1、再生水灌溉对园林植物和土壤的影响研究王艳春 张莉楠 古润泽（北京市园林科学研究所，北京，100102） 摘要：本研究采用盆栽试验和绿地调查的方法，研究了北京地区有代表性的园林植物浇灌再生水的植物生长状况，并采集植物生长立地土壤和植物叶片进行化验分析。结果表明，植株生长良好，叶色正常，试验期间内未见有异常现象；浇灌再生水的植物（油松、玉兰、银杏、棣棠、紫薇、早园竹）叶片内出现了钠元素含量增加，而氮、磷、钾和微量元素含量则没有明显变化。再生水浇灌的盆栽土壤中交换态钠有累积趋势，但尚未达到危害水平。关键词： 再生水 园林植物 土壤 影响Effects of Irrigation with Recla
2、imed Water on the Garden Plants and Soil Wang yanchun, Zhang linan, Gu runze(Beijing Research Institute for Gardens, Beijing, 100102)Abstract: Pot experiments and greenland investigation were adopted to study the growth of representative garden plants irrigated with reclaimed water and chemical anal
3、ysis of the leaves and the soil were also conducted. The results showed that there was no obvious difference between reclaimed water and tap water irrigation. There was an increase of sodium in the leaves of some plants, such as Pinus tabulaeformis, Magnolia denudata, Ginkgo biloba , Kerria japonica
4、 , while nitrogen, phosphorus, potassium remained steady. The exchangeable sodium increased in the pot soil, but the level was safe for the plants.Key words: reclaimed water, garden plants, soil, effects北京市是一个严重缺水城市，人均占有水资源量仅 300 m3 左右，为全国人均水资源占有量的 1/8，世界人均水资源占有量的 1/32。随着经济发展和城市化进程的加快，北京的缺水问题更加突出。根据
5、北京市国民经济发展目标和城市总体规划，北京市生活、工业、农业和城市河湖环境需水量 2020 年将达到 60 多亿立方米，年缺水约 20 亿立方米。城市园林绿化是用水较多的行业之一，据不完全统计，北京城市现有绿地约 2.8 万公顷，每公顷绿地每年的补水量按 7000 吨计算，全市每年园林灌溉需水量约 2 亿立方米，而且随着2008 年奥运会申办成功， “绿色奥运”的目标给北京市园林行业提出了更高的要求，在保证园林绿地质量的前提下，到 2008 年绿化覆盖率要达到 45 ，这无疑会增加对水的需求量。水资源严重不足已成为制约北京城市社会、经济发展的第一瓶颈，一方面城市缺水十分严重，一方面大量的城市污
6、水经处理后又白白流失，浪费了大量的可利用资源。再生水与其它替代水源（远距离调水、海水淡化、雨水收集利用等）比较，在资源可靠性、技术进步潜力、生态环境影响、工程效率等方面都具有优势。北京市政府在2008 年奥运会申办报告中的承诺，2008 年城市污水处理率达到 90以上，污水回用率达到 50，为实现北京市政府的奥运绿色目标承诺，必须推动再生水的利用，园林绿化使用再生水是必然趋势。目前再生水水质与污水相比有了实质的改善，城市污水成分也有很大的变化。随着北京城市的迅速发展，北京城市四环以内的工厂大多已迁往周边地区，工业废水的比例逐渐缩小，城市污水的来源主要以生活污水为主。但是再生水毕竟不同于自来水，
7、长期使用再生水浇灌，是否会如污灌一样造成某些元素在土壤中的累积，对园林植物的生长造成影响，毕竟再生水应用于城市园林在北京地区处于刚刚起步阶段，国内有关研究报道甚少，如何更加合理和安全的将再生水资源应用于城市园林，是我们面临的新问题。为此，从 2001 年开始，北京市节约用水管理中心与北京市园林科研所合作开展了再生水应用于城市园林对园林植物、绿地土壤影响的专项研究，通过常用园林植物浇灌再生水的盆栽试验和使用再生水绿地调查，研究使用再生水浇灌对土壤和园林植物的影响，以期为再生水安全应用于园林植物提供科学依据，这对缓解我市水资源紧缺、实现奥运绿色目标具有重大的意义。1主 要 研 究 内 容1.1 浇
