陈 春，李妙伶

（塔里木大学水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

0 引言

城市生活污水在欧美发达国家回用广泛，但其对作物长势、土壤理化性质、人类健康等方面也会造成影响，研究如何进行污水再生处理和回用十分重要，国内外众多学者曾对此开展了广泛研究[1-6]。在国外，回用再生水中的大部分用于农业灌溉和景观，近1/3用于工业，少部分用于地下水回灌和城市市政杂用等。随着国家一带一路战略的逐步推进，新疆地区对我国的战略意义凸显，需要进一步加强农业、工业、基础设施、生态环境等方面的建设，城市生活污水再利用更是循环经济和可持续发展的重要一步。

为缩小与发达国家在再生水回用上的差距，进一步研究再生水回灌技术在极端干旱地区应用效果，本研究提出利用城市生活污水经污水处理厂处理后排水作为棉花灌溉用水，研究处理后的再生水对棉田土壤盐分含量造成的影响，旨在提高新疆南部地区水资源利用效率，缓解用水紧张现状，同时，探究处理后污水作为棉田长期用水的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料和主要仪器

再生水为经污水处理厂处理后符合国家农田灌溉回用标准的水（H），具体水质理化指标见表1。对照水（CK）为阿拉尔市城市绿化用水。供试棉花品种为新陆中37号，该品种属中早熟陆地棉，生育期140 d左右。试验仪器主要有LAC164分析天平和上海精科DDS-307型电导率仪。

表1 试验用水主要理化指标检测结果

1.2 试验设计

试验在塔里木大学水利与建筑工程学院试验基地 （79°23′33″～ 81°53′45″E，40°20′00″～ 41°47′18″N）进行，试验地海拔1 020 m，为典型极端干旱气候区。年均气温10.8℃，年均降水量40.1～82.5 mm，年均蒸发量1 976.6～2 558.9 mm。属氯化物-硫酸盐类土壤类型，土壤质地为砂壤土，0～100 cm平均土壤容重1.34 g/cm3，pH 8.49，土壤含盐量 1.2 ～ 1.5 g/kg，地下水埋深3～4 m。试验地从2011年开始连续种植苜蓿，2015年开始种植棉花，种植模式为一膜两带4行，膜面垄台宽度180cm，行距为40cm+70 cm+40 cm，株距 5 cm（见图1）。

2016年4月2日试验小区春灌时进行试验处理布置，灌溉方式为春灌定额200 mm，棉花种植后选取长势均匀5.0 m×5.4 m面积作为试验区。试验区按照400 mm定额进行灌溉。试验设计祥见表2。

图1 种植模式

表2 灌溉方案

2次灌水前和采收后在各试验区内随机选取棉株旁10 cm左右范围内的2个点，土钻钻取50 cm深度土壤，分别将 0～ 5 cm（H1）、5～ 10 cm（H2）、10～ 15 cm（H3）、15 ～ 20 cm（H4）、20 ～ 25 cm（H5）、25～ 30 cm（H6）、30 ～ 35 cm（H7）、35 ～ 40 cm（H8）、40～ 45 cm（H9）和 45～50 cm（H10）土壤标记保存，用电导率仪测定土壤溶液电导率（土水比为1∶5）。

1.3 测试指标及方法

1.3.1 籽棉产量

图2 污水回灌区土壤稀释溶液电导率变化

11月中旬统一采收，并测量试验区棉花株数、结铃数、单铃重和总产量。

1.3.2 土壤盐分

土壤烘干研磨，过0.5 mm筛，每种深度土样取10 g，用电导率仪测定土壤溶液电导率（土水比为1∶5），配置标准盐溶液，作为推算总盐的标定曲线模板。

1.3.3 再生水理化指标

再生水理化指标按国家标准和指定方法进行检测，主要检测水体 BOD5、COD、SS、NH4+-N、TN、TP和pH指标，绿化水主要检测水体pH指标。

1.4 种植方法

1.4.1 大田种植

供试棉花品种种植时间为2015年5月3日，收获时间为2015年11月20日。6月20日、7月15日、8月7日进行蚜虫和红蜘蛛的防治，药物配比为每20 L水加50 g蚜虫净和15 mL阿维菌素水剂，单次喷施勾兑药剂40 L/667 m2。

