再生水灌溉模式對土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布的影響

胡廷飛，王 輝，譚 帥

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，長沙 410128）

面對日益增長的社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需求，合理利用再生水進(jìn)行農(nóng)田灌溉是實(shí)現(xiàn)污水資源化、降低污水排放率的有效途徑，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，再生水雖經(jīng)二級處理，其中仍含有較高的鹽分、有機(jī)物和懸浮固體等[1-2]，長期灌溉可能導(dǎo)致土壤物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變[3]，直接影響土壤團(tuán)聚體的組成[4]，使得團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳的固持和釋放能力發(fā)生改變[5-6]。Tarchitzky等[7]研究發(fā)現(xiàn)再生水?dāng)y帶大量鹽分進(jìn)入受灌土壤后，使得土壤鹽分含量提高，有利于促進(jìn)土壤顆粒的絮凝作用，使得土壤顆粒團(tuán)聚性增加；Halliwell等[8]研究認(rèn)為再生水中Na+濃度過高會使土壤顆粒膨脹和團(tuán)聚體分散，破壞土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)；李霄云等[9]研究表明有機(jī)污染型水體灌溉可以顯著改善微團(tuán)聚體的特性，增大土壤團(tuán)聚度從而改善土壤結(jié)構(gòu)狀況；盛豐等[10]研究發(fā)現(xiàn)采用含鹽灌溉水-清水交替灌溉有利于提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，抑制土壤板結(jié)；鄭順安等[11]研究表明再生水灌溉促進(jìn)土壤中＞2 mm的大粒徑團(tuán)聚體向較小粒徑轉(zhuǎn)化，有效改善砂質(zhì)紫色土有機(jī)碳庫。以上研究初步證實(shí)再生水灌溉顯著影響受灌土壤團(tuán)聚狀況及有機(jī)碳分布特征。但關(guān)于受灌土團(tuán)聚狀況與有機(jī)碳含量之間的內(nèi)在聯(lián)系還缺乏深入研究，不同灌溉模式下土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布差異還不清楚。隨著南方地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)水城市建設(shè)理念的推行，再生水的利用在中國亞熱帶地區(qū)受到越來越多的重視，研究再生水灌溉模式對土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布的影響對提高南方地區(qū)再生水利用率具有重要意義。為此，本文以潮土、紫色土和水稻土為研究對象，采用再生水進(jìn)行模擬灌溉試驗(yàn)，以清水灌溉為對照，分析再生水不同灌溉模式（再生水灌溉、再生水-清水混合灌溉及再生水-清水交替灌溉）下土壤團(tuán)聚體含量及穩(wěn)定性、土壤總有機(jī)碳、各粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳及其對土壤總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率的差異，以期為再生水資源化利用及土壤肥力提高途徑提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為研究區(qū)域內(nèi)具有代表性的潮土、紫色土及水稻土，分別取自湖南省岳陽市（29°03′21.8″N，113°00′46.2″E）和湖南省長沙市（28°11′45″N，113°07′33″E和 28°18′44.4″N，113°16′10.5″E），主要土地利用方式為旱地和水田。利用隨機(jī)、多點(diǎn)（10個(gè)點(diǎn)）法采集表層0～20 cm土樣，自然風(fēng)干，除去根、石塊等雜物，磨碎過2 mm篩，充分混勻后備用。供試土壤的理化性質(zhì)見表1。其中土壤機(jī)械組成采用吸管法測定；取20g試驗(yàn)土樣按土水比1∶5浸提后取上清液測定其電導(dǎo)率（EC）和pH；土壤有機(jī)碳的測定采用重鉻酸鉀氧化法。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Initial physical-chemical properties for tested soils

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過程

考慮到灌溉過程中降雨的介入，且理想狀態(tài)下雨水為純凈水，試驗(yàn)采用蒸餾水灌溉作為對照（CK）。為揭示再生水不同灌溉模式下土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布特征的差異，探尋一種對土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳含量改善較好的再生水灌溉模式。試驗(yàn)設(shè)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種灌水模式。其中，RW-2為利用蒸餾水將再生水稀釋2倍后灌溉；ARW為第一次采用再生水灌溉，下次采用蒸餾水灌溉，兩者依次交替進(jìn)行。