8、灌再生水的植物盆栽试验为了保证试验材料生长条件的一致性，尽可能排除干扰因素，在北京教学植物园和酒仙桥污水处理厂分别布置了盆栽试验，包括乔灌花草在内的常用的有代表性的 28 种园林植物，观察其生长状况，并测定植物体内和土壤中相关元素的变化，研究再生水浇灌对植物和土壤的影响。1.2 浇灌再生水地区的植物调查盆栽试验与田间试验尚有一定的距离，因此本研究还在使用再生水的地区选择样区，对浇灌再生水的植物的生长状况和物候期进行了调查。由于受再生水管线的限制，最终选择教学植物园、陶然亭公园、南滨河路作为调查点，在其中选择有代表性的 58 种典型园林植物（乔、灌、花、草）进行绿地调查试验。2结 果 与 分 析
9、2.1 再生水灌溉对植物生长发育的影响盆栽试验和绿地调查试验，结果表明浇灌再生水的植物外观形态良好，乔灌木、草坪草、草本花卉和宿根花卉均生长良好，叶色正常，物候期与对照基本一致，未见有生长异常现象。2.2 再生水灌溉对植物叶片矿质元素含量的影响在使用再生水灌溉两年后，选择盆栽试验和调查区中有代表性的几种植物，采集植株中部功能叶，进行矿质元素分析，结果如下。2.1 盆栽试验植物叶片矿质元素含量2.1.1 氮、磷、钾从表 1 中化验结果看到，经过两个生长周期的试验处理，再生水处理的油松、银杏、玉兰、紫薇和早园竹植株叶片氮、磷、钾含量均比对照有所增加，仅油松针叶的氮含量和早园竹叶片的钾含量略低于对照
10、，但所有测定结果均在正常的含量范围内，且植物外观没有出现缺素症状。该结果表明，再生水灌溉促进了植株地上部分矿质元素氮、磷、钾的吸收和累积，对植表 1 不同处理植物叶片养分含量处 理 氮（N）% 磷（P）%钾（K）%铁（Fe） mg/kg铜（Cu）mg/kg锌（Zn）mg/kg锰（Mn）mg/kg钠（Na）%自来水 1.03 0.05 0.240 176 1.33 13.3 14.6 0.032油 松再生水 0.975 0.07 0.252 311 1.75 16.6 12.5 0.064自来水 2.04 0.36 0.71 124 3.63 8.94 21.8 0.043银 杏再生水 2.17
11、 0.50 1.06 108 3.21 13.1 21.3 0.080自来水 2.43 0.19 0.62 557 10.8 73.2 354 0.0301玉 兰再生水 2.51 0.21 0.67 572 11.4 75.7 399 0.0309自来水 1.41 0.11 0.38 534 10.2 58.9 76.7 0.003紫 薇再生水 1.57 0.18 0.52 704 16.9 75.1 92.7 0.024自来水 1.67 0.16 1.14 386 39.7 39.5 26.1 0.0315早园竹再生水 1.90 0.16 1.12 277 11.0 23.6 27.6 0.
12、0353株的矿质元素的吸收起到了积极的促进作用。2.1.2 铁、铜、锌、锰从表 1 中化验结果看到，经过两个生长周期的试验处理，再生水处理的油松、玉兰和紫薇植株叶片的微量元素铁、铜、锌、锰含量均比对照有所增加，表现出升高的趋势，仅油松针叶的锰含量略低于对照；再生水处理的银杏和早园竹的植株叶片微量元素含量则表现出下降的趋势，其中银杏的锌含量和早园竹的锰含量略高于对照。但所有测定结果均在正常的含量范围内，且植物外观没有出现缺素症状。试验结果表明，再生水灌溉对植株地上部分微量元素铁、铜、锌、锰的吸收没有产生明显不良影响。2.1.3 钠钠是植物有益元素之一。表 1 中化验结果表明，再生水处理的植株地上
13、部分钠含量均比对照增加，油松和银杏的增幅接近 1 倍，紫薇的增幅最大，再生水处理的植株叶片钠含量达到了对照的 8 倍；相对而言，玉兰和早园竹的增幅较小。钠元素测定结果表明，再生水灌溉两个生长周期后，不同程度地引起了植株地上部分钠含量的升高。在其它管理因素完全一致，仅灌溉水源不同的前提下，再生水中钠离子含量较高引起了植株组织内钠的累积。从再生水水质分析结果得知，本试验点再生水中 Na+含量大约是对照的 4 倍，因此本研究结果初步表明植株体内钠含量的升高源于灌溉水带入土壤中较多的钠（土壤化验结果表明，再生水浇灌引起土壤中交换性钠大幅升高） ，再生水浇灌两个生长周期后，随着植物根系的吸收，植物叶片组
