許惠玉，程自豪，米美霞，王沖寧

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，山西 太谷 030801）

0 引 言

城市建筑廢棄物（即建筑垃圾）指建設(shè)、拆遷、修繕及裝飾房屋過程中所產(chǎn)生的余渣、余泥、泥漿及其他廢棄物。由于快速城市化和大規(guī)模的城市更新，中國每年產(chǎn)生超過23億t 的建筑廢棄物，約占固體廢物總量的40%[1]，90%左右的建筑廢棄物通過簡易堆置或填埋方式進(jìn)行處置[2]。這些未經(jīng)處理的建筑廢棄物對環(huán)境產(chǎn)生重大影響，造成土地退化、城市景觀惡化，最終導(dǎo)致大量的空氣、水和土壤污染[3]。

建筑廢棄物的數(shù)量和成分因結(jié)構(gòu)類型和拆建活動的規(guī)模而異，但主要以混凝土、磚塊、瓦礫、砂石、礫石等惰性成分為主[4]。這些高度擾動的材料由于施工、填埋、混合和運輸?shù)热藶榛顒舆M(jìn)入土壤[5]，改變了土壤的結(jié)構(gòu)組成和土壤水分運動過程，增加重金屬污染，改變微生物群落特征。研究表明，工礦廢棄碎石混入土壤后，其土石混合物初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率隨碎石含量的增加呈現(xiàn)增加趨勢[6]。10～20 mm 礫石粒徑夾層下，礫石對水分入滲的阻礙作用同樣隨礫石含量的增加而增大[7]。石灰?guī)r棄渣對土壤水分蒸發(fā)的抑制作用效果最佳尺寸為直徑2～4 cm 和厚度5 cm[8]，含300 g/kg 煤矸石土壤的飽和導(dǎo)水率能達(dá)到均質(zhì)土壤的1.21 倍[9]。方政等[10]對土壤中磚塊和混凝土碎塊的入滲模擬發(fā)現(xiàn)，含量為20%時，混凝土碎塊對城市綠地土壤水分下滲的抑制作用比磚塊更為明顯。Yu 等[11]發(fā)現(xiàn)建筑垃圾中的紅磚、瓷磚和瀝青樣品中的鋅濃度超過廣東省背景值，Chen 等[12]對高速公路建筑垃圾中的混凝土、磚塊、瓷樣重金屬測定也發(fā)現(xiàn)，其Cd 含量超過了國家三級標(biāo)準(zhǔn)（1 mg/kg）。此外，建筑垃圾滲濾液中的硫酸根離子通過專性厭氧菌生成硫化物污染土壤[13]。

城市土壤中粗骨物質(zhì)的存在使得土壤水分呈“優(yōu)勢流”方式運動[14]，干擾植物生長和營養(yǎng)吸收[15]。劉航江[16]研究得出，生長在建渣土中的葎草葉生物量和總生物量顯著高于其他基質(zhì)（粗沙土、紫色土、基巖初風(fēng)化物）。Yun 等[15]的研究表明，隨著建筑廢棄物細(xì)料混合比例的增加，側(cè)柏根干重有降低的趨勢，且對狼尾花根干重有負(fù)影響。周旺旺[17]的研究顯示，使用建筑廢棄物再生料不利于植物生長，將秸稈配合建筑廢棄物再生料使用后，桔梗株高、莖葉和根重量隨建筑廢棄物再生料的增加呈先增后降趨勢。

綜上所述，已有研究針對建筑廢棄物對土壤性質(zhì)和植物生長生理特征的影響已取得一定進(jìn)展，但不同建筑廢棄物特征（含量、類型、尺寸）對土壤理化性質(zhì)的影響尚需作系統(tǒng)研究，而涉及土壤-建筑廢棄物混合介質(zhì)中植物-水分利用關(guān)系方面的研究匱乏。本研究以典型園林綠化植物冬青衛(wèi)矛（Euonymus japonicus Thunb.）為對象，通過盆栽試驗，在抑制土壤蒸發(fā)的條件下，分析建筑廢棄物類型和含量對植物耗水特征和植物水分利用效率的影響，探討植物能否從建筑廢棄物吸收利用水分及利用程度，揭示土壤-建筑廢棄物混合介質(zhì)中植物-水分利用關(guān)系。研究結(jié)果可為建筑廢棄物的資源化管理，城市土壤水分高效利用及綠化植物科學(xué)管理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 土壤和建筑廢棄物取樣

