塔里木大學(xué)綠地土壤水分入滲性能研究

許 麗　管 瑤　姚寶林　孫海燕　馮珊珊

(塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)

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塔里木大學(xué)綠地土壤水分入滲性能研究

許 麗管 瑤姚寶林孫海燕馮珊珊

(塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)

本文采用雙環(huán)入滲法測(cè)定阿拉爾市塔里木大學(xué)校園綠地土壤的水分入滲率，并研究土壤容重、土壤含水率、土壤孔隙度對(duì)綠地土壤水分入滲的影響。結(jié)果表明，土壤入滲率在0～10 min時(shí)下降較快；10～70 min時(shí)上下波動(dòng)；到80～90 min時(shí)，趨于一個(gè)穩(wěn)定值。由于土壤容重和含水率的影響，使得土壤入滲率較低，最低為0. 03 cm/min，呈負(fù)相關(guān)，與孔隙度呈正相關(guān)，最大的入滲率為1. 55 cm/min，從而使得土壤的初始入滲率與穩(wěn)定入滲率差異較大。研究結(jié)果為塔里木大學(xué)校園綠地的管理提供一定依據(jù)。

塔里木大學(xué)；綠地土壤水分；水分滲透；土壤性質(zhì)

綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是一種天然的滲透設(shè)施，是城市生態(tài)平衡的調(diào)控者，也是維持和改善城市生態(tài)系統(tǒng)的重要因素之一[1]。

綠地土壤水分入滲是研究綠地土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律的重要內(nèi)容，它決定了降雨和灌溉水進(jìn)入土壤的數(shù)量，決定了作物生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量的多少以及地下水的儲(chǔ)存，通過研究可以掌握綠地土壤的入滲率，正確的對(duì)植物進(jìn)行澆灌，這樣可以保證水分能被植物充分吸收，也可以在保證灌溉充足的情況下，節(jié)約水資源[2]。對(duì)于缺水的新疆來說，這點(diǎn)至關(guān)重要。

1　研究區(qū)與研究方法

1.1研究區(qū)概況

塔里木大學(xué)位于南疆塔里木河畔的阿拉爾市，創(chuàng)建于1958年，占地2 500畝。平均海拔1 100 m，屬于暖溫帶大陸干旱荒漠氣候區(qū)。這里降水稀少，光照時(shí)間長(zhǎng)，年平均氣溫10. 7 ℃，年日照2 900余小時(shí)，4～10月每天平均日照長(zhǎng)9. 5小時(shí)，年降雨量50 mm左右，風(fēng)沙大。被稱為南疆的一所沙漠學(xué)府，有“沙漠綠洲”的美譽(yù)。

1.2樣點(diǎn)選取

實(shí)驗(yàn)區(qū)域的選取是根據(jù)塔里木大學(xué)綠地地表覆蓋物的稀疏，日常人為踩踏擾動(dòng)情況而定的，共選取三個(gè)區(qū)域(工科樓周邊，綜合樓周邊和新圖書館周邊)，每個(gè)區(qū)域各取3個(gè)樣點(diǎn)，(見表1)。

表1　樣點(diǎn)基本情況

1.3研究方法

1.3.1取土方式

采用土鉆取土，每個(gè)點(diǎn)取不同深度的土(5 cm，10 cm，20 cm)，因草的根系大約為20 cm的深度，所以取的是20 cm以內(nèi)的土壤約2 kg帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干，橡皮錘砸碎，過2 mm篩。

1.3.2項(xiàng)目測(cè)定

雙環(huán)法(內(nèi)環(huán)直徑27 cm，外環(huán)直徑60 cm)實(shí)地測(cè)定土壤水分入滲率(見圖1)，測(cè)定時(shí)間為90 min，入滲過程中分時(shí)段記錄入滲水量，在試驗(yàn)開始后的前2 min，每隔30 s 觀測(cè)1 次；2至30 min 內(nèi)，每隔1 min 觀測(cè)1 次；30至90 min 內(nèi)每隔5 min 觀測(cè)1 次。由于初始觀測(cè)階段讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差存在較大估測(cè)，所以本研究土壤初始入滲速率采用前2 次(30 s 和1 min)累計(jì)入滲量計(jì)算確定。烘干稱重法測(cè)定土壤的初始含水率[3], 環(huán)刀法測(cè)定土壤容重；并計(jì)算土壤孔隙度。