14、织中就已经出现了钠的积累现象。植物生长状况调查结果表明，再生水处理的油松、银杏、玉兰、早园竹生长正常，外观未见明显异常；但再生水浇灌的紫薇叶片出现了严重的焦边现象，该现象可能与钠含量较高直接相关。2.2调查区植株矿质元素含量表 2 调查区植株矿质元素含量从表 2 可以看出，不同植物体内的氮、磷、钾、铁、锌含量在自来水浇灌的对照区和再生水浇灌的试验区表现各异，但植物体内的元素含量均在正常范围内。说明再生水浇灌对植物体内矿质元素含量的影响，没有产生植物生长状况的明显变化。从植物体内钠含量来看，常绿树油松、白皮松和雪松在再生水区生长的植物体内的含量均高于对照区，说明再生水浇灌使白皮松和雪松叶片中积累
15、了钠离子。而其余植物体内的钠含量在再生水区和对照区均保持在一个水平。这与不同植物的生长习性有关，常绿植物与落叶植物比较，植物器官组织中养分容易累积，主要由于落叶植物可以通过叶片的脱落带走植株体内的大部分养分。3再 生 水 浇 灌 对 土 壤 的 影 响植 物 氮（N）% 磷（P）% 钾（K）% 钠（Na）%铁(mg/kg)锌(mg/kg)对照区 4.72 0.25 2.04 0.04 107.49 21.43碧桃再生水区 2.54 0.17 2.06 0.04 126.83 19.13对照区 3.76 0.23 1.00 0.04 112.13 19.92栾树再生水区 4.27 0.21 1.
16、00 0.04 114.64 23.13对照区 2.15 0.10 0.56 0.06 48.92 12.07油松再生水区 2.39 0.08 0.60 0.10 46.14 15.59对照区 2.61 0.13 0.81 0.10 23.12 26.23白皮松再生水区 2.61 0.13 0.71 1.40 34.76 28.78对照区 3.37 0.13 1.33 0.04 98.76 23.91银杏再生水区 3.88 0.16 1.35 0.04 68.49 13.64对照区 2.75 0.05 0.58 0.04 40.60 12.44雪松再生水区 2.96 0.18 0.49 1.7
17、1 56.21 22.47对照区 5.56 0.07 1.71 0.03 188.11 19.33龙爪槐再生水区 5.51 0.17 1.44 0.03 169.01 17.41对照区 4.61 0.16 1.10 0.03 143.27 29.12元宝枫再生水区 4.15 0.17 1.21 0.03 127.44 29.603.1 草 花 盆 栽 土 壤表 3 的化验结果显示，4 种花卉的土壤含盐量均为再生水处理高于对照。一串红对照为 0.084%，再生水处理为 0.167%，处理是对照的 1.99 倍。小菊对照是 0.065%，再生水处理是 0.124%，处理是对照的 1.91 倍。这表
18、明再生水浇灌后土壤含盐量确实明显增多，有盐积现象。另外，两种温室花卉合果芋和吊兰的含盐量也表现为再生水处理高于对照，但增加幅度小于一串红和小菊，可能与温室水分蒸发较慢，花卉浇水量小有关。表 3 再 生 水 浇 灌 对 土 壤 的 影 响处理 碱解氮（mg/kg）速效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）含盐量（%） pH有机质%交换性钠（mg/kg）自来水 105.84 145.33 113.30 0.084 8.85 2.89 240.80一串红再生水 136.80 76.28 163.90 0.167 8.43 2.69 414.40自来水 142.88 58.58 111.30 0.065
19、 8.84 4.41 221.20小菊 再生水 183.33 183.50 247.80 0.124 8.74 5.28 504.00自来水 38.93 124.70 149.10 0.214 8.29 9.37 255.68合果芋再生水 34.93 138.30 198.00 0.220 8.51 8.73 402.56自来水 29.56 175.45 96.60 0.173 8.75 6.83 179.52吊兰 再生水 27.37 166.95 114.40 0.180 8.83 5.23 334.56另外，盆栽花卉的培养土局限在花盆有限的小范围里，不具备大田土壤的缓冲作用，所以在较短的时
20、间含盐量就出现了明显的变化。据北京东郊污灌研究报告，污水含盐量平均在 1300 mg/L(9401950 mg/L)，污灌 15 年后，土壤含盐量达到 0.166，比非污灌区同类土壤的含盐量 0.040.10和该区的清水灌溉的含盐量 0.127都有增加，与该区清水灌溉相比增加了 30，显然大大低于盆栽试验的结果。这与土壤的缓冲作用与自净能力有关。因此，盆栽花卉浇灌再生水时盐积的可能大于大田土壤，对土质的要求要更为严格。2002 年和 2003 年土壤交换态钠的含量比较见表 2，结果表明再生水处理的土壤的交换态钠含量均高于对照，达到了对照的 1.133.67 倍，在没有施肥等外源加入钠的前提下，
