再生水是指将城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。即再生水的水质低于生活饮用水的水质，但又高于允许排放大污水水质标准。水资源的匮乏推动了再生水的利用，其中再生水在农业方面的利用始终是国内外科研及生产者共同关注的焦点。再生水用于农业可以采用直接灌溉或排至湖泊灌区等自然水体进行间接回用两种方式。再生水灌溉可以缓解农业水资源短缺形势，但再生水灌溉也存在一定的风险，再生水灌溉对作物及土壤的影响成为近年来研究的热点。本文主要阐述了再生水灌溉对作物生长、土壤和及地下水的影响，再生水和相关领域研究进展、存在的问题与今后的研究重点。
1、再生水灌溉对作物生长影响的研究
相对于使用地表水、地下水等常规的灌溉用水，再生水的营养物质（N、P、K）较丰富，总固体含量较高并含有大量的微生物（含各种致病菌）及一定的重金属残留，丰富的营养物质可以促进作物生长、减少化肥施用量，但是各种致病菌及重金属又有可能对作物造成不利影响，因此有必要对再生水灌溉进行各种对照实验，来研究再生水对植物生理特性的影响。
国外关于再生水灌溉对作物的影响研究起步较早，相对也较多，采用不同处理级别的再生水对包括谷子、小麦等粮食作物，西红柿、茄子等蔬菜类进行灌溉，对其产量、外观形状、常规营养、微量元素和重金属含量以及蔬菜中的微生物残留等指标进行研究。国内进行的关于再生水灌溉的研究主要集中在再生水灌溉对蔬菜、作物等的生长、产量及品质的影响，研究大多集中在重金属残留方面。参考近年来有关方面的研究成果，再生水灌溉对冬小麦、夏玉米、苜蓿产量没有显著影响，再生水灌溉平均增加蔬菜产量达到20%以上，再生水对蔬菜总糖、粗蛋白、维生素等营养成分没有显著影响。马敏等对玉米和大都品质影响研究的试验表明用再生水灌溉的玉米和大都籽粒中的重金属含量均低于国家标准的规定，但是有少量的累积。但不同灌区小麦籽粒的重金属含量之间没有明显差异。与《农田灌溉水质标准》相比，北京市城市污水处理厂再生水重金属浓度平均值和加权平均值均远远低于农田灌溉水质标准。
通过再生水灌溉途径带入的重金属与地下水灌溉相当，低于大气沉降和有机肥施用等输入途径带入的重金属。当前再生水灌溉导致土壤重金属污染的风险较小，并不会导致农作物重金属超标。
再生水对牧草、草坪草的灌溉也较为普遍，试验表明，再生水灌溉促进草坪草的生长，再生水灌溉在灌溉的同时输入作物所需的营养元素，保证草坪草的正常生长，而在不施肥的情况下采用清水灌溉难以维持草坪草的正常生长。草坪草再生水灌溉可以节肥32%-81%。
再生水在果园得到成功利用，再生水中磷、钾、镁、铁等营养元素可以满足葡萄生长的需要，但是磷、钾含量增加会对葡萄生长存在潜在危害，再生水灌溉将促进养分的吸收，尽管土壤盐分有所增加，但是并不影响作物生长。
由此可见，虽然再生水灌溉对作物生理状况有一定影响，但还不足以构成极大风险，与有机肥料污染，大气污染等相比，再生水灌溉对植物的影响并不明显。
2、再生水灌溉对土壤的影响研究
再生水灌溉对土壤质量影响程度直接关系到土壤的生产能力和土壤生态平衡。有研究表明再生水灌溉具有增加表土盐度的趋势，也有研究发现再生水灌溉导致土壤盐碱度程度显著增加。国外对再生水灌溉的研究较为深入，但是国内在再生水灌溉对土壤的影响规律研究方面还不充分。目前国内外研究重点包括再生水灌溉对土壤结构、孔隙率、导水率等物理性质、对重金属、持久性有机污染物、盐分、养分等化学性质与土壤微生物群落的影响等方面。
