短期中水灌溉對綠地土壤微生物數量的影響

王齊，李宏偉，師春娟，周德全，劉英杰，孫吉雄

（1.云南林業職業技術學院，云南昆明650224；2.甘肅農業大學草業學院，甘肅蘭州730070；3.云南林業科學院，云南昆明650201）

短期中水灌溉對綠地土壤微生物數量的影響

王齊1，2，李宏偉1，師春娟3，周德全1，劉英杰1，孫吉雄2

（1.云南林業職業技術學院，云南昆明650224；2.甘肅農業大學草業學院，甘肅蘭州730070；3.云南林業科學院，云南昆明650201）

采用室內土柱模擬試驗的方法，研究了中水灌溉下6種綠地植物根際土壤微生物數量的季節動態變化。結果表明，與清水灌溉相比，中水灌溉下土壤細菌、放線菌和真菌數量分布有增加的趨勢；土壤微生物數量呈單峰曲線變化（5-11月），6種植物最大值均出現在7、8月；不同植物種對根際土壤微生物的增減變化有一定的影響，可能與植物具體的生物學特性有關。

中水；綠地灌溉；土壤微生物；季節動態

中水（reclaimed water）也叫“再生水”，是生活污水和工業廢水經過一級、二級和深度處理后其水質達到一定標準的回用水。中水回用不僅能減少城市污水的排放量，又能減少對優質水的需求量，是高效利用有限水資源的關鍵所在。國外自20世紀60年代開始進行再生水利用。從水資源相對短缺的日本、以色列到水資源豐富的蘇聯、美國，都建設了相當規模的污水再生利用工程，并顯示出明顯效益［1-2］。我國從80年代初期開始進行污水再生利用研究，至今已有較為成熟的污水再生利用工藝。在二級生化處理的基礎上，采用混凝、沉淀、過濾、氧化、消毒、膜技術、活性炭吸附等技術，這些技術可根據再生水利用的用途單獨或組合使用，在一些工程上已優先考慮使用再生水［3］。

深圳市作為我國風景園林城市之一，擁有相當數量的公園、內湖等景觀水體和眾多的綠化帶、苗圃、草坪和公園，綠化用水量逐年增加。將中水用于城市綠地灌溉，會拓寬中水的應用范圍，一定程度上可緩解城市的供水壓力。但中水水質中除含有大量的氮、磷等，還有大量的鹽分、毒害離子及重金屬，灌溉后是否會對綠地土壤產生負面影響？土壤微生物是土壤中活的有機體，是最活躍的土壤肥力因子之一［1］，土壤微生物的組成和變化對土壤中植物養分的轉化與吸收以及各種土傳性病蟲害發生都有密切的關系［5］，中水灌溉是否會對土壤微生物產生影響？本研究對深圳市常見的6種植物采用室內土柱模擬的方法進行中水灌溉試驗，對其根系層土壤微生物數量進行分析，旨在為中水灌溉綠地的適宜性提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 深圳位于113°46″～114°37″E，22°27″～22°52″N，地處廣東省東南沿海，九龍半島北部，屬亞熱帶海洋性氣候。年平均氣溫22.3℃，最高氣溫38.7℃，最低氣溫0.2℃。每年4-9月為雨季，年降水量1 924.7mm，植被類型表現出熱帶和亞熱帶的過渡性。地帶性代表植被類型為熱帶常綠季雨林，植物種類繁多。本試驗在深圳市園林科學研究所實驗中心玻璃溫室內進行。

1.2 材料與方法

1.2.1 供試植物 采用深圳市具代表性的植物：臺灣草（Zoysiapacifica）、大葉油草（Axonopusaffonis）、金葉假連翹（Durantarepens）、葉子花（Bougainvilleaspectabilis）、黃金榕（Ficusmicrocarpa）和龍眼（Litchichinensis）。

1.2.2 供試水質 試驗灌溉所用中水出自深圳羅芳污水處理廠，試驗期間每隔15～20d測定一次，表1所得值為測定5次的均值；清水采用深圳園科所院內自來水。

表1 灌溉水的化學性質Table 1 Chemical properties of irrigation water in this study

1.2.3 試驗設計與處理 采用對比試驗：每種植物設中水灌溉處理和清水對照（CK），分別3次重復。采用土柱（PVC管，?內徑×高=20cm×60cm，帶有孔底座滲水）栽植供試植物，在玻璃溫室內進行；土柱內土壤采自羅芳山林下干凈的紅壤土（容重1.56 g·cm-3，孔隙度39.14%，pH值8.2，有機質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，速效鉀288.72 mg·kg-1、全鹽量8.57%），經晾干，過0.5cm孔的篩，裝入土柱中（土壤低于土柱口2～3cm，便于澆水，以免溢出）。2008年4月初將供試植物定植于土柱內，用清水澆灌使植物正常生長；待供試植物根系布滿根層土壤后，5月上旬，分別用中水和清水灌溉處理，具體方法是用供試水質分別澆灌土柱植物，間干間濕，保證植物水分需要。

