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树根提高土壤入渗速率

正如在之前的博客中讨论的,树木和土壤在许多不同的方面提供雨水:

  • 净化:树木通过许多不同的机制来净化雨水,包括过滤、吸附和植物吸收。
  • 截留量:截留量是指树叶和树干表面暂时停留的降雨量。然后,这些雨水从叶片表面滴下,顺着茎干表面流到地面,或者蒸发。
  • 渗透:渗透是地表水进入土壤的运动,在那里它可以暂时储存,渗透到下面的土壤,排放到底沟,蒸发回大气,或被植物吸收。
  • 蒸腾作用:蒸腾作用是植物通过根部吸收水分并将其转移到叶片上的过程,在叶片上通过叶片孔隙蒸腾作用蒸发到环境中。在降雨事件结束后,蒸腾作用继续减少储存在土壤中的雨水量。

这些机制中的许多都依赖于足够的入渗速率才能正常工作,所以今天我想更详细地讨论树木对土壤入渗速率的影响。因为堵塞的土壤会对树木提供的其他机制产生负面影响雨水的好处,保持雨水控制措施的渗透是至关重要的。例如,如果没有足够的入渗速率,进入土壤的水就会减少,那么土壤、土壤微生物和根系能净化的水就会减少,土壤中用于蒸腾作用的水就会减少。

许多研究发现,树木显著增加了土壤入渗速率。例如:

  • 几项关于砍伐森林或森林火灾前后渗透率的研究发现,树木消失后渗透率下降(例如,Wondzell和King 2003年,Herrera 2008年)。
  • Gonzalez-Sosa等(2010)发现,阔叶林和小树林地区的饱和水力传导率高于永久牧场土壤和耕地。
  • Skorobogatov等人(2013)比较了土壤和地形相似的防护林、城市公园的树木分组和高尔夫球场的树木排等木本植被种植的饱和水力传导率,发现与没有树木的草坪相比,树木对土壤渗透性的影响明显更大。
  • Chandler和Chappell(2008)研究发现,橡树个体树干3 m处饱和水力传导率的中值和平均值分别是2.3和3.4的因子,比周围没有树木的草地大。他们的文献综述还引用了其他12项研究,其中树木下A土层的饱和水力传导率与邻近牧场下的饱和水力传导率之比在2到140之间。

树木如何增加渗透率

那么树木是如何影响土壤入渗速率的呢?

活的和腐烂的根系在土壤中形成了一个连通良好的通道网络,称为大孔隙。通过这些大孔隙的流量可以达到快了几百倍(Aubertin 1971年,Buttle和House 1997年,Chandler和Chappell 2008年)。此外,凋落叶和树根中的有机质改善了土壤结构,增加了入渗速率。通过腐殖质、真菌和细菌分解有机物产生的有机胶以及从根部排泄的聚合物和糖将土壤颗粒粘合在一起,土壤结构得到改善。

有树木的地区通常比没有树木的草坪或牧场有更大的渗透速率,因为树木会产生更稳定的大孔隙。他们这样做有几个原因。双子叶植物的根,像大多数树木一样,在厚度(二次生长)和长度(初级生长)上生长。单子叶植物的根,包括草,通常不表现出二次生长,所以它们的大孔比双子叶植物的大孔更容易坍塌。此外,木本植物的根上有一层衬里,这进一步增加了根腐烂后大孔隙的稳定性。

树木对生物滞留渗透速率的影响

不足为奇的是,一些研究已经证明,随着时间的推移,植被在生物滞留区保持足够的饱和水力传导能力(例如Lucas和Greenway 2011, Hatt等人2009)。Breen和Denman特别比较了地面上有树木的容器和没有树木的容器中模型土壤剖面的非饱和渗透率,发现有树木的容器的渗透率更高。这告诉我们,即使在很小的时候,树木就已经对水力传导能力产生了积极的影响。Bartens等人(2009)还发现,树根甚至在幼时就会影响土壤的导水性,并得出结论:“在有机会形成非常大直径的根之前,在根系翻转可能最小的时候,木本根系可以相对较快地增加渗透……”因此,“水似乎很可能沿着现有的活根沿着根通道流动。”