2.1再生水灌溉对土壤酸碱度的影响研究
pH值对土壤中养分存在的形态和有效性，对土壤的理化性质、有机质的合成与分解、氮磷等营养元素的转化与释放，以及植物的生长发育都有很大影响。分析发现再生水一般不会导致土壤pH值显著上升，可能会出现轻微上升，主要原因是再生水中含有丰富的营养元素和盐分导致pH值增加。耕层土壤pH值浮动范围在作物适宜生长范围内。
土壤碱化作用取决于土壤溶液中的钠吸附比，它表示钠离子与土壤中存在黏粒反应时的相对活性，是第一个用于评估由钠离子引起的潜在损伤的指标。试验表明，再生水灌溉土壤的钠吸附比明显比井灌高，说明再生水灌溉对土壤碱性有一定影响。同时，再生水灌溉土壤中钠离子的累积效应比较明显。总体而言，再生水灌溉土壤中碱性的危害程度较低。
2.2再生水灌溉对土壤肥力影响研究
长期再生水灌溉对土壤孔隙率和镁含量造成影响，造成土壤密实度增加，对营养物的吸持能力下降。但是，再生水灌溉土壤有机质的平均含量要远远高于河水与井灌土壤的有机质含量。土壤阳离子交换量（CEC）是评价土壤保肥供肥能力的而一个重要指标，取决于土壤中存在的黏粒和有机质的类型和数量，是土壤缓冲性能的主要来源，也是改良土壤和合理施肥的重要依据。研究发现，再生水灌溉土壤的保肥能力要高于井灌土壤。
2.3再生水灌溉对土壤主要重金属元素含量影响研究
分别使用再生水和自来水进行灌溉，对样地土壤中主要重金属元素的含量进行检测，结果表明，再生水灌溉不会造成铜、砷、镍、铬等金属元素在土壤中的富集，但会造成锌、铅、汞、镉等重金属元素在土壤中的富集。虽然到目前为止还没有发现由于锌、铅、汞、镉等重金属元素在土壤中富集而造成植物的生长发育出现异常变化现象，但这种重金属元素富集对植物生长发育的影响是存在的，其影响结果还需继续通过试验作更进一步的观察和验证。
2.4再生水灌溉条件下土壤氮、磷元素的研究
再生水灌溉条件下土壤氮素的利用效率研究也不断受到重视，土壤中氮素的含量随灌溉水中氮素浓度的增加成比例增加，随灌水量的增长而增长。因此再生水灌溉导致硝酸根例子浓度的增加、土壤含氧量减少，更有利于发生反硝化作用，反硝化作用增强2-50倍。再生水灌溉会增加土壤中有效磷的额含量，土壤中磷的含量主要与土壤的吸附量、作物提取量与污水带入量密切相关，通过收获可以把磷带出土壤-植物系统。采用污水土地处理与污水回用相结合系统，污水中的氮素经过作物吸收以及氮素的硝化、反硝化等各种迁移转化过程后，排水中的氮素可以满足环境要求的排放标准。
3、再生水灌溉对地下水质量影响的研究
对再生水灌溉的利用应该防止其对地下水的污染，再生水灌溉过程中可能会深入地下水，应当通过研究建立科学的灌溉制度和灌区建设模式。灌区地下水的房屋性能与包气带岩性、地下水力学特征、再生水灌溉制度、灌区工程布置等有关，当前研究主要关注再生水对地下水盐分、氮素、重金属含量等的影响。
对北京市不同再生水来源的水样进行调查可大致得出，再生水的As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb浓度与地下水重金属浓度无明显差异，仅Zn浓度差异较大。在同等灌溉条件下，除Zn外，调查区域再生灌溉带入的重金属并不一定比地下水灌溉带入的重金属多。
