兰州市城市园林坡面绿地雨水水平沟利用技术试验研究

2017-03-03赵淑琴

甘肃农业 2017年1期

关键词：坡地丁香坡面

赵淑琴

（甘肃省兰州市园林职工培训中心，甘肃兰州 730030）

兰州市城市园林坡面绿地雨水水平沟利用技术试验研究

赵淑琴

（甘肃省兰州市园林职工培训中心，甘肃兰州 730030）

本试验通过对兰州市城市园林坡面绿地水平沟耕作后土壤水分的变化规律及栽植植物生长状况进行研究，旨在探讨城市园林坡面绿地通过水平沟耕作技术可有效利用天然降水，提高土地生产力，同时为城市园林坡面绿地雨水可持续利用方法提供参考和依据。

园林坡面绿地水平沟耕作雨水利用

一、选题

随着城市化的发展，水资源日益匮乏已经成为人们面临的巨大挑战之一。在水资源越来越匮乏的今天，城市绿化也必须重视改变水的利用模式，走集水、节水型绿化的发展道路。由于园林绿地用水水质要求不高，而天然雨水具有硬度低，污染物少等优点，普遍认为雨水利用是解决水资源危机的良好途径。本试验以兰州市城关区五里铺南河路河道坡面绿地为试验地，研究城市坡面绿地上雨水径流的水平沟收集利用方法，对于缓解城市绿地灌溉用水紧张状况、减少绿地雨水径流的排放、降低城市绿地养护管理成本具有重要的现实意义，现将试验结果总结如下。

（一）园林坡面绿地采用水平沟耕作的原因

兰州深居大陆腹地，地处干旱、半干旱气候地带，降水稀少，年均降水量为311.7mm，自产地表水资源十分贫乏，年平均量约为2.39亿m3，全市地下水资源总量为2.74亿m3，允许可开采量为1.59亿m3，人均仅为742 m3,仅占全国人均水平的22%，可利用水资源量十分有限，远低于国际缺水警戒线1 700m3的水平，是严重缺水城市之一。截至2013年，兰州市绿地率34.49%，市内园林绿地大多采用传统灌溉用水方式，主要是采用自来水和地下水，不仅成本高，而且也造成水资源的极大浪费，而雨水是最廉价的优质水资源，量大易于收集利用，如果用雨水补充绿化灌溉用水则是十分有效可行的途径。在坡面绿地养护中，灌溉成了制约绿地植物成活的瓶颈问题，为了保证成活，在灌水和补植方面往往需要花费大量的人力、物力、财力。

水平沟耕作技术也叫横坡耕作技术，是在旱坡地上每隔一段坡面沿等高线开沟起垅，修一条水平沟，将降雨在坡面上形成的径流全部拦蓄，以增加土壤含水量，减轻水土流失的截水植树种草措施。该技术优势在于通过采用改造局部地面形状，增加坡面粗糙度，使降雨就地拦蓄入渗，减少雨水径流流失，提高土壤的贮水量，延长土壤水分的有效供应时间，进而提高植物对雨水资源的利用效率。农、林业水平沟技术的应用充分证明了该技术在雨水利用方面的特效，本试验尝试在城市园林坡面绿地中应用该项技术。

（二）试验地概况

试验区设在兰州市城关区五里铺南河路南河道的坡地上，属于沿河坡面绿化地带。绿化带总长约6 km，坡度17° 35′～20°47′，属黄土母质，主要由建筑垃圾换土堆积而成，土层厚度＞60cm。本区域总的气候特点是：干燥寒冷，温差大，风大，冬季长，年降水量少且分布不均匀，蒸发量大，日照强。兰州市历年年均降水量327.7 mm，春伏旱常发生，降水多集中在6、7、8、9月，约占全年降水量的60%～70%，年均蒸发量1 650 mm，为年降水量的5倍多；年日照时数607.6 h，干燥度为1.5左右[2]。试验小区主要栽植树种为丁香，初栽植时浇透水保活，后期试验期间养护主要依靠天然降水。试验期间为2014年至2015年，该地区降水情况如下：

表1 2014年-2015年期间的降雨量单位：mm

由表1可见，和历年平均降雨量327.7mm相比，2014年年降雨量为442.4mm为丰水年，总降雨量比历年均值高出36.12%，6、7、8、9四个月的降雨合计304.6mm，占全年降雨量的68.9%，冬春季降雨少且旱象明显。2015年为欠水年，其中6、7、8、9四个月的降雨量合计181.7mm,占全年降雨量的68.1%，较去年同期减少122.9mm，春季旱象明显。

二、试验方法

（一）修建水平沟

试验地坡度在17°35′～23°47′之间，坡面较整齐、土层深厚，适合修建水平沟。试验区水平沟修建方法：将坡地自上而下沿等高线划成4条带，从坡底端开始挖沟，沿等高线将开沟处和沟下部堆土部位的坡面0～20 cm厚的熟土层翻到水平沟上部坡面上；然后在开沟处向下挖40～60 cm，挖出的生土做水平沟的埂；深度达到后再纵深下翻一锹，然后回填开沟时移出的熟土层修整好水平沟，在修好的水平沟内每隔5 m打一横挡，以免拦蓄的径流发生横向流动。修整好的水平沟梗高40 cm、顶宽30 cm、沟宽50 cm、沟深40 cm，沟间距80 cm。为防止特大暴雨时,径流量超过水平沟的拦蓄标准而冲毁沟道,在水平沟一端留一个排水口，在沟内所填的疏松表土中栽植树木，详情见图1。

