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再生水和杂排水灌溉对城市绿地的影响及沸石除钠技术研究

作　者: 侯国华
导　师: 韩烈保；Yaling Qian
学　校: 北京林业大学
专　业: 草业科学
关键词: 再生水杂排水灌溉土壤植物草坪除钠
分类号: S731.2
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

城市绿地的建植和养护需要消耗大量水资源,随着城市化建设进程日益加快,供水紧张问题日显突出,再生水和杂排水灌溉是缓解水资源危机的重要举措,开展再生水和杂排水灌溉对绿地植物及土壤性质的影响研究对于实施再生水和杂排水灌溉具有重要的理论意义和应用价值。本论文通过定点取样分析,从时间和土壤深度两个角度,研究了再生水灌溉五年对城市绿地土壤理化性质的影响；以自来水灌溉为对照,比较研究了杂排水长期灌溉对植物生长状况的影响,分析了杂排水长期灌溉对植物组织矿质含量的影响,并对景观植物耐盐性与杂排水灌溉忍耐性之间的相关性进行了研究；针对再生水和杂排水长期灌溉钠害的问题,开展了再生水沸石除钠技术研究。主要研究结果如下：1、选取科罗拉多州7个草坪27个采样点,比较再生水5年灌溉对土壤理化性质的影响,考察参数包括土壤pH值、Na含量、EC值、SAR值、Ca和Mg含量、NO3-N、P、K、OM、Zn、Fe、Mn、Cu、Cl和B。结果表明：从时间角度上看,再生水灌溉五年土壤Na含量、K含量、pH值、SAR和Ec值均有显著提高,Mn含量有显著下降,而土壤OM、Ca、Mg、NO3-N、P、Zn、Fe、Mn、Cu、Cl和B含量未出现显著变化；从土壤深度方向上看,五年在生水灌溉使得土壤Na含量、K含量和SAR值在不同土壤深度处变化量存在显著差异,其中,Na含量和SAR值在深层土壤的增加量高于浅层土壤,而K含量在在深层土壤的增加量低于浅层土壤,其他参数值的变化量在土壤深度方向上未出现显著差异。2、对科罗拉多、加利福尼亚和得克萨斯州的典型居民院落杂排水灌溉五年以上14种植物的生长情况以及典型景观植物和草坪样品植物叶片组织矿质含量进行分析,并和自来水灌溉样品进行比较,探讨杂排水灌溉对植物生长状况和植物组织矿质含量的影响。结果表明：(1)杂排水长期灌溉对杜松、扶芳藤、木槿、密穗蓼、菊花、圣奥古斯丁草和加州缬生长状况的影响最小,对杂排水灌溉为非常忍耐或忍耐(加州缬)；杂排水长期灌溉对德国鸢尾、李树和墨湖松生长状况的影响较小,为中度忍耐或敏感(墨湖松)；杂排水长期灌溉对苏格兰松、南非菊和柠檬生长状况的影响较大,对哈斯鳄梨生长状况的影响最大,为敏感或非常敏感(哈斯鳄梨)。(2)进一步研究表明,景观植物耐盐性和杂排水灌溉的耐受性存在显著的线性相关关系(R2=0.65)。(3)植物物种间的矿物质含量在0.05水平上差异显著,杂排水灌溉除了显著(P<0.05)影响植物组织内的Mn含量和K/Na比,对其余矿物质含量均没有显著影响。植物物种和杂排水灌溉处理之间的相互作用仅仅显著影响植物组织内的Cu、S含量和K/Na比。3、针对长期再生水灌溉的钠害问题,开展了沸石柱除钠技术研究。结果表明沸石离子交换出水中Na离子含量和SAR随着处理水量的增多而升高；且随着Na离子含量的增加,Ca离子含量减小；沸石对于原水中的K和Mg选择性相对较弱,在整个交换过程中K和Mg几乎保持不变,再生水在沸石柱中的离子交换过程实质是Ca和Na离子的等当量交换。本论文通过系统的研究表明,再生水和杂排水灌溉草坪对草坪植物和土壤性质均会产生一定的影响,在实施再生水和杂排水灌溉城市绿地的实践中应给于关注,趋利避害。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-27
  1.1 目的和意义  9-11
  1.2 国内外研究进展  11-23
    1.2.1 再生水灌溉对土壤理化性质的影响  11-16
      1.2.1.1 再生水灌溉对土壤盐碱化的影响  11-13
      1.2.1.2 再生水灌溉对土壤营养元素含量的影响  13-15
      1.2.1.3 再生水灌溉对土壤重金属含量的影响  15
      1.2.1.4 再生水灌溉对土壤其他理化性能的影响  15-16
      1.2.1.5 再生水灌溉对土壤理化性能影响研究小结  16
    1.2.2 杂排水灌溉对植物生长状况的影响  16-21
      1.2.2.1 再生水灌溉对植物生长质量的影响  17-19
      1.2.2.2 植物耐盐性评价  19
      1.2.2.3 再生水灌溉对植物叶矿质元素含量的影响  19-21
      1.2.2.4 杂排水灌溉对植物影响研究小结  21
