城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响_许惠玉.pdf

节水灌溉Water Saving Irrigation城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响许惠玉，程自豪，米美霞，王冲宁（山西农业大学城乡建设学院，山西 太谷 030801）摘 要：通过研究城市土壤中常见建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响，为城市绿化植物和土壤水分管理提供依据。在盆栽试验中，选择砖块、混凝土碎块和卵石3种建筑废弃物，设置20%和40%两个含量，土壤与建筑废弃物混合填装后种植典型绿化植物冬青卫矛（Euonymus japonicus Thunb.），以无建筑废弃物土壤为对照。定期测定土壤、建筑废弃物、建筑废弃物-土壤混合介质质量含水量，根据含水量变化得到植物耗水量，结合植物生物量，计算得到水分利用效率。结果表明：与对照相比，研究期间20%砖块-土壤、40%砖块-土壤、20%混凝土碎块-土壤、40%混凝土碎块-土壤、20%卵石-土壤和 40%卵石-土壤混合介质总耗水量分别减少 25.8%、28.8%、23.0%、34.4%、21.8%和37.7%；植物耗水过程中，建筑废弃物含水量开始减小的时间滞后于土壤，建筑废弃物具有缓解干旱的作用，且砖块优于混凝土碎块和卵石；建筑废弃物混入具有提高植物水分利用效率的作用，砖块和混凝土碎块高含量处理植物水分利用效率比对照高32.8%和24.3%。综上所述，建筑废弃物与土壤混合后，降低土壤含水量，抑制植物耗水量，提高植物水分利用效率。可见，建筑废弃物具有缓解土壤干旱的作用，这对城市土壤水分高效利用具有重要意义。关键词：建筑废弃物；耗水量；水分利用效率；含水量；土壤改良；园林绿化植物中图分类号：S278 文献标识码：A DOI：10.12396/jsgg.2023015许惠玉，程自豪，米美霞，等.城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响J.节水灌溉，2023（6）：41-50.DOI：10.12396/jsgg.2023015.XU H Y，CHENG Z H，MI M X，et al.Effects of urban construction waste on water consumption and water use efficiency of plants J.Water Saving Irrigation，2023（6）：41-50.DOI：10.12396/jsgg.2023015.Effects of Urban Construction Waste on Water Consumption and Water Use Efficiency of PlantsXU Hui-yu，CHENG Zi-hao，MI Mei-xia，WANG Chong-ning（College of Urban and Rural Construction，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，Shanxi Province，China）Abstract：In this paper,the effects of common construction waste in soil on water consumption and water use efficiency of plants were studied to provide a theoretical reference for the management of greening plants and soil water in urban area.In the pot experiment,three types of construction waste-brick,concrete fragment and pebble-were selected.The two contents of construction wastes were 20%and 40%in volume.After a mixture of soil and construction waste,the typical greening plant(Euonymus japonicus Thunb.)was