余太平何延召蔡洪李孟

（1.湖北省城建設(shè)計院股份有限公司 武漢 430050 2.武漢理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院市政系 武漢 430070）

近年來，隨著中國城市化進(jìn)程的加快，城市原有的自然生態(tài)本底和水文特征被不斷破壞，不透水面積日漸增加，城市內(nèi)澇問題日益突出。徑流量的增加不僅削弱了城市抵御洪澇災(zāi)害的能力，同時大量初期雨水直接如何，給城市水體環(huán)境造成了巨大的壓力。為緩解城市遍地“看?！钡默F(xiàn)狀，提出了“海綿城市”的理念。

城市綠地系統(tǒng)的建設(shè)是海綿城市中不可或缺的一環(huán)，它可以有效控制雨水徑流量、改善土壤的生態(tài)環(huán)境，提升土壤滲透能力。本文以溫州市高鐵新城區(qū)為研究背景，通過幾種對溫州本土植物的研究，分析典型海綿植物對溫州高鐵新城區(qū)土壤滲透性能的影響，以期為植物和綠地建設(shè)在海綿城市建設(shè)中的重要價值提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于溫州市甌海區(qū)高鐵南站西側(cè)約250m處（北緯N27°58′10.84″東經(jīng) E120°34′44.62″）。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖、雨量充沛、光照豐富、四季分明。年平均氣溫18℃，最冷月（1月）均溫7～8℃，最熱月（7月）均溫28℃。

1.2 試驗方法

試驗中采用了3種較為常見且適應(yīng)能力較強(qiáng)的海綿植物：矮蒲葦、狼尾草和紫葉酢漿草。于2018年2月初劃定6塊土壤條件近似的區(qū)域，區(qū)域面積分別為2×2m2，并分別編號為A、B、C、D區(qū)域，在前3塊區(qū)域內(nèi)分別種下矮蒲葦、狼尾草和紫葉酢漿草三種植物，進(jìn)行播種育苗，保持植物良好的生存環(huán)境，并對未種植任何植物的空白區(qū)域（D）進(jìn)行相同操作。

于2018年7月底對A、B、C三塊區(qū)域選取3塊植株生長較為健壯的采樣點，使用底面積為20cm，高度為5cm的環(huán)刀，沿著植株向下分層（每層 10cm）取每層的原狀土樣，分別按 0～10，10～20，20～30cm 的土壤層進(jìn)行取樣，再利用采樣器對不同土壤層進(jìn)行土樣采集，每個土樣采集500g，對空白區(qū)域（D區(qū)）進(jìn)行同樣的操作，測得的土樣理化性質(zhì)見表1。

1.3 樣品測定分析方法

土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度的測定采用環(huán)刀法。土壤入滲采用雙環(huán)法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

土壤貯水量計算土壤貯水方式可分為滯留貯水量和吸持貯水量，2者所持水量之和即為土壤飽和貯水量，公式為：

式中：Wc、Wnc、Wt分別為吸持貯水量（mm）、滯留貯水量（mm）、土壤飽和貯水量（mm）；Pc、Pnc、Pt分別為土壤毛管孔隙度（%）、非毛管孔隙度（%）和總孔隙度；h為土層厚度（m）。

用SPSS18.0軟件對不同種植模式各土層的土壤滲透性能進(jìn)行主成分分析、對土壤滲透性與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物土壤的貯水特征

土壤貯水能力是評價植被涵養(yǎng)水源的重要指標(biāo)。土壤的飽和貯水量反映土壤的貯水能力。在一定土壤厚度條件下，土壤的貯水特征與土壤孔隙的大小及其數(shù)量特征密切相關(guān)。

表1 不同植物區(qū)域土壤理化性質(zhì)

圖1 土壤入滲參數(shù)

由圖1可知，土壤的飽和貯水量和滯留貯水量均表現(xiàn)為紫葉酢漿草＞狼尾草＞矮蒲葦＞空白區(qū)域，土壤的非毛管孔隙度、總孔隙度、最大持水率、毛管孔隙率和最小持水率的大小呈現(xiàn)出與土壤滯留貯水量相同的趨勢，即紫葉酢漿草＞狼尾草＞矮蒲葦＞空白區(qū)域。且各種植物的貯水能力明顯都高于不種植任何植物的空白區(qū)域，這是由于種植植物使土壤中有機(jī)質(zhì)增加，孔隙度明顯增大，特別是非毛管孔隙度，所以土壤貯水能力明顯增強(qiáng)；且植物根系對土壤水分的滲透率有較大的影響。朱顯謨認(rèn)為根系對土壤滲透力的作用，主要是根系能將土壤單粒黏結(jié)起來的同時也能將板結(jié)密實的土體分散，并通過根系自身的腐解和轉(zhuǎn)化合成腐殖質(zhì)，使土壤有良好團(tuán)聚結(jié)構(gòu)和孔隙狀況。須根通過在土壤中的交錯穿插作用和不斷死亡分解所產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)積累，促使土壤中大粒級水穩(wěn)團(tuán)粒的增加，明顯地改善了土壤的滲透性能。

2.2 不同植物的土壤入滲特征

2.2.1 土壤滲透過程

土壤的滲透性能反映土壤的導(dǎo)水能力，是研究地表徑流和坡面侵蝕的重要基礎(chǔ)，也是探討流域產(chǎn)流機(jī)制的前提。不同種植模式的土壤滲透過程存在一定的差異，滲透速率在開始滲透階段陡降，隨著時間的推移，下降幅度逐漸減小，最后滲透速率趨于穩(wěn)定，達(dá)到穩(wěn)滲階段。

2.2.2 土壤入滲特征

3種不同植物土壤入滲特征值均呈現(xiàn)出初始入滲率＞平均入滲率＞穩(wěn)定入滲率的趨勢。在土壤厚度垂直分布變化上，矮蒲草的滲透率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，10～20cm的滲透率最大。而狼尾草和紫葉酢漿草的滲透率均隨著土壤厚度的增加而降低。

紫葉酢漿草表層（0～10cm）平均入滲率0.79mm/min，而到20～30cm時土壤的平均滲透速率已減少到0.72mm/min；紫葉酢漿草土壤表層（0～10cm）的平均入滲率為1.45mm/min，而到20～30cm時土壤的平均滲透速率已減少到0.83mm/min；狼尾草的土壤表層（0～10cm）的平均入滲率為1.40mm/min，而到20～30cm時土壤的平均滲透速率已減少到0.68mm/min；而對于空白區(qū)域，土壤表層（0～10cm）的平均入滲率僅有0.62mm/min，到20～30cm時下降到0.45mm/min，這表明植物對增加土壤滲透性有明顯效果。

3 結(jié)論

（1）紫葉酢漿草和狼尾草對土壤滲透性能的提高最為明顯，而矮蒲葦?shù)奶岣咝Ч畈睢?/p>

（2）雖然三種植物對土壤滲透性能影響有所差異，但都有明顯的提高效果。

（3）不同植物之間土壤的非毛管孔隙度和滯留貯水量差別較大，而毛管孔隙度和吸持貯水量差別較小。