土壤取自山西省晉中市太谷區(qū)農(nóng)田表層0～20 cm 土壤，土樣采回后，均勻混合，自然風(fēng)干并剔除植物殘體。過2 mm 篩備用。試驗土壤類型為石灰性褐土，黏粒含量為9.0%，粉粒含量為47.3%，砂粒含量為44.7%，質(zhì)地為粉壤土（國際制）。土壤呈堿性。試驗前測定了土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)24.4 g/kg，銨態(tài)氮22.2 mg/kg，硝態(tài)氮26.0 mg/kg，速效磷5.2 mg/kg，全氮1.1 g/kg，全磷1.0 g/kg。當(dāng)?shù)赝寥捞镩g持水量26.9%[18]。

選取磚塊、混凝土碎塊和卵石3種常見的建筑廢棄物為研究對象，3種建筑廢棄物均取自山西省晉中市太谷區(qū)建筑工地和自建房工地地表。為避免建筑廢棄物尺寸對研究結(jié)果的影響，控制每種建筑廢棄物粒徑范圍30～50 mm。各建筑廢棄物基本物理性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗建筑廢棄物樣品物理性質(zhì)Tab.1 Physical properties of test construction waste samples

1.2 試驗設(shè)計與過程

本研究通過盆栽試驗結(jié)合室內(nèi)分析進(jìn)行。盆栽試驗于2021年6-10月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)太谷校區(qū)有機(jī)旱作基地內(nèi)進(jìn)行。太谷區(qū)屬暖溫帶大陸性氣侯，四季分明。年均日照時間為2 500～2 600 h，年平均氣溫10.92 ℃，年平均降水量482 mm，主要集中在7-9月，占全年總降水量63.3%。全年日照時數(shù)平均為2 530.8 h，輻射總量為545～581 kJ/cm2，年平均相對濕度54.6%，年平均地面風(fēng)速2.0 m/s，年平均無霜期151 d。

建筑廢棄物與土壤混合來模擬城市中含建筑廢棄物土壤，供試植物為典型綠化植物冬青衛(wèi)矛（Euonymus japonicus Thunb.）。試驗用塑料花盆口徑為23 cm，高為21 cm。共設(shè)計7 個處理，分別為無建筑廢棄物土壤（CK）、土壤+20%磚塊（SB1）、土壤+40%磚塊（SB2）、土壤+20%混凝土碎塊（SC1）、土壤+40%混凝土碎塊（SC2）、土壤+20%卵石（SP1）、土壤+40%卵石（SP2），建筑廢棄物含量均為體積含量。設(shè)計5 次取樣，每次取樣每個處理破壞取樣3個重復(fù)，因此每個處理設(shè)置15次重復(fù)，共填裝花盆105個。

土壤和建筑廢棄物填裝過程如下：首先，每個花盆底部鋪墊一層透水砂布，紗布上方填裝3 cm 厚無廢棄物土壤；其次，將土壤和建筑廢棄物按照相應(yīng)比例（結(jié)合容重將體積百分比換算為質(zhì)量百分比）混合均勻，每8 cm 為一層裝填，土壤和建筑廢棄物填裝總高度為19 cm。填裝時控制土壤容重為1.4 g/cm3，填裝完成后將所有塑料盆搬至透明遮雨棚下，自然沉降一周后移栽植物。植物幼苗購于苗木公司，選擇生長健壯，株高約30 cm 的植株進(jìn)行移栽，每盆一株，移栽完成后立即灌水至飽和。之后每周澆灌一次，灌水量為田間持水量的40%，保證植物健康生長。

