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防治土壤污染再生水试验测试方法

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浏览:- 发布日期:2020-02-18 10:18:16【

供试土壤为研究区域内具有代表性的潮土、紫色土及水稻土,分别取自湖南省岳阳市(29°03′21.8″N,113°00′46.2″E)和湖南省长沙市(28°11′45″N,113°07′33″E和28°18′44.4″N,113°16′10.5″E),主要土地利用方式为旱地和水田。利用随机、多点(10个点)法采集表层0~20cm土样,自然风干,除去根、石块等杂物,磨碎过2mm筛,充分混匀后备用。供试土壤的理化性质见表1。其中土壤机械组成采用吸管法测定;取20g试验土样按土水比1∶5浸提后取上清液测定其电导率(EC)和pH;土壤有机碳的测定采用重铬酸钾氧化法。

试验再生水取自长沙市花桥污水处理厂,污水处理采用A2/O处理工艺,日处理能力9.57万m3。经处理后的污水水质符合国家《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》(GB20922—2007)和《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)。其pH为7.6±0.02,EC为1000.13±134.75μS·cm-1,SO24-、Cl-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+分别为37.51±4.67、38.2±6.8、6.12±1.22、20.58±2.38、7.95±0.27μg·L-1和5.61±0.53μg·L-1,SAR为7.92±1.04,总氮(TN)、总磷(TP)、总悬浮物(TSS)和化学需氧量(COD)分别为3.92±1.01、0.79±0.52、4.80±1.02mg·L-1和39.80±7.68mg·L-1。

试验设计及过程

考虑到灌溉过程中降雨的介入,且理想状态下雨水为纯净水,试验采用蒸馏水灌溉作为对照(CK)。为揭示再生水不同灌溉模式下土壤团聚体及其有机碳分布特征的差异,探寻一种对土壤团聚体及其有机碳含量改善较好的再生水灌溉模式。试验设置再生水灌溉(RW)、再生水-清水混合灌溉(RW-2)及再生水-清水交替灌溉(ARW)3种灌水模式。其中,RW-2为利用蒸馏水将再生水稀释2倍后灌溉;ARW为第一次采用再生水灌溉,下次采用蒸馏水灌溉,两者依次交替进行。

试验于2017年3月—2018年10月在湖南农业大学灌溉排水工程实验室内进行。试验土柱由直径26cm,高32cm的圆形培养桶制成,桶底均匀分布直径5mm的渗水小孔以避免空气封闭和让多余的水流出。装土前在桶底铺设两层直径1mm的纱网,而后均匀装填5cm石英砂过滤层,过滤层表面铺设一层直径1mm纱网。按1.20g·cm-3的设计容重分层(5cm)装填土柱,层与层之间采用毛刷进行打毛处理,装填高度为17cm。土柱装填完毕后,每个土柱分别采用6L蒸馏水进行初灌,灌水时在土壤表面放置防冲滤网,防止灌水过程中对培养桶中的土壤造成冲刷作用。灌水后24h内堵塞培养桶底孔以保证试验土样充分饱和,而后打开培养桶底孔将土柱自然风干。试验过程中所有土柱均采取避雨措施,防止自然降雨对试验造成干扰。

用于控制灌水下限的指标主要有土壤含水量和土水势。试验随机选取6个土柱埋设张力计,张力计埋在土柱中部、埋深为10cm。试验根据张力计测定的土水势控制土柱灌水下限。试验土壤含水量达到田间持水量时张力计读数为10~35kPa,土壤含水量低于田间持水量的60%已为轻度干旱,一般将此含水量作为灌溉的起点,因此每次当张力计读数为80~100kPa时即进行灌水。每次灌水均测定土壤稳定入渗率,当前后3次土柱稳定入渗率均小于5%时,认为土壤结构基本稳定,终止灌水试验。灌溉持续时间1a,每次灌水量均为6L,共灌溉8次,单个土样灌水定额48L。每个处理重复3次。灌水试验终止后,将土柱自然风干两星期左右。从每个处理的3个重复样品中采集0~15cm原状土样,充分混合后形成1个处理的复合样品,用于土壤团聚体分离及其有机碳测定。

测定项目及方法

土壤团聚体组成及稳定性

采用干筛法测定土壤团聚体组成[12]。取200g土样用震击式标准振筛机(ZBSX-92A型,孔径依次为5、2、0.5mm和0.25mm)在最大功率下振荡5min后,分别得到粒径>5、2~5、0.5~2、0.25~0.5mm和<0.25mm5个级别土粒,称量各粒级土样质量。根据干筛法测定团聚体比例,称取50g土样,采用湿筛法测定团聚体水稳定性[12],用土壤团粒分析仪(FT-3型,孔径依次为5、2、0.5mm和0.25mm)以30次·min-1频率振荡10min,将各粒级土样置于100℃烘箱中烘干并称质量。利用公式(1)和公式(2)分别计算各粒级团聚体及大团聚体(R0.25)百分含量,利用公式(3)和公式(4)计算土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)[12]。

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