planted,and the soil without construction waste was taken as the control treatment.The mass water content of soil,construction waste,and construction waste-soil mixture was regularly measured.According to the change of water content,the water consumption of plants was obtained.The water use efficiency of plants was calculated by combining with plant biomass.The results showed that:compared with the control treatment,the total 文章编号：1007-4929（2023）06-0041-10收稿日期：2023-01-16基金项目：国家自然科学基金项目（41907012）；山西农业大学科技创新基金项目（2017YJ02，2017ZZ12）；山西省高等学校科技创新项目（2020L0169）。作者简介：许惠玉（1998-），女，硕士研究生，研究方向为城乡人居环境景观规划与生态设计。E-mail：。通讯作者：米美霞（1986-），女，副教授，博士，研究方向为土壤物理与生态水文。E-mail：。41城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等water consumption of 20%brick-soil mixture,40%brick-soil mixture,20%concrete fragment-soil mixture,40%concrete fragment-soil mixture,20%pebble-soil mixture and 40%pebble-soil mixture during the research decreased by 25.8%,28.8%,23.0%,34.4%,21.8%and 37.7%,respectively.The time when the water content of construction waste began to decrease lagged behind that of soil during the period when plants consumed water.Construction waste had the effect of alleviating drought,and brick was better than concrete fragment and pebbles.The mixture of soil and construction waste had the effect of improving plant water use efficiency.The water use efficiency of plants in high-content treatments of brick and concrete fragment was 32.8%and 24.3%higher than that of the control treatment.In conclusion,the mixing of construction waste with soil reduced the water content of the soil,inhibited the water consumption of the plant and improved the water use efficiency of the plant.It can be seen that construction waste effectively alleviates soil drought,which is of great significance to the efficient use of soil water in urban areas.Key words：construction waste；water consumption；water use efficiency；water content；soil improvement；landscape greening plants0引 言城市建筑废弃物（即建筑垃圾）指建设、拆迁、修缮及装饰房屋过程中所产生的余渣、余泥、泥浆及其他废弃物。