再生水中钠含量较高，灌溉入渗补给的过程中，钠离子与钙离子发生离子交换反应，导致地下水中盐分增加。采用元素示踪方法研究可以得出污水灌溉导致地下水中硝氮含量增加，由于黏土土壤通透性较差，再生水灌溉时反硝化速率显著增加，土壤氮素利用率下降，但这可以减少氮素渗漏对地下水的威胁。土壤对磷具有较强的吸附能力，避免了P在深层包气带的迁移。在地下水埋深浅、包气带渗透性好的地下水不宜进行再生水灌溉。
目前，对于再生水回灌地下水的研究也日益受到关注。再生水补充地下水，能够有效改善北京市地下水资源匮乏的状况，使循环开采和试用地下水成为可能。再生水补给地下水在国外已有较长的历史，美国1972年兴建了当时世界上最大的深度处理厂。随着全球性水资源短缺和水污染的加剧，美、法、德、以色列等发达国家都在推行再生水回灌技术。具有广阔的发展前景。
4、再生水灌水技术研究
再生水灌溉时一个系统工程，需要通过优化选型与系统配套建立再生水安全灌溉系统，保障对农业生产者、消费者与公众的健康。该领域重点研究不同的再生水灌溉方式，其中研究最为广泛的是再生水微灌技术。
由于再生水是将城市生活污水及工业污水经过处理得到的，考虑到技术和成本因素，里面的一些有机物和病菌不可能完全除尽。如果采用地面灌水方式，可能会影响环境及人体健康。为此，选用以地下滴灌为主，结合地面微灌的微灌技术，可以减少灌溉水与人群接触的机会，实现再生水的安全灌溉。病毒可以再滴灌管周边10cm范围内存活28d，地下滴灌可以有效减少细菌在叶片的累积，应注意作物选择与灌溉方式选择。同时，再生水滴灌技术对设备的要求要更高，对滴头的抗堵塞性能要更好，由于再生水的应用使得堵塞过程更加难以预测、堵塞沉积物的组成和结构更加复杂，研究发现滴头堵塞过程的发生往往是以微生物富集开始的，微生物、胞外多聚物以及颗粒物质混合形成的絮状结构，构成了滴头流道内的主要沉积物，对该方面的研究试验有助于进一步提高再生水灌溉的应用水平。
5、再生水灌水安全性的技术研究
为推动再生水安全灌溉利用，有关国家和国际组织制定了严格的水质标准与再生水灌溉技术规范，标准规范的建立促进了再生水的安全利用。以水质标准为依据，是判断再生水灌溉安全性的基本方法之一。再生水灌溉水质主要包括物理指标、化学指标和微生物指标三大类。对北京市主要污水处理厂的再生水常规水质指标、持久性有毒有机污染物进行检测，结合国外再生水灌溉作物类型、发达国家的水质标准进行分析，得出北京再生水的水质指标符合相关标准，持久性有毒有机污染物的毒性较小，风险很低。
6、总结
农业用水是第一大用水，农业再生水利用将有效缓解区域水资源短缺形式，应当研究再生水作物安全灌溉技术体系，避免利用污水直接灌溉。国内外对再生水灌溉领域已展开了大量研究。再生水灌溉对于农作物的影响研究主要集中在果树、牧草、草坪草、玉米等作物上，研究再生水灌溉对作物品质、养分吸收、植物生理特征影响等方面。再生水灌溉对土壤影响主要集中在土壤重金属、盐分、养分、有机污染等含量变化特征与影响效应研究。再生水对地下水质的影响研究主要是利用失踪元素法研究再生水中氮、磷等元素的迁移转化规律。再生水灌水方式主要是滴灌技术，其中最为安全的是地下滴灌，这也是以后研究的方向。
结合中国国情，由于技术水平和经济能力的限制，对污水的处理系统还不是特别完善，因此再生水应用于灌溉还是受到一定的限制，再生水灌溉对作物、土壤、地下水的影响还需进一步研究。今后，应建立我国再生水推荐灌溉的作物分类目录，再生水安全灌溉区域划分方法，制定适合中国国情的再生水安全灌溉标准与规范体系。