植物生長3個月后，對所有盆栽進(jìn)行澆灌至飽和后，在土表面覆蓋2 cm 厚蛭石，并用保鮮膜覆蓋至蛭石表面，以充分抑制土壤蒸發(fā)，之后不再澆灌。以澆灌飽和當(dāng)日為0 天（9月15日），計劃在飽和后第2、6、12、18、28天分別進(jìn)行破壞取樣。但在計劃時間段內(nèi)發(fā)生降雨，故調(diào)整取樣時間，實際進(jìn)行取樣的時間為飽和后第2、6、13、17和28天。

每次取樣分別取每個處理3個花盆進(jìn)行破壞取樣，分別取距花盆頂部3～7、7～11、11～15、15～18、18～21 cm 5 個層次土壤和建筑廢棄物，建筑廢棄物樣品為完全嵌入該取樣層的樣品，且優(yōu)先取花盆中心的建筑廢棄物。立即帶回實驗室內(nèi)烘干法（105 ℃）測定土壤和建筑廢棄物的質(zhì)量含水量，土壤烘干時間為8 h，建筑廢棄物烘干時間為48 h。含水量結(jié)合建筑廢棄物和土壤所占比例計算出混合介質(zhì)5個層次的含水量，取5個層次的平均值為該混合介質(zhì)含水量。

1.3 測定項目與方法

（1）含水量。每次破壞取樣后，將土壤和建筑廢棄物帶回室內(nèi)后，快速用塑料刷清除建筑廢棄物表面附著的土壤。通過烘干稱重法分別測定土壤和建筑廢棄物含水量，并根據(jù)式（1）計算得到混合介質(zhì)含水量。

式中：θmT代表混合介質(zhì)質(zhì)量含水量，%；Rm代表建筑廢棄物質(zhì)量含量，%；θmcw代表建筑廢棄物質(zhì)量含水量，%；θms代表土壤質(zhì)量含水量，%。

（2）植物耗水量。盆栽飽和澆灌后第1～28 天，共稱重12次，通過重量差減法獲取植物總耗水量，獲取11 個時間段耗水量。土表覆蓋蛭石抑制土壤蒸發(fā)，故忽略土壤蒸發(fā)，兩次稱重后重量差值即為植物耗水量。計算植物耗水量時未考慮植物鮮重的增加，因為在2 d 的時間內(nèi)，植物鮮重的增加相對于土壤耗水量的變化非常小。Wu 等[19]的研究中也同樣忽略了植物在短期內(nèi)的質(zhì)量變化。試驗過程遇連續(xù)降雨天氣時，因植物蒸騰少且穩(wěn)定，降雨前后稱重，降雨期間不稱重。混合介質(zhì)中水分在土壤和建筑廢棄物中的分配比例由土壤和建筑廢棄物分別的水量與混合介質(zhì)總水量的比值得到。

（3）有效水含量。土壤有效水含量是指土壤中能被作物吸收利用的水量，最大有效水含量即田間持水量與萎蔫系數(shù)之間的土壤含水量，土壤中實際有效水含量為土壤含水量與萎蔫系數(shù)之間的含水量[20]。

在本研究中，通過建立平衡條件下建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中土壤和建筑廢棄物的含水量關(guān)系，根據(jù)已有土壤田間持水量和萎蔫系數(shù)，由式（2）和式（3）[21]計算得到建筑廢棄物的田間持水量（Wcf）和萎蔫系數(shù)（Wcw）。

式中：Wcf代表建筑廢棄物田間持水量，%；Wsf代表土壤田間持水量，%，參考取樣地土壤為26.9%；Wcw代表建筑廢棄物萎蔫系數(shù)，%；Wsw代表土壤萎蔫系數(shù)，參考取樣地土壤為5.4%；a和b是經(jīng)驗參數(shù)，a和b值通過在平衡條件下實測土壤和建筑廢棄物含水量關(guān)系得到，見表2。

