趙淑琴

（甘肅省蘭州市園林職工培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730030）

蘭州市城市園林坡面綠地雨水水平溝利用技術(shù)試驗(yàn)研究

趙淑琴

（甘肅省蘭州市園林職工培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730030）

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)蘭州市城市園林坡面綠地水平溝耕作后土壤水分的變化規(guī)律及栽植植物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行研究，旨在探討城市園林坡面綠地通過(guò)水平溝耕作技術(shù)可有效利用天然降水，提高土地生產(chǎn)力，同時(shí)為城市園林坡面綠地雨水可持續(xù)利用方法提供參考和依據(jù)。

園林坡面綠地水平溝耕作雨水利用

一、選題

隨著城市化的發(fā)展，水資源日益匱乏已經(jīng)成為人們面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。在水資源越來(lái)越匱乏的今天，城市綠化也必須重視改變水的利用模式，走集水、節(jié)水型綠化的發(fā)展道路。由于園林綠地用水水質(zhì)要求不高，而天然雨水具有硬度低，污染物少等優(yōu)點(diǎn)，普遍認(rèn)為雨水利用是解決水資源危機(jī)的良好途徑。本試驗(yàn)以蘭州市城關(guān)區(qū)五里鋪南河路河道坡面綠地為試驗(yàn)地，研究城市坡面綠地上雨水徑流的水平溝收集利用方法，對(duì)于緩解城市綠地灌溉用水緊張狀況、減少綠地雨水徑流的排放、降低城市綠地養(yǎng)護(hù)管理成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下。

（一）園林坡面綠地采用水平溝耕作的原因

蘭州深居大陸腹地，地處干旱、半干旱氣候地帶，降水稀少，年均降水量為311.7mm，自產(chǎn)地表水資源十分貧乏，年平均量約為2.39億m3，全市地下水資源總量為2.74億m3，允許可開(kāi)采量為1.59億m3，人均僅為742 m3,僅占全國(guó)人均水平的22%，可利用水資源量十分有限，遠(yuǎn)低于國(guó)際缺水警戒線1 700m3的水平，是嚴(yán)重缺水城市之一。截至2013年，蘭州市綠地率34.49%，市內(nèi)園林綠地大多采用傳統(tǒng)灌溉用水方式，主要是采用自來(lái)水和地下水，不僅成本高，而且也造成水資源的極大浪費(fèi)，而雨水是最廉價(jià)的優(yōu)質(zhì)水資源，量大易于收集利用，如果用雨水補(bǔ)充綠化灌溉用水則是十分有效可行的途徑。在坡面綠地養(yǎng)護(hù)中，灌溉成了制約綠地植物成活的瓶頸問(wèn)題，為了保證成活，在灌水和補(bǔ)植方面往往需要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。

水平溝耕作技術(shù)也叫橫坡耕作技術(shù)，是在旱坡地上每隔一段坡面沿等高線開(kāi)溝起垅，修一條水平溝，將降雨在坡面上形成的徑流全部攔蓄，以增加土壤含水量，減輕水土流失的截水植樹(shù)種草措施。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)采用改造局部地面形狀，增加坡面粗糙度，使降雨就地?cái)r蓄入滲，減少雨水徑流流失，提高土壤的貯水量，延長(zhǎng)土壤水分的有效供應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而提高植物對(duì)雨水資源的利用效率。農(nóng)、林業(yè)水平溝技術(shù)的應(yīng)用充分證明了該技術(shù)在雨水利用方面的特效，本試驗(yàn)嘗試在城市園林坡面綠地中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

（二）試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在蘭州市城關(guān)區(qū)五里鋪南河路南河道的坡地上，屬于沿河坡面綠化地帶。綠化帶總長(zhǎng)約6 km，坡度17° 35′～20°47′，屬黃土母質(zhì)，主要由建筑垃圾換土堆積而成，土層厚度＞60cm。本區(qū)域總的氣候特點(diǎn)是：干燥寒冷，溫差大，風(fēng)大，冬季長(zhǎng)，年降水量少且分布不均勻，蒸發(fā)量大，日照強(qiáng)。蘭州市歷年年均降水量327.7 mm，春伏旱常發(fā)生，降水多集中在6、7、8、9月，約占全年降水量的60%～70%，年均蒸發(fā)量1 650 mm，為年降水量的5倍多；年日照時(shí)數(shù)607.6 h，干燥度為1.5左右[2]。試驗(yàn)小區(qū)主要栽植樹(shù)種為丁香，初栽植時(shí)澆透水?；睿笃谠囼?yàn)期間養(yǎng)護(hù)主要依靠天然降水。試驗(yàn)期間為2014年至2015年，該地區(qū)降水情況如下：

表1 2014年-2015年期間的降雨量單位：mm

由表1可見(jiàn)，和歷年平均降雨量327.7mm相比，2014年年降雨量為442.4mm為豐水年，總降雨量比歷年均值高出36.12%，6、7、8、9四個(gè)月的降雨合計(jì)304.6mm，占全年降雨量的68.9%，冬春季降雨少且旱象明顯。2015年為欠水年，其中6、7、8、9四個(gè)月的降雨量合計(jì)181.7mm,占全年降雨量的68.1%，較去年同期減少122.9mm，春季旱象明顯。

