再生水灌溉对红壤水力特性的影响

王 辉，黄正忠，谭 帅，胡传旺，武 芸

再生水灌溉对红壤水力特性的影响

王 辉，黄正忠，谭 帅，胡传旺，武 芸

（湖南农业大学水利与土木工程学院，长沙 410128）

再生水长时间灌溉是诱发土壤水力特性演变的关键因素之一。该文采用再生水原液（reclaimed water，RW）以及再生水原液稀释2倍（RW-2）、4倍（RW-4）、6倍（RW-6）等4种不同浓度再生水水源，设置再生水连续灌溉与再生水-蒸馏水交替灌溉（ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6）2种灌溉模式，以蒸馏水连续灌溉（CK）为对照，持续对第四纪红壤进行干湿循环模拟灌溉，直到土壤入渗趋于稳定为止。采用压力膜仪法测定各灌溉处理后的土壤水分特征曲线，选择van Genuchten（VG）模型对其参数提取，分析了红壤水力特性的演变特征及其参数影响。结果表明：再生水灌溉显著影响了红壤的持水特性，促使红壤孔隙大小、数量及其分布发生演变，该变化规律与再生水水质浓度、灌溉模式关系密切。与CK相比，再生水连续灌溉模式RW、RW-2、RW-4、RW-6处理下，红壤有效水分别提高了5.4%、3.6%、14.6%、-8.1%；再生水-蒸馏水交替灌溉模式ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下，红壤有效水分别降低了9.9%、23.3%、26.5%、16.9%。与CK相比，连续灌溉对红壤水力传导性无显著影响；而交替灌溉则影响显著，其土壤非饱和导水率、水分扩散度大体表现为CK>ARW-6»ARW-4>ARW>ARW-2。再生水灌溉对VG模型参数θ、θ均有显著影响；再生水的pH值、电导率及钠吸附比均与红壤有效水存在显著的相关性。该研究结果对红壤地区再生水长期灌溉利用风险评估提供了一定理论基础和技术支撑。

灌溉；土壤水分；水分特征曲线；再生水；导水率；VG模型

0 引 言

随着中国社会经济的飞速发展，社会生产的用水量不断增长，加剧了各行业对水资源的需求，利用再生水等非常规水源是缓解水资源供需矛盾的重要途径[1-5]。由于再生水中盐分含量较高，长期灌溉可能加重土壤退化的风险，为此众多学者[5]进行了大量的研究。商放泽、等[6-7]指出再生水灌溉会导致盐分累积而引起土壤结构的破坏，长期灌溉将存在土壤盐渍化、碱化的风险[8-11]]。Lado等[12]通过长期再生水灌溉试验研究发现，土壤含盐量的增加导致了土壤黏粒的膨胀与分散，从而影响了土壤导水及持水性。也有研究表明，再生水等低质水中的化学物、有机物等对提高土壤孔隙度和稳定性具有促进作用[13]。肖振华等[14]研究表明，土壤导水率随灌溉水矿化度的增加而增加。杨林林等[15]研究发现，随着再生水灌溉时间的延长及灌水次数的增加，土壤导水率与水分扩散度会随之提高。由此可见，再生水灌溉对土壤水力特性的影响，不仅与灌溉水质状况、受纳土壤的性质有关，还与灌溉定额、灌溉时间、灌溉次数等灌溉方式、灌溉模式关系密切，甚至受灌溉区域的地质水文条件等众多因素的影响。目前，大多数关于再生水以及高矿化度非常规水对土壤水力特性等物理性状影响的研究主要集中在北方、西北干旱半干旱缺水地区的砂土或砂性且偏碱性壤土地区[16-19]，而降水相对充沛且呈酸性的黏质红壤地区，再生水灌溉对土壤水力特性影响的相关研究鲜有报道。因此，本文选用城市污水处理厂所排放的再生水为灌溉水源，以南方典型红壤为研究对象，分析再生水灌溉对红壤水力特性演化特征的影响，探究再生水灌溉后红壤水分运动及保持的变化规律，以期为中国南方红壤地区再生水科学灌溉利用提供参考，这对于南方水土资源的可持续高效利用与开发有着重要的价值与意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试土壤