表2 建筑廢棄物與土壤含水量關(guān)系擬合結(jié)果Tab.2 Fitting results of the relationship between construction waste and soil water content

由表2中得到的建筑廢棄物田間持水量和萎蔫系數(shù)，代入式（4）和式（5）計算得到建筑廢棄物最大有效水含量（WCA）和實際有效水含量（Wca）。

式中：WCA代表建筑廢棄物最大有效水含量，%；Wca代表建筑廢棄物實際有效水含量，%；Wc代表建筑廢棄物含水量，%。

結(jié)合土壤田間持水量和萎蔫系數(shù)，通過式（1）計算得到建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)田間持水量和萎蔫系數(shù)，結(jié)果如表3 所示。通過式（6）和式（7）計算得到建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)最大有效水含量（WA）和實際有效水含量（Wa）。

表3 建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)田間持水量、萎蔫系數(shù)和最大有效水含量Tab.3 Field water capacity, wilting coefficient and maximum available water content of construction waste-soil mixed media

式中：WA代表混合介質(zhì)最大有效水含量，%；Wmf代表混合介質(zhì)田間持水量，%；Wmw代表混合介質(zhì)萎蔫系數(shù)，%；Wa代表混合介質(zhì)實際有效水含量，%；Wm代表混合介質(zhì)含水量，%。

（4）生物量。取樣后用剪刀分離植株根、莖、葉，用百分之一天平稱量植株各部分鮮重后置于烘箱中于105 ℃下殺青1 h，之后于75 ℃下烘干至恒重，稱取植株各部分干重。植株總生物量為各部分生物量之和。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存和處理，SPSS 24.0 軟件對統(tǒng)計分析和方差分析。數(shù)據(jù)分析時，首先將所有建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)各指標(biāo)與對照處理（即無建筑廢棄物混入土壤）進(jìn)行比較，分析建筑廢棄物的混入對各指標(biāo)的影響；其次以建筑廢棄物類型（3 個）和含量（2 個）為固定因子，土壤、建筑廢棄物和混合介質(zhì)含水量、水分利用效率等指標(biāo)為因變量，進(jìn)行雙因素方差分析（一般線性模型），分別分析其主效應(yīng)和交互作用。Origin 2018軟件進(jìn)行圖表繪制。氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http://www.nmic.cn/），本研究采用FAO（聯(lián)合國糧農(nóng)組織）推薦的Penman-montith 公式[22]計算參考作物蒸散量。

2 結(jié)果分析

2.1 植物耗水量及其動態(tài)變化

參考作物蒸散量僅與當(dāng)?shù)貧夂驐l件有關(guān)，與植物種類、土壤類型等條件無關(guān)，其動態(tài)變化為各氣象因子變化的綜合體現(xiàn)。參考作物蒸散量與植物日均耗水量動態(tài)變化繪于圖1中，試驗前17 天，各處理日均耗水量與參考作物蒸散量變化趨勢一致，此階段土壤中水分較為充足，植物耗水主要受氣象條件影響。第17～28天，參考作物蒸散量具有上升趨勢，但各處理植物耗水量較低，且波動較小。此階段植物持續(xù)吸水且無外來水分補給，土壤供水能力減弱，因此氣象條件對植物耗水的影響減弱。

圖1 參考作物蒸散量和日耗水量動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of reference crop evapotranspiration and daily water consumption

與無建筑廢棄物混入土壤相比，各建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中植物日均耗水量和總耗水量均顯著減少（表4），SB1、SB2、SC1、SC2、SP1和SP2處理植物總耗水量分別減少25.8%、28.8%、23.0%、34.4%、21.8%和37.7%。雙因素方差分析結(jié)果表明，建筑廢棄物含量對植物耗水量具有極顯著影響（總耗水量：F=61.07，p=0.00；日均耗水量：F=85.30，p=0.00，F(xiàn)：通過F統(tǒng)計進(jìn)行顯著性檢驗；P：F統(tǒng)計得到的概率值），建筑廢棄物類型和含量對植物耗水量的影響具有極顯著的交互作用（總耗水量：F=8.70，p=0.00；日均耗水量：F=7.87，p=0.00）?？梢?，建筑廢棄物含量對植物耗水量的影響隨其類型變化。磚塊兩個含量處理的植物耗水量無顯著差異，在混凝土碎塊和卵石處理中，高含量處理植物總耗水量則比低含量處理分別減少14.9%和20.4%（表4）。