由于快速城市化和大规模的城市更新，中国每年产生超过23 亿t的建筑废弃物，约占固体废物总量的40%1，90%左右的建筑废弃物通过简易堆置或填埋方式进行处置2。这些未经处理的建筑废弃物对环境产生重大影响，造成土地退化、城市景观恶化，最终导致大量的空气、水和土壤污染3。建筑废弃物的数量和成分因结构类型和拆建活动的规模而异，但主要以混凝土、砖块、瓦砾、砂石、砾石等惰性成分为主4。这些高度扰动的材料由于施工、填埋、混合和运输等人为活动进入土壤5，改变了土壤的结构组成和土壤水分运动过程，增加重金属污染，改变微生物群落特征。研究表明，工矿废弃碎石混入土壤后，其土石混合物初始入渗速率、稳定入渗速率随碎石含量的增加呈现增加趋势6。1020 mm砾石粒径夹层下，砾石对水分入渗的阻碍作用同样随砾石含量的增加而增大7。石灰岩弃渣对土壤水分蒸发的抑制作用效果最佳尺寸为直径24 cm和厚度5 cm8，含300 g/kg煤矸石土壤的饱和导水率能达到均质土壤的1.21倍9。方政等10对土壤中砖块和混凝土碎块的入渗模拟发现，含量为20%时，混凝土碎块对城市绿地土壤水分下渗的抑制作用比砖块更为明显。Yu等11发现建筑垃圾中的红砖、瓷砖和沥青样品中的锌浓度超过广东省背景值，Chen等12对高速公路建筑垃圾中的混凝土、砖块、瓷样重金属测定也发现，其Cd含量超过了国家三级标准（1 mg/kg）。此外，建筑垃圾渗滤液中的硫酸根离子通过专性厌氧菌生成硫化物污染土壤13。城市土壤中粗骨物质的存在使得土壤水分呈“优势流”方式运动14，干扰植物生长和营养吸收15。刘航江16研究得出，生长在建渣土中的葎草叶生物量和总生物量显著高于其他基质（粗沙土、紫色土、基岩初风化物）。Yun等15的研究表明，随着建筑废弃物细料混合比例的增加，侧柏根干重有降低的趋势，且对狼尾花根干重有负影响。周旺旺17的研究显示，使用建筑废弃物再生料不利于植物生长，将秸秆配合建筑废弃物再生料使用后，桔梗株高、茎叶和根重量随建筑废弃物再生料的增加呈先增后降趋势。综上所述，已有研究针对建筑废弃物对土壤性质和植物生长生理特征的影响已取得一定进展，但不同建筑废弃物特征（含量、类型、尺寸）对土壤理化性质的影响尚需作系统研究，而涉及土壤-建筑废弃物混合介质中植物-水分利用关系方面的研究匮乏。本研究以典型园林绿化植物冬青卫矛（Euonymus japonicus Thunb.）为对象，通过盆栽试验，在抑制土壤蒸发的条件下，分析建筑废弃物类型和含量对植物耗水特征和植物水分利用效率的影响，探讨植物能否从建筑废弃物吸收利用水分及利用程度，揭示土壤-建筑废弃物混合介质中植物-水分利用关系。研究结果可为建筑废弃物的资源化管理，城市土壤水分高效利用及绿化植物科学管理提供理论参考。1材料与方法1.1土壤和建筑废弃物取样土壤取自山西省晋中市太谷区农田表层020 cm土壤，土样采回后，均匀混合，自然风干并剔除植物残体。过2 mm筛备用。试验土壤类型为石灰性褐土，黏粒含量为9.0%，粉粒含量为47.3%，砂粒含量为44.7%，质地为粉壤土（国际制）。土壤呈碱性。试验前测定了土壤养分含量：有机质24.4 g/kg，铵态氮 22.2 mg/kg，硝态氮 26.0 mg/kg，速效磷 5.2 mg/kg，全氮1.1 g/kg，全磷1.0 g/kg。当地土壤田间持水量26.9%18。选取砖块、混凝土碎块和卵石3种常见的建筑废弃物为研究对象，3种建筑废弃物均取自山西省晋中市太谷区建筑工地和自建房工地地表。为避免建筑废弃物尺寸对研究结果的影响，控制每种建筑废弃物粒径范围3050 mm。各建筑废弃物基本物理性质如表1所示。1.2试验设计与过程本研究通过盆栽试验结合室内分析进行。盆栽试验于2021 年 6-10 月在山西农业大学太谷校区有机旱作基地内进行。太谷区属暖温带大陆性气侯，四季分明。年均日照时间为 2 5002 600 h，年平均气温 10.92，年平均降水量 482 表1试验建筑废弃物样品物理性质Tab.1Physical properties of test construction waste samples类型砖块混凝土碎块卵石形状不规则块状不规则块状椭圆状容重/（gcm-3）1.70.12.4.0.32.70.0初始质量含水量/%0.70.21.20.20.20.1饱和质量含水量/%19.31.010.42.00.60.142城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等mm，主要集中在7-9月，占全年总降水量63.3%。