天津市园林绿化不同节水灌溉模式对土壤理化性质的影响

摘要 以天津市主要绿化种植树种海棠、国槐种植过程中传统漫灌、滴灌及粘土宝根灌3种灌溉管理技术为研究对象，从土壤物理、化学性质的角度对滴灌和粘土宝根灌2种新型节水灌溉模式做出综合评价。经过长期不同灌溉管理的试验研究发现：在海棠种植过程中滴灌处理相较于传统的漫灌处理对土壤的含水量、容重、pH具有积极的影响，滴灌处理相较于漫灌处理土壤有机碳、氨态氮及硝态氮的含量更高。在国槐种植的过程中，粘土宝根灌处理虽然降低土壤的pH，但其极大程度上提高了土壤的氨态氮和硝态氮含量；此外，从土壤理化性质的角度来看在海棠种植过程中滴灌可以良好地取代传统漫灌；粘土宝根灌管理方式是国槐种植中可行的灌溉管理方式。

关键词 园林；绿化；节水；灌溉；土壤

中图分类号 S 275  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）22-0157-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.22.033

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Different Water-Saving Irrigation Modes of Greening on Soil Physicochemical Properties in Tianjin City

HE Jiu-bo，QI Li-wei，SONG Yuan-chao et al

（Tianjin Meijingyuan Ecological Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300392）

Abstract The present study examined the effects of three irrigation management techniques， namely traditional diffuse irrigation， drip irrigation and clay root irrigation， on the physical and chemical properties of soil during the planting of two common greening species in Tianjin： Fraxinus chinensis and Sophora japonica Linn..Following a year of experimental study of different irrigation management techniques， it was found that drip irrigation had a positive effect on soil water content， bulk weight and pH value compared with traditional diffuse irrigation in Fraxinus chinensis planting.Furthermore， the content of organic carbon， ammonia nitrogen and nitrate nitrogen was higher in the soil in drip irrigation compared with diffuse irrigation.In the case of Sophora japonica Linn.planting， the application of clay bourgon irrigation resulted in a reduction in soil pH， while simultaneously increasing the concentration of ammoniacal and nitrate nitrogen.The results of our study indicate that drip irrigation can be an effective alternative to traditional flood irrigation in Fraxinus chinensis planting， particularly in terms of soil physicochemical properties.Furthermore， our findings suggest that clay root irrigation may be a viable irrigation management method in Sophora japonica Linn.planting.

Key words Gardens;Greening;Water conservation;Irrigation;Soil

土壤中水分和养分的分布不仅和土壤的性质、状态息息相关，同时也是影响农作物生长和农产品质量的重要因素^［1］。传统的灌溉方式在耗费大量水资源推高成本的同时也可能造成土壤中养分的大量快速流失^［2］。因此，在我国园林业快速发展和水资源限制的共同背景下，科学的灌溉方式是水资源高效利用，土壤水分、养分合理分布的共同需要，同时也是促进我国园林业发展的关键性技术之一^［3］。节水灌溉是在水资源有限的环境中，通过整合先进的科学工程技术、适当的农业设施技术以提高水资源利用效率为目的的管理方法^［4-5］。这不仅能节省水资源，还能改善土壤理化性质，使土壤生态得到保护。

长期以来我国围绕节水灌溉技术开展了大量的相关研究：王宁等^［5］做了节水灌溉在土地整治项目中的应用研究，赵建云等^［6］研究了节水灌溉自动化技术发展及趋势，朴顺玉等^［7］探究了农业节水灌溉问题以及应该采取的对策，徐慧丽等^［8］探讨了农田水利工程中的节水措施，刘晓虎等^［9］研究了节水灌溉工程建设及运营管理方式。目前针对我国北方地区适宜并且具有大面积推广条件的节水灌溉技术包括滴灌和粘土宝根灌等技术，但是目前评价其节水灌溉技术的研究较少。因此，该研究以天津市为研究地点，以漫灌、滴灌、粘土宝根灌3种不同灌溉管理方式下海棠和国槐2种乔木为研究对象，分析其土壤物理性质和化学指标，以期从土壤物理、化学性质角度对不同节水灌溉管理方式做出科学评价。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究在天津市静海区梁头种苗基地开展，该基地位于天津市静海区西5 km，静文公路北侧，东邻静海镇和双塘镇，西接王口镇，南至陈官屯镇、子牙镇。研究区共占地300 hm2，是天津市绿化树种的重要输送基地。研究区属暖温带季风性大陆气候，年平均气温11.9 ℃，年降水938.8 mm，年日照时数2 699 h。

