水资源短缺是农业灌溉面临的重大挑战,在农业用水严重紧缺的情况下,以再生水为农业灌溉水源,将有效缓解农业用水紧缺形势。由于再生水中养分浓度较高,若使用不当会对作物生长及土壤环境带来不利影响,并可能导致农业面源污染问题。为解决再生水灌溉合理施肥问题,以便为再生水农业安全利用提供理论依据,本研究采用田间小区定位试验及室内培养试验相结合的方法,以2011—2014年河南新乡洪门试验站温室大棚内番茄收获后再生水和清水灌溉土壤为研究对象,测定了不同年份0~10、10~20、20~30、30~40、40~60 cm土层的土壤脲酶和过氧化氢酶活性;以清水不施氮肥和再生水不施氮肥为对照,研究了4种氮素水平下再生水灌溉对土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、淀粉酶活性和过氧化氢酶活性的变化及生育期土壤矿质氮、全氮的盈亏状况,分析了番茄产量和品质指标;选择2014年番茄收获后再生水灌溉和清水灌溉土壤,采用室内培养法,分别在培养的第7、14、21、28、35、42 d测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮含量,并分析了土壤氮素矿化量和氮素矿化速率的变化,研究了不同施氮水平再生水灌溉土壤氮素释放特征。取得的主要结论如下:(1)土壤脲酶活性随着再生水灌溉年限的增加而逐渐增强,且再生水灌溉根层土壤脲酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉促进土壤矿质氮素的形成、提高土壤供氮能力;再生水灌溉提高设施土壤过氧化氢酶活性,并且长期再生水灌溉后过氧化氢酶活性高于清水灌溉,表明再生水灌溉增强设施土壤的解毒能力、改善土壤的缓冲性能,提高作物对土壤逆境的适应能力。(2)再生水灌溉提高了土壤脲酶和淀粉酶活性,降低了土壤蔗糖酶活性;不同施氮水平下,再生水灌溉土壤脲酶活性、高氮处理土壤蔗糖酶活性和淀粉酶活性、低氮处理过氧化氢酶活性和番茄收获后土壤全氮含量均低于清水灌溉处理;相同灌水水质下,再生水灌溉施肥处理较不施肥处理促进了土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性,抑制了脲酶和淀粉酶活性,清水灌溉施肥处理较不施肥处理促进了土壤脲酶活性、蔗糖酶活性,抑制了淀粉酶和过氧化氢活性;不施氮肥条件下,再生水灌溉比清水灌溉降低了土壤过氧化氢酶活性;再生水灌溉土壤矿质氮变化量较清水灌溉显著提高,而再生水灌溉下施肥处理降低了土壤矿质氮变化量。因此,适量减氮并辅以再生水灌溉处理能够提高土壤供氮能力和自净能力,增强土壤解毒能力并提升土壤肥力,减少再生水的排放和氮肥用量;不同施氮水平再生水灌溉对土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶和过氧化氢酶活性及土壤矿质氮含量、全氮含量影响存在极显著差异。(3)与清水灌溉常规施氮处理相比,再生水灌溉氮肥减施20%处理显著增加了番茄产量,番茄果实中Vc含量和可溶性糖含量均最高;再生水灌溉常规施氮处理番茄果实中有机酸含量最高,但番茄果实糖酸比较清水灌溉常规施氮处理显著降低。说明再生水灌溉适量减氮处理能够显著增加番茄产量并提高番茄果实的营养和风味品质。(4)土壤氮素矿化特征总体表现为:培养前期土壤氮素矿化较快,释放的氮量较高,中后期变化较慢,土壤供氮比较平稳;再生水灌溉常规追肥土壤+减氮20%(160 mg/kg)(A(N160))处理氮素矿化累积量最大,表明在再生水灌溉的条件下,A(N160)处理刺激了土壤微生物活性和土壤的生化特性,显著提高了土壤供氮能力和氮肥利用效率;随着培养时间的延长,设施菜地土壤氮素矿化速率明显下降,表明氮素矿化速率受到土壤有机物分解的难易度和微生物种群特征变化的双重影响;通过Freundlich线性等温吸附模型及一级动力学方程拟合了土壤吸附参数Kd和氮素矿化势N0,不同土壤本底(B0)条件下A(N160)处理土壤矿化潜势的耦合模型可表达为N0=B0+117.5072t-0.1062。外源氮影响着土壤氮素的生物学特性,说明再生水灌溉配施N160处理的氮肥是提高土壤氮素生物有效性及土壤供氮潜力的有效手段。