再生水灌溉对冷季型草坪草生长的影响

刘金荣,杨有俊，郑明珠，张旭,刘译锴

(草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

再生水(Reclaimed Water)是生活污水和工业废水经过一级、二级和深度处理后达到农田灌溉用水标准的回用水,其水质稳定、水量大且集中[1-2]。再生水回用对于缓解城市用水紧张，减少城市污水排放，改善自然环境，降低能耗具有深远的意义[3]。目前，世界上许多缺水的国家和城市已开始积极利用城市污水，将其转换为可再利用的水源，并且取得了一定的成果。美国有1/3的城市污水已实现了处理后再利用，俄罗斯、英国及中东等各国也已开展了再生水利用的实践[4]。我国是一个水资源匮乏的农业大国，人均水资源相当有限，上述国家的实践以及成功的经验对于我国水资源问题的解决具有十分重要的借鉴意义。国内北方许多缺水城市，如北京、天津、大连等，已开始使用再生水灌溉公园、街道的草坪和树木等[5-7]。孙吉雄等[8]和周陆波等[9]在北京市利用再生水灌溉草坪草，发现若干生理指标均与清水灌溉无显著差异，且能较明显地增强草坪草抗性。崔超[10]对天津经济开发区再生水回用于草坪绿地进行对比试验发现，与自来水相比，使用再生水灌溉对草坪的表观质量和生理指标的影响没有显著差异。王齐等[11]对深圳市常见的绿地植物为研究表明，再生水灌溉绿地有利于植物的生长发育。

兰州市年降水量为250～350 mm，降水量少，属于典型半干旱地区。兰州市每年向黄河排入的废水达1.68亿m3[12]，既浪费了宝贵的水资源，又对黄河下游的生态系统造成了极大的破坏。因此，开展再生水利用的研究对兰州的发展具有重要的意义。目前，尚未见有关兰州市利用再生水灌溉对城市草坪绿地影响的研究报道。因此，本研究以兰州大学榆中校区污水处理中心所处理的再生水为研究对象，对常见冷季型草坪草多年生黑麦草(Loliumperenne)、高羊茅(Festucaarundinacea)和草地早熟禾(Poapratensis)进行灌溉试验，研究再生水灌溉对草坪绿地生长的影响，以期为再生水在城市绿化和农业灌溉中的科学使用以及干旱地区草坪草种选择、养护管理等提供一定的理论依据。

1 试验材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试水 试验灌溉用水来自兰州大学榆中校区污水处理中心，水质指标也由该处理中心提供(表1)。

1.1.2供试植物 试验所用草坪草种均由美国百绿集团提供，包括多年生黑麦草品种潘多拉(Panterra)、首相(Premier)，高羊茅品种凌志(Barlexas)、易凯(Easy care)，草地早熟禾品种百胜(Barvictor)、百斯特(Barrister)。

表1 试验再生水和自来水水质指标Table 1 Quality indicators of reclaimed water and tap water

1.1.3材料处理 试验在兰州大学榆中校区草地农业科技学院人工智能温室进行，温室环境为白天25 ℃(07:00-21:00)，晚上19 ℃(21:00-07:00)，相对湿度65%，光照强度800 μmol·m-2·s-1。于2011年5月13日选择圃内生长一年且长势健壮均一的供试草种草皮移入花盆中(直径11 cm，深15 cm)，盆中装当地原土2.35 kg，土壤类型为黄绵土，土壤pH值7.44，容重1.29 g·cm-3，有机质含量0.74%，全氮0.06%，速效磷4.77 mg·kg-1，速效钾132.95 mg·kg-1。草坪修剪高度为7 cm。

1.2试验方法 待草坪恢复生长1个月后，将试验材料分为两组，对照组采用自来水灌溉，处理组采用再生水灌溉，每隔3 d浇水1次，每盆每次定量浇灌(约350 mL)。试验期间不进行追肥，并及时防治病虫害。自2011年7月8日开始，每隔25 d测定各项指标一次，共测5次，10月16日测定叶绿素含量和根系活力，处理结束。