图1 水平沟示意图

(二)试验设计

试验在同一坡面上并列设水平沟和坡地2个处理，每个处理各设3个重复，每个重复小区面积30 m2，2014年3月20日在每个实验小区栽植丁香。

（三)试验树种

在试验小区内栽植2年生丁香实生苗，因丁香性喜光，喜温暖、湿润及阳光充足条件且具有一定耐寒性和较强的耐旱力，对土壤要求不严，耐瘠薄，同时也有较好的绿化效果，故用丁香作实验树种，采用品字形栽植，株距80cm。

(四)测试项目及方法

1.土壤含水量测定。每个处理的各重复小区内各选3个点，苗木春季栽植后（3月20日，遇雨顺延1～2d）和秋季开始落叶时(10月 20日，遇雨顺延1～2d）定期各取土样1次，每次用土钻取样，取样深度均为0cm～80cm，每20 cm为1个层次，用105℃烘干称重法计算土壤质量含水量（%）。用公式Q=dhc（Q：某土层的储水量mm；d为土壤容重g/cm3；c为土层含水百分率%）计算土壤储水量，另降雨后随机测定土壤含水量一次，每20 cm为一个层次，取样深度0～80 cm。

2.地上部分生长发育测定。每个重复小区内各选定3株，观察记载每株的地径、株高、冠幅、定枝年新梢生长量。

3.根系生长发育测定。每个重复内随机选1株，采用整株剖挖的方法，记载根系最大分布范围和集中分布范围，记录水平根的数量、根长，记录垂直根的数量、长度，同时记录根系总重量，研究根系在土壤中的分布情况。

三、结果分析

（一）水平沟不同深度土壤含水量分析

表2 2014、2015年栽植时及落叶后水平沟与坡地不同深度土层土壤含水量比较

由表2可以看出，2014年是丰水年，水平沟与坡地0～80cm土层含水量比较，春季栽植时高出4.49%，秋季落叶时高出9.72%；2015年是欠水年，水平沟与坡地0～80cm土层含水量比较，春季栽植时高出4.2%，秋季落叶时高出7.09%。由此可以看出无论是春季栽植时还是秋季落叶后两年都显示水平沟土壤含水量明显高于坡地。测定显示0～20cm土层土壤水分变化剧烈，大部分降水量被蒸发，难以被植物利用，20～40cm土层是植物根系不强烈活动层，属于半干旱层，40～60cm土层内的储水量比较稳定，为稳墒层，大部分降雨入渗后都聚集在这里，最有利于根系吸收利用。

表3 水平沟与坡地降雨前后土壤含水量对比表

由表3可以得出，坡地仅有0～20cm的表土层可积蓄降水，易产生水土流失，表土层以下由于土壤孔隙度低，入渗能力差，其土壤含水量明显低于水平沟，而表土层积蓄的降水又极易受到蒸发而损失，不能被植物吸收利用。从降雨前后土壤含水量对比，可证明水平沟绿地蓄水截流效果明显高于坡面，可有效增加下层土壤含水量和土壤总储水量，当上层土壤含水量不足时下层湿润层土壤水可以上移补给植物利用，实现土壤水在年内的以丰补欠。

（二）苗木生长量与土壤储水量分析

1.地径、株高、冠幅、新梢生长量及0～80cm土层平均储水量。

表4 水平沟与坡地苗木生长量和0-80CM土层土壤平均储水量比较

表4的结果表明:每年苗木生长期内，不论雨水丰欠，落叶期比栽植期水平沟与坡地0 cm～80 cm土层土壤储水量均有所增加，且丰水年增加非常明显，但水平沟增加值显著高于坡地，这主要是由于水平沟整地能最大限度的蓄积雨季降水，防治水土流失。丰水年落叶时水平沟比坡地0～80 cm厚的土层土壤储水量2年共高出19.72 mm，进一步证明了水平沟具有显著的蓄水保墒效果。由于水平沟拦蓄降雨，改善了土壤结构和肥力状况，使水平沟丁香地径、株高、冠幅和新梢生长量都显著高于坡地测试，两年平均水平沟丁香比坡地丁香地径粗0.33 cm，株高高出11.01 cm，新梢生长量两年平均粗度高出0.26 cm、高度高出7.35 cm，说明水平沟整地措施比坡地更有利于植物地上部分的生长，且对天然降水有更好的利用效果。

2.苗木根系生长量分析。

表5 水平沟丁香和坡地丁香根系对比表

由表5可以看出，水平沟整地能显著促进新植丁香根系的生长，无论是水平还是垂直最大分布范围都比坡地深，在0～40cm的集中分布范围内，下扎深度比坡地深10.2cm，表明水平沟种植丁香根系分布、发育情况与土壤稳墒层相吻合。且由表5得出，水平沟丁香根系在数量、深度、广度和重量各方面都超过坡地丁香根系，说明水平沟经过深翻后土壤疏松，根系生长良好，植物可以充分利用土壤中的水分和养分，从而促进地上部分生长。

试验结果显示，降水量的大小是影响土壤含水量的首要因素，降雨多的年份土壤含水量高，年内降雨多的月份土壤含水量也同样处于高峰期。采用水平沟集雨节流整地技术，丁香地上、地下部分生长量都明显优于坡面栽植，暴雨后未出现冲刷和淤积现象，能够截断径流，控制水土流失，土壤蓄水好，入渗深、保水性强，集水效率高，能提高水分利用率，增强土壤水分，能有效降低灌溉成本，减少资金和劳动力投入。