二、試驗(yàn)方法

（一）修建水平溝

試驗(yàn)地坡度在17°35′～23°47′之間，坡面較整齊、土層深厚，適合修建水平溝。試驗(yàn)區(qū)水平溝修建方法：將坡地自上而下沿等高線劃成4條帶，從坡底端開(kāi)始挖溝，沿等高線將開(kāi)溝處和溝下部堆土部位的坡面0～20 cm厚的熟土層翻到水平溝上部坡面上；然后在開(kāi)溝處向下挖40～60 cm，挖出的生土做水平溝的??；深度達(dá)到后再縱深下翻一鍬，然后回填開(kāi)溝時(shí)移出的熟土層修整好水平溝，在修好的水平溝內(nèi)每隔5 m打一橫擋，以免攔蓄的徑流發(fā)生橫向流動(dòng)。修整好的水平溝梗高40 cm、頂寬30 cm、溝寬50 cm、溝深40 cm，溝間距80 cm。為防止特大暴雨時(shí),徑流量超過(guò)水平溝的攔蓄標(biāo)準(zhǔn)而沖毀溝道,在水平溝一端留一個(gè)排水口，在溝內(nèi)所填的疏松表土中栽植樹(shù)木，詳情見(jiàn)圖1。

圖1 水平溝示意圖

(二)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在同一坡面上并列設(shè)水平溝和坡地2個(gè)處理，每個(gè)處理各設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)小區(qū)面積30 m2，2014年3月20日在每個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)栽植丁香。

（三)試驗(yàn)樹(shù)種

在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)栽植2年生丁香實(shí)生苗，因丁香性喜光，喜溫暖、濕潤(rùn)及陽(yáng)光充足條件且具有一定耐寒性和較強(qiáng)的耐旱力，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，耐瘠薄，同時(shí)也有較好的綠化效果，故用丁香作實(shí)驗(yàn)樹(shù)種，采用品字形栽植，株距80cm。

(四)測(cè)試項(xiàng)目及方法

1.土壤含水量測(cè)定。每個(gè)處理的各重復(fù)小區(qū)內(nèi)各選3個(gè)點(diǎn)，苗木春季栽植后（3月20日，遇雨順延1～2d）和秋季開(kāi)始落葉時(shí)(10月 20日，遇雨順延1～2d）定期各取土樣1次，每次用土鉆取樣，取樣深度均為0cm～80cm，每20 cm為1個(gè)層次，用105℃烘干稱重法計(jì)算土壤質(zhì)量含水量（%）。用公式Q=dhc（Q：某土層的儲(chǔ)水量mm；d為土壤容重g/cm3；c為土層含水百分率%）計(jì)算土壤儲(chǔ)水量，另降雨后隨機(jī)測(cè)定土壤含水量一次，每20 cm為一個(gè)層次，取樣深度0～80 cm。

2.地上部分生長(zhǎng)發(fā)育測(cè)定。每個(gè)重復(fù)小區(qū)內(nèi)各選定3株，觀察記載每株的地徑、株高、冠幅、定枝年新梢生長(zhǎng)量。

3.根系生長(zhǎng)發(fā)育測(cè)定。每個(gè)重復(fù)內(nèi)隨機(jī)選1株，采用整株剖挖的方法，記載根系最大分布范圍和集中分布范圍，記錄水平根的數(shù)量、根長(zhǎng)，記錄垂直根的數(shù)量、長(zhǎng)度，同時(shí)記錄根系總重量，研究根系在土壤中的分布情況。

三、結(jié)果分析

（一）水平溝不同深度土壤含水量分析

表2 2014、2015年栽植時(shí)及落葉后水平溝與坡地不同深度土層土壤含水量比較

由表2可以看出，2014年是豐水年，水平溝與坡地0～80cm土層含水量比較，春季栽植時(shí)高出4.49%，秋季落葉時(shí)高出9.72%；2015年是欠水年，水平溝與坡地0～80cm土層含水量比較，春季栽植時(shí)高出4.2%，秋季落葉時(shí)高出7.09%。由此可以看出無(wú)論是春季栽植時(shí)還是秋季落葉后兩年都顯示水平溝土壤含水量明顯高于坡地。測(cè)定顯示0～20cm土層土壤水分變化劇烈，大部分降水量被蒸發(fā)，難以被植物利用，20～40cm土層是植物根系不強(qiáng)烈活動(dòng)層，屬于半干旱層，40～60cm土層內(nèi)的儲(chǔ)水量比較穩(wěn)定，為穩(wěn)墑層，大部分降雨入滲后都聚集在這里，最有利于根系吸收利用。

