短期中水灌溉对绿地土壤微生物数量的影响

王齐，李宏伟，师春娟，周德全，刘英杰，孙吉雄

（1.云南林业职业技术学院，云南昆明650224；2.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州730070；3.云南林业科学院，云南昆明650201）

短期中水灌溉对绿地土壤微生物数量的影响

王齐1，2，李宏伟1，师春娟3，周德全1，刘英杰1，孙吉雄2

（1.云南林业职业技术学院，云南昆明650224；2.甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州730070；3.云南林业科学院，云南昆明650201）

采用室内土柱模拟试验的方法，研究了中水灌溉下6种绿地植物根际土壤微生物数量的季节动态变化。结果表明，与清水灌溉相比，中水灌溉下土壤细菌、放线菌和真菌数量分布有增加的趋势；土壤微生物数量呈单峰曲线变化（5-11月），6种植物最大值均出现在7、8月；不同植物种对根际土壤微生物的增减变化有一定的影响，可能与植物具体的生物学特性有关。

中水；绿地灌溉；土壤微生物；季节动态

中水（reclaimed water）也叫“再生水”，是生活污水和工业废水经过一级、二级和深度处理后其水质达到一定标准的回用水。中水回用不仅能减少城市污水的排放量，又能减少对优质水的需求量，是高效利用有限水资源的关键所在。国外自20世纪60年代开始进行再生水利用。从水资源相对短缺的日本、以色列到水资源丰富的苏联、美国，都建设了相当规模的污水再生利用工程，并显示出明显效益［1-2］。我国从80年代初期开始进行污水再生利用研究，至今已有较为成熟的污水再生利用工艺。在二级生化处理的基础上，采用混凝、沉淀、过滤、氧化、消毒、膜技术、活性炭吸附等技术，这些技术可根据再生水利用的用途单独或组合使用，在一些工程上已优先考虑使用再生水［3］。

深圳市作为我国风景园林城市之一，拥有相当数量的公园、内湖等景观水体和众多的绿化带、苗圃、草坪和公园，绿化用水量逐年增加。将中水用于城市绿地灌溉，会拓宽中水的应用范围，一定程度上可缓解城市的供水压力。但中水水质中除含有大量的氮、磷等，还有大量的盐分、毒害离子及重金属，灌溉后是否会对绿地土壤产生负面影响？土壤微生物是土壤中活的有机体，是最活跃的土壤肥力因子之一［1］，土壤微生物的组成和变化对土壤中植物养分的转化与吸收以及各种土传性病虫害发生都有密切的关系［5］，中水灌溉是否会对土壤微生物产生影响？本研究对深圳市常见的6种植物采用室内土柱模拟的方法进行中水灌溉试验，对其根系层土壤微生物数量进行分析，旨在为中水灌溉绿地的适宜性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 深圳位于113°46″～114°37″E，22°27″～22°52″N，地处广东省东南沿海，九龙半岛北部，属亚热带海洋性气候。年平均气温22.3℃，最高气温38.7℃，最低气温0.2℃。每年4-9月为雨季，年降水量1 924.7mm，植被类型表现出热带和亚热带的过渡性。地带性代表植被类型为热带常绿季雨林，植物种类繁多。本试验在深圳市园林科学研究所实验中心玻璃温室内进行。

1.2 材料与方法

1.2.1 供试植物 采用深圳市具代表性的植物：台湾草（Zoysiapacifica）、大叶油草（Axonopusaffonis）、金叶假连翘（Durantarepens）、叶子花（Bougainvilleaspectabilis）、黄金榕（Ficusmicrocarpa）和龙眼（Litchichinensis）。

1.2.2 供试水质 试验灌溉所用中水出自深圳罗芳污水处理厂，试验期间每隔15～20d测定一次，表1所得值为测定5次的均值；清水采用深圳园科所院内自来水。

表1 灌溉水的化学性质Table 1 Chemical properties of irrigation water in this study

1.2.3 试验设计与处理 采用对比试验：每种植物设中水灌溉处理和清水对照（CK），分别3次重复。采用土柱（PVC管，∅内径×高=20cm×60cm，带有孔底座渗水）栽植供试植物，在玻璃温室内进行；土柱内土壤采自罗芳山林下干净的红壤土（容重1.56 g·cm-3，孔隙度39.14%，pH值8.2，有机质3.24 g·kg-1，全氮0.93g·kg-1，水解氮30.84 mg·kg-1，有效磷21.77mg·kg-1，速效钾288.72 mg·kg-1、全盐量8.57%），经晾干，过0.5cm孔的筛，装入土柱中（土壤低于土柱口2～3cm，便于浇水，以免溢出）。2008年4月初将供试植物定植于土柱内，用清水浇灌使植物正常生长；待供试植物根系布满根层土壤后，5月上旬，分别用中水和清水灌溉处理，具体方法是用供试水质分别浇灌土柱植物，间干间湿，保证植物水分需要。