本试验土壤取自湖南农业大学校园附近试验基地。采集田间表层0～20 cm土样，自然风干，除去植物根系、石块等杂物，磨碎过2 mm筛，充分混匀后备用。利用比重计法测定土壤颗粒组成，按照国际制土壤质地分级标准，供试土样属黏土（12%砂粒，32%粉粒，56%黏粒）。在土水比为1∶5的悬液试样下测得土壤的电导率（EC）为46.70S/cm；pH值为5.05；有机质质量分数为3.279 g/kg；阳离子交换量、SO42-、Cl-、交换性K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量分别为13.105、0.010、0.058、0.150、0.297、3.168、0.499 cmol/kg。

1.1.2 供试水样

本试验以长沙市花桥污水处理厂二级出水为再生水（reclaimed water，RW）灌溉水源。虽然再生水是污水厂处理后达标排放的，但其水质成分十分复杂，其化学成分和浓度波动较大，受取样时间、前期天气、水样本源等众多因素的影响。为探究不同浓度梯度的再生水对红壤水力特性的影响，利用蒸馏水将每次采集的再生水原液（RW）分别稀释为2倍（RW-2）、4倍（RW-4）、6倍（RW-6）等3种低浓度的再生水；每次模拟灌溉前，从每次处理的灌溉水中抽取一定数量的水样，以供测定其各项化学指标。整个模拟灌溉试验过程持续时间为2016年10月—2017年12月，灌溉次数为11次，灌溉总量约66 L/桶，土壤再生水模拟灌溉试验预处理完成。每次灌溉处理相应的各等级浓度再生水的基本化学指标平均值见表1。

表1 灌溉水样基本化学成分指标平均值

注：RW为再生水原液，RW-2为再生水原液稀释2倍再生水，RW-4为稀释4倍再生水，RW-6为稀释6倍再生水，CK为蒸馏水，下同。

Note: RW is original reclaimed water, RW-2, RW-4 and RW-6 are diluted concentration of 2, 4, 6 times of reclaimed water, CK is distilled water, the same below.

1.2 试验设计及方法

1.2.1 试验设计与灌溉试验

本试验在湖南农业大学灌溉排水实验室进行，试验设置再生水浓度和再生水灌溉模式2个因素，采用4种浓度的再生水为灌溉水源，并设置再生水连续灌溉与再生水-蒸馏水交替灌溉2种模式。4种浓度的再生水连续灌溉以RW、RW-2、RW-4、RW-6表示；交替灌溉则用ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6表示。考虑到南方亚热带地区灌溉期间天然降雨时常介入的特殊气候特征，同时为了消除自来水中氯离子等其他物质的干扰，选用溶质含量较少、电导率低的蒸馏水作对照（CK）处理，进行连续模拟灌溉。每组处理设3个重复。

采用底部打孔的圆形塑料桶（高为32 cm，直径26 cm）装填红壤作供试土柱，进行模拟灌溉试验。填土前，预先于桶底平铺纱网，均匀装填5 cm石英砂作过滤层。每桶均以1.2 g/cm3的容重大小分层填装，并在层与层的接触面做打毛处理，以防入渗过程中出现分层现象，土柱装填高度均为17 cm。随机选取3个土柱埋设张力计，其埋设深度为10 cm，每个土柱均做遮雨处理。为了尽可能消除土壤填装过程中的人为误差，灌溉试验开始前，对每个土柱均用定量的蒸馏水进行初灌预处理，使得土壤湿润、沉降。每次灌水时在土壤表面放置防冲滤网，以防止灌水时破坏土壤表层结构，灌水前堵塞桶下底孔以保证试验土样与灌溉水充分接触，24 h后打开培养桶底孔，排出土柱上层积水。初灌预处理结束后，进行再生水模拟灌溉试验。每个土柱每次灌水量均为6 L，记录不同处理下土柱表层积水入渗消耗时间；入渗完毕后，土柱置于露天条件下自然风干，待张力计读数达到80 kPa左右时，进行下一轮灌溉，如此干湿循环处理近1 a，待每个土柱前后3次灌溉的积水入渗消耗时间基本一致时，则认为该土柱内土壤结构基本稳定，即可终止其灌溉试验，完成模拟灌溉土壤预处理。

