化学处理对再生水滴灌灌水器堵塞及土壤环境与作物生长的影响
发布时间：2021-04-15 07:09
滴灌是再生水适宜的灌溉方式之一,但是再生水中含有较多的盐分、有机质和微生物等,复杂的离子环境会影响灌水器流道中生物膜的形成及堵塞过程。不同化学处理措施（加氯和加酸）可有效减缓灌水器堵塞的发生,但可能造成盐分在土壤中累积,氯的强氧化性也可能对作物根系生长产生影响,进而影响根区土壤养分转化和微生物活性,最终影响作物的生长及产量形成。因此,研究化学处理对再生水滴灌灌水器堵塞及土壤环境与作物生长的影响对再生水安全高效灌溉具有重要的理论和实际意义。本文采用室内试验研究再生水滴灌系统灌水器堵塞过程及其减缓机制。再生水滴灌系统堵塞机制试验考虑离子种类和浓度、水质以及灌水器类型,化学处理试验考虑余氯浓度、加酸pH值和加氯加酸频率,定期监测灌水器流量,分阶段取灌水器样品测定堵塞物质生物膜组分（干重、EPS和有机质含量）及矿物组分,分析了水质对灌水器堵塞形成过程及堵塞机制的影响,并提出相应的堵塞防止措施。为了评估加氯处理对土壤环境和作物生长的影响,以玉米（Zeamays L.）为研究对象,于2015和2016年在华北平原半湿润地区（北京大兴）开展再生水滴灌加氯试验,考虑余氯浓度、加氯历时和灌溉水质3个因素...
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１单个供水系统示意图??２．１．４灌水器流量测定??
＇、：＾?？ｌｆｔ３２Ｃ?）??图２－１单个供水系统示意图??２．１．４灌水器流量测定??为监测灌水器堵塞的发生过程，以６天为一个周期，前５天系统每天运行１２?ｈ??（８：００？２０：００），第６天测定灌水器流量。每条滴灌带上等间距选择１８个灌水器并进??行标记，测点间距为６０?ｃｍ，确保每次流量测定选择的灌水器相同。每次流量测定时??间均为１０?ｍｉｎ。试验２０１６年８月１１日开始运行，１０月３日结束，累计运行时间为??５４０?ｈ。为了保持试验过程中Ｆｅ２＋和Ｃａ２＋浓度稳定，在每次灌水器流量测定完成后，均??将水箱排空，更换再生水。??灌水器的平均流量占额定流量的百分比定义为该灌水器的平均相对流量（Ｄｍ）。??选择Ｚ＞ａ作为评价灌水器堵塞的指标忽略压力引起的灌水器流量偏差，１０?ｍ长滴灌带??水头损失小于０．０１ｍ?（Ｌｉ等
?试验过程中每天用电导率／ｐＨ计（ｓｅｎｓＩ０Ｎ５，?ＨＡＣＨ，美国）测试水温及电导率３??次（８：００，１４：００，?２０：００）。试验期间各处理温度、电导率变化情况见图２－２。各处理的??水温接近，试验期间最高和最低水温分别为３２．３°Ｃ和２０．８°Ｃ。地下水不加化学离子处??理组（Ｇ０）试验期间电导率均值为５２９?ｐＳ／ｃｍ，再生水不加化学离子处理组（Ｓ０）的??电导率明显高于地下水，其变幅为１１７３￣１４７９?ｐＳ／ｃｍ。化学离子显著增加灌溉水的电??导率。例如，试验运行期间处理Ｓ０．８、Ｓ１．５、Ｓ１００和Ｓ０．８＋１００电导率均值分别为１４００、??１２９０、１７６０?和?１８２０?ｎＳ／ｃｍ。??２．１．７统计分析方法??所有数据均采用ＳＰＳＳ?１９．０软件（ＩＢＭ，?Ｎｅｗ?Ｙｏｒｋ，ＵＳ）进行统计分析。双因素方??差分析用于检验离子处理、灌水器类型及其交互作用是否对平均灌水器流量百分数??（Ｄｍ）产生显著影响（；？＝０．０５）；当方差分析在０．０５水平下显著时，利用最小显著性??差异法（ＬＳＤ）来区分不同离子处理及灌水器之间的差异；新复极差法（Ｄｕｎｃａｎ）分??析不同处理间的差异显著性。??２．２?７ｊＣ质对平均相对流量的影响??试验不同运行历时各处理灌水器平均相对流量（Ｄｒａ）方差分析结果见表２－４。灌??水器类型和离子处理均显著影响灌水器堵塞过程的发生（／７＝０．０５）。系统运行历时达到??２４０?ｈ时，灌水器和离子的交互作用对再生水滴灌灌水器的堵塞影响大于地下水处理。??当系统运行历时超过４８０?ｈ时
【参考文献】：
期刊论文
[1]滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展[J]. 李云开,周博,杨培岭. 水利学报. 2018(01)
[2]长期施用含氯化肥对稻-麦轮作体系土壤生物肥力的影响[J]. 杨林生,张宇亭,黄兴成,张跃强,赵亚南,石孝均. 中国农业科学. 2016(04)
