生水浇灌的试验区表现各异，但植物体内的元素含量均在正常范围内。说明再生水浇灌对植物体内矿质元素含量的影响，没有产生植物生长状况的明显变化。

从植物体内钠含量来看，常绿树油松、白皮松和雪松在再生水区生长的植物体内的含量均高于对照区，说明再生水浇灌使白皮松和雪松叶片中积累了钠离子。而其余植物体内的钠含量在再生水区和对照区均保持在一个水平。这与不同植物的生长习性有关，常绿植物与落叶植物比较，植物器官组织中养分容易累积，主要由于落叶植物可以通过叶片的脱落带走植株体内的大部分养分。

3再生水浇灌对土壤的影响

3.1 草花盆栽土壤

表3的化验结果显示，4种花卉的土壤含盐量均为再生水处理高于对照。一串红对照为0.084%，再生水处理为0.167%，处理是对照的1.99倍。小菊对照是0.065%，再生水处理是0.124%，处理是对照的1.91倍。这表明再生水浇灌后土壤含盐量确实明显增多，有盐积现象。

另外，两种温室花卉合果芋和吊兰的含盐量也表现为再生水处理高于对照，但增加幅度小于一串红和小菊，可能与温室水分蒸发较慢，花卉浇水量小有关。

表3 再生水浇灌对土壤的影响

另外，盆栽花卉的培养土局限在花盆有限的小范围里，不具备大田土壤的缓冲作用，所以在较短的时间含盐量就出现了明显的变化。据北京东郊污灌研究 告，污水含盐量平均在1300mg/L(940～1950mg/L)，污灌15年后，土壤含盐量达到0.166％，比非污灌区同类土壤的含盐量0.04～0.10％和该区的清水灌溉的含盐量0.127％都有增加，与该区清水灌溉相比增加了30％，显然大大低于盆栽试验的结果。这与土壤的缓冲作用与自净能力有关。因此，盆栽花卉浇灌再生水时盐积的可能大于大田土壤，对土质的要求要更为严格。

2002年和2003年土壤交换态钠的含量比较见表2，结果表明再生水处理的土壤的交换态钠含量均高于对照，达到了对照的1.13～3.67倍，在没有施肥等外源加入钠的前提下，因此认为是由再生水浇灌引起了土壤中交换态钠的明显累积。

草花盆栽试验表明再生水浇灌引起土壤交换性钠含量比对照有大幅增加，再生水浇灌引起了土壤中盐分的明显累积，但对土壤肥力指标的影响不明显。但土壤盐分的累积目前并未对植物的生长造成不良影响。

3.2 调查区土壤

本研究对使用再生水浇灌的区域内土壤状况进行了分析化验结果见表4表5。

2003年测定的土壤中交换态钠离子含量高于2001年的测定值。2001年平均含量是85.33mg/kg，而2003年的平均含量达到158.16mg/kg，是2001年的1.86倍。在没有外源钠的情况下，土壤中钠含量增高，说明再生水浇灌引起了土壤中钠的累积。累积在土壤中的钠对于不耐盐的植物由于土壤中含钠量过高而发生钠的伤害。在2年的时间内研究发现钠通过再生水浇灌可以在土壤中累积，此累积是一个相对较慢的过程，但随着浇灌时间的延长，累积量达到一定程度时，就会对植物产生伤害，因此，钠是否在土壤中继续累积应该跟踪监测。

2年的测定结果表明，土壤含盐量较低，不会对植物产生危害。2001年测定土壤的全盐量在0.03%~0.08%之间，而2003年土壤全盐量在0.014%~0.035%之间。2003年测定值低于2001年，土壤中全盐量有下降趋势。

表4 调查区植物立地土壤养分含量（教学植物园）

盆栽试验的结果表明，再生水处理的土壤中盐分有累积现象。但对再生水浇灌2年的绿地土壤研究，发现没有盐分累积现象。认为主要是因为城市绿地植物生长的土壤环境较大，土壤有很大的缓冲性能；还有可能与2003年夏季雨水较多，雨水的淋溶作用使土壤中的可溶性盐向土壤的下层移动有关。

陶然亭公园土壤性状从不同土层来看，浇灌再生水两年的检测结果显示无论是对照区还是再生水区土壤中碱解氮的含量均是0-20cm高于20-40cm土层；*钾含量除对照区均为0-20cm高于20-40cm土层含量；有效磷除2003年再生水区外，其余均为0-20cm低于20-40cm土层。

从不同年份来看，土壤养分含量呈现如下规律：对照区和再生水区土壤中碱解氮含量2003年的测定值高于2002年；而土壤*钾、有效磷、交换态钠、全盐量含量是2003年的测定值低于2002年。连续两年土壤全盐量的测定结果均小于0.1％，对植物不会产生危害。

表5 调查区土壤性状（陶然亭公园）