再生水滴灌研究現(xiàn)狀與發(fā)展概述

郝凱越，李松旌，陳相宇，王 圓，宗永臣

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院，西藏 林芝 860000；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453002；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081)

我國水資源嚴(yán)重短缺，其中農(nóng)業(yè)水資源供需矛盾尤為突出，解決農(nóng)業(yè)水資源短缺問題應(yīng)當(dāng)從節(jié)水農(nóng)業(yè)、廣辟水源兩方面并行研究[1]。滴灌作為目前最有效的一種節(jié)水灌溉方式，是將低壓水緩慢直接地滴到作物根部附近的土壤[2]，且兼具增肥效、增產(chǎn)量的效果；再生水作為許多國家廣泛認(rèn)可的農(nóng)業(yè)灌溉水源，指的是污水經(jīng)適當(dāng)再生工藝處理后，可達(dá)到一定水質(zhì)要求，且滿足某種使用功能要求，最終可以進(jìn)行有益使用的水[3]，具有量大、面廣的特點。

再生水的污染物眾多，例如病原體、有機污染物、重金屬等，當(dāng)前對再生水灌溉研究主要集中在土壤表層，且灌溉方式多采用淹灌、漫灌等傳統(tǒng)的灌溉方式，對滴灌的研究較少。經(jīng)過處理的生產(chǎn)生活污水和滴灌相結(jié)合的再生水滴灌模式是當(dāng)前農(nóng)業(yè)節(jié)水的研究前沿，例如國內(nèi)的李久生團(tuán)隊、李云開團(tuán)隊、裴亮團(tuán)隊等，國外的Forslund A、Abrahao R、Hanson B R等，均對其進(jìn)行了不同方面的研究。再生水滴灌由于其設(shè)備布置、灌水頻率、灌溉水量、灌水水質(zhì)與傳統(tǒng)灌溉方式不同，因此再生水及水中物質(zhì)在土壤-植物系統(tǒng)的分布轉(zhuǎn)化也不盡相同。因此，對再生水滴灌研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)分析，尋找主要問題并結(jié)合實際提出合理的建議，對于農(nóng)業(yè)節(jié)水和再生水安全利用具有重要意義。

1 再生水滴灌系統(tǒng)的布置

1.1 毛管埋深

在現(xiàn)有研究中，毛管埋深很少作為試驗變量進(jìn)行處理，且在《微灌工程技術(shù)規(guī)范》(GBT 50485-2009)[4]中并未詳細(xì)規(guī)定。De Tar等[5]進(jìn)行土豆地下滴灌試驗時發(fā)現(xiàn)，毛管埋深在0.08 m(位于種子上面)和0.46 m(位于種子下面)是比較合適的；Kong Q等[6]研究不同施肥水平下甜椒對地表滴灌和地下滴灌的響應(yīng)和Yuping Z等[7]研究番茄根系對地下滴灌的響應(yīng)發(fā)現(xiàn)，適宜的毛管埋深能顯著優(yōu)化根系分布、提高根系活力；由山西運城地區(qū)的果樹種植情況可得出毛管埋深40～50 cm為宜[8]；仇振杰等[9]研究再生水滴灌條件下的玉米生育期土壤脲酶活性和硝態(tài)氮含量時，將毛管埋深作為試驗變量，并設(shè)置0、15和30 cm 3個水平。

若地下滴灌系統(tǒng)需要土壤耕作，則毛管埋深宜為0.2～0.7 m；若地下滴灌系統(tǒng)不需要土壤耕作，則毛管埋深宜為0.1～0.4 m；具體布置時仍需考慮設(shè)備的使用時間、土壤的類型、作物的根系深度和根系大小等[10]。因此，確定不同氣候條件下，不同類型土壤、作物的最優(yōu)毛管埋深是再生水滴灌方面需要進(jìn)一步研究的課題。