1.3测定指标及方法

草坪草再生量测定：每隔25 d对草坪进行修剪，留茬高度为7 cm，收集修剪掉的草，用0.001 g的电子天平称量鲜质量并记录，求平均后作为处理的再生量。

草坪草质地测定：每处理3盆，每盆随机选取5株测定叶宽，挑选每株中最宽的叶片，用游标卡尺测量叶片的最宽处，取平均值。细胞膜相对透性采用电导法测定，以相对电导率表示膜相对透性[13]。叶绿素含量参照杨振德[14]的分光光度法。根系活力测定参照白宝璋等[15]的甲醛浸泡法。

用SPSS 17.0软件对数据进行方差分析和多重比较，用SigmaPlot 10.0软件制图。

2 结果与分析

2.1再生水灌溉对草坪草再生量的影响 对整个试验期间每一时期自来水与再生水浇灌下的6种草坪草的再生量进行配对t检验后可知，各品种草坪草再生水灌溉的再生量显著大于自来水(P<0.05)，而各测定时期间差异不明显(图1)。

2.2再生水灌溉对草坪草叶宽的影响 再生水灌溉前期，6种草坪草叶宽与自来水灌溉前期间无显著差异(P>0.05)。灌溉后期(10月16日)分别调查潘多拉、首相、凌志和易凯，再生灌溉水较自来水灌溉叶宽分别显著增加了29.4%、38.5%、26.0%和23.0%(图2)。

2.3再生水灌溉对草坪草叶绿素含量的影响 再生水灌溉条件下叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著大于自来水灌溉(P<0.05)。与自来水灌溉相比，再生水灌溉条件下潘多拉、首相、凌志、易凯、百胜和百斯特总叶绿素含量分别显著增加21.6%、21.0%、21.3%、75.6%、120.0%和52.3%；绿素a含量分别显著增加54.7%、60.6%、12.5%、60.4%、86.5%和28.4%(P<0.05)；叶绿素b含量分别显著增加16.0%、18.1%、12.6%、31.0%、86.7%和23.2%(P<0.05)，两种水质灌溉条件下叶绿素a/b趋于一致，无显著差异(P>0.05)(图3)。

2.4再生水灌溉对草坪草质膜透性的影响 不同草坪草叶片的相对电导率在再生水和自来水灌溉条件下有一定的差异，但基本在同一水平上(图4)。经配对t测验,再生水灌溉对草坪草的细胞膜透性无明显影响。与自来水相比，叶片相对电导率变化幅度最大的是百胜(1.98%～9.26%)，变幅最小的是首相(1.30%～7.00%)。

对比不同时期(7-10月)的变化，再生水灌溉条件下6种草坪草叶片相对电导率的变化因种而异，在8月前呈降低趋势，9月开始呈现连续长高趋势(图4)。

2.5再生水灌溉对植物根系活力的影响 根系活力可以反映植物在逆境下的生长状态。草坪草在再生水灌溉条件下的根活力与自来水灌溉相比无显著差异。再生水灌溉条件下，潘多拉、首相、凌志、易凯、百胜、百斯特的根系活力分别降低了23.8%、23.1%、5.8%、9.8%、4.8%和6.4%，差异不显著(P>0.05)(图5)。

图1 再生水灌溉下不同草坪草再生量的变化Fig.1 Change of grasses’ regeneration under reclaimed water irrigation

图2 再生水灌溉下不同草坪草叶宽的变化Fig.2 Change of different grasses’ leaf width under reclaimed water irrigation

图3 再生水灌溉下不同草坪草的叶绿素含量Fig.3 Change of different grasses’ leaf chlorophyll content under reclaimed water irrigation

图4 再生水灌溉下不同草坪草叶片相对电导率的变化Fig.4 Change of relative conductivity in different grasses’ leaves under reclaimed water irrigation

图5 再生水灌溉下不同草坪草的根系活力的变化Fig.5 Change of different grasses root system activity under reclaimed water irrigation