21、因此认为是由再生水浇灌引起了土壤中交换态钠的明显累积。草花盆栽试验表明再生水浇灌引起土壤交换性钠含量比对照有大幅增加，再生水浇灌引起了土壤中盐分的明显累积，但对土壤肥力指标的影响不明显。但土壤盐分的累积目前并未对植物的生长造成不良影响。3.2 调 查 区 土 壤本研究对使用再生水浇灌的区域内土壤状况进行了分析化验结果见表 4 表 5。2003 年 测 定 的 土 壤 中 交 换 态 钠 离 子 含 量 高 于 2001 年 的 测 定 值 。 2001 年 平 均 含 量是 85.33mg/kg， 而 2003 年 的 平 均 含 量 达 到 158.16mg/kg， 是 2001 年 的 1
22、.86 倍 。 在 没有 外 源 钠 的 情 况 下 ， 土 壤 中 钠 含 量 增 高 ， 说 明 再 生 水 浇 灌 引 起 了 土 壤 中 钠 的 累 积 。 累积 在 土 壤 中 的 钠 对 于 不 耐 盐 的 植 物 由 于 土 壤 中 含 钠 量 过 高 而 发 生 钠 的 伤 害 。 在 2 年 的时 间 内 研 究 发 现 钠 通 过 再 生 水 浇 灌 可 以 在 土 壤 中 累 积 ， 此 累 积 是 一 个 相 对 较 慢 的 过 程 ，但 随 着 浇 灌 时 间 的 延 长 ， 累 积 量 达 到 一 定 程 度 时 ， 就 会 对 植 物 产 生 伤 害 ， 因 此
23、， 钠 是 否在 土 壤 中 继 续 累 积 应 该 跟 踪 监 测 。2 年的测定结果表明，土壤含盐量较低，不会对植物产生危害。2001 年测定土壤的全盐量在 0.03%0.08%之间，而 2003 年土壤全盐量在 0.014% 0.035%之间。2003 年测定值低于 2001 年，土壤中全盐量有下降趋势。表 4 调查区植物立地土壤养分含量（教学植物园）植物 年份 碱解氮（mg/kg）速效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）交换性钠（mg/kg）含盐量（%）01 年 48.01 25.70 187.5 122.4 0.062玉兰03 年 49.14 23.66 211.29 201.3 0
24、.03201 年 38.18 16.03 101.7 91.2 0.030雪松03 年 58.21 17.30 147.37 155.3 0.01601 年 49.14 14.19 89.1 120.0 0.080白皮松03 年 47.25 9.80 86.50 216.1 0.03501 年 36.63 15.17 165.0 69.6 0.059银杏03 年 67.75 14.72 217.38 105.1 0.02401 年 50.27 16.18 190.5 45.2 0.076野牛草03 年 63.50 9.07 171.72 122.4 0.01401 年 67.66 21.86
25、250.50 63.6 0.074早熟禾03 年 80.89 12.59 217.38 148.7 0.029盆栽试验的结果表明，再生水处理的土壤中盐分有累积现象。但对再生水浇灌 2 年的绿地土壤研究，发现没有盐分累积现象。认为主要是因为城市绿地植物生长的土壤环境较大，土壤有很大的缓冲性能；还有可能与 2003 年夏季雨水较多，雨水的淋溶作用使土壤中的可溶性盐向土壤的下层移动有关。陶然亭公园土壤性状从不同土层来看，浇灌再生水两年的检测结果显示无论是对照区还是再生水区土壤中碱解氮的含量均是 0-20cm 高于 20-40cm 土层；速效钾含量除对照区均为 0-20cm 高于 20-40cm 土层
26、含量；有效磷除 2003 年再生水区外，其余均为 0-20cm 低于 20-40cm 土层。从不同年份来看，土壤养分含量呈现如下规律：对照区和再生水区土壤中碱解氮含量2003 年的测定值高于 2002 年；而土壤速效钾、有效磷、交换态钠、全盐量含量是 2003 年的测定值低于 2002 年。连续两年土壤全盐量的测定结果均小于 0.1，对植物不会产生危害。表 5 调查区土壤性状（陶然亭公园）试验区 土层 年份 碱解氮 有效磷 速效钾 交换态钠 全盐量 pH （mg/kg） （mg/kg） （mg/kg） （mg/kg） （%） 值再生水区 0-20cm 02 年 24.95 14.39 216.