[3]Wastewater reclamation and reuse in China:Opportunities and challenges[J]. Sidan Lyu,Weiping Chen,Weiling Zhang,Yupeng Fan,Wentao Jiao. Journal of Environmental Sciences. 2016(01)
[4]再生水灌溉对作物生长及土壤养分影响研究进展[J]. 周媛,齐学斌,李平,胡超. 中国农学通报. 2015(12)
[5]再生水灌溉对葡萄叶片抗氧化酶和土壤酶的影响[J]. 李阳,王文全,吐尔逊·吐尔洪. 植物生理学报. 2015(03)
[6]再生水高效安全灌溉关键理论与技术研究进展[J]. 栗岩峰,李久生,赵伟霞,王珍. 农业机械学报. 2015(06)
[7]Effects of Chlorination on Soil Chemical Properties and Nitrogen Uptake for Tomato Drip Irrigated with Secondary Sewage Effluent[J]. LI Yan-feng,LI Jiu-sheng,ZHANG Hang. Journal of Integrative Agriculture. 2014(09)
[8]再生水滴灌系统灌水器堵塞的微生物学机理及控制方法研究[J]. 李云开,宋鹏,周博. 农业工程学报. 2013(15)
[9]加氯再生水交替灌溉对土壤氮素残留和马铃薯大肠菌群影响[J]. 李平,樊向阳,齐学斌,樊涛,赵志娟,赵现方. 中国农学通报. 2013(07)
[10]Tomato Yield and Quality and Emitter Clogging as Affected by Chlorination Schemes of Drip Irrigation Systems Applying Sewage Effluent[J]. LI Jiu-sheng,LI Yan-feng,ZHANG Hang. Journal of Integrative Agriculture. 2012(10)
博士论文
[1]再生水地下滴灌对土壤酶活性和大肠杆菌（Escherichia coli）迁移的影响[D]. 仇振杰.中国水利水电科学研究院 2017
[2]再生水氮素对滴灌玉米生长有效性的研究[D]. 郭利君.中国水利水电科学研究院 2017
[3]非传统水源供水管网水质模型的研究[D]. 迟海燕.天津大学 2010
硕士论文
[1]痕量灌水器水力性能与抗堵塞性能研究[D]. 孙继文.山东理工大学 2017
[2]次氯酸钠中水消毒的研究[D]. 张茹.中国地质大学（北京） 2006
[3]滴头水力性能与抗堵塞性能试验研究[D]. 王建东.中国农业大学 2004
本文编号：3138874
【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１单个供水系统示意图??２．１．４灌水器流量测定??
＇、：＾?？ｌｆｔ３２Ｃ?）??图２－１单个供水系统示意图??２．１．４灌水器流量测定??为监测灌水器堵塞的发生过程，以６天为一个周期，前５天系统每天运行１２?ｈ??（８：００？２０：００），第６天测定灌水器流量。每条滴灌带上等间距选择１８个灌水器并进??行标记，测点间距为６０?ｃｍ，确保每次流量测定选择的灌水器相同。每次流量测定时??间均为１０?ｍｉｎ。试验２０１６年８月１１日开始运行，１０月３日结束，累计运行时间为??５４０?ｈ。为了保持试验过程中Ｆｅ２＋和Ｃａ２＋浓度稳定，在每次灌水器流量测定完成后，均??将水箱排空，更换再生水。??灌水器的平均流量占额定流量的百分比定义为该灌水器的平均相对流量（Ｄｍ）。??选择Ｚ＞ａ作为评价灌水器堵塞的指标忽略压力引起的灌水器流量偏差，１０?ｍ长滴灌带??水头损失小于０．０１ｍ?（Ｌｉ等
