海绵城市植物生长基质的研究
1关键词 1Abstract 1Key words: 1引言 11 材料与方法 21．1 实验材料 21．2 实验方法 21．2．1 基质配比实验1 21．2．2 基质配比实验2 41．2．3 矮牵牛种植实验 52 结果与分析 62．1 基质配方实验1 62．2 基质配方实验2 72．3 矮牵牛种植实验 83 讨论 93．1 基质配方实验1和基质配方实验2 93．2 矮牵牛种植实验 10致谢 10参考文献 11海绵城市植物生长基质的研究生命基地122班 王之凯海绵城市植物生长基质是在海绵城市雨水花园的种植土层中，用于植物生长的基质，该基质具有高渗漏率、高持水率、高孔隙率，能够固氮除磷，去除污染物，使得径流水指标达到国家地表水Ⅲ类标准，以及适合植物生长的特点。本实验以进口椰糠基质（Control）作为对照组，以土壤、河沙、蛭石和生物炭间不同质量比组合而成的基质作为处理组，在模拟150mm降水的供试环境下，通过测量不同基质的渗漏率、持水率和孔隙率，以及矮牵牛的根长、株高和鲜重来衡量供试植物的生长情况，最终筛选到的符合要求的基质配方是基础物质的质量比组成是土壤:河沙=1:2，生物炭占基础物质的质量比是4%，蛭石占基础物质的质量比是16%。最佳基质配方的渗漏率是1300mm/h，持水率是72%，孔隙率是53%，三项指标均高于进口椰糠基质。与进口椰糠基质相比，最佳基质配方上生长的矮牵牛的生物量（鲜重）提高了53倍。
目录
引言
引言 海绵城市的本质即改变传统城市的建设理念，让资源和环境协调发展。传统城市对于土地采取高强度开发，改变原有的水生态，建设模式粗放，地表径流量会因此大幅增加；海绵城市则实现人与自然的和谐共处，保护原有的水生态，地表径流量能保持不变。因此，海绵城市建设也被叫做低影响设计和低影响开发(Low impact design or development，简称 LID)[1]。
海绵城市建设要统筹三个系统：超标雨水径流排放系统、城市雨水管渠系统和低影响开发雨水系统。狭义上的低影响开发雨水系统主要是控制高频率的中小降雨事件，并以雨水花园、绿色屋顶等一系列相对较小且分散的源头绿色雨水基础设施为主[2]。其中的雨水花园又名生物滞留区域，它通过把雨水滞留下渗的方式，补充地下水和降低 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
地表径流，还可通过吸附、离子交换、降解等过程来减少污染，同时还具备一定的景观价值。雨水花园自上而下有多层结构，其中的种植土层就需要海绵城市植物生长基质。这种基质不仅要保证植物健康成长，还要兼具蓄水功能，透水性好，削减雨水径流，对污染物有一定的去除功能。海绵城市植物生长基质是海绵城市雨水花园种植土层的基质，是海绵城市成功的关键因素之一。前人对于土壤渗透性做了大量研究，主要集中在土壤入渗的过程、特征、机理和模型构建[34]。这有助于研究海绵城市植物生长基质。但是海绵城市在国内是新鲜事物，相关植物生长基质在国内没有成熟的产品，相关的技术标准和实施规范、规程还是空白，急需不同学科的专家联合开展项目攻关。
1 材料与方法
1．1 实验材料
供试基质：土壤、河沙、生物炭、蛭石，其中土壤、河沙是实验室提供；生物炭购买于六合勤丰秸秆科技有限公司；蛭石产地为辽宁鞍山，于网上购买。
供试植物：矮牵牛（Petunia hybrida Vilm），购买于南京七桥瓮花卉市场
1．2 实验方法
1．2．1 基质配比实验1
采用正交试验设计配方，如下表1，其中比例为质量比，以进口混合基质作为对照。
TR1：土壤：河沙=1:1
TR2：土壤：河沙=1:2
TR3：土壤：河沙=1:3
SW1：生物碳2%
SW2生物碳4%
SW3生物碳6%
ZS1：蛭石3%
ZS2：蛭石5%
ZS3：蛭石7%
土壤与河沙按照三种不同的质量比得到混合土壤，每个处理组以2kg混合土壤作为基础物质，然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表1基质配比实验1混合基质配方
