河水啊为什么变黑呢？

污染的灌溉水对农田土壤质量的影响

胡海燕

【摘要】：
目前,农业生产上关于污水灌溉对土壤质量和粮食安全的研究成果颇丰,尽管如此,仍然遗留有许多相对较为薄弱的甚至是研究的空白领域,而且又是亟待解决的科学问题。就污染水质灌溉对农田土壤质量的影响而言,大量的卓有成效的研究工作集中在水质的无机污染物对土壤中重金属累积、对土壤物理、化学和生物学性质的影响等方面,而对灌溉水质中有机污染物在土壤生态系统中的行为、及对土壤质量作用给予的关注和研究还远不够,构成了灌溉水质与土壤环境及食品安全这个科学命题的薄弱环节,在某些地区甚至是空白领域。 近年来,我国农业用水的水资源严重不足,且各地区的河流都受到不同程度地污染,这是现存的客观事实,在现在甚至以后较长时期内,农业生产上还不得不依靠这些被污染的水源进行农田灌溉。在实现农业现代化和工业化以及城市化进程当中,污染治理相对滞后,污水的排放根治较难,又在全国灌溉水资源日趋紧张的现实情况下,灌溉水体中各种污染物质超标问题是很难得到有效解决的。研究灌溉水质中各类污染物对土壤质量的影响,不仅是土壤科学也是环境科学所面临的重要课题。 本研究针对大部分灌溉水质被污染的现状,以陕西交口灌区长期受污染水灌溉的土壤作为研究对象,并且以当地不灌溉和井水灌溉的土壤作为对照,监测了土壤中容重、坚实度等物理指标;有机物质、主要养分和碳酸钙含量等化学指标以及土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶等生物学指标,分析污染水灌溉对土壤质量指标的影响。主要的研究结果如下: 1.污染的灌溉水对土壤物理性质有着明显的影响,通过对用污染水灌溉的土壤容重和紧实度进行分析后发现,在0-40cm的土层,污染水灌溉的土壤容重和紧实度均有增大的趋势。随着土壤深度的增加,土壤平均容重从0-10cm的1.02 g·cm-3增大到20-30cm的1.51 g·cm-3,虽然在30-40cm略有下降,但是仍然达到了1.47 g·cm-3,污染水灌溉导致土壤深层紧实化。污染水灌溉土壤坚实度只有在0-10cm范围小于500KPa,而10-45cm范围内土壤坚实度有着急剧增大的趋势,在深层含水量高于表层的情况下土壤坚实度从表层的平均415KPa急剧增加到1473KPa,增大了约3.5倍多,充分显示出土壤亚表层具有明显的坚实化问题。 2.土壤中碳酸钙含量是灌溉水输入和灌溉淋溶双重效应的结果。比较受灌溉作用影响较为明显的土壤上层0~40cm的范围碳酸盐含量,发现污染水灌溉的土壤表层碳酸盐一般高于不灌溉和用井水灌溉的土壤,说明污染的渭河水灌溉会给土壤输入碳酸盐(复钙作用),使土壤表层在干燥过程中容易变得僵硬,而用井水灌溉的土壤使表层碳酸盐有一定淋溶作用。40cm以下土层碳酸盐含量受灌溉影响较小,不具有可比性。 3.污染的灌溉水对土壤化学性质影响也是极为显著的。长期使用污染河水灌溉,使农田土壤中有机质的量明显增加,尤其是在表层0-20cm有机含量达到了20.52g?kg-1,与不灌的14.28g?kg-1和井灌的14.78g?kg-1相比均达到了极显著差异,随着土层深度的增加,其增加的幅度显著降低。证实了渭河有机污染的严重性,用渭河水灌溉将有机物质输入农田土壤,极大地提升了土壤碳汇。同时,灌溉农田土壤有机质的累积效应意喻着在该生态地区的其他农田土壤有机碳还有很大的提升潜力。 用污染水灌溉的土壤出现了明显的富营养化特征。长期使用污水灌溉的农田土壤碱解氮含量明显增加,在各个层次上都达到了显著差异水平,尤其在表层土壤上其含量达到了极高的水平为108.26mg?kg-1;农田土壤中的速效磷的含量也迅速增加,在0-40cm范围内,速效磷的含量达到了很高的水平,尤其是0-10cm范围内速效磷含量达到了155.45mg?kg-1,在40cm以下土壤速效磷也有一定程度的累积;污染河水灌溉使农田土壤速效钾含量在0-40cm范围内富集,表层土壤速效钾达到353.72mg?kg-1,在40cm以下则变化不大。 4.污染的灌溉水对土壤生物学质量的影响也极为明显。污染水灌溉土壤与对照相比,极大的提高了土壤脲酶活性。分析得出土壤脲酶活性与有机质、速效磷、碱解氮等土壤养分之间存在着极显著的正相关关系;污染水灌溉土壤与对照相比,提高了土壤中碱性磷酸酶的活性,在0-40cm土层范围碱性磷酸酶活性的变化更为剧烈,相关性分析发现土壤中的碱性磷酸酶活性与有机质、速效磷、碱解氮等土壤养分之间存在着极显著的正相关关系;污水灌溉土壤与对照相比,土壤中过氧化氢酶的活性同样大幅度的提高。土壤过氧化氢酶的活性随着碱解氮的增加而增加。总的来说,污染水灌溉的农田土壤与对照相比,土壤酶活性都有着不同程度的提高,而且均与土壤中主要养分的含量有着极为显著的正相关关系。所以土壤中主要酶活性是可以用作土壤肥力状况评价指标的。 以上研究结果证实,长期使用污染的灌溉水对土壤物理、化学和生物学性质均产生了明显的影响,虽然有提升土壤有机物质、养分含量、改善土壤生物性能的作用,但是其土壤富营养化对土壤养分平衡、对作物生长、对地下水威胁问题均需给予关注。