?试验过程中每天用电导率／ｐＨ计（ｓｅｎｓＩ０Ｎ５，?ＨＡＣＨ，美国）测试水温及电导率３??次（８：００，１４：００，?２０：００）。试验期间各处理温度、电导率变化情况见图２－２。各处理的??水温接近，试验期间最高和最低水温分别为３２．３°Ｃ和２０．８°Ｃ。地下水不加化学离子处??理组（Ｇ０）试验期间电导率均值为５２９?ｐＳ／ｃｍ，再生水不加化学离子处理组（Ｓ０）的??电导率明显高于地下水，其变幅为１１７３￣１４７９?ｐＳ／ｃｍ。化学离子显著增加灌溉水的电??导率。例如，试验运行期间处理Ｓ０．８、Ｓ１．５、Ｓ１００和Ｓ０．８＋１００电导率均值分别为１４００、??１２９０、１７６０?和?１８２０?ｎＳ／ｃｍ。??２．１．７统计分析方法??所有数据均采用ＳＰＳＳ?１９．０软件（ＩＢＭ，?Ｎｅｗ?Ｙｏｒｋ，ＵＳ）进行统计分析。双因素方??差分析用于检验离子处理、灌水器类型及其交互作用是否对平均灌水器流量百分数??（Ｄｍ）产生显著影响（；？＝０．０５）；当方差分析在０．０５水平下显著时，利用最小显著性??差异法（ＬＳＤ）来区分不同离子处理及灌水器之间的差异；新复极差法（Ｄｕｎｃａｎ）分??析不同处理间的差异显著性。??２．２?７ｊＣ质对平均相对流量的影响??试验不同运行历时各处理灌水器平均相对流量（Ｄｒａ）方差分析结果见表２－４。灌??水器类型和离子处理均显著影响灌水器堵塞过程的发生（／７＝０．０５）。系统运行历时达到??２４０?ｈ时，灌水器和离子的交互作用对再生水滴灌灌水器的堵塞影响大于地下水处理。??当系统运行历时超过４８０?ｈ时
【参考文献】：
期刊论文
[1]滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展[J]. 李云开,周博,杨培岭. 水利学报. 2018(01)
[2]长期施用含氯化肥对稻-麦轮作体系土壤生物肥力的影响[J]. 杨林生,张宇亭,黄兴成,张跃强,赵亚南,石孝均. 中国农业科学. 2016(04)
[3]Wastewater reclamation and reuse in China:Opportunities and challenges[J]. Sidan Lyu,Weiping Chen,Weiling Zhang,Yupeng Fan,Wentao Jiao. Journal of Environmental Sciences. 2016(01)
[4]再生水灌溉对作物生长及土壤养分影响研究进展[J]. 周媛,齐学斌,李平,胡超. 中国农学通报. 2015(12)
[5]再生水灌溉对葡萄叶片抗氧化酶和土壤酶的影响[J]. 李阳,王文全,吐尔逊·吐尔洪. 植物生理学报. 2015(03)
[6]再生水高效安全灌溉关键理论与技术研究进展[J]. 栗岩峰,李久生,赵伟霞,王珍. 农业机械学报. 2015(06)
[7]Effects of Chlorination on Soil Chemical Properties and Nitrogen Uptake for Tomato Drip Irrigated with Secondary Sewage Effluent[J]. LI Yan-feng,LI Jiu-sheng,ZHANG Hang. Journal of Integrative Agriculture. 2014(09)
[8]再生水滴灌系统灌水器堵塞的微生物学机理及控制方法研究[J]. 李云开,宋鹏,周博. 农业工程学报. 2013(15)
[9]加氯再生水交替灌溉对土壤氮素残留和马铃薯大肠菌群影响[J]. 李平,樊向阳,齐学斌,樊涛,赵志娟,赵现方. 中国农学通报. 2013(07)
[10]Tomato Yield and Quality and Emitter Clogging as Affected by Chlorination Schemes of Drip Irrigation Systems Applying Sewage Effluent[J]. LI Jiu-sheng,LI Yan-feng,ZHANG Hang. Journal of Integrative Agriculture. 2012(10)
博士论文
[1]再生水地下滴灌对土壤酶活性和大肠杆菌（Escherichia coli）迁移的影响[D]. 仇振杰.中国水利水电科学研究院 2017
[2]再生水氮素对滴灌玉米生长有效性的研究[D]. 郭利君.中国水利水电科学研究院 2017
[3]非传统水源供水管网水质模型的研究[D]. 迟海燕.天津大学 2010
硕士论文
[1]痕量灌水器水力性能与抗堵塞性能研究[D]. 孙继文.山东理工大学 2017
[2]次氯酸钠中水消毒的研究[D]. 张茹.中国地质大学（北京） 2006
[3]滴头水力性能与抗堵塞性能试验研究[D]. 王建东.中国农业大学 2004
本文编号：3138874
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