Table1 The proportion of plant growth substrate in Proportion Test 1
处理
基质配方
基础物质
生物碳
蛭石
B1
TR1（2Kg）
SW1(2%)
ZS1(3%)
B2
TR1（2Kg）
SW2(4%)
ZS2(5%)
B3
TR1（2Kg）
SW3(6%)
ZS3(7%)
B4
TR2（2Kg）
SW1(2%)
ZS2(5%)
B5
TR2（2Kg）
SW2(4%)
ZS3(7%)
B6
TR2（2Kg）
SW3(6%)
ZS1(3%)
B7
TR3（2Kg）
SW1(2%)
ZS3(7%)
B8
TR3（2Kg）
SW2(4%)
ZS1(3%)
B9
TR3（2Kg）
SW3(6%)
ZS2(5%)
按表1基质配方混合基质，混合均匀后，装盆，贴好标签和日期。为模拟特大暴雨（12小时内降水量150mm及以上）环境压实土壤的过程，每个处理均用2300毫升（通过计算基质配方上表面积乘以150毫米得到的数据）自来水充分淋滤，压实。
在基质被压实后，做渗漏试验：渗漏速率指单位时间内单位面积土壤上水的渗入体积[56]。每个处理加入2300毫升来模拟150mm的降雨量，并分别记录水渗完所需要的时间。其中渗漏率采用公式I=Q/（S×T），简化后公式为I=h/T。其中，I为渗漏率；Q为渗水量；S为花盆横截面积；T为时间；h为液面下渗高度。渗漏实验每天处理1次，持续3天。
持水性测定：每次渗漏处理前对每个花盆中基质质量进行称量并记录数据。其中持水率采用公式：持水率=（处理后基质质量处理前基质质量）/处理前基质质量×100% (处理前基质质量是恒定的，第一天、第二天和第三天处理后的基质质量有所不同）
孔隙率试验：全部孔隙容积与土体容积的百分率，称为土壤孔隙度[7]。孔隙率=V孔/V总×100%，当基质进行第三次150mm降水处理后，其质量与之前差别不大，可认为基质水分已饱和，可以将其中水的体积近似认为是基质中空隙的体积。因此，孔隙率= V水/V总×100%，其中V水为处理后基质所含水的体积（可通过前后的质量差和水的密度，通过公式V水=M水/ρ水得到），V总为处理后基质总体积。
1．2．2 基质配比实验2
采用正交试验设计配方，如下表2，其中比例为质量比，以现有的进口基质作对照。 TR1：土壤：河沙=1:2
TR2：土壤：河沙=1:3
SW：生物碳4%
ZS1：蛭石11%
ZS2：蛭石16%
ZS3：蛭石21%
土壤与河沙按照两种不同的质量比得到混合土壤，每个处理以2kg混合土壤作为基础物质，然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表2 基质配比实验2不同基质配方表
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引言
引言 海绵城市的本质即改变传统城市的建设理念，让资源和环境协调发展。传统城市对于土地采取高强度开发，改变原有的水生态，建设模式粗放，地表径流量会因此大幅增加；海绵城市则实现人与自然的和谐共处，保护原有的水生态，地表径流量能保持不变。因此，海绵城市建设也被叫做低影响设计和低影响开发(Low impact design or development，简称 LID)[1]。
海绵城市建设要统筹三个系统：超标雨水径流排放系统、城市雨水管渠系统和低影响开发雨水系统。狭义上的低影响开发雨水系统主要是控制高频率的中小降雨事件，并以雨水花园、绿色屋顶等一系列相对较小且分散的源头绿色雨水基础设施为主[2]。其中的雨水花园又名生物滞留区域，它通过把雨水滞留下渗的方式，补充地下水和降低 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
地表径流，还可通过吸附、离子交换、降解等过程来减少污染，同时还具备一定的景观价值。雨水花园自上而下有多层结构，其中的种植土层就需要海绵城市植物生长基质。这种基质不仅要保证植物健康成长，还要兼具蓄水功能，透水性好，削减雨水径流，对污染物有一定的去除功能。海绵城市植物生长基质是海绵城市雨水花园种植土层的基质，是海绵城市成功的关键因素之一。前人对于土壤渗透性做了大量研究，主要集中在土壤入渗的过程、特征、机理和模型构建[34]。这有助于研究海绵城市植物生长基质。但是海绵城市在国内是新鲜事物，相关植物生长基质在国内没有成熟的产品，相关的技术标准和实施规范、规程还是空白，急需不同学科的专家联合开展项目攻关。