全年日照时数平均为2 530.8 h，辐射总量为545581 kJ/cm2，年平均相对湿度 54.6%，年平均地面风速 2.0 m/s，年平均无霜期151 d。建筑废弃物与土壤混合来模拟城市中含建筑废弃物土壤，供 试 植 物 为 典 型 绿 化 植 物 冬 青 卫 矛（Euonymus japonicus Thunb.）。试验用塑料花盆口径为23 cm，高为21 cm。共设计7个处理，分别为无建筑废弃物土壤（CK）、土壤+20%砖块（SB1）、土壤+40%砖块（SB2）、土壤+20%混凝土碎块（SC1）、土壤+40%混凝土碎块（SC2）、土壤+20%卵石（SP1）、土壤+40%卵石（SP2），建筑废弃物含量均为体积含量。设计5次取样，每次取样每个处理破坏取样3个重复，因此每个处理设置15次重复，共填装花盆105个。土壤和建筑废弃物填装过程如下：首先，每个花盆底部铺垫一层透水砂布，纱布上方填装3 cm厚无废弃物土壤；其次，将土壤和建筑废弃物按照相应比例（结合容重将体积百分比换算为质量百分比）混合均匀，每8 cm为一层装填，土壤和建筑废弃物填装总高度为19 cm。填装时控制土壤容重为1.4 g/cm3，填装完成后将所有塑料盆搬至透明遮雨棚下，自然沉降一周后移栽植物。植物幼苗购于苗木公司，选择生长健壮，株高约30 cm的植株进行移栽，每盆一株，移栽完成后立即灌水至饱和。之后每周浇灌一次，灌水量为田间持水量的40%，保证植物健康生长。植物生长3个月后，对所有盆栽进行浇灌至饱和后，在土表面覆盖2 cm厚蛭石，并用保鲜膜覆盖至蛭石表面，以充分抑制土壤蒸发，之后不再浇灌。以浇灌饱和当日为0天（9月15日），计划在饱和后第2、6、12、18、28天分别进行破坏取样。但在计划时间段内发生降雨，故调整取样时间，实际进行取样的时间为饱和后第2、6、13、17和28天。每次取样分别取每个处理3个花盆进行破坏取样，分别取距花盆顶部37、711、1115、1518、1821 cm 5个层次土壤和建筑废弃物，建筑废弃物样品为完全嵌入该取样层的样品，且优先取花盆中心的建筑废弃物。立即带回实验室内烘干法（105）测定土壤和建筑废弃物的质量含水量，土壤烘干时间为8 h，建筑废弃物烘干时间为48 h。含水量结合建筑废弃物和土壤所占比例计算出混合介质5个层次的含水量，取5个层次的平均值为该混合介质含水量。1.3测定项目与方法（1）含水量。每次破坏取样后，将土壤和建筑废弃物带回室内后，快速用塑料刷清除建筑废弃物表面附着的土壤。通过烘干称重法分别测定土壤和建筑废弃物含水量，并根据式（1）计算得到混合介质含水量。mT=Rm mcw+(1-Rm)ms（1）式中：mT代表混合介质质量含水量，%；Rm代表建筑废弃物质量含量，%；mcw代表建筑废弃物质量含水量，%；ms代表土壤质量含水量，%。（2）植物耗水量。盆栽饱和浇灌后第128天，共称重12次，通过重量差减法获取植物总耗水量，获取11个时间段耗水量。土表覆盖蛭石抑制土壤蒸发，故忽略土壤蒸发，两次称重后重量差值即为植物耗水量。计算植物耗水量时未考虑植物鲜重的增加，因为在2 d的时间内，植物鲜重的增加相对于土壤耗水量的变化非常小。Wu等19的研究中也同样忽略了植物在短期内的质量变化。试验过程遇连续降雨天气时，因植物蒸腾少且稳定，降雨前后称重，降雨期间不称重。混合介质中水分在土壤和建筑废弃物中的分配比例由土壤和建筑废弃物分别的水量与混合介质总水量的比值得到。（3）有效水含量。土壤有效水含量是指土壤中能被作物吸收利用的水量，最大有效水含量即田间持水量与萎蔫系数之间的土壤含水量，土壤中实际有效水含量为土壤含水量与萎蔫系数之间的含水量20。在本研究中，通过建立平衡条件下建筑废弃物-土壤混合介质中土壤和建筑废弃物的含水量关系，根据已有土壤田间持水量和萎蔫系数，由式（2）和式（3）21计算得到建筑废弃物的田间持水量（Wcf）和萎蔫系数（Wcw）。Wcf=a(1-e-bWsf)（2）Wcw=a(1-e-bWsw)（3）式中：Wcf代表建筑废弃物田间持水量，%；Wsf代表土壤田间持水量，%，参考取样地土壤为26.9%；Wcw代表建筑废弃物萎蔫系数，%；Wsw代表土壤萎蔫系数，参考取样地土壤为5.4%；a和b是经验参数，a和b值通过在平衡条件下实测土壤和建筑废弃物含水量关系得到，见表2。