試驗(yàn)于2017年3月—2018年10月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)灌溉排水工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)土柱由直徑26 cm，高32 cm的圓形培養(yǎng)桶制成，桶底均勻分布直徑5 mm的滲水小孔以避免空氣封閉和讓多余的水流出。裝土前在桶底鋪設(shè)兩層直徑1 mm的紗網(wǎng)，而后均勻裝填5 cm石英砂過濾層，過濾層表面鋪設(shè)一層直徑1 mm紗網(wǎng)。按1.20 g·cm-3的設(shè)計(jì)容重分層（5 cm）裝填土柱，層與層之間采用毛刷進(jìn)行打毛處理，裝填高度為17 cm。土柱裝填完畢后，每個(gè)土柱分別采用6 L蒸餾水進(jìn)行初灌，灌水時(shí)在土壤表面放置防沖濾網(wǎng)，防止灌水過程中對培養(yǎng)桶中的土壤造成沖刷作用。灌水后24 h內(nèi)堵塞培養(yǎng)桶底孔以保證試驗(yàn)土樣充分飽和，而后打開培養(yǎng)桶底孔將土柱自然風(fēng)干。試驗(yàn)過程中所有土柱均采取避雨措施，防止自然降雨對試驗(yàn)造成干擾。

用于控制灌水下限的指標(biāo)主要有土壤含水量和土水勢。試驗(yàn)隨機(jī)選取6個(gè)土柱埋設(shè)張力計(jì)，張力計(jì)埋在土柱中部、埋深為10 cm。試驗(yàn)根據(jù)張力計(jì)測定的土水勢控制土柱灌水下限。試驗(yàn)土壤含水量達(dá)到田間持水量時(shí)張力計(jì)讀數(shù)為10～35 kPa，土壤含水量低于田間持水量的60%已為輕度干旱，一般將此含水量作為灌溉的起點(diǎn)，因此每次當(dāng)張力計(jì)讀數(shù)為80～100 kPa時(shí)即進(jìn)行灌水。每次灌水均測定土壤穩(wěn)定入滲率，當(dāng)前后3次土柱穩(wěn)定入滲率均小于5%時(shí)，認(rèn)為土壤結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，終止灌水試驗(yàn)。灌溉持續(xù)時(shí)間1 a，每次灌水量均為6 L，共灌溉8次，單個(gè)土樣灌水定額48 L。每個(gè)處理重復(fù)3次。灌水試驗(yàn)終止后，將土柱自然風(fēng)干兩星期左右。從每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)樣品中采集0～15 cm原狀土樣，充分混合后形成1個(gè)處理的復(fù)合樣品，用于土壤團(tuán)聚體分離及其有機(jī)碳測定。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性

采用干篩法測定土壤團(tuán)聚體組成[12]。取200 g土樣用震擊式標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)（ZBSX-92A型，孔徑依次為5、2、0.5 mm和0.25 mm）在最大功率下振蕩5 min后，分別得到粒徑＞5、2～5、0.5～2、0.25～0.5 mm 和＜0.25 mm 5個(gè)級別土粒，稱量各粒級土樣質(zhì)量。根據(jù)干篩法測定團(tuán)聚體比例，稱取50 g土樣，采用濕篩法測定團(tuán)聚體水穩(wěn)定性[12]，用土壤團(tuán)粒分析儀（FT-3型，孔徑依次為5、2、0.5 mm和0.25 mm）以30次·min-1頻率振蕩10 min，將各粒級土樣置于100℃烘箱中烘干并稱質(zhì)量。利用公式（1）和公式（2）分別計(jì)算各粒級團(tuán)聚體及大團(tuán)聚體（R0.25）百分含量，利用公式（3）和公式（4）計(jì)算土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）[12]。

式中：Wi為各粒級團(tuán)聚體百分含量，%；Mi為各粒級團(tuán)聚體烘干土質(zhì)量，g。

式中：Mr＞0.25為粒徑＞0.25 mm團(tuán)聚體烘干土質(zhì)量，g。

我們回顧了第二次世界大戰(zhàn)之后建立的現(xiàn)行的國際經(jīng)濟(jì)秩序的演化過程，聚焦于不同年代美國對資本管制與匯率穩(wěn)定機(jī)制的政策取向的轉(zhuǎn)變，從中探究新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)思想在美國對外政策中所起的作用，從中我們至少看到了如下幾點(diǎn)事實(shí):