自5月开始，定期于每月10日左右进行土壤取样开展微生物培养试验；土壤取样的方法是分别在栽植植物的土柱内，按照三点混合取样的方法，分3处分别取土柱0～20cm中部的土壤（植物根系层）各50g左右，置于预先准备好的塑料布上，剔除植物残根，充分混合均匀后装于无菌自封袋，带回实验室进行微生物培养计数（如不能及时培养，放入4℃冰箱内，不得超过2d，防止微生物数量组成的变化）。

1.2.4 微生物培养计数 采用固体平板法进行分离测定。细菌、真菌、放线菌分别用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、马丁氏培养基和改良高氏1号培养基培养［6-7］。取土样测定土壤含水量，计算水分系数，以便换算成每克干土中含微生物的数量［8-9］。

1.2.5 数据统计分析 数据处理和分析采用Excel 2003、SAS 8.1软件。

2 结果

2.1 中水灌溉对土壤细菌数量的影响 细菌是土壤微生物中所占数量最大、种类最多、功能最多的类群，也是最为活跃的一种微生物。不同植物根际的土壤细菌数量随季节的变化趋势是一致的（图1）。对比不同月份植物根际土壤细菌数量变化可看出，5-11月，6种植物根际土壤微生物数量呈单峰曲线变化，即从5月开始逐渐上升，至7月达到最大值，然后呈下降趋势；且中水灌溉下细菌数量基本大于清水灌溉，除在7、8月两者之间差异显著（P＜0.05）外，其他各月份差异均不显著（P＞0.05）。

对比6种植物根际土壤细菌数量变化，不同植物根际细菌数量的变化趋势基本一致，但增减幅度有所差异。各种植物中水灌溉和清水灌溉下的细菌平均数之差从大到小依次为台湾草（3.36×106）＞龙眼（3.16×106）＞大叶油草（3.11×106）＞金叶假连翘（2.79×106）＞黄金榕（1.56×106）＞叶子花（0.94×106）（图1）。

2.2 中水灌溉对土壤真菌数量的影响 6种植物根际土壤真菌数量变化5-11月也呈单峰曲线变化（图2）。即从5月开始逐渐增大，至7、8月达到最大值，然后呈下降趋势，且中水灌溉下真菌数量大于清水灌溉。台湾草在7月差异显著（P＜0.05），黄金榕、大叶油草、叶子花在7、8月差异显著；金叶假连翘在7-9月差异显著，龙眼在7、8、10月差异显著。

6种植物之间真菌数量的变化也存在差异。中水灌溉下，台湾草、大叶油草和叶子花在7月数量最大。其原因是6、7月为雨季，空气湿度大，不利于真菌菌丝的生长。与清水灌溉相比，中水灌溉试验期间（5-11月），真菌数量增减幅度（最大与最小值之差）最大的是台湾草（1.49×103），其次为金叶假连翘（0.92×103），而黄金榕（0.13×103）的增减幅度最小（图2）。

图1 中水灌溉下不同植物根系层土壤细菌数量的季节性变化Fig.1 Seasonal dynamic of soil bacterium at different root zones under reclaimed water irrigation

2.3 中水灌溉对土壤放线菌数量的影响 6种植物根际土壤放线菌数量的季节变化趋势与细菌、真菌的变化一致，也呈单峰曲线变化（图3）。从不同月份的变化看，从5月开始，6种植物根际土壤放线菌数量明显增大，至7月达到最大，然后又逐渐降低。对中水灌溉和清水灌溉下的放线菌数量进行t检验，中水与清水灌溉之间在7、8月差异显著（P＜0.05），其他各月份差异均不显著（P＞0.05）。表明不同月份的温、湿度变化对土壤放线菌的数量有明显的影响。

6种根际土壤放线菌的变化趋势一致，但在最大值与最小值的增减幅度上仍存在差异。中水灌溉与清水灌溉相比，放线菌数量的增减幅度大叶油草（3.92×105）和金叶假连翘（2.95×105）的变幅较大，其次是黄金榕（2.49×105）和台湾草（2.41×105），最小的是叶子花（1.41×105）（图3）。