表4 不同建筑廢棄物類型和含量日均耗水量和總耗水量比較結(jié)果Tab.4 Comparison results of daily average water consumption and total water consumption of different types and contents of construction waste

2.2 植物耗水過程中土壤、建筑廢棄物及混合介質(zhì)含水量變化

植物耗水過程中土壤、建筑廢棄物和混合介質(zhì)含水量隨時間動態(tài)變化如圖2所示。各處理土壤含水量均隨時間持續(xù)下降[見圖2（a）]，植物持續(xù)從土壤中吸收水分。

圖2 含水量動態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of water content

試驗前13 天建筑廢棄物類型對土壤含水量無顯著影響，第17 天卵石-土壤混合介質(zhì)（SP）和混凝土碎塊-土壤混合介質(zhì)（SC）處理土壤含水量低于對照（CK），磚塊-土壤混合介質(zhì)（SB）中土壤含水量則與對照相當(dāng)[圖2（a）和表5]。第17～28 天，SC、SB、SP 處理土壤含水量降幅（2.6%、1.2%、2.2%）小于對照（4.6%），飽和后第28 天SB 和SC 處理土壤含水量顯著高于對照，SP 處理則與對照相當(dāng)。第17～28 天土壤水分變化出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，SB 和SC 處理中土壤含水量減小的速率小于對照，SP減小速率仍與對照相當(dāng)。

表5 建筑廢棄物類型和含量對含水量的影響Tab.5 Influence of type and content of construction waste on water content

3種建筑廢棄物含水量由高到低依次為磚塊、混凝土碎塊和卵石[表5 和圖2（b）]。試驗前6 天磚塊含水量基本穩(wěn)定在19.8%左右，混凝土含水量基本穩(wěn)定8.7%左右，卵石含水量基本穩(wěn)定在0.5%左右，接近田間持水量。試驗中期（第13～17 天），磚塊含水量呈緩慢下降，試驗后期（第17～28 天）磚塊含水量則迅速下降，說明在試驗后期植物可從磚塊中吸收利用水分?；炷了閴K含水量則在中后期均緩慢下降，說明在試驗中后期，植物開始從混凝土碎塊中吸收利用水分。卵石含水量在整個試驗期幾乎無下降趨勢。

整個耗水階段，建筑廢棄物類型對混合介質(zhì)含水量均具有顯著影響，建筑廢棄物含量僅在前期（第1～13 天）對混合介質(zhì)含水量具有顯著影響（表5）?；旌辖橘|(zhì)含水量動態(tài)變化具有階段性[圖2（c）]：前13 天，各處理含水量均迅速下降，含水量由高到低依次為對照、SB、SC、SP 處理，且高含量處理含水量低于低含量處理。第13～17天，對照含水量仍迅速下降，建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)含水量下降幅度則減小，SB處理含水量與對照相當(dāng)，SC 處理和SP 處理含水量小于對照，且這兩種處理含水量仍為高含量處理低于低含量處理。第28 天SB 處理含水量超過對照，低含量和高含量處理分別比對照高1.7%和2.3%，SC處理含水量則與對照相當(dāng)，SP處理含水量仍低于對照。