自5月開始，定期于每月10日左右進行土壤取樣開展微生物培養試驗；土壤取樣的方法是分別在栽植植物的土柱內，按照三點混合取樣的方法，分3處分別取土柱0～20cm中部的土壤（植物根系層）各50g左右，置于預先準備好的塑料布上，剔除植物殘根，充分混合均勻后裝于無菌自封袋，帶回實驗室進行微生物培養計數（如不能及時培養，放入4℃冰箱內，不得超過2d，防止微生物數量組成的變化）。

1.2.4 微生物培養計數 采用固體平板法進行分離測定。細菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基、馬丁氏培養基和改良高氏1號培養基培養［6-7］。取土樣測定土壤含水量，計算水分系數，以便換算成每克干土中含微生物的數量［8-9］。

1.2.5 數據統計分析 數據處理和分析采用Excel 2003、SAS 8.1軟件。

2 結果

2.1 中水灌溉對土壤細菌數量的影響 細菌是土壤微生物中所占數量最大、種類最多、功能最多的類群，也是最為活躍的一種微生物。不同植物根際的土壤細菌數量隨季節的變化趨勢是一致的（圖1）。對比不同月份植物根際土壤細菌數量變化可看出，5-11月，6種植物根際土壤微生物數量呈單峰曲線變化，即從5月開始逐漸上升，至7月達到最大值，然后呈下降趨勢；且中水灌溉下細菌數量基本大于清水灌溉，除在7、8月兩者之間差異顯著（P＜0.05）外，其他各月份差異均不顯著（P＞0.05）。

對比6種植物根際土壤細菌數量變化，不同植物根際細菌數量的變化趨勢基本一致，但增減幅度有所差異。各種植物中水灌溉和清水灌溉下的細菌平均數之差從大到小依次為臺灣草（3.36×106）＞龍眼（3.16×106）＞大葉油草（3.11×106）＞金葉假連翹（2.79×106）＞黃金榕（1.56×106）＞葉子花（0.94×106）（圖1）。

2.2 中水灌溉對土壤真菌數量的影響 6種植物根際土壤真菌數量變化5-11月也呈單峰曲線變化（圖2）。即從5月開始逐漸增大，至7、8月達到最大值，然后呈下降趨勢，且中水灌溉下真菌數量大于清水灌溉。臺灣草在7月差異顯著（P＜0.05），黃金榕、大葉油草、葉子花在7、8月差異顯著；金葉假連翹在7-9月差異顯著，龍眼在7、8、10月差異顯著。

6種植物之間真菌數量的變化也存在差異。中水灌溉下，臺灣草、大葉油草和葉子花在7月數量最大。其原因是6、7月為雨季，空氣濕度大，不利于真菌菌絲的生長。與清水灌溉相比，中水灌溉試驗期間（5-11月），真菌數量增減幅度（最大與最小值之差）最大的是臺灣草（1.49×103），其次為金葉假連翹（0.92×103），而黃金榕（0.13×103）的增減幅度最小（圖2）。

圖1 中水灌溉下不同植物根系層土壤細菌數量的季節性變化Fig.1 Seasonal dynamic of soil bacterium at different root zones under reclaimed water irrigation

2.3 中水灌溉對土壤放線菌數量的影響 6種植物根際土壤放線菌數量的季節變化趨勢與細菌、真菌的變化一致，也呈單峰曲線變化（圖3）。從不同月份的變化看，從5月開始，6種植物根際土壤放線菌數量明顯增大，至7月達到最大，然后又逐漸降低。對中水灌溉和清水灌溉下的放線菌數量進行t檢驗，中水與清水灌溉之間在7、8月差異顯著（P＜0.05），其他各月份差異均不顯著（P＞0.05）。表明不同月份的溫、濕度變化對土壤放線菌的數量有明顯的影響。

6種根際土壤放線菌的變化趨勢一致，但在最大值與最小值的增減幅度上仍存在差異。中水灌溉與清水灌溉相比，放線菌數量的增減幅度大葉油草（3.92×105）和金葉假連翹（2.95×105）的變幅較大，其次是黃金榕（2.49×105）和臺灣草（2.41×105），最小的是葉子花（1.41×105）（圖3）。

圖2 中水灌溉下不同植物根系層土壤真菌數量的季節性變化Fig.2 Seasonal dynamic of soil fungus at different root zones under reclaimed water irrigation

3 討論

土壤微生物數量不僅是表征土壤質量好壞的重要生物學指標，而且是土壤有機質循環的積極參與者［9］。土壤微生物數量直接影響土壤的生物化學活性及養分的組成與轉化，微生物數量多，土壤生物活性強，土壤有效養分供給充足，可作為評價土壤肥力的重要指標［10］。目前，一些研究認為，用中水灌溉綠地對土壤微生物的繁衍具有促進作用，有利于綠地植物根際土壤微生物數量的增加［11］。從本研究結果也可以看出，中水灌溉后在不同的季節，土壤微生物數量有一定程度的增加，且在7、8月與清水對照之間大都差異顯著（P＜0.05）；其中細菌數量占優勢，放線菌數量次之，真菌數量最少；三大類微生物數量均有明顯的季節變化特征，呈單峰曲線趨勢變化，微生物數量在夏季（7、8月）最高，在秋冬相對降低。由此表明，植物根際微生物的生長繁衍與氣候條件密切相關，如土壤細菌以異養型為主，大多是中溫型的需氧和兼性厭氧菌，受溫度、含水量等多種因素影響，其數量的變化與不同月份氣溫正相關［16，8］。