圖1　實(shí)地入滲率測(cè)定

2　結(jié)果與分析

2.1塔里木大學(xué)綠地土壤物理性質(zhì)

土壤容重是干的土壤基質(zhì)物質(zhì)的量與總?cè)莘e之比，土壤容重與土壤質(zhì)地、壓實(shí)狀況和土壤顆粒密度等因素有關(guān)。塔里木大學(xué)綠地土壤容重在1. 29～1. 43 g/cm3之間，平均土壤容重為1. 37 g/cm3，表現(xiàn)為綜合樓周邊綠地>工科樓周邊綠地>新圖書館周邊綠地(見表2)。黃青等[4]研究表明：合肥市區(qū)綠地表層土壤容重在1. 21～1. 63 g/cm3之間，其中79%以上綠地土壤的容重均在1. 3 g/cm3以上，平均值為1. 41 g/cm3。這與本研究結(jié)果基本相當(dāng)。

土壤含水率隨深度的不同而發(fā)生變化，所以在計(jì)算土壤含水率的時(shí)，取土壤不同深度(5 cm、10 cm、20 cm)，其各點(diǎn)平均土壤含水率為工科樓周邊13. 6%，綜合樓周邊12. 2%，新圖書館周邊14. 1%。

土壤孔隙度是單位容積土壤中空隙容積所占的百分?jǐn)?shù)，土壤孔隙度大小反映了土壤疏松程度及水分和空氣容量的大小，影響土壤與大氣之間水和氣體的交換?？紫抖饶茌^好地反映土壤的入滲性能，綠地土壤滲透速率隨土壤孔隙度的增加而增加。塔里木大學(xué)綠地土壤孔隙度46. 03%～51. 64%之間。且表現(xiàn)為:綜合樓周邊綠地(51. 64%)>新圖書館周邊綠地(47. 88%)> 工科樓周邊綠地(46. 03%)(見表2)。

表2　塔里木大學(xué)綠地土壤物理性質(zhì)

2.2塔里木大學(xué)綠地土壤入滲速率隨時(shí)間變化規(guī)律

圖2　新圖書館周邊綠地土壤入滲率　　　　　　圖3 綜合樓周邊綠地土壤入滲率

圖4 工科樓周邊綠地土壤入滲率

從三個(gè)區(qū)域的入滲率圖中可以看出(圖2、3、4)，不同點(diǎn)的穩(wěn)定入滲率呈現(xiàn)初始下降快，中間上下波動(dòng)，之后趨于平緩。在剛開始入滲的階段，約前10 min，土壤水分入滲率下降較大，尤其是綜合樓周邊綠地土壤，平均入滲率從1. 55 cm/min下降到0. 15 cm/min；可能是因?yàn)閯傞_始入滲水分在分子力的作用下，被土顆?？焖傥匠蔀楸∧に?，快速填滿表層土壤的孔隙，形成了水壓。約40 min后開始慢慢平緩，水分在毛管力和重力的作用下，在土壤中不穩(wěn)定的流動(dòng)，并且逐步填充表層以下土壤孔隙；約80～90 min趨于穩(wěn)定。李雪轉(zhuǎn)等[5]的研究顯示，土壤入滲過程一般可在90 min 內(nèi)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定；李卓等[6]的研究表明，土壤入滲速率可以在120 min 左右達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，這均與本研究結(jié)果相似。