2.3 植物耗水過程中水分在土壤和建筑廢棄物間的分配比例

分別計算土壤和建筑廢棄物含水量與建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)總含水量的比值，得到植物耗水過程中水分在土壤和建筑廢棄物間的分配比例，結(jié)果繪于圖3。磚塊、混凝土碎塊和卵石中水量比例占總水量比例分別為30.0%、20.8%、和2.4%，試驗前17 d，隨時間的推移，所有處理的土壤含水量比例持續(xù)減小，建筑廢棄物含水量比例持續(xù)增加。第17～28 天，磚塊、混凝土碎塊處理的土壤含水量比例呈增加趨勢，SB1、SB2、SC1和SC2處理分別增加9.5%、6.4%、0.8%和0.6%。卵石處理土壤含水量比例則持續(xù)減小，但減小的幅度微小。SB1、SB2、SC1和SC2處理的建筑廢棄物含水量比例分別減小9.5%、6.4%、0.8%和0.6%。至第28 天，水分在建筑廢棄物中的分配比例由高到低依次為磚塊（28.5%）＞混凝土碎塊（24.7%）＞卵石（3.6%）。

圖3 水分分配比例動態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes in water distribution ratio

由于水分在土壤和建筑廢棄物中的分配比例是此消彼長的關(guān)系，因此建筑廢棄物的類型和含量對土壤和建筑廢棄物產(chǎn)生影響的顯著性是一致的，即雙因素方差分析結(jié)果一致（表6）。整個耗水過程中，建筑廢棄物類型和含量均對土壤、建筑廢棄物含水量占總含水量的比例具有極顯著影響，且二者具有極顯著的交互作用。土壤含水量比例由大到小為SP 處理＞SC 處理＞SB 處理，SB 和SC 處理土壤中水分比例在前17 天降幅分別為11.4%和8.8%，顯著高于SP 處理（1.7%）。土壤中水分比例隨建筑廢棄物含量增加呈現(xiàn)減小趨勢，SB2較SB1減小20.2%，SC2較SC1減小13.8%，SP2較SP1減小1.2%。

表6 建筑廢棄物類型和含量對水分分配比例的影響Tab.6 Impact of construction waste type and content on water distribution ratio

2.4 植物耗水過程中有效水含量的動態(tài)變化

本研究中3 種建筑廢棄物最大有效水含量為磚塊＞混凝土碎塊＞卵石。3 種混合介質(zhì)最大有效水含量為磚塊-土壤＞混凝土碎塊-土壤＞卵石-土壤混合介質(zhì)。低含量建筑廢棄物處理最大有效水含量大于高含量建筑廢棄物處理。植物耗水過程中土壤、建筑廢棄物和混合介質(zhì)有效水含量隨時間動態(tài)變化如圖4 所示。試驗第17～28 天，建筑廢棄物類型對土壤有效水含量具有顯著影響（表7），SC、SP、SB 處理的土壤有效水含量降幅（2.5%、2.2%、1.0%）顯著小于CK（5.1%）。土壤有效水分含量變化出現(xiàn)轉(zhuǎn)折[圖4（a）]，SB 和SC 處理的土壤有效水含量減小的速率均小于對照，SP 處理減小速率則與對照相當(dāng)。至第28 天SB 和SC 處理土壤有效水含量（5.5%和4.6%）顯著高于對照（3.3%），SP處理與對照相當(dāng)，說明磚塊和混凝土碎塊的混入對土壤有效水含量的影響大于卵石。

圖4 實際有效水含量動態(tài)變化Fig.4 Dynamic change of actual available water content

表7 建筑廢棄物類型和含量對有效水含量的影響Tab.7 Impact of type and content of construction waste on available water content

3種建筑廢棄物有效水含量由高到低依次為磚塊、混凝土碎塊和卵石。試驗前6 天磚塊有效水含量基本穩(wěn)定在13.7%左右，混凝土有效水含量基本穩(wěn)定在4.7%左右，卵石有效水含量基本穩(wěn)定在0.4%左右，接近最大有效水含量（表2）。試驗后期磚塊有效水含量迅速下降，混凝土碎塊有效水含量緩慢下降，卵石有效水含量幾乎無下降趨勢。

整個耗水階段，建筑廢棄物類型對混合介質(zhì)有效水含量均具有顯著影響（表7）。前13 d，各處理有效水含量由高到低依次為對照、SB、SC 和SP 處理，且高含量處理有效水含量低于低含量處理。至第28 天，SB 處理有效水含量超過對照，SC 處理有效水含量與對照相當(dāng)，SP 處理有效水含量則仍低于對照。