式中：Xi為各粒級團(tuán)聚體平均直徑，mm。

1.3.2 團(tuán)聚體有機(jī)碳含量

由于土壤養(yǎng)分的水溶性較大，任何涉及化學(xué)物質(zhì)的預(yù)處理都可能對養(yǎng)分狀況產(chǎn)生很大影響。因此本文將干篩后各粒級土壤分別研磨后用于土壤有機(jī)碳的分析[13]。團(tuán)聚體有機(jī)碳對土壤總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率（F）采用公式（5）計(jì)算。

式中：OCi為第 i級團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量，g·kg-1；SOC為土壤總有機(jī)碳含量，g·kg-1。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Duncan′s法對不同處理間的差異顯著性進(jìn)行分析，顯著性檢驗(yàn)設(shè)定為P＜0.05，采用Pearson方法對土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 再生水灌溉模式對土壤團(tuán)聚體分布及其穩(wěn)定性的影響

干篩處理后，3種灌溉模式下土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體分布特征見圖1。潮土以＞5 mm、2～5 mm和0.5～2 mm等3個(gè)粒級團(tuán)聚體為主，3個(gè)粒級團(tuán)聚體總量為79.90%～92.70%；紫色土以＞5 mm和2～5 mm兩個(gè)粒級團(tuán)聚體為主，兩個(gè)粒級團(tuán)聚體總量為73.00%～82.82%；水稻土則以2～5 mm和0.5～2 mm兩個(gè)粒級團(tuán)聚體為主。兩個(gè)粒級團(tuán)聚體總量為61.90%～68.22%。3種土壤R0.25均達(dá)89.56%以上（表2）。方差分析表明：相比CK，除潮土RW處理R0.25無顯著差異外，其他處理差異均顯著（P＜0.05）；紫色土和水稻土各處理下R0.25均無顯著性差異。經(jīng)濕篩處理后，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布特征見圖2。濕篩過程中非水穩(wěn)性大團(tuán)聚體破碎成較小粒級團(tuán)聚體，使得3種土壤R0.25相比干篩處理后顯著降低（表2），潮土、紫色土和水稻土依次分別下降18.31%～30.09%、16.44%～20.10%和11.74%～24.45%。方差分析表明：相比CK，除潮土ARW處理下R0.25差異顯著外（P＜0.05），其他處理均無顯著差異；紫色土和水稻土各處理下R0.25差異均不顯著。

MWD和GMD是反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況的常用指標(biāo)，其值越大表明土壤平均粒徑團(tuán)聚度越高，抗侵蝕能力越強(qiáng)。從表3可以看出，潮土各處理下MWD和GMD表現(xiàn)為CK＞RW-2＞ARW＞RW，相比CK，MWD和GMD分別顯著降低13.61%～33.31%和7.24%～14.37%（P＜0.05）；紫色土表現(xiàn)為RW＞RW-2＞ARW＞CK，相比CK，MWD和GMD分別顯著增長46.05%～85.46%和12.19%～25.31%（P＜0.05）；水稻土MWD和GMD均表現(xiàn)為RW-2＞CK＞RW＞ARW，相比CK，RW-2處理下MWD和GMD分別增長2.86%和7.71%，其他處理則分別降低4.02%～8.19%和1.69%～2.97%，但差異均不顯著。

圖1 干篩處理下各粒級土壤團(tuán)聚體含量Figure 1 The contents of soil aggregates with different particle sizes by dry seive

圖2 濕篩處理下各粒級土壤團(tuán)聚體含量Figure 2 The contents of soil aggregates with different particle sizes by wet seive

表2 干篩與濕篩處理下不同灌溉模式R0.25含量Table 2 The contents of macroaggregates by dry sieveor wet seive under different irrigation modeswith reclaimed water