1.2 毛管間距

毛管間距布置對灌溉均勻性有直接影響，其研究現(xiàn)狀與毛管埋深類似，缺少詳細(xì)的研究與規(guī)定。段滿紅[11]等研究了地埋式滴灌毛管埋深和間距對玉米產(chǎn)量影響，結(jié)果表明拔節(jié)期到大喇叭口期，毛管間距為80 cm時耗水量較低，在灌漿期，間距為60 cm時耗水最大；牛文權(quán)等[12]研究了微潤灌溉對于日光溫室次生鹽漬化土壤的影響，結(jié)果表明埋深10 cm，3管2行的間距為輕度次生鹽漬化土壤適宜的應(yīng)用模式；仇振杰等[9]對再生水滴灌條件下的玉米生育期土壤脲酶活性和硝態(tài)氮含量進(jìn)行研究，試驗中布置灌水器間距為0.4 m，滴灌帶間距為1 m，使1條滴灌帶控制2行玉米；山西運城地區(qū)的果樹滴灌宜采用3 m間距，棉田宜采用1.2～1.5 m間距，小麥田宜采用1.0～1.2 m間距[8]。

毛管間距范圍為0.25～5.0 m[10]，平播密植類作物采用較小的間距為宜，如草坪、小麥等，行播稀植類作物采用較寬的行距為宜，如蔬菜、果樹等。對于沙土種植或干旱地區(qū)的作物，較小的毛管間距將有助于田間土壤水分的均勻分布；而對于多雨濕潤地區(qū)的作物，較寬的毛管間距將有助于提高其經(jīng)濟效益。以上僅為定性的總結(jié)，定量的規(guī)范仍需進(jìn)一步研究。

1.3 灌水頻率

滴灌頻率對作物產(chǎn)量、土壤水分和肥料的遷移、深層滲漏量等均有不同程度的影響。Wang等[13]研究了滴灌頻率和根區(qū)土壤基質(zhì)勢對馬鈴薯產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨灌水頻率的增加，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量有不顯著的增加趨勢；Assouline等[14]通過研究微滴灌和常規(guī)滴灌對水分分配和吸收的影響，結(jié)果表明灌溉頻率影響土壤中水分和氮的轉(zhuǎn)移及植物根系對水分和氮的吸收、利用，進(jìn)而影響作物生長和產(chǎn)量；Behera等[15]通過研究亞熱帶半濕潤地區(qū)施肥和灌溉制度對小麥作物水肥溶質(zhì)運移的影響，發(fā)現(xiàn)少量多次灌溉對土壤溶質(zhì)的淋洗效率高于一次性大水量灌溉，但導(dǎo)致深層滲漏量增加；El-Gindy等[16]研究發(fā)現(xiàn)日灌水的西紅柿和黃瓜產(chǎn)量比每3天灌水的產(chǎn)量顯著增加。

灌水頻率的選取范圍應(yīng)為1天多次到1周1次[10]?？偨Y(jié)分析可得：若以作物耗水速度作為指標(biāo)來確定灌水頻次，應(yīng)按小額多次的灌水方式，例如蔬菜等水分含量較多的作物；而當(dāng)土壤水分下降至某個限值時，則需數(shù)天供水1次，例如果樹、大田作物等水分含量較少的作物。各類作物在不同土壤、不同氣候條件下的灌水頻率仍需進(jìn)一步細(xì)化研究。

1.4 灌水水質(zhì)

由《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)[17]可以得出城鎮(zhèn)污水基本控制項目最高允許排放濃度(日均值)共分為三級，目前再生水的研究普遍采用二級標(biāo)準(zhǔn)，但隨著我國對環(huán)保的嚴(yán)格要求，最高允許排放將采用一級B標(biāo)準(zhǔn)，甚至為一級A標(biāo)準(zhǔn)，屆時再生水各污染物的含量需要進(jìn)一步的控制。

郭利君等[18]研究再生水水質(zhì)對滴灌玉米生長和氮肥吸收的影響時，將灌水水質(zhì)設(shè)為試驗因子，按再生水所占地下水的比例設(shè)置為4個水平(0、67%、83%和100%)，并考慮了葉片SPAD值和氮肥吸收利用等指標(biāo)的影響，得出了最優(yōu)水平為83%；栗巖峰等[19]研究再生水水質(zhì)與滴灌灌水技術(shù)參數(shù)對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響時，將再生水水質(zhì)作為試驗因子，并將其分為3個水平，分別為二級處理再生水、混合水(再生水與地下水比例為1∶1)、地下水，將灌水周期和滴灌帶埋深相比，水質(zhì)對番茄產(chǎn)量的影響較大；裴亮等[20]研究再生水滴灌土壤中重金屬Cd分布運移時，將灌水水質(zhì)作為試驗因子共計5個水平(分別為全部再生水、地下水與再生水按1∶1混合、地下水與再生水按2∶1混合、地下水與再生水按4∶1混合和地下水滴灌)，得出隨再生水濃度降低，蓄積Cd的濃度也隨之降低的結(jié)論。

