再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响
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收稿日期：2019-07-24 修订日期：2019-12-10 基金项目：国家自然科学基金项目（51879268、51679241、51709265）；中 央级科研院所基本科研业务费专项（FIRI2018-02） 作者简介：韩 洋，实习研究员，主要从事非常规水资源安全高效利用研究。 Email：13940585693@ ※通信作者：齐学斌，研究员，主要从事农业水资源优化配置与调控研究。 Email：qxb6301@
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分 累 积 与 细 菌 群 落 组 成 的 影 响 [J]. 农 业 工 程 学 报 ， 2020 ， 36(4) ： 106 － 117.
doi ：
10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013 Han Yang, Qiao Dongmei, Qi Xuebin, Li Ping, Guo Wei, Cui Bingjian, Lu Hongfei, Zhao Yulong, Bai Fangfang, Pang Ying. Effects of reclaimed water irrigation levels on soil salinity and composition of soil bacteria community[J]. Transactions of the
赵宇龙，白芳芳，庞 颖
（1. 中国农业科学院农田灌溉研究所，新乡 453000；2. 中国农业科学院新乡农业水土环境野外科学观测试验站，新乡 453000； 3. 中国农业科学院农产品质量安全重点开放实验室，新乡 453000）
摘 要：为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应，采用室内土柱灌水试验，
Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(4): 106－117. (in Chinese with English abstract)
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013
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膜转运、碳水化合物代谢及氨基
酸代谢过程。因此，再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环，且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作
用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。
关键词：灌水；盐分；细菌；再生水；群落组成；代谢功能
理土壤细菌类群以放线菌门（24.5%～40.6%）和变形菌门（22.4%～30.3%）为主。非充分灌溉下，再生水灌溉相比自来
水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例，降低了变形菌门比例；充分灌溉下，再生水灌溉相比自
来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例，降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无
研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明：1）再生水灌溉相比
自来水显著提高了 0～60 cm 土层盐分含量、磷素及 0～30 cm 土层氮素含量也有所提高，降低了土壤细菌群落多样性和
OTU 数量；充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量，降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2）不同处
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，对变形菌门表现为抑制作用。再生
水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和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。3）各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、
第 36 卷 第 4 期
106 2020 年
2月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.36 No.4 Feb. 2020
再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响
韩 洋，乔冬梅，齐学斌※，李 平，郭 魏，崔丙健，陆红飞，
面[13-15]。其中，关于再生水灌溉生态环境效应研究工作 多集中于再生水回灌农田及绿地土壤后，土壤盐分、痕 量重金属、有机污染物、无机污染物等累积和迁移转化 规律的影响[16-22]，而从再生水灌水量调控的角度出发， 针对再生水不同灌水水平条件下土壤细菌群落组成结构 的影响研究却少见报道。土壤细菌作为农田土壤生态系 统中的重要生物组成部分，其群落结构及功能多样性与 土壤环境质量密不可分[23]；在土壤结构形成、物质循环、 腐殖质组成、毒性物质降解及微环境净化等方面均起到 重要的推动作用[24-27]。土壤细菌群落组成可直观反映土 壤微环境中现存的细菌类群、丰度及其与土壤环境间互 作下的多样化程度，特定的细菌群落组成对于维系农田 土壤生态功能及改善土壤微环境等方面至关重要[28-29]。 因此，通过探明再生水不同灌水水平下的土壤细菌群落 组成特征可直观把握再生水不同灌水量调控下的土壤微 环境动态变化机制。为此，本研究通过室内土柱灌水试 验，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，探索再生水不同灌水水平对土壤细菌群落组成
0 引 言
随着经济发展与人口增长，工农业及生活耗水量与 日俱增，淡水资源匮乏现状愈加受到重视；此外，随着 人均用水量增加，城市污水排放问题也愈加严重[1-3]。因 此，合理回用污水处理水及再生水对于缓解淡水资源供 需矛盾、降低废弃污水排放的生态环境污染风险意义重 大。近年来，国内外学者针对再生水灌溉相关领域展开 了多方面研究，主要涉及再生水灌溉对作物生理生长的 影响[4-7]、再生水灌溉对土壤环境质量的影响[8-12]、再生 水回灌后农田及绿地生态环境系统污染风险评价等方
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013
中图分类号：S154.3; S155.4+4
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2020)-04-0106-12
韩 洋，乔冬梅，齐学斌，李 平，郭 魏，崔丙健，陆红飞，赵宇龙，白芳芳，庞 颖. 再生水灌溉水平对土壤盐
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分 累 积 与 细 菌 群 落 组 成 的 影 响 [J]. 农 业 工 程 学 报 ， 2020 ， 36(4) ： 106 － 117.
