蘭州市城市園林坡面綠地雨水水平溝利用技術(shù)試驗研究

趙淑琴

（甘肅省蘭州市園林職工培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730030）

蘭州市城市園林坡面綠地雨水水平溝利用技術(shù)試驗研究

趙淑琴

（甘肅省蘭州市園林職工培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730030）

本試驗通過對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)律及栽植植物生長狀況進(jìn)行研究，旨在探討城市園林坡面綠地通過水平溝耕作技術(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，普遍認(rèn)為雨水利用是解決水資源危機(jī)的良好途徑。本試驗以蘭州市城關(guān)區(qū)五里鋪南河路河道坡面綠地為試驗地，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)實意義，現(xiàn)將試驗結(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，允許可開采量為1.59億m3，人均僅為742 m3,僅占全國人均水平的22%，可利用水資源量十分有限，遠(yuǎn)低于國際缺水警戒線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，主要是采用自來水和地下水，不僅成本高，而且也造成水資源的極大浪費，而雨水是最廉價的優(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題，為了保證成活，在灌水和補(bǔ)植方面往往需要花費大量的人力、物力、財力。

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種草措施。該技術(shù)優(yōu)勢在于通過采用改造局部地面形狀，增加坡面粗糙度，使降雨就地攔蓄入滲，減少雨水徑流流失，提高土壤的貯水量，延長土壤水分的有效供應(yīng)時間，進(jìn)而提高植物對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，本試驗嘗試在城市園林坡面綠地中應(yīng)用該項技術(shù)。

（二）試驗地概況

試驗區(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)域總的氣候特點是：干燥寒冷，溫差大，風(fēng)大，冬季長，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；年日照時數(shù)607.6 h，干燥度為1.5左右[2]。試驗小區(qū)主要栽植樹種為丁香，初栽植時澆透水保活，后期試驗期間養(yǎng)護(hù)主要依靠天然降水。試驗期間為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，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、9四個月的降雨合計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、9四個月的降雨量合計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、試驗方法

（一）修建水平溝

試驗地坡度在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，從坡底端開始挖溝，沿等高線將開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；然后在開溝處向下挖40～60 cm，挖出的生土做水平溝的埂；深度達(dá)到后再縱深下翻一鍬，然后回填開溝時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。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,徑流量超過水平溝的攔蓄標(biāo)準(zhǔn)而沖毀溝道,在水平溝一端留一個排水口，在溝內(nèi)所填的疏松表土中栽植樹木，詳情見圖1。

圖1 水平溝示意圖

(二)試驗設(shè)計

試驗在同一坡面上并列設(shè)水平溝和坡地2個處理，每個處理各設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)小區(qū)面積30 m2，2014年3月20日在每個實驗小區(qū)栽植丁香。

（三)試驗樹種

在試驗小區(qū)內(nèi)栽植2年生丁香實生苗，因丁香性喜光，喜溫暖、濕潤及陽光充足條件且具有一定耐寒性和較強(qiáng)的耐旱力，對土壤要求不嚴(yán)，耐瘠薄，同時也有較好的綠化效果，故用丁香作實驗樹種，采用品字形栽植，株距80cm。

(四)測試項目及方法

1.土壤含水量測定。每個處理的各重復(fù)小區(qū)內(nèi)各選3個點，苗木春季栽植后（3月20日，遇雨順延1～2d）和秋季開始落葉時(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個層次，用105℃烘干稱重法計算土壤質(zhì)量含水量（%）。用公式Q=dhc（Q：某土層的儲水量mm；d為土壤容重g/cm3；c為土層含水百分率%）計算土壤儲水量，另降雨后隨機(jī)測定土壤含水量一次，每20 cm為一個層次，取樣深度0～80 cm。

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

3.根系生長發(fā)育測定。每個重復(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，記錄垂直根的數(shù)量、長度，同時記錄根系總重量，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，春季栽植時高出4.49%，秋季落葉時高出9.72%；2015年是欠水年，水平溝與坡地0～80cm土層含水量比較，春季栽植時高出4.2%，秋季落葉時高出7.09%。由此可以看出無論是春季栽植時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)烈活動層，屬于半干旱層，40～60cm土層內(nèi)的儲水量比較穩(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水量，當(dāng)上層土壤含水量不足時下層濕潤層土壤水可以上移補(bǔ)給植物利用，實現(xiàn)土壤水在年內(nèi)的以豐補(bǔ)欠。

（二）苗木生長量與土壤儲水量分析

1.地徑、株高、冠幅、新梢生長量及0～80cm土層平均儲水量。

表4 水平溝與坡地苗木生長量和0-80CM土層土壤平均儲水量比較

表4的結(jié)果表明:每年苗木生長期內(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。豐水年落葉時水平溝比坡地0～80 cm厚的土層土壤儲水量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、冠幅和新梢生長量都顯著高于坡地測試，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，新梢生長量兩年平均粗度高出0.26 cm、高度高出7.35 cm，說明水平溝整地措施比坡地更有利于植物地上部分的生長，且對天然降水有更好的利用效果。

2.苗木根系生長量分析。

表5 水平溝丁香和坡地丁香根系對比表

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，無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坡地丁香根系，說明水平溝經(jīng)過深翻后土壤疏松，根系生長良好，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。

試驗結(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，能夠截斷徑流，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，同時還可以保護(hù)環(huán)境，美化城市。本試驗研究表明：

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量、地徑、冠幅等和地下根系生長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、減少土壤水分的無效損耗。

第四，本試驗地坡度為17°35′～23°47′，坡度在25°以上時，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，2010．

[2]于洪波,何虎林,王繼林等.蘭州北山土壤水分動態(tài)變化規(guī)律對造林的影響[J].甘肅林業(yè)科技，2003,（3）.

[3]程建平,賈生海,丁林等.無紡布覆蓋水平溝后對土壤水分和刺槐生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007.1-5．(12):3618-3619

[4]張興昌.黃土丘陵溝壑區(qū)水平溝耕作效益研究[J].水土保持研究，1998,(4)．

[5]劉德海.半干旱山區(qū)水平溝集流整地造林技術(shù)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011,(8)．

（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、高級講師，主要從事園林養(yǎng)護(hù)技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)工作。