塔里木大学绿地土壤水分入渗性能研究

许 丽　管 瑶　姚宝林　孙海燕　冯珊珊

(塔里木大学水利与建筑工程学院， 新疆 阿拉尔 843300)



塔里木大学绿地土壤水分入渗性能研究

许 丽管 瑶姚宝林孙海燕冯珊珊

(塔里木大学水利与建筑工程学院， 新疆 阿拉尔 843300)

本文采用双环入渗法测定阿拉尔市塔里木大学校园绿地土壤的水分入渗率，并研究土壤容重、土壤含水率、土壤孔隙度对绿地土壤水分入渗的影响。结果表明，土壤入渗率在0～10 min时下降较快；10～70 min时上下波动；到80～90 min时，趋于一个稳定值。由于土壤容重和含水率的影响，使得土壤入渗率较低，最低为0. 03 cm/min，呈负相关，与孔隙度呈正相关，最大的入渗率为1. 55 cm/min，从而使得土壤的初始入渗率与稳定入渗率差异较大。研究结果为塔里木大学校园绿地的管理提供一定依据。

塔里木大学；绿地土壤水分；水分渗透；土壤性质

绿地是城市生态系统中的重要组成部分，是一种天然的渗透设施，是城市生态平衡的调控者，也是维持和改善城市生态系统的重要因素之一[1]。

绿地土壤水分入渗是研究绿地土壤水分运动规律的重要内容，它决定了降雨和灌溉水进入土壤的数量，决定了作物生长状况和产量的多少以及地下水的储存，通过研究可以掌握绿地土壤的入渗率，正确的对植物进行浇灌，这样可以保证水分能被植物充分吸收，也可以在保证灌溉充足的情况下，节约水资源[2]。对于缺水的新疆来说，这点至关重要。

1　研究区与研究方法

1.1研究区概况

塔里木大学位于南疆塔里木河畔的阿拉尔市，创建于1958年，占地2 500亩。平均海拔1 100 m，属于暖温带大陆干旱荒漠气候区。这里降水稀少，光照时间长，年平均气温10. 7 ℃，年日照2 900余小时，4～10月每天平均日照长9. 5小时，年降雨量50 mm左右，风沙大。被称为南疆的一所沙漠学府，有“沙漠绿洲”的美誉。

1.2样点选取

实验区域的选取是根据塔里木大学绿地地表覆盖物的稀疏，日常人为踩踏扰动情况而定的，共选取三个区域(工科楼周边，综合楼周边和新图书馆周边)，每个区域各取3个样点，(见表1)。

表1　样点基本情况

1.3研究方法

1.3.1取土方式

采用土钻取土，每个点取不同深度的土(5 cm，10 cm，20 cm)，因草的根系大约为20 cm的深度，所以取的是20 cm以内的土壤约2 kg带回实验室，自然风干，橡皮锤砸碎，过2 mm筛。

1.3.2项目测定

双环法(内环直径27 cm，外环直径60 cm)实地测定土壤水分入渗率(见图1)，测定时间为90 min，入渗过程中分时段记录入渗水量，在试验开始后的前2 min，每隔30 s 观测1 次；2至30 min 内，每隔1 min 观测1 次；30至90 min 内每隔5 min 观测1 次。由于初始观测阶段读数误差和系统误差存在较大估测，所以本研究土壤初始入渗速率采用前2 次(30 s 和1 min)累计入渗量计算确定。烘干称重法测定土壤的初始含水率[3], 环刀法测定土壤容重；并计算土壤孔隙度。

图1　实地入渗率测定

2　结果与分析

2.1塔里木大学绿地土壤物理性质

土壤容重是干的土壤基质物质的量与总容积之比，土壤容重与土壤质地、压实状况和土壤颗粒密度等因素有关。塔里木大学绿地土壤容重在1. 29～1. 43 g/cm3之间，平均土壤容重为1. 37 g/cm3，表现为综合楼周边绿地>工科楼周边绿地>新图书馆周边绿地(见表2)。黄青等[4]研究表明：合肥市区绿地表层土壤容重在1. 21～1. 63 g/cm3之间，其中79%以上绿地土壤的容重均在1. 3 g/cm3以上，平均值为1. 41 g/cm3。这与本研究结果基本相当。

土壤含水率随深度的不同而发生变化，所以在计算土壤含水率的时，取土壤不同深度(5 cm、10 cm、20 cm)，其各点平均土壤含水率为工科楼周边13. 6%，综合楼周边12. 2%，新图书馆周边14. 1%。