doi ：
10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013 Han Yang, Qiao Dongmei, Qi Xuebin, Li Ping, Guo Wei, Cui Bingjian, Lu Hongfei, Zhao Yulong, Bai Fangfang, Pang Ying. Effects of reclaimed water irrigation levels on soil salinity and composition of soil bacteria community[J]. Transactions of the
赵宇龙，白芳芳，庞 颖
（1. 中国农业科学院农田灌溉研究所，新乡 453000；2. 中国农业科学院新乡农业水土环境野外科学观测试验站，新乡 453000； 3. 中国农业科学院农产品质量安全重点开放实验室，新乡 453000）
摘 要：为探明再生水不同灌水水平下土壤盐分、氮素、磷素与细菌群落组成动态变化效应，采用室内土柱灌水试验，
Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(4): 106－117. (in Chinese with English abstract)
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013
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膜转运、碳水化合物代谢及氨基
酸代谢过程。因此，再生水较高灌水水平可促进土壤物质能量循环，且对土壤细菌代谢繁殖过程也可起到积极的调节作
用。研究可为再生水灌溉下的土壤生态环境效应研究提供依据。
关键词：灌水；盐分；细菌；再生水；群落组成；代谢功能
理土壤细菌类群以放线菌门（24.5%～40.6%）和变形菌门（22.4%～30.3%）为主。非充分灌溉下，再生水灌溉相比自来
水提高了土壤放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门及酸杆菌门比例，降低了变形菌门比例；充分灌溉下，再生水灌溉相比自
来水大幅度提高了土壤放线菌门和硝化螺旋菌门比例，降低了土壤变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门及厚壁菌门比例。无
研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤盐分、氮素、磷素及细菌群落组成结构的影响。结果表明：1）再生水灌溉相比
自来水显著提高了 0～60 cm 土层盐分含量、磷素及 0～30 cm 土层氮素含量也有所提高，降低了土壤细菌群落多样性和
OTU 数量；充分灌溉相比非充分灌溉提高了深层土壤盐分含量，降低了深层土壤细菌群落多样性和种类数。2）不同处
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，对变形菌门表现为抑制作用。再生
水充分灌溉相比非充分灌溉对土壤放线菌门和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。3）各处理土壤细菌代谢通路丰度占比最大的为膜转运、
第 36 卷 第 4 期
106 2020 年
2月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.36 No.4 Feb. 2020
再生水灌溉水平对土壤盐分累积与细菌群落组成的影响
韩 洋，乔冬梅，齐学斌※，李 平，郭 魏，崔丙健，陆红飞，
面[13-15]。其中，关于再生水灌溉生态环境效应研究工作 多集中于再生水回灌农田及绿地土壤后，土壤盐分、痕 量重金属、有机污染物、无机污染物等累积和迁移转化 规律的影响[16-22]，而从再生水灌水量调控的角度出发， 针对再生水不同灌水水平条件下土壤细菌群落组成结构 的影响研究却少见报道。土壤细菌作为农田土壤生态系 统中的重要生物组成部分，其群落结构及功能多样性与 土壤环境质量密不可分[23]；在土壤结构形成、物质循环、 腐殖质组成、毒性物质降解及微环境净化等方面均起到 重要的推动作用[24-27]。土壤细菌群落组成可直观反映土 壤微环境中现存的细菌类群、丰度及其与土壤环境间互 作下的多样化程度，特定的细菌群落组成对于维系农田 土壤生态功能及改善土壤微环境等方面至关重要[28-29]。 因此，通过探明再生水不同灌水水平下的土壤细菌群落 组成特征可直观把握再生水不同灌水量调控下的土壤微 环境动态变化机制。为此，本研究通过室内土柱灌水试 验，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，探索再生水不同灌水水平对土壤细菌群落组成
0 引 言
随着经济发展与人口增长，工农业及生活耗水量与 日俱增，淡水资源匮乏现状愈加受到重视；此外，随着 人均用水量增加，城市污水排放问题也愈加严重[1-3]。因 此，合理回用污水处理水及再生水对于缓解淡水资源供 需矛盾、降低废弃污水排放的生态环境污染风险意义重 大。近年来，国内外学者针对再生水灌溉相关领域展开 了多方面研究，主要涉及再生水灌溉对作物生理生长的 影响[4-7]、再生水灌溉对土壤环境质量的影响[8-12]、再生 水回灌后农田及绿地生态环境系统污染风险评价等方
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.04.013
中图分类号：S154.3; S155.4+4
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2020)-04-0106-12
韩 洋，乔冬梅，齐学斌，李 平，郭 魏，崔丙健，陆红飞，赵宇龙，白芳芳，庞 颖. 再生水灌溉水平对土壤盐