表3 水平溝與坡地降雨前后土壤含水量對(duì)比表

由表3可以得出，坡地僅有0～20cm的表土層可積蓄降水，易產(chǎn)生水土流失，表土層以下由于土壤孔隙度低，入滲能力差，其土壤含水量明顯低于水平溝，而表土層積蓄的降水又極易受到蒸發(fā)而損失，不能被植物吸收利用。從降雨前后土壤含水量對(duì)比，可證明水平溝綠地蓄水截流效果明顯高于坡面，可有效增加下層土壤含水量和土壤總儲(chǔ)水量，當(dāng)上層土壤含水量不足時(shí)下層濕潤(rùn)層土壤水可以上移補(bǔ)給植物利用，實(shí)現(xiàn)土壤水在年內(nèi)的以豐補(bǔ)欠。

（二）苗木生長(zhǎng)量與土壤儲(chǔ)水量分析

1.地徑、株高、冠幅、新梢生長(zhǎng)量及0～80cm土層平均儲(chǔ)水量。

表4 水平溝與坡地苗木生長(zhǎng)量和0-80CM土層土壤平均儲(chǔ)水量比較

表4的結(jié)果表明:每年苗木生長(zhǎng)期內(nèi)，不論雨水豐欠，落葉期比栽植期水平溝與坡地0 cm～80 cm土層土壤儲(chǔ)水量均有所增加，且豐水年增加非常明顯，但水平溝增加值顯著高于坡地，這主要是由于水平溝整地能最大限度的蓄積雨季降水，防治水土流失。豐水年落葉時(shí)水平溝比坡地0～80 cm厚的土層土壤儲(chǔ)水量2年共高出19.72 mm，進(jìn)一步證明了水平溝具有顯著的蓄水保墑效果。由于水平溝攔蓄降雨，改善了土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況，使水平溝丁香地徑、株高、冠幅和新梢生長(zhǎng)量都顯著高于坡地測(cè)試，兩年平均水平溝丁香比坡地丁香地徑粗0.33 cm，株高高出11.01 cm，新梢生長(zhǎng)量?jī)赡昶骄侄雀叱?.26 cm、高度高出7.35 cm，說(shuō)明水平溝整地措施比坡地更有利于植物地上部分的生長(zhǎng)，且對(duì)天然降水有更好的利用效果。

2.苗木根系生長(zhǎng)量分析。

表5 水平溝丁香和坡地丁香根系對(duì)比表

由表5可以看出，水平溝整地能顯著促進(jìn)新植丁香根系的生長(zhǎng)，無(wú)論是水平還是垂直最大分布范圍都比坡地深，在0～40cm的集中分布范圍內(nèi)，下扎深度比坡地深10.2cm，表明水平溝種植丁香根系分布、發(fā)育情況與土壤穩(wěn)墑層相吻合。且由表5得出，水平溝丁香根系在數(shù)量、深度、廣度和重量各方面都超過(guò)坡地丁香根系，說(shuō)明水平溝經(jīng)過(guò)深翻后土壤疏松，根系生長(zhǎng)良好，植物可以充分利用土壤中的水分和養(yǎng)分，從而促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，降水量的大小是影響土壤含水量的首要因素，降雨多的年份土壤含水量高，年內(nèi)降雨多的月份土壤含水量也同樣處于高峰期。采用水平溝集雨節(jié)流整地技術(shù)，丁香地上、地下部分生長(zhǎng)量都明顯優(yōu)于坡面栽植，暴雨后未出現(xiàn)沖刷和淤積現(xiàn)象，能夠截?cái)鄰搅?，控制水土流失，土壤蓄水好，入滲深、保水性強(qiáng)，集水效率高，能提高水分利用率，增強(qiáng)土壤水分，能有效降低灌溉成本，減少資金和勞動(dòng)力投入。

四、結(jié)論

在城市園林坡面綠地上可推廣水平溝坡面整地技術(shù)，形成微地形集雨工程，在減少土壤侵蝕、提高土壤水肥利用率、防止土壤退化、提高坡地降水資源利用率、降低灌溉成本等方面具有十分重要的意義，尤其是沿河綠化帶更能起到保持水土，護(hù)岸護(hù)坡，降低噪音等生態(tài)作用，同時(shí)還可以保護(hù)環(huán)境，美化城市。本試驗(yàn)研究表明：

第一，坡面綠地水平溝耕作，能明顯起到攔蓄地表徑流，增加土壤含水量，蓄水保墑，控制水土流失的作用，能充分收集全年的自然降水，提高水資源利用率，滿足植物生長(zhǎng)的水分需求。

第二，同一年內(nèi)水平溝坡面綠地丁香地上新梢生長(zhǎng)量、地徑、冠幅等和地下根系生長(zhǎng)均明顯高于坡面直接栽植的丁香。

第三，水平溝耕作改變了土壤水分條件,在降雨相同條件下、較坡面可多接納降雨、減少土壤水分的無(wú)效損耗。

第四，本試驗(yàn)地坡度為17°35′～23°47′，坡度在25°以上時(shí)，不適宜修建水平溝。

第五，不同坡度水平溝的寬度、深度有待于進(jìn)一步研究。

[1]吳曉華,王水浪.城市園林綠地雨水利用的方法探析[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010．

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（編輯：魏翔）

TU998

A

1673-9019(2017)01-0041-04

2016-9-7

趙淑琴（1973-），女，甘肅渭源人，工程師、高級(jí)講師，主要從事園林養(yǎng)護(hù)技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)工作。