1.2.2 采集土样与测定方法

再生水灌溉处理结束后，利用环刀采集灌溉土柱表层土样。取样后，将环刀土样置于对应浓度处理的再生水或蒸馏水溶液中进行24 h的充分饱和，利用美国SOIL MOISTURE压力膜仪测定脱湿过程土壤水分特征曲线；借助取样的环刀，采用定水头渗透法测定土壤饱和导水率[20]。

1.3 模拟模型

1.3.1 van Genuchten模型

大量研究表明，van Genuchten模型[21]（简称VG模型）能够很好地描述土壤水分特征曲线并具有较高精度。因此，本文采用VG模型来拟合各处理下的土壤水分特征曲线，其表达式为

式中为土壤体积含水率；θ为土壤饱和体积含水率；θ为残余土壤体积含水率；为负压，cm；为与进气吸力相关的参数，其值近似为进气吸力的倒数；=1-1/；、、均为反映土壤水分特征曲线形状的经验参数。

1.3.2 非饱和导水率及水分扩散度模型

Mualem[22]提出了非饱和导水率模型，结合VG模型和饱和导水率（s），可得到土壤非饱和导水率（）及水分扩散度（）的数学表达式

式中K为土壤饱和导水率；K为土壤非饱和导水率；D为水分扩散度。

1.4 数据分析

采用Excel 2016进行数据处理和图形制作，SPSS 21进行数理统计分析，利用美国盐改中心开发的RETC软件获取VG模型参数。

2 结果与分析

2.1 再生水灌溉对红壤水分特征曲线的影响

2.1.1 再生水灌溉对红壤持水特征的影响

土壤水分特征曲线反映了土壤水的基质势与土壤含水量之间的关系，也间接表征土壤孔隙大小及其分布，可用来反映土壤的持水性和土壤水分的有效性。图1描述了2种灌溉模式下不同浓度再生水灌溉处理后红壤水分特征曲线的变化规律。由图1可见，灌溉模式和再生水不同浓度处理土壤水分特性曲线呈现不同变化趋势，这也表明红壤的持水特性因灌溉模式和再生水水质浓度的不同而呈现差异特征。由图1a可知，连续灌溉模式下RW和RW-2的土壤水分特征曲线分别位于CK对照组的右上侧，反映了RW和RW-2灌溉处理后土壤的持水能力相对CK对照组呈增强趋势；RW-4和RW-6的则位于CK对照组的左下侧，说明其持水能力呈减弱状态。总之，连续灌溉模式下，红壤持水性强弱程度大致依次为：RW > RW-2> CK > RW-4> RW-6。然而，交替灌溉模式下各处理所对应的水分特征曲线均位于CK对照组的左下侧，表明再生水灌溉处理后红壤的持水能力减弱了，其持水性强弱程度的大小依次为：CK>ARW»ARW-2>ARW-6>ARW-4（见图1b）。由于再生水中所含的物质十分复杂，既有可增强土壤持水性的有机质、盐离子等物质，但又含有可降低土壤持水性的其他盐类物质。因此，连续灌溉模式下土壤持水性是否增强，这取决于长时间灌溉后土壤累积物质的综合作用；对于再生水-蒸馏水交替灌溉模式而言，由于低电解质蒸馏水与再生水交替作用，减少盐类等物质的累积，使其对土壤的综合作用减弱，因而红壤的持水能力呈减小趋势。