土壤孔隙度是单位容积土壤中空隙容积所占的百分数，土壤孔隙度大小反映了土壤疏松程度及水分和空气容量的大小，影响土壤与大气之间水和气体的交换。孔隙度能较好地反映土壤的入渗性能，绿地土壤渗透速率随土壤孔隙度的增加而增加。塔里木大学绿地土壤孔隙度46. 03%～51. 64%之间。且表现为:综合楼周边绿地(51. 64%)>新图书馆周边绿地(47. 88%)> 工科楼周边绿地(46. 03%)(见表2)。

表2　塔里木大学绿地土壤物理性质

2.2塔里木大学绿地土壤入渗速率随时间变化规律

图2　新图书馆周边绿地土壤入渗率　　　　　　图3 综合楼周边绿地土壤入渗率

图4 工科楼周边绿地土壤入渗率

从三个区域的入渗率图中可以看出(图2、3、4)，不同点的稳定入渗率呈现初始下降快，中间上下波动，之后趋于平缓。在刚开始入渗的阶段，约前10 min，土壤水分入渗率下降较大，尤其是综合楼周边绿地土壤，平均入渗率从1. 55 cm/min下降到0. 15 cm/min；可能是因为刚开始入渗水分在分子力的作用下，被土颗粒快速吸附成为薄膜水，快速填满表层土壤的孔隙，形成了水压。约40 min后开始慢慢平缓，水分在毛管力和重力的作用下，在土壤中不稳定的流动，并且逐步填充表层以下土壤孔隙；约80～90 min趋于稳定。李雪转等[5]的研究显示，土壤入渗过程一般可在90 min 内达到相对稳定；李卓等[6]的研究表明，土壤入渗速率可以在120 min 左右达到相对稳定，这均与本研究结果相似。

2.3塔里木大学绿地土壤的渗透特征

新图书馆周边绿地，综合楼周边绿地，工科楼周边绿地土壤的平均入渗速率分别在(0. 04～1. 0)、(0. 07～1. 55)、(0. 03～0. 83) cm/min之间，平均稳定入渗速率呈现：综合楼周边绿地(0. 07c m/min)>新图书馆周边绿地(0. 04 cm/min)>工科楼周边绿地(0. 03 cm/min)的规律。这可能是因为：综合楼周边绿地土壤多为杂填土，表层土壤相对疏松土壤容重较小，土壤孔隙度较大，使得土壤入渗速率较高[7]；工科楼周边绿地靠近水建学院学生的测量实验场地，平时人员密集，人为压实严重，导致土壤平均入渗速率小。另外，土壤含水率表现为：工科楼周边13. 6%，综合楼周边12. 2%，新图书馆周边14. 1%。虽工科楼周边绿地的土壤含水率较综合楼周边绿地高，但总的土壤入渗速率仍为综合楼周边较高，因此，塔里木大学绿地土壤的水分入渗率仍以土壤容重和孔隙度影响为重。

3　结语

3.1塔里木大学绿地土壤渗透速率随时间延长呈现初始下降速率较快，之后逐渐减缓的趋势，平均稳定入渗速率在0. 46 cm/min。

3.2塔里木大学绿地土壤渗透速率随土壤容重增加而降低，随土壤孔隙度的增加而增大。减少绿地土壤人为或机械压实，改善土壤结构，增加土壤孔隙度，是提高塔里木大学绿地土壤入渗性能和土壤水分补给的重要措施[8]。

[1]伍海兵,方海兰. 绿地土壤入渗及其对城市生态安全的重要性[J].生态学杂志.2015(03):894-900.

[2]魏俊岭,金友前,郜红建,常江,徐薇.合肥市绿地土壤水分入渗性能研究[J].中国农学通报. 2012(25):302-307.

[3]魏恒, 赵成义, 孙栋元. 塔里木河上游绿洲典型地表特征土壤水分入渗性能研究[J].冰川冻土, 2010, 32(4): 737-843.

[4]黄青,张凯,邓文鑫,等.合肥城市绿地土壤特点[J].城市环境与城市生态,2009,22(2):12-15.

[5]李雪转,樊贵盛.土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究[J].太原理工大学学报.,2006,37(1):59-62.

[6]李卓,吴普特,冯浩,等.不同黏粒含量土壤水分入渗能力模拟试验研究[J].干旱地区农业研究2009,27 (3):71-77.

[7]林代杰,郑子成,张锡,等. 不同土地利用方式下土壤入渗特征及其影响因素[J]. 水土保持学报,2010,24(2):33-36.

[8]伍海兵,海兰. 绿地土壤入渗及其对城市生态安全的重要性[J].生态学杂志,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

塔里木大学校长基金青年创新资金项目资助(TDZKQNZD201504)

许丽(1983-)，女，汉，讲师，硕士，主要从事农业水土研究。E-mail：xuli302@qq.com

1009-0568(2016)01-0068-04

S152

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.01.012