1.4.2 灌水定额

试验地于7月5日进行第一次灌溉，单次灌水定额200mm，8月10日进行第二次灌溉，单次灌水定额200mm。

1.5 数据分析

统计和作图分析采用Excel 2007软件。

图3 对照灌区土壤稀释溶液电导率变化

2 结果与分析

不同处理土壤2次灌溉前后盐分变化情况如图2、3所示。通过比较可以发现，污水回灌区表层0～5 cm土壤盐分采收后含量最高，第一次灌前最低，盐分在表层富集，且随着时间的推移，积聚量增加。对照灌区表层0～5 cm土壤盐分也随着时间推移和灌水增加逐渐增加，但总体富集情况较污水回灌略低，污水回灌区0～5 cm土层含盐量在第一次灌前、第二次灌前和采收后分别比对照区高2.0%、13.3%、19.6%。

在5～10 cm深度上，土壤盐分较表层0～5 cm略少，说明土壤盐分在虹吸作用下随水分向地表移动，并在水分蒸发后停留在表层0～5 cm土壤中，造成表层土壤含盐量高于5～10 cm土层，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高4%、22%和43%。

在10～15 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别低10%、高31%和高17%。

在15～20 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高4%、20%和18%。

在20～25 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高1%、19%和35%。

在25～30 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高12%、48%和52%。

在30～35 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高4%、40%和42%。

在35～40 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别低2%、12%和14%。

在40～45 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别低0.4%、13%和23%。

在45～50 cm深度上，污水回灌区土壤盐分在第一次灌前、第二次灌前和采收后较对照区分别高17%、9%和8%。

土壤盐分在0～25 cm深度范围内逐渐降低，污水回灌区土壤盐分在25～35 cm深度范围内随深度变化逐步增加，35～45 cm深度范围内随深度增加又逐步减少，在45～50 cm范围内又随深度增加逐步升高。对照灌区土壤含盐量在25～50 cm深度范围内随深度增加总体呈升高趋势。

污水回灌区土壤盐分在0～40 cm深度范围内随着灌溉次数的增加和时间的推移，总体呈增加趋势，在40 cm深度以后变化不明显；对照灌区土壤盐分含量随着灌溉次数的增加和时间推移总体呈增加趋势。

3 讨论

通过比较污水回灌区和对照灌区土壤盐分在3次测量时的变化情况发现，灌溉过程中随水进入土壤中的盐分没有被植物充分利用，而是积聚在土壤中，并且随着水分运移而逐渐向表层集中，导致土壤表层含盐量较深层高。

生活污水处理后回灌，其中盐分较常规灌溉用水含量更高，在土层中更易富集，25 cm深度范围内为土壤水分主要蒸发区域，每次灌溉土壤中盐分主要分布在0～40 cm深度范围内。

常规灌溉用水中盐分主要分布在0～50 cm深度，其中0～25 cm深度范围为水分主要蒸发区，这个区域盐分含量与土层深度呈负相关，在25 cm以下深度土壤盐分少量聚集，并随深度增加含量逐渐增加，这大概与棉花根系的主要分布范围有关。

4 结论

（1）在棉花生育期采取灌水定额为400 mm对棉田进行灌溉，污水回灌与常规灌溉相比会提高土壤纵向0～30 cm深度总盐含量，容易引发土壤次生盐渍化。（2）本试验中，土壤蒸发水分主要来自25 cm深度范围内的土层，且盐分随水分运移，并向地表富集。（3）污水回灌盐分在0～40 cm深度范围内积聚，常规灌溉水分在0～50 cm深度范围内积聚。

因此，污水可以做为临时用水资源进行灌溉，但不能长期做为农业用水进行灌溉，在利用污水作为生育期水源后，要在来年种植作物前对土壤进行淋洗，以降低土壤盐分，防止土壤次生盐渍化。

参考文献

[1]李莎，何新林，王振华，等.微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的实验研究[J].中国农村水利水电，2011（7）：16-20.

[2]马传平.污水再生利用的健康风险分析[D]天津大学，2007.

[3]李洪良.农田污水灌溉的风险分析研究[D]河海大学，2007.

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[5]陈治江，陈晓.乌鲁木齐市再生水灌溉对棉花品质的影响[J].安徽农业科学，2013，41（5）：2006-2008.

[6]张豫，朱珠，蔡德所.干旱区咸水膜下滴灌对棉花生长与产量的影响[J].中国农村水利水电，2015（9）：106-109.