污水碳含量对氮素迁移转化和作物吸收利用的影响

论文摘要

污水灌溉条件下,氮素在土壤剖面中转化运移的研究,对于合理利用污水资源进行农业灌溉,减少氮素的损失及地下水污染具有重要的意义。本文基于土柱实验,模拟有作物生长情况下的污水土地处理系统,利用原污水和再生水中不同的碳、氮含量,探讨了其对作物、土壤剖面氮素转化及淋溶量的影响。试验供试作物为黑麦草,土壤为砂壤土,用原污水和二级处理出水进行灌溉。主要试验结果如下:（1）利用碳含量较高（68.3～169.5 mg/L）的原污水进行灌溉,作物干物质重和累计干物质量较再生水灌溉高40%,作物吸氮量高达到55.7%,说明用含氮量较高的原污水灌溉能提高作物产量并能更有效的利用和去除污水中的氮素。（2）在不同碳、氮含量的污水灌溉下,剖面土壤溶液中氮素浓度随深度的变化过程为:氨态氮浓度随着深度的增加而减小,再生水灌溉系统中有机碳含量对铵态氮的去除和利用并无显著影响。利用高碳含量的原污水灌溉时,硝态氮和总氮浓度随深度的增加先增大而后减,在40cm处达到峰值;而利用碳氮含量较低的再生水灌溉时,硝态氮和总氮浓度随深度的增加而增大,在70cm处达到最大值,说明利用高碳含量的再生水灌溉有利于氮素反硝化作用的进行,有利于硝态氮的去除。（3）污水灌溉下,碳含量对氨态氮随时间的变化无显著影响;而对于硝态氮和总氮,高碳含量对深层（70cm）土壤溶液氮素的反硝化起到促进作用。（4）灌溉水中三种形态氮素（NH4+-N、NO3-N、TN）浓度相差较大,但是排水浓度均相差较小,且随灌溉次数的增加浓度呈降低的趋势,淋溶量亦有相似的变化规律。说明灌溉水氮素浓度在某一范围内,排水浓度与灌水浓度无关,淋溶量与灌溉量无关,仅取决于土壤的环境容量;同时亦说明高碳含量能较大程度的去除和利用污水中的氮素,而低碳含量去除程度较小,碳含量是制约N的利用和去除的关键因素。（5）两种污水灌溉下的排水量表现出前期低,后期高的趋势,再生水灌溉下的排水量和累计排水量均高于原污水灌溉下的相应值;COD浓度随土壤深度的增加而减少,两种灌溉水COD浓度有较大差异,但排水浓度相差很小。说明碳氮含量的不同对土壤孔隙及有机物的去除程度有一定的影响。由于本试验是在由扰动土填装的土柱中进行的,试验结论受空间和土壤类型的限制,具有一定的局限性,与此相关的最终结论尚待开展进一步的试验研究工作。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 综述
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 污水灌溉对土壤理化性质的影响研究
• 1.2.2 污水灌溉对作物生长的影响研究
• 1.2.3 污水灌溉系统氮素迁移转化规律的研究
• 1.2.4 含氮污水土地处理系统
• 1.2.5 碳源与碳氮比对氮素去除的影响
• 1.3 研究内容和方法
• 2 材料与方法
• 2.1 试验装置制备
• 2.2 实验设计方案
• 2.3 实验过程及观测内容和方法
• 2.3.1 试验过程
• 2.3.2 水样采集及水质分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同类型污水灌溉对作物的影响
• 3.2 灌水后土壤剖面上氮素的转化过程
• 3.2.1 剖面土壤溶液氮素浓度随深度的变化过程
• 3.2.2 剖面土壤溶液氮素浓度随时间的变化过程
• 3.3 不同类型污水灌溉对排水氮素浓度和淋溶量的影响
• 3.3.1 排水浓度随时间的变化过程
• 3.3.2 淋溶量随时间的变化过程
• 3.3.3 排水量及累计排水量
• 3.3.4 COD 浓度随深度的变化过程
• 4 结论与展望
• 4.1 研究结论
• 4.2 研究创新
• 4.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与课题研究情况