通過上述總結(jié)和其他相關(guān)文獻(xiàn)表明，在重金屬累積方面，多數(shù)情況下再生水濃度與蓄積重金屬濃度呈正相關(guān)關(guān)系；而對于產(chǎn)量、肥效等方面而言，存在再生水濃度的最優(yōu)值，而非簡單的正相關(guān)關(guān)系。

2 再生水滴灌系統(tǒng)阻塞的形成與減緩機制

再生水滴灌較地面灌溉和噴灌在提高水肥利用率上具有明顯的優(yōu)勢，而再生水滴灌系統(tǒng)的堵塞情況制約著再生水滴灌推廣和發(fā)展，是該系統(tǒng)成敗的重要一環(huán)。

2.1 水質(zhì)條件

毋庸置疑，灌溉水質(zhì)是引起滴灌系統(tǒng)阻塞的根本原因。Nakayama F S等[21]系統(tǒng)地總結(jié)了引起滴灌系統(tǒng)阻塞的研究進(jìn)展，并提出了與灌水器阻塞有關(guān)的水質(zhì)判別標(biāo)準(zhǔn)，指明引發(fā)灌水器堵塞的敏感因素為水中懸浮物(TSS)、鹽分含量、pH值以及細(xì)菌總數(shù)等；Capra A等[22]對滴灌廢水回用的灌水器和過濾器的進(jìn)行研究，結(jié)果表明灌水器的阻塞是一個動態(tài)發(fā)展的過程，灌水水質(zhì)較好時阻塞情況較輕，灌水水質(zhì)較差時阻塞情況較重；Pitts D J等[23]對佛羅里達(dá)西南部番茄生產(chǎn)滴灌與地下灌溉進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)灌溉用水硬度低于150 mg/L時不會引起阻塞；溫圣林等[24]研究結(jié)果表明滴頭類型是渾水滴灌滴頭堵塞的影響因素，滴頭的結(jié)構(gòu)系數(shù)可以衡量不同類型滴頭抗堵塞性能。滴頭的抗堵塞性能又受滴頭類型、滴頭結(jié)構(gòu)系數(shù)以及水質(zhì)等因素的影響；Feigin A等[25]指出灌水水質(zhì)在pH>7.5和重碳酸鹽的含量大于5 mmol/L時，滴灌系統(tǒng)更容易阻塞。

通過文獻(xiàn)分析，灌水水質(zhì)的pH值、水中懸浮物、水硬度、重碳酸鹽含量、細(xì)菌總數(shù)等與灌水器堵塞具有顯著的相關(guān)關(guān)系，《微灌工程技術(shù)規(guī)范》(GBT 50485-2009)[4]對微灌水質(zhì)從懸浮固體物、硬度、不溶固體、pH值、Fe、Mn、H2S的含量7方面對堵塞可能性進(jìn)行粗略界定，因此對現(xiàn)有指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化補充還有待進(jìn)一步研究。

2.2 阻塞機制

滴管的灌水器阻塞方式主要分為物理阻塞、化學(xué)阻塞和生物阻塞[21]，當(dāng)pH值較高時易導(dǎo)致化學(xué)阻塞的形成，而當(dāng)BOD5含量較高時易導(dǎo)致生物阻塞的形成，當(dāng)TSS含量較高時易導(dǎo)致物理阻塞的形成。與傳統(tǒng)的地下水灌溉相比，再生水中相關(guān)成分較多，其中包括多種藻類、微生物及化學(xué)離子等，因此再生水引起阻塞的風(fēng)險更高且阻塞機制更為復(fù)雜[21,26,27]，其通常是由物理、化學(xué)和生物3種因子的相互作用所導(dǎo)致[28]。目前，多數(shù)學(xué)者[27,29,30,31]認(rèn)為固體顆粒物、微生物、化學(xué)離子及其分泌的黏性聚合物等構(gòu)成的聚合體，為錯綜復(fù)雜的生物膜的形成提供了條件，進(jìn)而使灌水器阻塞機制更為復(fù)雜。

