塔里木大學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

(塔里木大學水利與建筑工程學院， 新疆 阿拉爾 843300)

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塔里木大學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

(塔里木大學水利與建筑工程學院， 新疆 阿拉爾 843300)

本文采用雙環入滲法測定阿拉爾市塔里木大學校園綠地土壤的水分入滲率，并研究土壤容重、土壤含水率、土壤孔隙度對綠地土壤水分入滲的影響。結果表明，土壤入滲率在0～10 min時下降較快；10～70 min時上下波動；到80～90 min時，趨于一個穩定值。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，呈負相關，與孔隙度呈正相關，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定入滲率差異較大。研究結果為塔里木大學校園綠地的管理提供一定依據。

塔里木大學；綠地土壤水分；水分滲透；土壤性質

綠地是城市生態系統中的重要組成部分，是一種天然的滲透設施，是城市生態平衡的調控者，也是維持和改善城市生態系統的重要因素之一[1]。

綠地土壤水分入滲是研究綠地土壤水分運動規律的重要內容，它決定了降雨和灌溉水進入土壤的數量，決定了作物生長狀況和產量的多少以及地下水的儲存，通過研究可以掌握綠地土壤的入滲率，正確的對植物進行澆灌，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，節約水資源[2]。對于缺水的新疆來說，這點至關重要。

1　研究區與研究方法

1.1研究區概況

塔里木大學位于南疆塔里木河畔的阿拉爾市，創建于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。這里降水稀少，光照時間長，年平均氣溫10. 7 ℃，年日照2 900余小時，4～10月每天平均日照長9. 5小時，年降雨量50 mm左右，風沙大。被稱為南疆的一所沙漠學府，有“沙漠綠洲”的美譽。

1.2樣點選取

實驗區域的選取是根據塔里木大學綠地地表覆蓋物的稀疏，日常人為踩踏擾動情況而定的，共選取三個區域(工科樓周邊，綜合樓周邊和新圖書館周邊)，每個區域各取3個樣點，(見表1)。

表1　樣點基本情況

1.3研究方法

1.3.1取土方式

采用土鉆取土，每個點取不同深度的土(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以內的土壤約2 kg帶回實驗室，自然風干，橡皮錘砸碎，過2 mm篩。

1.3.2項目測定

雙環法(內環直徑27 cm，外環直徑60 cm)實地測定土壤水分入滲率(見圖1)，測定時間為90 min，入滲過程中分時段記錄入滲水量，在試驗開始后的前2 min，每隔30 s 觀測1 次；2至30 min 內，每隔1 min 觀測1 次；30至90 min 內每隔5 min 觀測1 次。由于初始觀測階段讀數誤差和系統誤差存在較大估測，所以本研究土壤初始入滲速率采用前2 次(30 s 和1 min)累計入滲量計算確定。烘干稱重法測定土壤的初始含水率[3], 環刀法測定土壤容重；并計算土壤孔隙度。

圖1　實地入滲率測定

2　結果與分析

2.1塔里木大學綠地土壤物理性質

土壤容重是干的土壤基質物質的量與總容積之比，土壤容重與土壤質地、壓實狀況和土壤顆粒密度等因素有關。塔里木大學綠地土壤容重在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。這與本研究結果基本相當。

土壤含水率隨深度的不同而發生變化，所以在計算土壤含水率的時，取土壤不同深度(5 cm、10 cm、20 cm)，其各點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數，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。孔隙度能較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。塔里木大學綠地土壤孔隙度46. 03%～51. 64%之間。且表現為: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　塔里木大學綠地土壤物理性質

2.2塔里木大學綠地土壤入滲速率隨時間變化規律

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

從三個區域的入滲率圖中可以看出(圖2、3、4)，不同點的穩定入滲率呈現初始下降快，中間上下波動，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；可能是因為剛開始入滲水分在分子力的作用下，被土顆粒快速吸附成為薄膜水，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，在土壤中不穩定的流動，并且逐步填充表層以下土壤孔隙；約80～90 min趨于穩定。李雪轉等[5]的研究顯示，土壤入滲過程一般可在90 min 內達到相對穩定；李卓等[6]的研究表明，土壤入滲速率可以在120 min 左右達到相對穩定，這均與本研究結果相似。

2.3塔里木大學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，平均穩定入滲速率呈現：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)的規律。這可能是因為：綜合樓周邊綠地土壤多為雜填土，表層土壤相對疏松土壤容重較小，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院學生的測量實驗場地，平時人員密集，人為壓實嚴重，導致土壤平均入滲速率小。另外，土壤含水率表現為：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　結語

3.1塔里木大學綠地土壤滲透速率隨時間延長呈現初始下降速率較快，之后逐漸減緩的趨勢，平均穩定入滲速率在0. 46 cm/min。

3.2塔里木大學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械壓實，改善土壤結構，增加土壤孔隙度，是提高塔里木大學綠地土壤入滲性能和土壤水分補給的重要措施[8]。

[1]伍海兵,方海蘭. 綠地土壤入滲及其對城市生態安全的重要性[J].生態學雜志.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].中國農學通報. 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[J].城市環境與城市生態,2009,22(2):12-15.

[5]李雪轉,樊貴盛.土壤有機質含量對土壤入滲能力影響的試驗研究[J].太原理工大學學報.,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研究[J].干旱地區農業研究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]. 水土保持學報,2010,24(2):33-36.

[8]伍海兵,海蘭. 綠地土壤入滲及其對城市生態安全的重要性[J].生態學雜志,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

塔里木大學校長基金青年創新資金項目資助(TDZKQNZD201504)

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

1009-0568(2016)01-0068-04

S152

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.012