    1.2.3 再生水除钠技术研究  21-23
      1.2.3.1 蒸馏法除盐技术  21-22
      1.2.3.2 膜分离除盐技术  22
      1.2.3.3 离子交换技术  22-23
      1.2.3.4 沸石除钠技术研究现状  23
      1.2.3.5 再生水除钠技术小结  23
  1.3 研究内容和技术路线  23-25
    1.3.1 研究内容  23-24
    1.3.2 技术路线  24-25
  1.4 论文创新点  25-27
2 再生水灌溉对土壤理化性质的影响研究  27-77
  2.1 试验部分  27-32
    2.1.1 试验材料  27-31
      2.1.1.1 再生水  27
      2.1.1.2 试验场地  27-31
    2.1.2 研究方法  31-32
      2.1.2.1 采样方法  31-32
      2.1.2.2 测试方法  32
      2.1.2.3 数据分析方法  32
  2.2 结果与讨论  32-76
    2.2.1 再生水灌溉五年对土壤盐碱化的影响  32-50
      2.2.1.1 灌溉对土壤PH值的影响  32-36
      2.2.1.2 灌溉对土壤EC值的影响  36-40
      2.2.1.3 灌溉对土壤N的影响  40-44
      2.2.1.4 灌溉对土壤SAR值的影响  44-50
    2.2.2 再生水灌溉五年对土壤Ca和Mg含量的影响  50-53
    2.2.3 再生水灌溉五年对土壤肥力的影响  53-63
      2.2.3.1 灌溉对土壤OM含量的影响  53-55
      2.2.3.2 灌溉对土壤NO_3-N含量的影响  55-57
      2.2.3.3 灌溉对土壤P含量的影响  57-59
      2.2.3.4 灌溉对土壤K含量的影响  59-63
    2.2.4 再生水灌溉五年对微量元素(重金属)的影响  63-72
      2.2.4.1 灌溉对土壤Zn含量的影响  63-65
      2.2.4.2 灌溉对土壤Fe含量的影响  65-67
      2.2.4.3 灌溉对土壤Mn含量的影响  67-71
      2.2.4.4 灌溉对土壤Cu含量的影响  71-72
    2.2.5 再生水灌溉五年对土壤Cl含量的影响  72-74
    2.2.6 再生水灌溉五年对土壤B含量的影响  74-76
  2.3 小结  76-77
3 杂排水长期灌溉对植物生长状况和植物组织矿质含量的影响  77-89
  3.1 试验部分  77-79
    3.1.1 试验材料  77-79
      3.1.1.1 杂排水  77
      3.1.1.2 试验场地  77-79
    3.1.2 研究方法  79
      3.1.2.1 植物样品收集  79
      3.1.2.2 样品分析  79
  3.2 结果与讨论  79-88
    3.2.1 杂排水长期灌溉对植物生长状况的影响  79-82
      3.2.1.1 科罗拉多Fort Collins居民院落植物生长状况研究  80-81
      3.2.1.2 德克萨斯州Dallas居民院落植物生长状况研究  81
      3.2.1.3 加利福尼亚州Escondido居民院落植物生长状况研究  81-82
    3.2.2 景观植物耐盐性与杂排水灌溉忍耐性之间的相关性研究  82-84
    3.2.3 杂排水长期灌溉对植物组织矿质含量的影响  84-88
  3.3 小结  88-89
4 再生水沸石除钠技术研究  89-96
  4.1 试验部分  89-91
    4.1.1 试验材料  89
    4.1.2 试验装置  89-90
    4.1.3 试验方法  90-91
    4.1.4 分析方法  91
  4.2 结果与讨论  91-95
    4.2.1 沸石离子交换除钠交换过程  91-92
    4.2.2 沸石运行周期对离子交换除钠性能的影响  92-95
    4.2.3 再生液对离子交换除钠性能的影响  95
  4.3 小结  95-96
5 结论与展望  96-98
  5.1 结论  96-97
  5.2 展望  97-98
附录1  98-99
参考文献  99-105
个人简介  105-107
导师简介  107-108
致谢  108

再生水和杂排水灌溉对城市绿地的影响及沸石除钠技术研究

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