2.3 控制方法

對結(jié)合阻塞的形成原因提出控制方法。李云開等[32]將再生水以及河湖地表污染水作為灌溉水源，發(fā)現(xiàn)使用砂石過濾器+網(wǎng)式/疊片過濾器對其處理效果較好，這表明當(dāng)?shù)喂嗨|(zhì)較好時，可以直接使用網(wǎng)式/疊片過濾器作為過濾系統(tǒng)；Feng J等[35]利用CFD中的RNG 模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析，研究結(jié)果表明對灌水器的流道進(jìn)行圓弧優(yōu)化，能夠使渦旋發(fā)展充分，近而減緩灌水器的阻塞；Eroglu S等[33]通過對化學(xué)阻塞和生物阻塞排放物進(jìn)行處理，結(jié)果表明微生物處理枯草桿菌OSU-142是一種安全的、環(huán)保的減緩滴水器阻塞的方法；Sahin U等[34]對碳酸鈣在磁化鹽水中堵塞排放物進(jìn)行了評價，灌溉水在低電導(dǎo)率、高pH值環(huán)境下，經(jīng)磁化后灌水器化學(xué)阻塞明顯降低；灌溉水在高電導(dǎo)率、低pH值環(huán)境下，經(jīng)磁化后對化學(xué)阻塞的抑制效果并不明顯；郝鋒珍等[28]研究結(jié)果表明加氯間隔和加酸處理目標(biāo)的pH值是化學(xué)處理灌水器阻塞的重要參數(shù)，且灌水器結(jié)構(gòu)對化學(xué)處理的有效性有顯著影響。

總結(jié)可得，目前控制灌水器阻塞的方法大致從控制水源、灌水器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生物處理、化學(xué)處理四方面展開研究，而研究灌水器的材料對阻塞情況的影響較少。

3 典型污染因子時空分布及環(huán)境行為

3.1 土壤酶活性

21世紀(jì)以來，國內(nèi)外學(xué)者對再生水灌溉條件下土壤的酶活性進(jìn)行了大量的研究。土壤酶活性的變化不僅能反映土壤系統(tǒng)的改變，也能夠監(jiān)測再生水灌溉的環(huán)境效應(yīng)[36]。Yao-Hu Kang等[37]通過田間試驗，對不同耕作年限鹽堿地的土壤酶活性的變化及空間分布規(guī)律進(jìn)行了研究，結(jié)果表明滴灌3年后堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶的活性均顯著增加，其生長速度分別為350%、128%和216%；Qiu Z等[38]在我國華北平原進(jìn)行了野外試驗，發(fā)現(xiàn)滴灌深度、灌溉水平和灌水水質(zhì)對土壤中的三種酶(堿性磷酸酶、脲酶和轉(zhuǎn)化酶)分布均有影響，且得出土壤酶活性受側(cè)向深度的影響明顯，對其滴灌兩年后發(fā)現(xiàn)土壤酶活性呈現(xiàn)明顯的層狀分布；Zhang M Z等[39]以大田夏玉米為研究對象，以微灌灌溉方式、灌水量和深松深度為因素和水平設(shè)計了正交田間試驗，結(jié)果表明對土壤脲酶的影響程度由大到小依次為：灌溉方式、灌水量、深松，并說明了地下滴灌土壤脲酶活性顯著高于地表滴灌和微潤灌；在一定范圍內(nèi)，隨灌水量的增加，土壤脲酶活性呈增加趨勢；但過高灌溉會抑制脲酶活性的增加，隨深松深度的增加，土壤脲酶活性呈增加趨勢；G Masciandaro等[40]在英國Crabbs農(nóng)場進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋對土壤條件和玉米產(chǎn)量有廣泛的改善作用，尤其是代謝潛力指數(shù)(脫氫酶/水溶性氮比率)和β-glucosi-dase活動。

總結(jié)可得，土壤酶活性主要受土壤自身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和相關(guān)農(nóng)藝措施的影響，其中農(nóng)藝措施包括施肥、灌溉、覆膜等，覆膜對土壤酶活性的影響逐漸受到國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的關(guān)注和研究。