不同植物種類對根際土壤微生物的增減變化也有一定的影響，但都表現出相同的季節變化趨勢。臺灣草能夠較明顯地影響細菌、真菌的數量，其次是大葉油草、金葉假連翹、黃金榕和龍眼，葉子花對中水灌溉下微生物數量的增減反應最不明顯。其原因可能與不同的植物根系生長發育有關，如臺灣草根系發達，在短期內可形成致密的根系層，對土壤營養物質的吸收利用相對增加，刺激細菌微生物對一些土壤有機質的分解轉化，使微生物數量也相對增加；而葉子花、黃金榕、龍眼等喬灌木根系生長比草本慢，所以微生物活動也相對較慢，但仍與具體的植物種類有關，如植物本身的生物學特性（一些帶菌根的植物），還包括植物根系生長過程中的分泌物、生理代謝產物，甚至包括凋落物分解等。

圖3 中水灌溉下不同植物根系層土壤放線菌數量的季節性變化Fig.3 Seasonal dynamic change of soil actinomycetes at different root zones under reclaimed water irrigation

綜上所述，中水灌溉可使綠地土壤微生物數量相對增加，促進土壤微生物的生長繁衍，但與灌溉水質、氣溫、土壤濕度、有機質多少及種類等諸多因素有關［17］。從季節動態上看，微生物數量也呈單峰曲線變化，符合微生物生態學規律。中水灌溉下，不同種類植物對根系層土壤微生物數量的影響不顯著。但長期連續的中水灌溉可能會造成懸浮雜質、鹽分等在局部區域大量積累，引起土壤理化性質的變化，從而影響微生物數量的種類與分布，需要做進一步的研究。

［1］李洪良，邵孝侯，黃鑫，等.農田污水灌溉的危害研究進展與解決對策［J］.節水灌溉，2007（2）：14-21.

［2］王齊，譚一凡，史正軍，等.中水灌溉對綠地植物影響的研究綜述［J］.草業科學，2009，26（3）：111-117.

［3］莊志勇，李衛東.城市綠化節水技術的應用［J］.節水灌溉，2007（5）：63-64.

［4］范君華，劉明，洪遠新，等.不同利用方式對土壤微生物區系和活性的影響［J］.塔里木農墾大學學報，2002，14（1）：15-17.

［5］郭樹凡，陳錫時，汪景寬.覆膜土壤微生物區系研究［J］.土壤通報，1995，26（1）：36-39.

［6］中國科學院南京土壤研究所微生物室.土壤微生物研究法［M］.北京：科學出版社，1985：54-59.

［7］程麗娟，薛泉宏.微生物學實驗技術［M］.西安：世界圖書出版公司，2000：80-83.

［8］孫小鳳，阿繼軍.青海湟水流域農田典型土壤微生物動態變化定位研究［J］.甘肅農業科技，2003（9）：30-34.

［9］楊萬勤，王開運.森林土壤酶的研究進展［J］.林業科學，2004，40（2）：152-159.

［10］陳光升，鐘穗成，齊代華.縉云山常綠闊葉林土坡酶活性與土壤肥力的關系［J］.四川師范學院學報（自然科學版），2002，23（1）：19-23.

［11］殷國蘭，李梅，吳宗興，等.岷江干旱河谷輻射松人工林土壤微生物數量的季節動態［J］.四川農業大學學報，2007，25（4）：410-414.

［12］Yuan Y W.The effect of effluent irrigation on different microorganism quantities in soil［J］.Water Saving Irrigation，2003（6）：15-17.

［13］韓烈保，周陸波，甘一萍，等.再生水灌溉對草坪土壤微生物的影響［J］.北京林業大學學報，2006，28（增刊1）：73-77.

［14］張洪生，張克強，韓烈保，等.再生水灌溉對綠地土壤環境的影響［J］.北京林業大學學報，2006，28（增刊1）：78-84.

［15］郭逍宇，董志，宮輝力.再生水灌溉對草坪土壤微生物群落的影響［J］.中國環境科學，2006，26（4）：482-485.

［16］李濤，潘志華，安萍莉，等.北方農牧交錯帶（武川縣）土壤微生物數量分布及層化比率研究［J］.水土保持學報，2006，20（1）：99-102.

［17］周陸波.再生水灌溉對城市草坪綠地的影響［D］.北京：北京林業大學，2006：83-84.

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年度中央財政林業科技推廣示范跨區域重點推廣示范項目：珠江流域石漠化地區優良適生樹種推廣示范；中水灌溉對園林綠地系統影響評價項目

王齊（1975-），男，甘肅秦安人，在讀博士生，講師，主要從事草坪科學與管理、中水灌溉相關研究工作。

E-mail：wangqi0213＠yahoo.com.cn

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