1.2 试验设计

分别以树龄均为5年的国槐和海棠作为研究对象。在海棠种植中设置传统漫灌和滴灌2种不同的灌溉管理方式作为试验处理；国槐种植过程中则采用传统漫灌、滴灌及粘土宝根灌3种不同的灌溉管理方式作为试验处理。

不同节水灌溉管理方式的灌溉水量通过以下方法进行确定：以传统漫灌为对照，采用土壤水分实时动态监测系统开展多样点调查，通过研究不同土壤深度、不同节水技术的土壤水分动态，明确现有节水技术下植物的最佳需水量，以该需水量为基准。该研究将传统漫灌的需水量假定为100%，将滴灌和粘土宝根灌处理的需水量相应分别设置为传统漫灌的50%和60%（表1）。

1.2.1 传统灌溉。

传统漫灌技术为该研究的对照处理，是指灌水时任其在地面漫流，借重力作用浸润土壤，是一种比较粗放的灌水方法。灌水的均匀性差，水量浪费较大。

1.2.2 滴灌。滴灌是指利用塑料管道将水通过直径约5 mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。在不破坏土壤现有结构的同时，能够保持土壤中的水、肥、气、热均能适宜于植物的生长并保证其良好状况。最大的特点是省水能力比较强，是当今农业、园林绿化学科方面较为推崇的节水技术。

1.2.3 粘土宝根灌。

粘土宝根灌管理技术是一项具有国家专利的创新型节水管理技术。其内部配备了一套复杂的集水系统，以透气软管为载体，内部填充轻型无机基质，实现黏土区域乔木根部的竖向埋置应用。在水分流经植物根部土壤的过程中，粘土宝能够有效地减缓水流的下渗速度，为植物根部提供充足的吸收时间。随后，其内置的集水系统将进一步发挥作用，将未能被植物根部直接吸收的水分储存于系统之中。通过一系列精巧的系统与结构之间的枢纽和运输机制，粘土宝根灌管理技术能够实现水分的二次吸收，从而最大限度地提高水分的利用效率。

1.3 土壤理化性质指标测定

土壤含水量采用烘干法 （drying method） 进行测定，在测量前对所有土壤样品使用电子称重仪进行称重，随后将约5 g土壤样品在DHC电热烘箱105～110 ℃下烘6 h再次对其重量进行称重，土壤样品所失去的水分质量与烘干土壤质量之间的比值即为土壤含水量；土壤容重采用环刀法测定；pH采用2.5∶1水土比玻璃电极法测定，利用便携式pH仪（HQ30D; Hach， Loveland， CO， USA）测量；采用EM38设备（Geonics Ltd.， Canada）电磁感应原理测定电导率；土壤有机碳采用重铬酸钾-外加热法测定；采用氯化钾萃取法测定土壤氨态氮和硝态氮的含量^［10］。

1.4 数据处理

数据处理采用Excel对土壤的物理化学性质进行总结运算，并使用SPSS26.0进行单因素方差分析（one-way ANOVA）及处理间Duncan比较以及独立样本t检验，显著性水平均为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉方式下土壤物理性质

2.1.1 不同灌溉方式对土壤含水量的影响。

不同灌溉方式对土壤含水量影响的研究结果表明，不同的灌溉管理方式对海棠和国槐土壤中的土壤含水量具有显著的影响。具体表现为：与传统漫灌对照相比，滴灌处理下海棠的土壤含水量均高于漫灌，分别高了14.1%（0～<10 cm）、14.9%（10～<20 cm）、21.6%（20～30 cm）。滴灌在0～<10、10～<20及20～30 cm 3个土层下均显著提高了海棠种植土壤的土壤含水量（P<0.05）；在国槐的种植中，与其他2种灌溉方式相比，漫灌的土壤含水量最低。滴灌和粘土宝根灌处理下土壤的含水量也均在0～<10、10～<20及20～30 cm 3个土层下显著高于漫灌对照处理（P<0.05）（图1）。

2.1.2 不同灌溉方式对土壤容重的影响。

通过对不同灌溉管理方式下土壤的容重分析发现，在海棠种植的土壤中，漫灌处理下的土壤容重随土壤深度的增加呈现增加的趋势，滴灌处理下0～<10、10～<20及20～30 cm土层的土壤容重均高于漫灌对照处理，但是仅在10～<20 cm土层下具有显著性（P<0.05）；在国槐种植的土壤中，传统漫灌与滴灌处理下土壤容重随土层的增加呈现先增加后减少的趋势，在粘土宝根灌处理下是先减少后增加，并且对比3种灌溉方式0～<10、10～<20及20～30 cm土层下的土壤容重均不具有显著性差异（P>0.05）（图2）。