3.2 土壤病原體

病原體也稱病原物或病原生物，是指能引起病的微生物和寄生蟲的統(tǒng)稱，主要包括病菌、寄生蟲和病毒三類[42]。植物根系的分泌物由土壤病原體主要的能量供給，因此根際土壤是病原體相互作用的關(guān)鍵場所[43,44]，同時也是病原體與作物建立寄生關(guān)系的主要平臺[45]。

Forslund A等[41]研究了地下滴灌低質(zhì)量水對馬鈴薯和地下水的污染風(fēng)險，在212 d的研究期間，在任何瀝濾物樣品中均未發(fā)現(xiàn)增加的細(xì)菌病原體，在填埋土壤、大孔有限和低水速的研究條件下，土壤基質(zhì)中保留了細(xì)菌病原體，并在淋溶到地下水之前死亡，當(dāng)微生物示蹤劑應(yīng)用終止后，在收獲的馬鈴薯樣品上發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌病原體和噬菌體28B；Pachepsky Y等[46]對病原菌與耐高溫大腸菌(THT)和/或普通大腸桿菌之間關(guān)系的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和總結(jié)，指出大腸菌群指標(biāo)本身不能提供關(guān)于適宜灌溉的地表水中最重要病原體的存在和/或濃度的決定性、非位點特異性和非病原體特異性的信息；Piccinni G等[47]通過裂區(qū)設(shè)計，采用4種接種處理甜菜壞死黃靜脈病毒(BNYVV)、甜菜土傳花葉病病毒(BSBMV)、BNYVV+BSBMV和未接種的進(jìn)行對照，得出BNYVV、BSBMV、BNYVV+BSBMV三種處理中，75%和50% Pot Capacity(PC)灌溉處理顯著降低了甜菜的病害等級。

從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，在再生水滴灌條件下對土壤病原體的研究較少，且缺乏關(guān)于實際灌溉水域土壤病原體組成的關(guān)鍵指標(biāo)。

3.3 土壤有機污染物

有機污染物是進(jìn)入并污染環(huán)境的有機化合物，按其來源可以分成由生物體的代謝活動及其他生物化學(xué)過程產(chǎn)生的天然有機污染物和隨著現(xiàn)代合成化學(xué)工業(yè)的興起而產(chǎn)生的人工合成有機污染物兩大類[48, 49]。在我國提出的14 類、68種優(yōu)先控制污染物中，有機污染物為12類、58種，占總數(shù)的85.3%[50]，可見有機污染物的危害性及相關(guān)方面需展開迫切性研究。

Chen Y等[51]對比了地下水和再生水灌溉土壤中多環(huán)芳烴 (PAHs)和有機氯農(nóng)藥(OCPs)的殘留狀況，表明在靠近主通道入口的采樣點，PAHs濃度顯著高于沿支路采樣點和參照點，得出了OCPs的水平較低，且DDT(平均8.41 ng/g)和HCH(平均2.91 ng/g)是主要成分；Chávez A等[52]對滲入含水層廢水中的微生物和有機微污染物進(jìn)行去除，結(jié)果表明在1/3的抽樣檢測中檢查到布洛芬，但始終低于0.50 ng/L，而在近一半檢測到0.20～9.91 ng/L的甲氧萘丙酸，水楊酸變化濃度較大，而雙氯芬酸僅在單一的泉水中檢測到；Abrahao R等[53]在西班牙東北部的農(nóng)業(yè)盆地研究中得出土壤中的主要污染物為有機氯化合物、多環(huán)芳烴、金屬和阿特拉津、雙酚、pp’-DDT；沉積物中含有多環(huán)芳烴、1,2,4三氯苯和金屬。在該研究結(jié)束之前，所分析的物質(zhì)不存在嚴(yán)重的污染問題，目前灌溉對流域中這些物質(zhì)的濃度沒有顯著影響，土壤中異狄氏殺蟲劑、水體中pp’-DDT、沉積物中Ni和Zn的時間值均略有升高。