2.1.2 再生水灌溉红壤有效水范围变化特征

为了便于定量研究，Chaudhari等[23]将土壤水吸力处于0～33 kPa之间的土壤水分定义为排出水（drainable water，DW），在33～1 500 kPa之间所持水分定义为有效水（available water，AW），当土壤水吸力达1 500 kPa时的含水率称为残余水（residual water，θ）。排出水和残余水通常无法被植物吸收利用，也称为无效水。通过分析不同灌溉模式下再生水灌溉后土壤水分参数变化，发现可供植物利用的土壤有效水范围因再生水灌溉导致的土壤物理结构改变而发生变化，其结果见表2。由表2可知，与CK对照组相比，连续灌溉下RW、RW-2、RW-4、RW-6处理分别提高了红壤有效水5.4%、3.6%、14.6%、-8.1%；交替灌溉下ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理分别降低了红壤有效水9.9%、23.3%、26.5%、16.9%。连续灌溉RW-4、RW-6处理下，残余水较CK对照组依次降低9%、8.5%，而RW、RW-2处理下较CK对照组依次提高3.3%、1.6%；交替灌溉ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下，红壤残余水较CK对照组依次降低了11.6%、10.1%、30.6%、14.3%。

a. 连续灌溉模式

a. Continuous irrigation mode

b. 交替灌溉模式

土壤孔隙大小及其分布特征变化直接反映了土壤水分的保持和迁移变化状况。基于土壤水分特征曲线进一步分析再生水灌溉后红壤孔隙大小及其分布特征，计算出各处理下的土壤当量孔径分布特征[24]，其结果如表2所示。与CK对照组相比，连续灌溉模式RW处理下土壤孔隙占比变化较小，RW-2处理下红壤大孔隙降低3.1%，而RW-4、RW-6处理下大孔隙分别增加3.5%、6.9%；除RW-2处理使得红壤微小孔隙增加2.1%外，RW、RW-4、RW-6处理下红壤微小孔隙分别均降低0.5%、5.4%、5.1%。这是由于再生水中的有机质、钠离子等会造成土壤黏粒分散和膨胀，土壤大孔隙减小；但高浓度再生水中的盐分可抑制其作用，因而RW处理下土壤孔隙占比未发生较大变化；而RW-2处理下，灌溉水盐分浓度降低，其对土壤黏粒膨胀和分散的抑制作用减弱，致使中小孔隙增加更为明显，该试验结果与纯钠盐溶液处理红壤的试验结果[24]基本一致。可见，适宜浓度的再生水对红壤有效孔隙和微小孔隙的形成起到了促进作用。但随着再生水的稀释，土壤黏粒分散形成的细小颗粒不断流失，土壤中小孔隙连通后形成较大孔隙，因而RW-4、RW-6的土壤持水能力降低。

表2 2种灌溉模式下土壤水分参数和土壤孔隙大小分布特征

注：ARW，ARW-2，ARW-4，ARW-6分别表示使用再生水原液，稀释2、4、6倍再生水的交替灌溉处理；33表示土壤水吸力为33 kPa时的土壤含水率；θ，33，θ为实测值，下同。

Note: Irrigation with different concentrations of reclaimed water and distilled water alternately, the corresponding treatments were expressed as: ARW, ARW-2, ARW-4, ARW-6, the same below;33means water content at equilibrium suction 33kPa;θ,33andθare observed values，the same below.

与CK对照组相比，交替灌溉ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下其大孔隙比例分别增加了10.9、8.2、17.4、12.5个百分点；红壤有效孔隙率呈减少趋势，ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理红壤有效孔隙分别减少了2.5、3.7、3.8、3.4个百分点。再生水交替灌溉模式增加了低电解质灌溉水-蒸馏水的作用过程，土壤团粒间歇地受到低电解质灌溉水的作用，低电解质蒸馏水入渗后可能对土壤基盐产生较再生水更大的对流弥散作用，土壤黏粒分散形成的细小颗粒更容易流失，致使红壤中小孔隙遭到破环而形成大孔隙，减少中小孔隙所占比例，降低了红壤的持水能力及有效水含量。