2.5 植物生物量和水分利用效率

單因素方差分析表明，各建筑廢棄物處理植物生物量均與對照無顯著差異[圖5（a）]。雙因素方差分析表明，建筑廢棄物類型和含量交互作用對植物生物量具有顯著影響（F=6.094，p=0.015），磚塊高含量處理植物生物量高于低含量處理20.5%。卵石則相反，低含量處理生物量比低含量處理高23.9%?；炷了閴K兩個含量處理生物量無顯著差異。單因素方差分析表明，高含量磚塊處理植物水分利用效率顯著高于對照[圖5（b）]，高出32.8%。雙因素方差分析中建筑廢棄物類型、含量及二者交互作用對水分利用效率均無顯著影響，說明不同建筑廢棄物類型、含量處理間水分利用效率基本相當(dāng)。

圖5 不同建筑廢棄物類型和含量處理植物生物量和水分利用效率Fig.5 Plant biomass and water use efficiency of different types and contents of construction waste

3 討 論

3.1 土壤中建筑廢棄物對植物耗水量的影響

蒸騰耗水是植物利用水分的重要過程之一，與土壤水分條件密切相關(guān)[23]。本研究中建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中植物日均耗水量和總耗水量均低于土壤中，說明建筑廢棄物的混入具有抑制植物耗水的作用。研究表明，土壤含水量影響葉片含水量和氣孔蒸騰速度，植物耗水量也隨土壤含水量降低而下降[24]。李新宇等[25]研究冬青衛(wèi)矛耗水特性與土壤水分間的關(guān)系也證明，冬青衛(wèi)矛耗水量隨土壤水分下降而顯著減小。本研究建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中土壤含水量均小于無廢棄物土壤中，是其植物耗水量低于均質(zhì)土壤的原因之一。此外，植物根系吸水時，在建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中水分交換界面與不含建筑廢棄物土壤中不同。在混合介質(zhì)中，增加了根-石界面和土-石界面。建筑廢棄物占據(jù)了原有土壤的孔隙、減少了水分運移通道[26]，降低土壤導(dǎo)水和供水性能，因此，具有抑制植物蒸騰耗水的作用。

建筑廢棄物含量對植物耗水量的影響隨其類型變化。混凝土碎塊和卵石含量對植物耗水量具有顯著影響，高含量處理植物耗水量顯著低于低含量處理，磚塊兩個含量處理間植物耗水量則無顯著差異。Ma 等[27]研究認(rèn)為土石混合介質(zhì)中的碎石含量相同時，其孔隙度越低對土壤水力參數(shù)的影響越大，飽和導(dǎo)水率越小，持水性能越差。本研究中的建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)即為人為土石混合介質(zhì)，磚塊飽和含水量為19.3%，混凝土碎塊和卵石的飽和含水量分別為10.4%和0.6%（表1），可見，混凝土碎塊和卵石的孔隙度小于磚塊，對土壤水分移動的抑制作用更強(qiáng)。KORBOULEWSKY 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，植物耗水量隨著碎石含量的增加顯著減小。與本研究結(jié)果不同。在他們的研究中，石灰?guī)r和硅質(zhì)卵石的最大有效水含量分別約為7.6%和1%，與本研究中的混凝土碎塊和卵石相近，但遠(yuǎn)小于磚塊，因此磚塊對植物耗水量的影響與其存在差異。此外，他們所研究的歐美楊是高蒸騰低水分利用效率類型植物[29]，土壤類型為石質(zhì)土，均與本研究具有差異。