3.4 土壤重金屬污染

土壤重金屬污染是由于含汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅、鈷、鎳、錫等重金屬和類金屬砷等排放到土壤當(dāng)中引起的土壤污染[48]，并且土壤中的重金屬通過作物吸收、食物鏈等方式傳遞到人體內(nèi)，對人類的健康產(chǎn)生一系列的影響，因此研究作物-土壤系統(tǒng)的重金屬吸附轉(zhuǎn)移特性及重金屬污染的控制仍是當(dāng)下研究的熱點問題。

Binggan Wei等[54]對滴灌條件下土壤的重金屬遷移進(jìn)行了研究，測定了土壤中鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅的含量，得出在滴灌條件下灌溉水量越低，重金屬水平遷移的影響越顯著，灌溉水量越大，重金屬垂直遷移的影響越大的結(jié)論；胡超等[55]以馬鈴薯為試驗材料，以灌水水質(zhì)、灌溉技術(shù)、灌水水平為試驗因子，對各因子設(shè)置5個水平，得出再生水地下分根交替滴灌可提高塊莖品質(zhì)，減輕重金屬Cr、Pb和Cu在塊莖中積累的結(jié)論；裴亮等[56]通過對白菜和蘿卜進(jìn)行再生水滴灌大棚試驗，得出重金屬主要在土壤表層積累，在80～100 cm深度處重金屬的濃度最高的結(jié)論，同時發(fā)現(xiàn)白菜和蘿卜地上部和根系中Pb2+、Cu2+、Cd2+的含量顯著增加，但均未超過國家的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；之后，裴亮等[57,58]又進(jìn)行了在再生水滴灌條件下土壤中Cd和As的分布運移的試驗研究，發(fā)現(xiàn)Cd、As在土壤中時間和位置分布情況類似，并得出用適當(dāng)處理的再生水濃度進(jìn)行滴灌會減輕Cd、As污染的結(jié)論。

從現(xiàn)有研究來看，再生水灌溉對土壤重金屬的分布、遷移的影響研究多數(shù)在傳統(tǒng)灌溉方式的條件下進(jìn)行，在再生水滴灌條件下的研究較少。

4 再生水滴灌條件下作物的養(yǎng)分吸收機制

4.1 對作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)是再生水滴灌系統(tǒng)效果的直觀體現(xiàn)。栗巖峰等[59]通過對不同水質(zhì)作為灌溉水源對番茄進(jìn)行滴灌試驗發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)量指標(biāo)下再生水>地下水>再生水加氯處理，其中再生水灌溉使番茄的水溶性總酸含量顯著增加，但顯著降低了番茄的維生素C含量和可溶性固形物；裴亮團(tuán)隊對作物和品質(zhì)進(jìn)行了研究，以菠菜[60]、黃瓜[61]為研究對象進(jìn)行了的相關(guān)試驗，在菠菜的研究中，設(shè)置灌溉水質(zhì)、追肥量2個因子，每個因子設(shè)置5個水平，均采用滴灌的方式，得出70%再生水、傳統(tǒng)追肥量的30%的處理品質(zhì)最好，50%再生水、傳統(tǒng)追肥量的50%的處理產(chǎn)量最高；在黃瓜的研究中，設(shè)置灌溉水質(zhì)1個因子，設(shè)置5個水平，采用滴灌進(jìn)行試驗，試驗指標(biāo)包括生長指標(biāo)(莖粗、單葉葉面積、單株葉片數(shù)、株高)和產(chǎn)量指標(biāo)(瓜長、單瓜重和產(chǎn)量)，可得出不同指標(biāo)下的最優(yōu)處理；Lu S[62]等通過再生水滴灌對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行了試驗，設(shè)置灌溉水質(zhì)1個因子，設(shè)置3個水平，采用滴灌的灌溉方式，設(shè)置3組重復(fù)，得出再生水灌溉具有提高番茄產(chǎn)量和灌溉生產(chǎn)率趨勢的結(jié)論。

分析相關(guān)文獻(xiàn)可得，多數(shù)試驗得出的最優(yōu)組合僅從試驗已有的處理中選出，而未對一定范圍內(nèi)的最優(yōu)處理進(jìn)行預(yù)測，且多數(shù)分析僅從單方面分析，缺少綜合的考慮，綜合評價方法有待建立。