结论

树木和土壤,也被称为绿色基础设施,可以是非常有效的雨水控制措施188金博网网页。由于堵塞的土壤会对树木提供雨水的其他机制产生负面影响,因此保持足够的渗透至关重要。树木可以提供帮助。许多研究表明,树木及其根系对土壤结构有积极的影响,产生稳定的微孔,以保持足够的入渗速率,使这些系统保持良好的功能。

参考文献

Aubertin, 1971。森林土壤大孔隙的性质、范围及其对地下水运动的影响美国农业部林业局研究文件NE-192 1971年东北森林实验站,上达比,宾夕法尼亚州。美国农业部林业局。

Bartens等人。城市树根能改善密实底土的入渗以管理雨水吗?环境质量学报,2008;37(6): 2048。

Gonzalez-Sosa, E. I. Braud, J. Dehotin, L. Lassabatère, R. Angulo-Jaramillo, M. Lagouy, F. Branger, C. Jacqueminet, S. Kermadi和K. Michel. 2010。土地利用对法国流域水文过程表土水力特性的影响。24(17):2382-2399。

贝琳达·哈特,蒂姆·d·弗莱彻,安娜·德勒蒂克,2009。野外尺度雨水生物过滤系统的水文和污染物去除性能。水科学进展,32(3):344 - 344。Herrera环境顾问公司,2008。树木对雨水径流的影响。准备。西雅图公共事业公司。

j.m.巴特尔,D.A. House, 1997。森林盆地浅层大孔土壤饱和水导率的空间变异性水文杂志,203(1-4)127-142。

凯西·r·钱德勒,尼克·a·查普尔,2008。橡树单株对饱和水导率的影响。森林生态与管理“,”第256卷,第5期,2008年8月20日,1222-1229页。

卢卡斯,W. C.和M.格林威,2011年。调节出口生物滞留生态系统的水力响应与氮滞留:第一部分水力响应。水环境研究与发展,23(4):344 - 344。

Skorobogatov,安东。温蒂·索恩,伯纳德·阿梅尔,2013年。雨水花园设计中的生物元素。在2013年国际低影响发展研讨会上,2013年8月18-21日,明尼苏达州圣保罗。

旺德塞尔,s.m., J.G.金,2003。太平洋西北和落基山脉地区的火后侵蚀过程。森林生态学报(自然科学版)28(3):344 - 344。

Nathalie Shanstrom是Kestrel设计集团的可持续景观设计师。

照片:musicFactory lehmannsoundPexels

5个评论

  1. 我为当地的树艺师、社区树木领袖、苗圃管理员等写通讯。我请求允许重新发布文章与适当的信用://www.greersakul.com/blog/blog-entries/how-trees-affect-soil-infiltration-rates在我的通讯《树桩》里你可以查看过去的问题:http://thestumpnewsletter.weebly.com来决定我如何打动我的观众,以及这是否能被你们接受。

    谢谢

    • 勒达Marritz

      欢迎转载!请注明作者(Nathalie Shanstrom)和出版商(DeepRoot Green Infrastructure, LLC)。188金博网网页

  2. 斯科特·迪尔克斯,体育运动员

    谢谢你的文章。几年来,我一直在非正式地研究树木和草原植物对渗透率的影响,并试图确定是否有一种方法可以量化它们的影响。如果你感兴趣的话,我在《风暴》杂志上有两篇文章可以参考。我目前正在写一篇更进一步的期刊文章。文章可以在这里找到:http://www.stormh2o.com/SW/Articles/15715.aspx
    在这里:http://www.stormh2o.com/SW/Editorial/Quantifying_Prairie_and_Forest_Impacts_on_Soil_Wat_15583.aspx

    欢呼,
    斯科特

    • 勒达Marritz

      谢谢,斯科特!我们一定会看你的文章。

  3. 斯科特,你的新文章将在哪里发表?我很想在有空的时候读一下!也感谢你的Stormwater杂志文章链接!

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