3 讨论与结论

草坪草再生量是不同水质灌溉条件下评价草坪草生长状况最综合的指标，反映了草坪的盖度、密度以及生长势等草坪景观性状[16]。本研究中再生水灌溉显著增加了草坪草再生量。Kevin等[17]研究发现，再生水富含作物所需的氮、磷、钾等营养元素,其合理施用能提高土壤肥力，促进作物生长，减少肥料的施用量。诸多研究表明，再生水灌溉可以增加土壤肥力。这证实了再生水可以增加土壤肥力[18-20]，提供作物生长所需的营养元素，促进草坪草生长。

草坪的质地由草坪草的叶宽决定，而叶宽受植物品种、管理技术及栽培密度等因素的影响[21]。本研究结果显示，短期再生水灌溉对草坪草叶片宽度未造成不利影响。在试验观测前期，两种水质灌溉条件下，6种草坪草叶宽无显著差异，100 d后潘多拉、首相、凌志、易凯在再生水灌溉条件下叶宽显著大于自来水灌溉(P<0.05)。可能是再生水中多种化学元素的累积，增加了土壤养分，前期累积较少，未能影响草坪草正常生长，后期经过一段试验期积累影响较明显。彭致功等[22]研究认为，再生水灌溉造成盐分的相对富集，累积盐分的增加抑制叶片宽度的增大，这与本研究不一致，可能与再生水水质以及种植植物有关，具体原因还有待进一步探究。

叶绿素是植物进行光合作用的重要物质，其含量直接影响植物光合作用的光能利用效率，是重要的生理指标之一[23]。叶绿素含量高则草坪草长势好。对色素含量的分析已成为评价植物长势的一种重要手段[24]。本试验中再生水灌溉的草坪草总叶绿素含量、叶绿素a和叶绿素b含量显著高于自来水灌溉。分析其原因，可能是再生水中丰富的N和Mg等为叶绿素合成提供了必需的元素，特别是能确保叶绿素的正常合成氨氮[25-27]。总体而言，再生水灌溉能促进草坪草生长，使草坪草颜色呈现墨绿色，而自来水灌溉的草坪草黄叶增多,叶片颜色明显较淡。

细胞膜透性状况是反映植物细胞膜系统在环境因素胁迫下受损程度的重要指标，植物细胞膜系统受损后，叶片相对电导率升高，草坪草膜透性增大[9]。孙吉雄等[8]用二级处理水灌溉4种草坪草，半年后与自来水相比细胞膜透性差异不显著。经分析，本试验中再生水浇灌对草坪草的质膜透性没有明显影响，与自来水之间差异不显著。这证实了短期再生水灌溉不会对草坪草造成显著伤害。

根系活力可以反映植物在逆境条件下的生长状态[28]。再生水灌溉降低根系活力的原因可能与再生水中含较多的盐分有关。有研究表明，再生水灌溉可以导致钠离子在植物体内的累积，从而对植物造成伤害[29-30]，草坪草根系焦黄和生长不良等症状的主要原因是盐分积累[31]。但也可能是由于再生水中悬浮物质堵塞了土壤中的气孔，影响了根系的正常生长[32-33]。本试验表明，短期再生水灌溉对草坪草根系未造成显著影响，未伤害草坪草根系的正常生长。

6种草坪草在再生水灌溉下表现优异。与自来水灌溉相比,再生水灌溉在试验观测期内不仅能确保草坪质地细腻, 而且还能显著促进草坪草的生长,使草坪色泽深绿，同时未对草坪草根系和质膜透性造成不良影响。因此，将再生水用于草坪草的灌溉具有非常好的应用前景。兰州市短期再生水灌溉能促进草坪草的生长,但是长期再生水灌溉还有待进一步研究。总之，在兰州地区，再生水用于草坪草绿地灌溉具有宽阔的推广应用前景。采用再生水灌溉草坪不仅可以为我们提供一个经济可靠的新水源,还可以大大缓解了水资源紧缺的压力。

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