2.2 再生水灌溉对红壤水力传导性的影响

2.2.1 再生水灌溉红壤非饱和导水率变化特征

如图2所示，与对照处理相比，连续灌溉下再生水对红壤非饱和导水率并未产生较大影响，红壤非饱和导水率随体积含水率的增加呈增大趋势。交替灌溉下再生水对红壤非饱和导水率影响明显，ARW-4处理的曲线与CK对照组几乎重合，其余各处理下的变化曲线均在CK对照组下侧，即相同含水率下的土壤导水率小于CK对照组（图2b）。由此可见，再生水灌溉模式会影响红壤的非饱和导水率，连续灌溉下红壤非饱和导水率与对照组无明显差异；交替灌溉下表现为CK»ARW-4> ARW-6>ARW>ARW-2。

2.2.2 再生水灌溉红壤水分扩散度变化特征

根据图3可知，连续灌溉下红壤水分扩散度随体积含水率的增加而增大；RW-2处理下的变化曲线同CK对照组曲线几近一致，RW、RW-4、RW-6处理下的曲线近乎重合且低于RW-2处理。交替灌溉下红壤水分扩散度随体积含水率的增加也呈增大趋势；且交替灌溉模式下再生水各浓度处理其土壤水分扩散度均低于CK对照组。因此，2种灌溉模式使得相同含水率下红壤所对应的水分扩散度有所差异；连续灌溉下表现为CK»RW-2> RW»RW-4»RW-6；交替灌溉下表现为CK>ARW-6»ARW-4>ARW>ARW-2。

a. 连续灌溉模式

a. Continuous irrigation mode

b. 交替灌溉模式

a. 连续灌溉模式

a. Continuous irrigation mode

b. 交替灌溉模式

结合2.1中的分析结果，再生水交替灌溉下虽致使红壤大孔隙占比有所增加，但大孔隙的增多并未提高其非饱和导水率及水分扩散度，反而减弱了红壤在非饱和状态下的水分传导速率。这是由于土壤在非饱和下的导水率与水分扩散度主要受中小孔隙数量、分布及其连通性等所制约。因此，对于再生水交替灌溉模式，可能是由于低电解质蒸馏水的间隔入渗对红壤胶粒的化学物质组成、孔隙大小及其孔隙连通的疏密程度造成了改变，导致在非饱和状态下其水力传导性有所下降。

2.3 再生水灌溉对VG模型参数的影响

2.3.1 再生水灌溉VG模型参数变化特征

为进一步定量分析再生水浓度和灌溉模式对红壤水分特征曲线的影响，利用VG模型对各处理的红壤水分特征曲线进行模拟，其模拟结果相关系数2均高于0.99，表明VG模型能够很好地描述2种再生水灌溉模式下的土壤水分特征曲线形状变化。通过VG模型提取各处理下其相应参数θ、θ、、值，并与CK对照组的参数值进行对比，其结果如表3所示。

由表3可见，2种灌溉模式对θ的影响较CK对照组差异最小，θ为土壤饱和含水率，受土壤总孔隙体积控制，说明红壤经再生水灌溉1a后，土壤孔隙分布发生了变化，其总孔隙大小却未发生较大改变；再生水浓度与灌溉模式对土壤残余水θ造成显著差异；与CK对照组相比，连续灌溉模式各处理下土壤残余含水率θ变化较小；经交替灌溉后，随再生水浓度的减小，θ不断降低。再生水浓度与灌溉模式对的影响最为显著，与CK对照组相比，该值的变幅也最为明显。连续灌溉下，RW-2处理对的影响最大，随着再生水的稀释，其变化率呈先降后升；交替灌溉下，ARW与ARW-6处理致使的变化率最大，而随着再生水浓度梯度下降，参数的变化率呈先升后降。

表3 2种灌溉模式下红壤水分特征曲线VG模型拟合参数

注：同列不同小写字母表示同组间不同处理间差异显著（<0.05）；θ和θ为拟合值，下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant difference (<0.05); θandθare fitted values, the same below.