2.2 再生水灌溉模式對土壤有機(jī)碳含量的影響

2.2.1 再生水灌溉模式對土壤總有機(jī)碳含量的影響

圖3表明3種灌溉模式下土壤總有機(jī)碳含量變化顯著（P＜0.05）。相比初始有機(jī)碳含量，潮土和水稻土分別增長2.62%～34.07%和40.72%～73.05%；紫色土RW和RW-2處理分別增長61.02%和67.87%，而ARW和CK處理則分別降低11.00%和19.36%。多次灌水后，潮土各處理總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為ARW＞RW＞RW-2＞CK，相比CK，分別顯著增長14.57%～30.65%（P＜0.05）；紫色土總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為RW-2＞RW＞ARW＞CK，相比CK，各處理分別顯著增長9.13%～103.36%（P＜0.05）；水稻土各處理總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為 RW＞CK≈RW-2＞ARW，相比 CK，RW 處理增長8.16%，ARW處理下降13.70%，但差異均不顯著。

2.2.2 再生水灌溉模式對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

圖3再生水不同灌溉模式下土壤總有機(jī)碳含量Figure 3 The content of soil total organic carbon under different irrigation modes with reclaimed water

圖4 表明3種灌溉模式下土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量變化顯著（P＜0.05）。相比CK，RW、RW-2和ARW處理下，潮土各粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量依次分別顯著增長 1.10%～44.56%、-8.28%～53.18% 和 -0.79%～48.11%（P＜0.05）；紫色土分別顯著增加 40.29%～163.09%、110.40%～129.67% 和 10.96%～27.70%（P＜0.05）；水稻土RW處理各粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別顯著增長8.35%～19.54%（P＜0.05），RW-2處理除0.5～2、2～5 mm兩個(gè)粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別顯著增長27.43%～46.75%（P＜0.05）外，其他粒級團(tuán)聚體分別顯著降低 6.54%～33.51%（P＜0.05），ARW 處理除0.25～0.5 mm粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增長9.25%外，其他粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別顯著降低2.76%～42.20%（P＜0.05）。

＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體稱為大團(tuán)聚體，＜0.25 mm粒級團(tuán)聚體稱為微團(tuán)聚體。根據(jù)實(shí)測各粒級團(tuán)聚體含量及其有機(jī)碳含量計(jì)算大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量和微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量（表3）。潮土、紫色土和水稻土大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均顯著高于微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量（P＜0.01），其比值依次分別介于9.87～18.84、17.29～29.95和8.83～21.54。相比CK，各處理下潮土、紫色土和水稻土中大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別增長26.60%～46.43%、14.80%～99.13%和-3.16%～20.47%，方差分析表明：潮土ARW處理，紫色土RW和RW-2處理與水稻土RW處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量相比CK差異均顯著（P＜0.05），其他處理無顯著性差異。相比CK，潮土RW處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增長6.87%，RW-2和ARW處理則分別降低40.31%和21.67%；紫色土各處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別顯著增長24.87%～195.59%；水稻土除ARW處理下降48.01%外，RW-2和RW處理則分別增長53.65%和12.02%。方差分析表明：除紫色土RW-2與水稻土RW處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量相比CK差異性顯著（P＜0.05）外，其他處理均無顯著性差異。

圖4 再生水不同灌溉模式下各粒級土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量Figure 4 The contents of organic carbon in soil aggregates with different particle sizes under different irrigation modes with reclaimed water

2.3 不同粒級團(tuán)聚體對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率

根據(jù)實(shí)測各粒級團(tuán)聚體百分含量及其有機(jī)碳含量計(jì)算3種土壤總有機(jī)碳含量，在潮土、紫色土和水稻土中，其與實(shí)測土壤總有機(jī)碳含量的比值分別介于0.98～1.04、0.91～0.98和0.97～1.11。為方便作圖與描述，本文采用計(jì)算土壤總有機(jī)碳含量表征再生水灌溉后的3種土壤總有機(jī)碳含量。

由圖5可以看出，不同灌溉模式下，潮土各粒級團(tuán)聚體對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率均以2～5 mm粒級團(tuán)聚體最大，＞5 mm和0.5～2 mm粒級團(tuán)聚體次之，其中＞0.5 mm粒級團(tuán)聚體對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率為82.06%～90.66%；紫色土各處理對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率以＞5 mm和2～5 mm為主，其中＞2 mm粒級團(tuán)聚體對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率共占71.21%～78.99%；水稻土各處理下則以0.5～2 mm粒級團(tuán)聚體最大，2～5 mm粒級團(tuán)聚體次之，其中0.5～5 mm粒級團(tuán)聚體對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率共占58.21%～69.96%。從圖5和表3還可看出：大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量對土壤總有機(jī)碳含量的貢獻(xiàn)率介于89.42%～97.09%，微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的貢獻(xiàn)率僅為2.91%～10.58%（不考慮土壤質(zhì)地差異）。