4.2 水肥高效利用機制

水肥高效利用是促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的途徑。T Yaghi等[63]研究了兩種滴灌地膜(透明地膜和黑色地膜)對黃瓜需水量、產(chǎn)量及生長周期的影響，處理方法為透明膜下滴灌、黑色膜下滴管、無膜滴灌和表面溝灌，得出透明膜下滴灌使黃瓜產(chǎn)量和水分利用率顯著高于其他處理；Singandhupe R B等[64]在1995年和1996年對番茄滴灌系統(tǒng)施肥與灌溉調(diào)度進(jìn)行了研究，得出微噴灌施肥灌水量為傳統(tǒng)灌溉處理的31.6%，而產(chǎn)量卻增加了5.6%，滴灌全氮吸收量比溝灌高8%～11%的結(jié)論；在不同株高下，溝灌的氣孔阻力均高于滴灌；Rajput等[65]圍繞施肥和灌溉條件下滴灌洋蔥水分和硝酸鹽的運移這一試驗?zāi)康倪M(jìn)行試驗，對土壤樣品分析表明，施肥頻率對土壤剖面NO3-N分布有較大影響；裴亮等[60]通過研究再生水滴灌對菠菜品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，得出追施肥量大于50%傳統(tǒng)施肥量的氮素時，可降低菠菜的干物質(zhì)、有機酸、維生素C及可溶性糖含量，而硝酸鹽含量顯著提高；Hanson B R等[66]采用數(shù)值模擬方法對滴灌條件下尿素-硝銨施肥效果進(jìn)行了評價，認(rèn)為在地表滴灌條件下和不同施肥方式下，尿素均未在土壤剖面中積累，但水解后隨時間的延長轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮后，尿素積累量迅速下降，由于土壤對銨根的吸附作用，大部分銨根停留在滴管附近，在潤濕區(qū)邊緣附近濃度較低。

通過文獻(xiàn)來看，滴灌中提高水肥利用效率多數(shù)從土壤質(zhì)地、滴灌系統(tǒng)布置、施肥量與施肥頻率、灌水量與灌水頻率展開研究，試驗指標(biāo)多為產(chǎn)量，其他指標(biāo)還包括土壤剖面水分變化、生長指標(biāo)等。

5 結(jié) 語

再生水在灌溉上的使用可以極大的緩解水資源壓力，而滴灌作為目前最為高效灌溉節(jié)水方式，二者在結(jié)合的過程中，實現(xiàn)優(yōu)勢疊加的同時，仍會產(chǎn)生一系列的問題亟待研究。在此，從以下3個方面進(jìn)行展望。

(1)試驗研究方向?；谝欢〝?shù)量和一定程度上的文獻(xiàn)梳理，認(rèn)為不同作物的再生水最優(yōu)布置方法、灌水器的材料對阻塞情況的影響、覆膜對土壤酶活性的影響、再生水滴灌條件下對土壤病原體、再生水滴灌水肥精量調(diào)控、再生水滴灌的綜合評價方法等均有待進(jìn)一步研究。

(2)試驗設(shè)計方法。在再生水研究方面使用的試驗設(shè)計方法較少，現(xiàn)已應(yīng)用的有根箱設(shè)計、裂區(qū)設(shè)計等，有諸多的試驗設(shè)計方法可以在試驗的范圍內(nèi)挑選代表性點，在減少試驗次數(shù)的同時不失試驗精度，也可以通過少量試驗實現(xiàn)大量試驗的結(jié)論，比如正交設(shè)計、均勻設(shè)計、回歸設(shè)計等。

(3)數(shù)據(jù)分析方法。現(xiàn)有的分析方法多數(shù)采用的單方面分類的方差分析進(jìn)行差異的顯著性檢驗，在統(tǒng)計學(xué)中，完全可采用多因素多水平的試驗設(shè)計，且可考慮各因素的交互作用，包括雙(三)方面分類的方差分析、a×b復(fù)因子試驗的統(tǒng)計分析、a×b×c復(fù)因子試驗的統(tǒng)計分析等；另外，多數(shù)試驗的最優(yōu)組合從已有處理中獲得，而回歸設(shè)計配合二次響應(yīng)面分析，可以在給定范圍內(nèi)找出可量化的最優(yōu)組合。