研究指出可反映土壤释水速率的快慢[21]。由表3可见，连续灌溉模式下随再生水浓度升高，先降低后略微上升；交替灌溉模式下，随着再生水浓度增加，呈现出持续下降后趋于平缓；2种灌溉模式下再生水浓度差异对红壤的释水速率影响显著。交替灌溉模式模拟了南方降雨情况下再生水灌溉对红壤的影响，2种灌溉模式下经较高浓度再生水处理后值的大小逐渐接近，为进一步探究适宜南方亚热带红壤的再生水灌溉模式提供参考。

2.3.2 再生水主要化学指标与红壤水力特征参数的相关性分析

为进一步分析再生水的化学性质在2种灌溉模式下对红壤持水性的影响，选取了灌溉水中pH值EC、钠吸附比（SAR）3个化学指标与红壤有效水及VG模型参数θ、θ、、5个土壤物理参数进行相关性分析（如表4所示）。分析结果显示，连续灌溉下，红壤有效含水率与灌溉水pH值呈显著正相关关系（<0.05），这表明再生水中酸性化学物质的增加对红壤持水性产生了不利影响；交替灌溉下红壤有效含水率与EC呈显著正相关（<0.05），与SAR呈极显著正相关（<0.01），表明交替灌溉模式下红壤持水性受灌溉水中的盐离子影响显著。

表4 2种灌溉模式下再生水主要化学指标与红壤水力特征参数间相关性分析

注：样本数为27个；*和**分别表示在<0.05和<0.01水平下显著相关。

Note: The total number of samples is 27; ** is significantly correlated at 0.01 level; * is significantly correlated at 0.05 level.

3 结 论

1）再生水灌溉显著改变了红壤的持水特性，促使红壤孔隙的大小、数量及其分布发生演变，且与再生水水质浓度、灌溉模式关系密切。与CK对照组相比较，连续灌溉模式RW、RW-2处理的持水能力增加，RW-4、RW-6处理的持水能力减弱；RW、RW-2、RW-4、RW-6处理下土壤有效水分别提高了5.4%、3.6%、14.6%、-8.1%；土壤残余水在RW-4、RW-6处理下分别降低了9%、8.5%，RW、RW-2处理下分别提高了3.3%、1.6%。与CK对照组相比较，交替灌溉模式各处理的土壤持水能力均减弱，ARW、ARW-2、ARW-4、ARW-6处理下土壤有效水分别降低了9.9%、23.3%、26.5%、16.9%，土壤残余水分别降低了11.6%、10.1%、30.6%、14.3%。这表明连续灌溉下再生水有可能促进红壤有效孔隙的形成；再生水-蒸馏水交替灌溉下红壤大孔隙比例增加，中小孔隙数量减少，致使红壤持水性降低。

2）再生水灌溉模式显著影响红壤水力传导性。与CK对照相比，再生水连续灌溉模式下土壤非饱和导水率和水分扩散度均无明显差异；然而，再生水-蒸馏水交替灌溉下红壤水力传导性有所下降，相同含水率下的土壤非饱和导水率、水分扩散度大小均表现为CK>ARW-6»ARW-4>ARW>ARW-2。

3）再生水灌溉对VG模型参数θ、θ、、均有显著影响。再生水浓度是导致VG模型参数产生差异的重要原因。2种灌溉模式均减弱了红壤的释水速率；连续灌溉下再生水pH值与红壤有效水呈显著正相关，表明再生水中的酸性化学物质对红壤持水性有不利影响；交替灌溉下红壤有效水与EC呈显著正相关，与SAR呈极显著正相关，表明红壤持水性受灌溉水中的盐离子影响显著。

因此，合理使用再生水灌溉有助于提高红壤持水能力，但交替灌溉过程中低电解水的加入增加了土壤持水能力退化和有效水降低的风险趋势，从而降低了土壤的抗旱能力，这对于在雨季偏多且集中的中国南方红壤地区，尤其存在季节性干旱的地区，进行再生水灌溉利用时应给予高度重视。

