矿井水再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物影响研究

翟建平 王 茜 王宝萍

（1.凤翔县水利管理工作站 陕西 凤翔 721400；2.凤翔县水土保持工作站 陕西 凤翔 721400）

我国煤矿开采九成以上是以井工为主，浅部煤层逐渐枯竭，开采的难度随着煤层深度的增加而逐渐增加，矿井深度也不断加深，煤层水害增加，为确保煤矿的安全生产，煤矿区大量排出矿井水。我国煤矿矿井水年排放量约为22亿t，而矿井水的资源化利用率仅有20%左右，大量未经处理的矿井水直接排放，不仅污染了环境，而且还浪费了宝贵的矿井水资源。然而因矿井水含有大量的重金属离子，无法直接利用。我国作为农业大国，农业灌溉是生产过程中非常重要的环节。经过处理后的矿井水，去除了水中重金属物质，可以达到农业用水标准，

本研究采用盆栽实验的方法，以凤翔县废弃矿井水不同水质的再生水浇灌小麦为例，通过对收获期盆栽土壤的相关指标测定，研究矿井水再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响，为矿井水再生水灌溉对土壤质量的影响以及安全与否提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 实验布置

实验分两步进行，实验第一步需要监测三个类型的水质，原水（O）、再生水（S）、清水（自来水，对照CK），具体监测内容见1.2，并将三种类型水的具体指标与农业灌溉标准做对比，以分析不同水质各指标是否符合农业灌溉标准。实验第二部分，分别用三个类型的水对实验土壤进行灌溉处理，并将原始土作为对照组，每一个处理有10个重复。土壤采用林业站田间表土，经过风干、过筛、混合底肥，杀虫。每盆3苗。

1.2 测定项目

测定原水、再生水和清水的B OD、COD、SS、PH、EC、TN、TP、Cl-、Pb、Cd、Zn。测定土壤取收获期小麦盆栽土壤，测定土壤理化指标包括pH、电导率EC，常规养分指标有全氮、有效磷、全钾和有机质，重金属铅Pb、镉Cd，微生物指标有土壤细菌数量、放线菌和真菌。

2 结果与分析

2.1 矿井水水质

本实验涉及3种类型水，直接从矿井中抽取的矿井水原水O，经过处理后的矿井水再生水S，对照组清水即自来水CK。在表1中，需要特别指出的是矿井水原水中P b和Cd含量超标。经过处理后，再生水符合农业灌溉标准。因此，将矿井水原水直接作为灌溉用水还是不行的。

2.2 矿井水再生水对土壤理化性质的影响

土壤的理化性质对植物的生长非常重要。表2表明，再生水灌溉和清水处理的pH值差异不明显。矿井水水质虽偏酸，但对植物生长而言在正常pH范围内，所以，矿井水灌溉对土壤的pH值影响不大。再生水浇灌会使土壤EC值升高。

与清水比较，再生水对小麦土壤全氮含量的影响不明显，原因可能是再生水不仅加快了植物的生长，也加快了土壤里全氮的消耗，造成3种样品土壤全氮含量差异不明显。三种水灌溉对土壤中速效磷、全钾和有机质含量的影响均不明显。

矿井水原水O中Pb和Cd含量超标，再生水S和清水CK浇灌的水源中Pb和Cd含量正常，非污染表土P b含量在18.290mg·kg-1，三种水源浇灌的土壤都属于非污染土壤。

2.3 再生水对土壤微生物数量的影响

土壤微生物参与植物生长过程中的全部生化反应。细菌是土壤微生物中数量最多的群落，多为好氧或厌氧菌，在土壤的物质能量转化过程中起着关键作用。因为土壤物质无法自行转化，需要通过微生物群将复杂的含氮化合物转化为可溶性的无机物，再经过植物根部进入植物。放线菌是土壤中普遍存在的优势微生物群，在有机物矿化过程中有着重要的作用。

由表3可知，矿井水原水和再生水所灌土壤在细菌数量上明显高于清水灌溉土壤，数量多有助于提高土壤中有机物的矿化程度，增加土壤内矿物质的含量。由表3可以看出，原水灌溉土壤的放线菌数量远远高于清水自来水灌溉的土壤，再生水浇灌的土壤中放线菌含量居中，放线菌的数量能直接影响水中有机物的分解。三种水源灌溉均对土壤中的真菌数量影响不大。

表1 实验中用水水质

表2 不同水浇灌的土壤理化性质

表3 土壤微生物数量

3 结论

（1）BOD指生化需氧量或生化耗氧量，是微生物在规定条件下分解水中可氧化物质消耗的溶解氧。COD指化学需氧量，是水中还原性物质在一定条件下在外加强氧化剂的作用下，被氧化分解所消耗氧化剂的数量。还原性物质主要包括亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。SS是指固体悬浮物浓度。

再生水（S）可以作为灌溉用水。和清水相比较，再生水中含有有机质、有效磷，同时再生水灌溉后，土壤中EC值也有相应的提高，并且没有对土壤中pH、全氮和全钾造成显著影响，也没有在农作物灌溉过程中造成铅和镉超标，所以，在一定范围内用于灌溉，还是安全的。

（2）再生水增加了土壤中细菌和放线菌的数量，真菌数量与清水差别不明显，由于细菌数量和放线菌数量的增加，能促进土壤中有机物质的矿质化进程，故可以为植物生长提供更多的养分。

（3）矿井水原水不能直接用于灌溉。主要原因是水中含有较多的重金属元素，会造成土壤重金属污染，埋下安全隐患。

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