城市绿地对维护城市生态系统的稳定和促进经济、社会的可持续发展具有重要作用。干旱、半干旱地区的城市,水资源缺乏,生态环境比较脆弱,经济社会发展水平相对落后,发展城市绿地不仅可以改善人们的居住环境,还可以起到吸引外资改善投资环境的作用,但大规模发展城市绿地又会进一步加剧这些地区水资源的紧缺,因此,城市绿地灌溉用水的增加与水资源短缺的矛盾是干旱区城市生态建设面临的主要问题。
本论文以城市人行道绿化带雨水收集利用为出发点,设计了一种城市绿地雨水径流的收集利用模式,并选择地处半干旱区的兰州市对这种绿地雨水收集利用模式进行试验研究,试验设计了三种规格的集雨面积处理,M1(4m2)、M2(9m2)、M3(16m2),集雨面均用0.8mm厚的棚膜覆盖,同时,布设了三种规格集雨面积的白三叶集雨型绿地和未集雨的对照白三叶绿地(CK),探讨这种雨水收集利用模式的集水效应及其对绿地植物生长的影响,主要得到以下研究结果：
(1)城市绿化带雨水收集利用模式
分乔木、绿篱／草坪／花坛等绿地类型设计了城市人行道路面雨水收集利用的绿化带集雨模式。该模式将人行道绿化带设计为点状种植区,并以种植区为中心将四周人行道地面设计为坡向向其倾斜的微起伏地形,人行道作为了点状种植区的集雨面,由此形成城市人行道点状集雨型绿地。
(2)城市绿化带集雨模式的集水效应
试验期间共计降雨43次,总降雨量255.2mm,三种规格集雨面积M1、M2、M3的集雨量分别为906.1L、2035.8L、3596.8L,集雨效果十分明显；建立的降雨径流直线模型相关性显著。
(3)集雨型白三叶绿地土壤水分的变化
集雨型绿地0-90cm土体的含水量均高于对照绿地,随集雨面积的增大,集雨绿地土壤含水量越多且与对照绿地的差异越显著,0-90cm土体土壤水分增加量均随集雨面积的增大而增加,次降雨量越大,集雨绿地土壤水分增加量越多；各处理绿地0-20cm表层土壤水分变幅较大并逐日减小,降雨后的1-2天,各集雨处理绿地土壤水分入渗过程明显,50-90cm土层土壤水分明显增加；集雨面积越大绿地蒸散量越大。
(4)集雨型绿地白三叶草的叶片光合特性
三种集雨面处理中种植的白三叶,其净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日均值CK的小于各集雨处理,各集雨处理间随集雨面积的增加Pn和Tr增加；叶片水分利用效率(WUE)日均值CK的小于各集雨处理,集雨处理间M3的最大,M2的最小；各处理Pn降低时,细胞二氧化碳浓度(Ci)升高而气孔限制值(Ls)降低,表明本试验各处理Pn降低的主要原因是非气孔限制。处理除对WUE无显著影响,但对白三叶其它光合特性Pn、Tr、Gs、Ci和Ls均有极显著影响。
(5)集雨型绿地白三叶草的地上生长特性
三种集雨面处理的白三叶绿地中,各月份CK处理的盖度显著小于各集雨处理的,9月份CK盖度达到100%,而各集雨处理在8月分盖度就达到了100%；CK的草冠投影面积、主枝长度、二级分枝数、地上生物量干重均最小,M2的均最大；级侧枝长度CK的最小,M3的最大,而一级分枝数CK的最多,M3的最少。
(6)集雨型绿地白三叶草的根系特征
三种集雨面处理的白三叶绿地中,白三叶的根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度中,疏导根(>lmm)所占比例均小于吸收根(<1mm)的,变异系数均大于吸收根的；各处理中白三叶吸收根和疏导根的根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度在土壤中的垂直分布趋势均随土层深度的增加而减小,最大值均分布在0-10cm土层中,疏导根根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度集中分布在0-20cm土层中；三种集雨面处理的白三叶草根冠比从大到小依次为CK、M2、M1、M3。
综上所述,本文提出的城市绿化带集雨模式,从集雨的水量、植物生长效应方面与传统的城市绿化带,集雨型绿地土壤含水量显著增加,深层土体水量增多,保证了绿地植物生长期的水分供给；集雨型白三叶绿地盖度提前郁闭,草冠投影面积扩大,一级分枝长度增长且二级分枝显著增多,地上生物量增加,绿地的观赏性增加,景观效果更优越；集雨型白三叶绿地植物根系生物量增加,根冠比显著降低,集雨量对根系的生物量影响显著,而对根系的垂直分布影响不显著；不同规格集雨面积的集雨型绿地的土壤含水量、光合特性指标的变化、地上和地下形态及生物量的变化特征均表明,集雨面积并非越大越好,M2处理即9m2的集雨面积所集雨水就能使1m2白三叶生物量最大。