图2 中水灌溉下不同植物根系层土壤真菌数量的季节性变化Fig.2 Seasonal dynamic of soil fungus at different root zones under reclaimed water irrigation

3 讨论

土壤微生物数量不仅是表征土壤质量好坏的重要生物学指标，而且是土壤有机质循环的积极参与者［9］。土壤微生物数量直接影响土壤的生物化学活性及养分的组成与转化，微生物数量多，土壤生物活性强，土壤有效养分供给充足，可作为评价土壤肥力的重要指标［10］。目前，一些研究认为，用中水灌溉绿地对土壤微生物的繁衍具有促进作用，有利于绿地植物根际土壤微生物数量的增加［11］。从本研究结果也可以看出，中水灌溉后在不同的季节，土壤微生物数量有一定程度的增加，且在7、8月与清水对照之间大都差异显著（P＜0.05）；其中细菌数量占优势，放线菌数量次之，真菌数量最少；三大类微生物数量均有明显的季节变化特征，呈单峰曲线趋势变化，微生物数量在夏季（7、8月）最高，在秋冬相对降低。由此表明，植物根际微生物的生长繁衍与气候条件密切相关，如土壤细菌以异养型为主，大多是中温型的需氧和兼性厌氧菌，受温度、含水量等多种因素影响，其数量的变化与不同月份气温正相关［16，8］。

不同植物种类对根际土壤微生物的增减变化也有一定的影响，但都表现出相同的季节变化趋势。台湾草能够较明显地影响细菌、真菌的数量，其次是大叶油草、金叶假连翘、黄金榕和龙眼，叶子花对中水灌溉下微生物数量的增减反应最不明显。其原因可能与不同的植物根系生长发育有关，如台湾草根系发达，在短期内可形成致密的根系层，对土壤营养物质的吸收利用相对增加，刺激细菌微生物对一些土壤有机质的分解转化，使微生物数量也相对增加；而叶子花、黄金榕、龙眼等乔灌木根系生长比草本慢，所以微生物活动也相对较慢，但仍与具体的植物种类有关，如植物本身的生物学特性（一些带菌根的植物），还包括植物根系生长过程中的分泌物、生理代谢产物，甚至包括凋落物分解等。

图3 中水灌溉下不同植物根系层土壤放线菌数量的季节性变化Fig.3 Seasonal dynamic change of soil actinomycetes at different root zones under reclaimed water irrigation

综上所述，中水灌溉可使绿地土壤微生物数量相对增加，促进土壤微生物的生长繁衍，但与灌溉水质、气温、土壤湿度、有机质多少及种类等诸多因素有关［17］。从季节动态上看，微生物数量也呈单峰曲线变化，符合微生物生态学规律。中水灌溉下，不同种类植物对根系层土壤微生物数量的影响不显著。但长期连续的中水灌溉可能会造成悬浮杂质、盐分等在局部区域大量积累，引起土壤理化性质的变化，从而影响微生物数量的种类与分布，需要做进一步的研究。

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Effects of short-term irrigation with reclaimed water on soil microbial quantity of greenbelt

WANG Qi1，2，LI Hong-wei1，SHI Chun-juan3，ZHOU De-quan1，LIU Ying-jie1，SUN Ji-xiong3
（1.Yunnan Forestry Technological College，Kunming 650201，China；2.College of Grassland Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730072，China；3.Yunnan Academy of Forest，Kunming 650224，China）

The simulation experiment with soil column was carried out to determine the effects of shortterm irrigation with reclaimed water on seasonal dynamic changes of microbial population in the root soil layer of greenbelt.The results of this study showed that the short-term irrigation with reclaimed water increased the quantity of bacteria，fungus，actinomycete in soil when compared to clean water.The change of soil microbial quantity showed a single peak curve from May to November，and peaked in July or August.The differently changeable trends of soil microbial quantity were found in this study among six plants，which was possibly related to the biological characteristics of plants.

reclaimed water；greenbelt irrigation；soil microorganism；seasonal change

SUN Ji-xiong E-mail：sunjixiong0725＠yahoo.com.cn

S154.3

A

1001-0629（2012）03-0346-06

2011-03-09 接受日期：2011-06-13

2009年度中央财政林业科技推广示范跨区域重点推广示范项目：珠江流域石漠化地区优良适生树种推广示范；中水灌溉对园林绿地系统影响评价项目

王齐（1975-），男，甘肃秦安人，在读博士生，讲师，主要从事草坪科学与管理、中水灌溉相关研究工作。

E-mail：wangqi0213＠yahoo.com.cn

孙吉雄 E-mail：sunjixiong0725＠yahoo.com.cn