1 材料与方法
1．1 实验材料
供试基质：土壤、河沙、生物炭、蛭石，其中土壤、河沙是实验室提供；生物炭购买于六合勤丰秸秆科技有限公司；蛭石产地为辽宁鞍山，于网上购买。
供试植物：矮牵牛（Petunia hybrida Vilm），购买于南京七桥瓮花卉市场
1．2 实验方法
1．2．1 基质配比实验1
采用正交试验设计配方，如下表1，其中比例为质量比，以进口混合基质作为对照。
TR1：土壤：河沙=1:1
TR2：土壤：河沙=1:2
TR3：土壤：河沙=1:3
SW1：生物碳2%
SW2生物碳4%
SW3生物碳6%
ZS1：蛭石3%
ZS2：蛭石5%
ZS3：蛭石7%
土壤与河沙按照三种不同的质量比得到混合土壤，每个处理组以2kg混合土壤作为基础物质，然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表1基质配比实验1混合基质配方
Table1 The proportion of plant growth substrate in Proportion Test 1
处理
基质配方
基础物质
生物碳
蛭石
B1
TR1（2Kg）
SW1(2%)
ZS1(3%)
B2
TR1（2Kg）
SW2(4%)
ZS2(5%)
B3
TR1（2Kg）
SW3(6%)
ZS3(7%)
B4
TR2（2Kg）
SW1(2%)
ZS2(5%)
B5
TR2（2Kg）
SW2(4%)
ZS3(7%)
B6
TR2（2Kg）
SW3(6%)
ZS1(3%)
B7
TR3（2Kg）
SW1(2%)
ZS3(7%)
B8
TR3（2Kg）
SW2(4%)
ZS1(3%)
B9
TR3（2Kg）
SW3(6%)
ZS2(5%)
按表1基质配方混合基质，混合均匀后，装盆，贴好标签和日期。为模拟特大暴雨（12小时内降水量150mm及以上）环境压实土壤的过程，每个处理均用2300毫升（通过计算基质配方上表面积乘以150毫米得到的数据）自来水充分淋滤，压实。
在基质被压实后，做渗漏试验：渗漏速率指单位时间内单位面积土壤上水的渗入体积[56]。每个处理加入2300毫升来模拟150mm的降雨量，并分别记录水渗完所需要的时间。其中渗漏率采用公式I=Q/（S×T），简化后公式为I=h/T。其中，I为渗漏率；Q为渗水量；S为花盆横截面积；T为时间；h为液面下渗高度。渗漏实验每天处理1次，持续3天。
持水性测定：每次渗漏处理前对每个花盆中基质质量进行称量并记录数据。其中持水率采用公式：持水率=（处理后基质质量处理前基质质量）/处理前基质质量×100% (处理前基质质量是恒定的，第一天、第二天和第三天处理后的基质质量有所不同）
孔隙率试验：全部孔隙容积与土体容积的百分率，称为土壤孔隙度[7]。孔隙率=V孔/V总×100%，当基质进行第三次150mm降水处理后，其质量与之前差别不大，可认为基质水分已饱和，可以将其中水的体积近似认为是基质中空隙的体积。因此，孔隙率= V水/V总×100%，其中V水为处理后基质所含水的体积（可通过前后的质量差和水的密度，通过公式V水=M水/ρ水得到），V总为处理后基质总体积。
1．2．2 基质配比实验2
采用正交试验设计配方，如下表2，其中比例为质量比，以现有的进口基质作对照。 TR1：土壤：河沙=1:2
TR2：土壤：河沙=1:3
SW：生物碳4%
ZS1：蛭石11%
ZS2：蛭石16%
ZS3：蛭石21%
土壤与河沙按照两种不同的质量比得到混合土壤，每个处理以2kg混合土壤作为基础物质，然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表2 基质配比实验2不同基质配方表
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