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Effects of irrigation with reclaimed water on hydraulic characteristics of red soil

Wang Hui, Huang Zhengzhong, Tan Shuai, Hu Chuanwang, Wu Yun

(,,410128,)

With the rapid development of China's economy, the requirement for water resources from all walks of life is increasing. Using reclaimed water and other unconventional sources can greatly alleviate the contradiction between supply and demand for fresh water. However, long-term reclaimed water irrigation is one of the key factors that leads to the evolution of hydraulic characteristics of soil, and likely to increase the risk of soil degradation due to the high salt content of reclaimed water. As the irrigating water source, the reclaimed water discharged from the sewage treatment plant was selected in this test .During the wetting-drying cycle irrigation test, tested red soil was irrigated persistently with four kinds of reclaimed water with different concentrations, which were original reclaimed water (RW) and diluted concentration of 2 (RW-2), 4(RW-4), 6(RW-6) times. The selecting distilled water irrigation was control treatment (CK). Meanwhile, two irrigation modes applied to this study, such as continuous irrigation and alternate irrigation (irrigation with reclaimed water and distilled water alternately/ the corresponding treatments were expressed as: ARW, ARW-2, ARW-4, ARW-6). Finally, sampling was not started until the infiltration rate tended to stabilize after three times under the same treatment. In order to analyze the hydraulic characteristics of red soil, the soil water characteristic curve was measured by pressure membrane method, relying on van Genuchten (VG) model to extract the parameters of the water characteristic curve after fitting it. The results indicated that reclaimed water irrigation significantly affected the water retention of red soil and accelerated the evolution of pore’s size, quantity and distribution in red soil. The variation law was closely related to the concentration of reclaimed water and irrigation mode. Compared with CK treatment, continuous irrigation RW, RW-2, RW-4, RW-6 treatments, available water content in turn increased by 5.4%, 3.6%, 14.6%, -8.1%; Alternate irrigation ARW, ARW-2, ARW-4, ARW-6 processing, available water content reduced by 9.9%, 23.3%, 26.5%, 16.9%, respectively. Compared with the control group, continuous irrigation had no significant effect on the unsaturated hydraulic conductivity of red soil, while alternate irrigation had significant effect. In the same moisture content, red soil unsaturated hydraulic conductivity and water diffusivity from big to small both could be described as CK»ARW-4>ARW-6>ARW>ARW-2 under alternative irrigation generally. Reclaimed water irrigation had significant influence on VG model parameters (θ,θ,,), the pH, conductivity and sodium-adsorption ratio of reclaimed water were significantly correlated with the available water content of red soil. These results provided theoretical basis and technical support for the long-term utilization and risk assessment of reclaimed water in red soil areas. At present, reclaimed water and other low-quality water have not been put into agricultural production in south China. The change rules of water movement and retention in red soil under reclaimed water irrigation analyzed in this paper will have certain value and significance for the sustainable and efficient utilization and development of water resources, and also provide reference for the scientific irrigation of reclaimed water in south China because the red soil is the typical farming soil in this region.

irrigation; soil moisture; soil moisture characteristic curve; reclaimed water; hydraulic conductivity; van Genuchten (VG) model

2019-05-04

2019-08-25

国家自然科学基金项目（41471185）；湖南省教育厅科学研究重点项目（15A084）；湖南省重点研发计划项目（2016JC2032）；湖南省教育厅科学研究一般项目(18C0156)

王 辉，教授，博士，博士生导师，主要从事土壤物理与农业水土环境工程研究。Email：wanghuisb@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.015

S152.7

A

1002-6819(2019)-17-0120-08

王 辉，黄正忠，谭 帅，胡传旺，武 芸. 再生水灌溉对红壤水力特性的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(17)：120－127. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.015 http://www.tcsae.org

Wang Hui, Huang Zhengzhong, Tan Shuai, Hu Chuanwang, Wu Yun. Effects of irrigation with reclaimed water on hydraulic characteristics of red soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(17): 120－127. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.17.015 http://www.tcsae.org