2.3塔里木大學(xué)綠地土壤的滲透特征

新圖書館周邊綠地，綜合樓周邊綠地，工科樓周邊綠地土壤的平均入滲速率分別在(0. 04～1. 0)、(0. 07～1. 55)、(0. 03～0. 83) cm/min之間，平均穩(wěn)定入滲速率呈現(xiàn)：綜合樓周邊綠地(0. 07c m/min)>新圖書館周邊綠地(0. 04 cm/min)>工科樓周邊綠地(0. 03 cm/min)的規(guī)律。這可能是因?yàn)椋壕C合樓周邊綠地土壤多為雜填土，表層土壤相對(duì)疏松土壤容重較小，土壤孔隙度較大，使得土壤入滲速率較高[7]；工科樓周邊綠地靠近水建學(xué)院學(xué)生的測(cè)量實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，平時(shí)人員密集，人為壓實(shí)嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤平均入滲速率小。另外，土壤含水率表現(xiàn)為：工科樓周邊13. 6%，綜合樓周邊12. 2%，新圖書館周邊14. 1%。雖工科樓周邊綠地的土壤含水率較綜合樓周邊綠地高，但總的土壤入滲速率仍為綜合樓周邊較高，因此，塔里木大學(xué)綠地土壤的水分入滲率仍以土壤容重和孔隙度影響為重。

3　結(jié)語(yǔ)

3.1塔里木大學(xué)綠地土壤滲透速率隨時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)初始下降速率較快，之后逐漸減緩的趨勢(shì)，平均穩(wěn)定入滲速率在0. 46 cm/min。

3.2塔里木大學(xué)綠地土壤滲透速率隨土壤容重增加而降低，隨土壤孔隙度的增加而增大。減少綠地土壤人為或機(jī)械壓實(shí)，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度，是提高塔里木大學(xué)綠地土壤入滲性能和土壤水分補(bǔ)給的重要措施[8]。

[1]伍海兵,方海蘭. 綠地土壤入滲及其對(duì)城市生態(tài)安全的重要性[J].生態(tài)學(xué)雜志.2015(03):894-900.

[2]魏俊嶺,金友前,郜紅建,常江,徐薇.合肥市綠地土壤水分入滲性能研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2012(25):302-307.

[3]魏恒, 趙成義, 孫棟元. 塔里木河上游綠洲典型地表特征土壤水分入滲性能研究[J].冰川凍土, 2010, 32(4): 737-843.

[4]黃青,張凱,鄧文鑫,等.合肥城市綠地土壤特點(diǎn)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2009,22(2):12-15.

[5]李雪轉(zhuǎn),樊貴盛.土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤入滲能力影響的試驗(yàn)研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào).,2006,37(1):59-62.

[6]李卓,吳普特,馮浩,等.不同黏粒含量土壤水分入滲能力模擬試驗(yàn)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究2009,27 (3):71-77.

[7]林代杰,鄭子成,張錫,等. 不同土地利用方式下土壤入滲特征及其影響因素[J]. 水土保持學(xué)報(bào),2010,24(2):33-36.

[8]伍海兵,海蘭. 綠地土壤入滲及其對(duì)城市生態(tài)安全的重要性[J].生態(tài)學(xué)雜志,2015,34( 3) : 894-900.

Investigation on Soil Water Infiltration in Different Urban Green Lands in Tarim University

Xu LiGuan YaoYao BaolinSun HanyanFeng Shanshan

(College of Water Conservacy and Architecture Engineering， Tarim University，Alar， XinJiang 843300)

In this study, adopting the double loop infiltration method to determination of the soil water infiltration rate in Alar city Tarim University greenlands, and Researching soil bulk density, soil moisture content, soil porosity effect on the rate of soil water infiltration in greenland. The results shows that, the soil infiltration rate decrease rapidly in 0-10min and fluctuate in 10-70min and tends to a stable value in 80-90min. Due to the effect on soil bulk density and soil moisture content, the soil infiltration rate is low, the lowest is 0.03cm/min, negative correlation, And the porosity is positively correlated, the maximum infiltration rate is 1.55cm/min, which makes the different of the soil initial infiltration rate and steady infiltration rate. The results from this study would provide a basis for supervising urban greenlands in Tarim University.

Tarim University； greenland soil moisture； water penetration； soil properties

2015-06-24

塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金青年創(chuàng)新資金項(xiàng)目資助(TDZKQNZD201504)

許麗(1983-)，女，漢，講師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)水土研究。E-mail：xuli302@qq.com

1009-0568(2016)01-0068-04

S152

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.012