3.2 建筑廢棄物對植物耗水過程中土壤水分變化及其分配比例的影響

植物耗水過程中，建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)和對照含水量均持續(xù)減小。試驗前期混合介質(zhì)含水量低于對照，至試驗結(jié)束時，磚塊-土壤混合介質(zhì)與混凝土碎塊-土壤混合介質(zhì)所有處理含水量顯著高于對照，卵石-土壤混合介質(zhì)含水量與對照相當(dāng)。建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中土壤含水量與建筑廢棄物含水量開始減小的時間不同，建筑廢棄物含水量開始減小的時間滯后于土壤。在抑制土壤蒸發(fā)的條件下，土壤含水量變化主要取決于植物根系吸水。本研究結(jié)果說明在建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中植物優(yōu)先吸收土壤中的水分，當(dāng)土壤含水量下降到一定程度，開始從建筑廢棄物中吸水。本研究結(jié)果與已有研究的結(jié)果一致，GONG 和SUSANNE 等[30,31]認(rèn)為具吸水性的碎石可作為植物水庫，植物在干旱時可以利用其中的水分。KORBOULEWSKY 和TETEGAN 等[28,32]的研究同樣表明，當(dāng)土壤含水量下降到約25.3%，碎石的含水量才開始降低，此時植物表現(xiàn)出水分脅迫跡象（葉片氣孔導(dǎo)度降低）。

研究期間，建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)由飽和至干燥的過程中，磚塊、混凝土碎塊和卵石中水量百分比均呈先增加后減小的趨勢，3 種建筑廢棄物中水量占總水量比例分別為30.0%、20.8%、和2.4%?；旌辖橘|(zhì)中建筑廢棄物所占水量比例變化可說明：①在建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中，盡管大多數(shù)水分仍集中于土壤中，但建筑廢棄物中水分不可忽略，尤其持水容量較大的建筑廢棄物；②在干旱階段，建筑廢棄物含水量及占總水量的百分比均減小，說明此階段中建筑廢棄物中水分對植物吸水具有重要貢獻(xiàn)。

3.3 建筑廢棄物對水分利用效率的影響

植物的水分利用效率能反映植物的耗水性和對干旱的適應(yīng)性，高水分利用效率是協(xié)調(diào)植物生長與耗水矛盾的重要途徑[33,34]。本研究中高含量（40%）磚塊和混凝土碎塊處理中植物水分利用效率分別提高32.8%和24.3%。水分利用效率是植物消耗單位水量生產(chǎn)出的干物質(zhì)量。水分利用效率是總生物量與總耗水量的比值，高含量磚塊處理中植物生物量顯著增加，高含量混凝土碎塊處理中植物耗水量顯著減小，因此這兩個處理的水分利用效率顯著提高。可見，土壤中建筑廢棄物的存在具有提高植物水分利用效率的作用，這對建筑廢棄物在城市綠化植物和土壤水分方面的管理及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義，為建筑廢棄物資源化利用開拓了新途徑。

4 結(jié) 論

（1）建筑廢棄物與土壤混合后抑制植物耗水，建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中植物日均耗水量和總耗水量均低于土壤中。與無廢棄物土壤中植物總耗水量相比，低含量磚塊、混凝土碎塊和卵石處理分別減少25.8%、23.0%和21.8%，高含量磚塊、混凝土碎塊和卵石處理分別減少28.8%、34.4%和37.7%。

（2）植物耗水過程中，建筑廢棄物含水量開始減小的時間滯后于土壤。建筑廢棄物-土壤混合介質(zhì)中植物優(yōu)先吸收土壤中的水分，當(dāng)土壤含水量下降到一定程度，開始從建筑廢棄物中吸水。研究期間磚塊、混凝土碎塊和卵石中水量百分比均呈先增加后減小的趨勢，說明建筑廢棄物具有緩解干旱的作用，且磚塊優(yōu)于混凝土碎塊和卵石。

（3）3 種建筑廢棄物對植物生物量的影響具有差異，磚塊高含量處理高于低含量處理，卵石高含量處理低于低含量處理，混凝土碎塊兩個含量處理無顯著差異。植物水分利用效率因耗水量受到建筑廢棄物的抑制呈現(xiàn)提升趨勢，磚塊和混凝土碎塊高含量處理植物水分利用效率比對照高32.8%和24.3%。