27、0 205.8 0.080 9.2303 年 58.59 7.49 129.71 57.17 0.030 9.3902 年 23.06 17.84 165.0 142.8 0.049 9.3020-40cm03 年 28.35 6.87 110.87 107.31 0.022 9.68对照区 0-20cm 02 年 59.35 18.58 213.0 151.2 0.059 9.1803 年 73.33 12.15 145.11 87.96 0.017 9.2402 年 47.25 23.81 282.0 161.7 0.065 9.3220-40cm03 年 62.37 21.20 187.
28、92 102.03 0.054 9.374小 结再生水在城市园林中的应用研究结果表明，三年的试验周期内再生水浇灌的植物外观生长良好，未见有明显不良影响；植株叶片矿质元素的分析结果表明部分浇灌再生水的植物（油松、玉兰、银杏、棣棠、紫薇、早园竹）叶片内氮、磷、钾出现了升高的趋势，出现了钠元素的含量增加，铁、锰、铜、锌则没有明显变化。盆栽试验和教学植物园的绿地调查试验结果表明，再生水浇灌使土壤中交换态钠有累积趋势。但调查绿地土壤并未出现盐分的累积，且未达到危害水平，目前并未对植物的生长造成不良影响。但本研究试验周期较短，数据结果有一定的局限性。因此尚待继续加强再生水对人、对园林植物、绿地土壤和环境等
29、综合影响的基础研究，为再生水的科学使用提供可靠的科学依据。5 加强再生水在园林中应用的建议再生水科学应用于城市园林绿地是一项系统工程，必须有政策法规保障和相应的管理措施，以保证再生水利用事业的良性发展。5.1 以循环经济的理念做好园林节水循环经济的理念就是要加强水资源的再生利用，而再生水应用于城市园林则充分体现了循环经济的理念，是做好园林节水工作的有效措施。园林节水中要充分考虑根据不同用水的水质需求，合理利用各种可以利用的水源，灌溉用水应积极利用城市再生水，实现城市水资源的再利用。5.2 完善相关法规，制定强制性规范城市再生水在园林中应用在北京市尚处于起步阶段，关于园林使用再生水的法规和标准还
30、不完善，需建立一些鼓励和强制再生水利用的法规和规范。5.3 制定再生水使用的整体规划目前，再生水管线非常有限，大部分绿地由于管线限制不能使用再生水，迫切需要制定使用再生水的整体规划，使大绿地能够用到再生水，从而节约宝贵的自来水资源。5.4 加强水处理技术和安全使用再生水的研究一方面不断加强新工艺、新流程、新技术的研究、开发和推广应用，不断完善和提高再生水出水水质，为再生水的推广使用提供技术支持；另一方面，不断加强使用再生水对人、植物、土壤和水体环境的综合影响研究，进一步延长试验周期，扩大研究范围，保证使用再生水的安全性，并通过研究数据消除普通民众对再生水的抵触心理，为再生水的推广使用提供科学依
31、据。5.5 加强水质管理，细化水质要求严格再生水水质管理，要求再生水供水单位定期化验再生水水质，并定期向用户公布再生水水质情况，确保供水安全。同时为了满足不同用户的使用用途，应进一步完善目前再生水的水质标准体系，制定相关的技术标准，确保城市再生水的科学使用。水资源的循环利用直接关系到城市经济社会可持续发展，关系到人民群众的生活质量和切身利益，面对水资源短缺日益严峻的形势，大力发展再生水的推广利用，把城市用水大户 园林行业科学使用再生水工作提高到一个新的水平，为建设节水型城市，促进社会经济的可持续发展奠定扎实的基础。参考文献 1 霍健，北京市中水回用工程现状分析及远景预测，21 世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会与展览会。2 王沙生，植物生理学，中国林业出版社，1991.12.。3 北京市政管委，北京市城市污水再生利用情况，全国城市污水再生利用经验交流和技术研讨会，2003-10-284 杨向平，北京市污水再生回用现状分析及远景规划，21 世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会与展览会，2001-11-27.5 李明，金宇澄，以循环经济理念推动城市节水管理 2005-4-126 杨景辉，土壤污染与防治，北京，科学出版社，1995.7 王德荣，1991，农田灌溉水质标准详解，中国农业出版社。