表3 再生水不同灌溉模式下大團(tuán)聚體與微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量Table 3 The contents of soil macroaggregate-associated organic carbon and microaggregate-associated organic carbon under different irrigation modes with reclaimed water

圖5 團(tuán)聚體有機(jī)碳含量占土壤總有機(jī)碳含量的百分比Figure 5 The proportion of aggregate-associated organic carbon contents in soil total organic carbon contents

3 討論

3.1 再生水不同灌溉模式下土壤團(tuán)聚體分布及其穩(wěn)定性差異

不同質(zhì)地土壤由于土壤黏粒、粉粒及本身化學(xué)物質(zhì)等含量差異影響土壤對入滲溶液中化學(xué)物質(zhì)的吸附截留能力[14]。使得再生水入滲對3種土壤團(tuán)聚體組成產(chǎn)生不同影響，造成潮土、紫色土和水稻土優(yōu)勢粒級團(tuán)聚體分布差異。從表3可以看出，潮土MWD和GMD表現(xiàn)為CK＞RW-2＞ARW＞RW，紫色土表現(xiàn)為RW＞RW-2＞ARW＞CK，水稻土則表現(xiàn)為RW-2＞CK＞RW＞ARW。這表明再生水3種灌溉模式均降低潮土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性，對紫色土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性有增強(qiáng)作用；除RW-2處理外，其他處理均降低水稻土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性。3種土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)定性差異主要與土壤有機(jī)碳含量及土壤黏粒含量有關(guān)。土壤有機(jī)碳是形成土壤團(tuán)聚體的重要膠結(jié)物質(zhì)，土壤中有機(jī)碳含量增長會促進(jìn)土壤較大粒級團(tuán)聚體的形成[15]。由于再生水中鹽分含量較高（1 000.13±134.75 μS·cm-1），鹽分進(jìn)入土壤首先作用于土壤團(tuán)聚體膠結(jié)物質(zhì)，使得膠結(jié)劑發(fā)生糊化由凝膠變?yōu)槿苣z，土壤膠結(jié)劑被軟化溶解后，土壤團(tuán)聚體遭到破壞，水穩(wěn)定性降低。當(dāng)鹽分離子與土壤膠結(jié)劑反應(yīng)過程結(jié)束后，繼續(xù)與土壤黏粒發(fā)生水化膨脹作用，使得土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被破壞。從圖3可以看出，雖然3種灌溉模式下潮土有機(jī)碳含量相比CK顯著增長（P＜0.05），但總體有機(jī)碳含量仍較低，而RW、RW-2和ARW等處理帶入土壤的鹽離子較多，部分鹽離子將土壤有機(jī)碳軟化溶解，其余繼續(xù)與土壤黏粒發(fā)生水化膨脹作用，潮土黏粒含量較高（38.00%），3種灌溉模式下潮土黏粒與鹽離子的水化膨脹作用高于CK處理，使得潮土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性顯著降低。而紫色土RW、RW-2和ARW處理帶入的有機(jī)碳膠結(jié)作用大于再生水帶入的鹽離子對土壤膠結(jié)劑的破壞作用，使得紫色土團(tuán)聚作用提高，團(tuán)聚體水穩(wěn)定性增強(qiáng)。水稻土各處理有機(jī)碳含量變化并不顯著，且黏粒含量較低（26.00%），與鹽分的水化膨脹作用較弱，使得水稻土各處理團(tuán)聚體水穩(wěn)定性變化不顯著。

試驗(yàn)前土壤溶液中化學(xué)物質(zhì)濃度基本相同，再生水灌溉條件下，由于RW-2處理對再生水原液具有一定的稀釋作用，使得入滲溶液中化學(xué)物質(zhì)濃度處于較低水平；而ARW處理在清水交替灌溉時(shí)，對土壤的淋洗作用較為強(qiáng)烈，使得潮土和水稻土RW處理下團(tuán)聚體水穩(wěn)定性低于RW-2或ARW處理。而紫色土RW處理團(tuán)聚體水穩(wěn)定性高于RW-2或ARW處理，這可能是紫色土RW處理較高的有機(jī)碳含量造成的，其具體原因還需進(jìn)一步深入研究。

