再生水不同灌水水平对土壤质量及致病菌分布的影响

论文摘要

随着水资源供需矛盾不断加剧,作为替代水源的再生水农业利用日益受到重视。本研究通过室内土柱灌水试验,设置自来水、再生水两种灌溉水质,充分灌溉、非充分灌溉两种灌水水平,以再生水和自来水不同灌水水平条件下的土壤为研究对象,测定并分析了不同灌水处理下060cm土层土壤化学特性、酶活性、重金属、微生物群落结构及致病菌含量及分布特征,研究结果为合理利用再生水,实现再生水灌溉土壤环境质量安全提供理论依据。取得主要结论如下:（1）再生水灌溉提高了土壤可溶性盐、总磷和总氮含量,对土壤pH无明显影响。再生水充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了土壤总磷含量及深层土壤盐分含量;其中充分灌溉下土壤总磷含量相比非充分灌溉提升4.29%34.4%,充分灌溉下深层土壤盐分含量相比非充分灌溉提升33.5%122%;再生水两种灌水水平下土壤氮含量差异性受灌水时限影响较大,各处理土壤总氮含量随灌水时间的增加呈先升高后降低趋势;两种灌水水平下的土壤pH差异始终不明显。（2）相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水提高了部分土层碳、氮循环转化酶活性;其中再生水灌溉下土壤脲酶活性相比自来水灌溉提升8.14%34.3%,再生水灌溉下土壤蔗糖酶活性相比自来水灌溉提升7.80%27.4%。前期两种灌水水平下脲酶活性无明显差异,300d后充分灌溉处理部分土层脲酶活性相比非充分灌溉有所提升;前期再生水充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了深层土壤过氧化氢酶活性,300d后两种灌水水平下060cm土层过氧化氢酶活性均无明显差异。（3）再生水灌溉提高了部分土层重金属含量,且在较高灌水水平下,表层土壤Cd含量有显著提高。再生水灌溉下土壤4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）含量虽在不同程度上有所提高,但仍远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》[GB15618-2018]中重金属筛选值;再生水充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd含量,两种灌水水平对Pb、Zn含量影响不大。（4）在相似水平为97%的条件下,再生水灌溉相比自来水降低了土壤微生物多样性和OTU数量;充分灌溉相比非充分灌溉降低了深层土壤微生物多样性;不同处理土壤细菌类群主要为放线菌门和变形菌门;无论是在充分灌溉还是非充分灌溉下,再生水灌溉均对土壤放线菌门表现为促进作用,抑制变形菌门生长;再生水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门、变形菌门具有促进作用,对土壤绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门具有抑制作用;再生水灌水水平越高,越有利于土壤中优势菌群的生长。主成分分析表明,土壤微生物群落在不同处理下的代谢功能存在一定差异,不同主成分下的土壤微生物群落聚集形式不同。各处理土壤微生物代谢通路丰度占比最大的为膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢,再生水辅以较高灌水水平能够显著促进表层土壤微生物的膜转运、碳水化合物代谢及氨基酸代谢过程。（5）相同灌水水平下,短期再生水灌溉显著提高了土壤耐热大肠菌群数量,长期深层土壤无明显差异;短期再生水两种灌水水平下表层土壤耐热大肠菌群数量差异显著,长期灌溉两种灌水水平表层土壤差异性逐渐减小,大部分土层均无明显差异;各处理表层土壤耐热大肠菌群数量均随灌溉时间的增加呈逐渐降低趋势,深层土壤则表现为先降低后升高的趋势。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 英文缩略表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 再生水灌溉发展现状
•     1.2.2 再生水灌溉对土壤理化特性的影响
•     1.2.3 再生水灌溉对土壤酶活性的影响
•     1.2.4 再生水灌溉土壤重金属污染风险研究
•     1.2.5 再生水灌溉对土壤微生物群落组成的影响
•     1.2.6 再生水灌溉土壤病原菌污染风险研究
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 试验材料与方法
•   2.1 供试土壤与试验用水
•   2.2 试验设计
•   2.3 试验测定项目与方法
•   2.4 数据处理方法
• 第三章 再生水不同灌水水平对土壤化学指标的影响
•   3.1 再生水不同灌水水平对土壤可溶性盐分布的影响
•   3.2 再生水不同灌水水平对土壤pH的影响
•   3.3 再生水不同灌水水平对土壤总氮的影响
•   3.4 再生水不同灌水水平对土壤总磷的影响
•   3.5 本章小结
• 第四章 再生水不同灌水水平对土壤酶活性的影响
•   4.1 再生水不同灌水水平对土壤脲酶活性的影响
•   4.2 再生水不同灌水水平对土壤蔗糖酶活性的影响
•   4.3 再生水不同灌水水平对土壤过氧化氢酶活性的影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 再生水不同灌水水平土壤重金属污染风险研究
•   5.1 再生水不同灌水水平土壤重金属Cd污染风险研究
•   5.2 再生水不同灌水水平土壤重金属Pb污染风险研究
•   5.3 再生水不同灌水水平土壤重金属Cu污染风险研究
•   5.4 再生水不同灌水水平土壤重金属Zn污染风险研究
•   5.5 本章小结
• 第六章 再生水不同灌水水平对土壤微生物群落结构的影响
•   6.1 土壤微生物群落生物信息学分析
•     6.1.1 基因组DNA鉴定及PCR扩增
•     6.1.2 稀释曲线
•   6.2 再生水不同灌水水平土壤细菌群落多样性分析
•   6.3 再生水不同灌水水平土壤细菌物种数量（OTUs）分析
•   6.4 再生水不同灌水水平土壤细菌群落组成分析
•   6.5 基于16S的土壤微生物功能预测分析
•   6.6 本章小结
• 第七章 再生水不同灌水水平对土壤致病菌分布的影响
•   7.1 再生水不同灌水水平对土壤耐热大肠菌群分布的影响
•   7.2 再生水不同灌水水平对土壤大肠菌群分布的影响
•   7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
•   8.1 主要结论
•   8.2 创新点
•   8.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩洋

导师: 齐学斌

关键词: 再生水,土壤质量,重金属,微生物群落结构,致病菌

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学,农业工程,农艺学,农艺学

单位: 中国农业科学院

分类号: S274;S153;S154.3

总页数: 82

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