3.2 再生水不同灌溉模式下土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及其貢獻(xiàn)率差異

由于再生水中所含的有機(jī)物成分復(fù)雜，難以一一分離測定。為了全面地反映再生水中有機(jī)物狀況，本試驗(yàn)選用COD作為反映有機(jī)物含量的因子[9]。以往研究認(rèn)為再生水灌溉促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的累積[11，16-17]，本研究結(jié)果與其具有一致性（圖3）。這是由于再生水中含有較高濃度的懸浮物（TSS為4.80±1.02 mg·L-1）及有機(jī)質(zhì)（COD 為 39.80±7.68 mg·L-1）等，灌溉時(shí)給土壤輸入了一定量的有機(jī)碳源，導(dǎo)致潮土和紫色土總有機(jī)碳含量顯著增長（圖3）。其次，由于再生水3種灌溉模式下潮土團(tuán)聚體穩(wěn)定性降低（表3），團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致團(tuán)聚體內(nèi)部相對穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)被暴露，使得潮土總有機(jī)碳含量增加。由于RW-2處理對再生水中化學(xué)成分濃度具有一定的稀釋作用，弱化再生水灌溉對土壤有機(jī)物質(zhì)的補(bǔ)給強(qiáng)度；ARW處理下，清水灌溉對土壤中有機(jī)物質(zhì)的淋洗作用導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)隨灌溉水遷移流失，使得水稻土RW-2和ARW處理土壤總有機(jī)碳含量低于RW處理。

土壤有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)的變化驅(qū)動土壤團(tuán)聚體組成發(fā)生變異，進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳在不同粒級團(tuán)聚體中的分配。由表3可以看出，3種土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量（P＜0.01）。這與Choudhury等[18]和Kabiri等[19]的研究結(jié)果相似。說明大團(tuán)聚體是土壤有機(jī)碳供給的主要來源[20]。大團(tuán)聚體的形成和周轉(zhuǎn)是影響土壤有機(jī)碳動態(tài)變化的關(guān)鍵過程[21]，由于微團(tuán)聚體具有較大的比表面積，新鮮輸入的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入土壤后，首先與土壤中粒徑相對較小的微團(tuán)聚體通過膠結(jié)作用聚合為大團(tuán)聚體[22]，導(dǎo)致有機(jī)碳發(fā)生轉(zhuǎn)移進(jìn)入大團(tuán)聚體，從而降低微團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量。由圖4可以看出，雖然潮土和紫色土微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量相比其他粒級總體無顯著性差異，且水稻土RW和CK處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于其他粒級團(tuán)聚體，但微團(tuán)聚體貢獻(xiàn)率卻遠(yuǎn)小于大團(tuán)聚體。這表明土壤團(tuán)聚體含量是引起團(tuán)聚體養(yǎng)分貢獻(xiàn)率變化的主要因素，這與王碧勝等[23]研究結(jié)果一致。再生水3種灌溉模式下，土壤團(tuán)聚體均以機(jī)械穩(wěn)定性大團(tuán)聚體為主（最低為89.56%），而團(tuán)聚體有機(jī)碳對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率取決于各粒級團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量和各粒級團(tuán)聚體百分含量，使得大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量對土壤總有機(jī)碳含量的貢獻(xiàn)率顯著高于微團(tuán)聚體（表3）。

4 結(jié)論

（1）再生水3種灌溉模式下，土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體均以大團(tuán)聚體為主，濕篩后3種土壤大團(tuán)聚體含量顯著降低（P＜0.05）。再生水灌溉顯著降低潮土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性（P＜0.05），對紫色土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性具有增強(qiáng)作用，采用RW-2模式可以增強(qiáng)水稻土團(tuán)聚體水穩(wěn)定性。

（2）再生水灌溉使得潮土和紫色土總有機(jī)碳及各粒級團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著增長（P＜0.05），水稻土變化不顯著。3種土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及其對土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率均顯著高于微團(tuán)聚體（P＜0.01）。

（3）從改善土壤團(tuán)聚狀況及有機(jī)碳固持方面考慮，在紫色土和水稻土上進(jìn)行再生水灌溉更適合。紫色土以RW模式改善效果最好，水稻土更適合采用RW-2模式。