由表2中得到的建筑废弃物田间持水量和萎蔫系数，代入式（4）和式（5）计算得到建筑废弃物最大有效水含量（WCA）和实际有效水含量（Wca）。WCA=Wcf-Wcw（4）Wca=Wc-Wcw（5）式中：WCA代表建筑废弃物最大有效水含量，%；Wca代表建筑废弃物实际有效水含量，%；Wc代表建筑废弃物含水量，%。结合土壤田间持水量和萎蔫系数，通过式（1）计算得到表2建筑废弃物与土壤含水量关系拟合结果Tab.2Fitting results of the relationship between construction waste and soil water content建筑废弃物砖块砖块混凝土碎块混凝土碎块卵石卵石含量/%204020402040N101010101010a0.2790.2770.1090.1100.0070.005b4.6424.5289.4967.5057.4275.901R20.8490.9130.9530.9550.9230.982SE0.0300.0230.0060.0070.0000.000田间持水量/%19.919.510.09.50.60.4萎蔫系数/%6.26.04.43.70.20.1最大有效水含量/%13.713.55.65.80.40.3注：N、R2和SE分别为建筑废弃物含水量与平衡条件下对应的土壤含水量的测点数、相关系数和标准误差。43城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等建筑废弃物-土壤混合介质田间持水量和萎蔫系数，结果如表3所示。通过式（6）和式（7）计算得到建筑废弃物-土壤混合介质最大有效水含量（WA）和实际有效水含量（Wa）。WA=Wmf-Wmw（6）Wa=Wm-Wmw（7）式中：WA代表混合介质最大有效水含量，%；Wmf代表混合介质田间持水量，%；Wmw代表混合介质萎蔫系数，%；Wa代表混 合 介 质 实 际 有 效 水 含 量，%；Wm代 表 混 合 介 质 含 水量，%。（4）生物量。取样后用剪刀分离植株根、茎、叶，用百分之一天平称量植株各部分鲜重后置于烘箱中于105 下杀青1 h，之后于75 下烘干至恒重，称取植株各部分干重。植株总生物量为各部分生物量之和。1.4数据分析采用 Excel 2010软件进行数据储存和处理，SPSS 24.0软件对统计分析和方差分析。数据分析时，首先将所有建筑废弃物-土壤混合介质各指标与对照处理（即无建筑废弃物混入土壤）进行比较，分析建筑废弃物的混入对各指标的影响；其次以建筑废弃物类型（3个）和含量（2个）为固定因子，土壤、建筑废弃物和混合介质含水量、水分利用效率等指标为因变量，进行双因素方差分析（一般线性模型），分别分析其主效应和交互作用。Origin 2018软件进行图表绘制。气象数据来源于中国气象数据网（http:/ 1中，试验前17天，各处理日均耗水量与参考作物蒸散量变化趋势一致，此阶段土壤中水分较为充足，植物耗水主要受气象条件影响。第1728天，参考作物蒸散量具有上升趋势，但各处理植物耗水量较低，且波动较小。此阶段植物持续吸水且无外来水分补给，土壤供水能力减弱，因此气象条件对植物耗水的影响减弱。与无建筑废弃物混入土壤相比，各建筑废弃物-土壤混合介质中植物日均耗水量和总耗水量均显著减少（表4），SB1、SB2、SC1、SC2、SP1和SP2处理植物总耗水量分别减少25.8%、28.8%、23.0%、34.4%、21.8%和 37.7%。双因素方差分析结果表明，建筑废弃物含量对植物耗水量具有极显著影响（总耗水量：F=61.07，p=0.00；日均耗水量：F=85.30，p=0.00，F：通过F统计进行显著性检验；P：F统计得到的概率值），建筑废弃物类型和含量对植物耗水量的影响具有极显著的交互作用（总耗水量：F=8.70，p=0.00；日均耗水量：F=7.87，p=0.00）。可见，建筑废弃物含量对植物耗水量的影响随其类型变化。砖块两个含量处理的植物耗水量无显著差异，在混凝土碎块和卵石处理中，高含量处理植物总耗水量则比低含量处理分别减少14.9%和20.4%（表4）。2.2植物耗水过程中土壤、建筑废弃物及混合介质含水量变化植物耗水过程中土壤、建筑废弃物和混合介质含水量随表3建筑废弃物-土壤混合介质田间持水量、萎蔫系数和最大有效水含量Tab.3Field water capacity,wilting coefficient and maximum available water content of construction waste-soil mixed media处理田间持水量/%萎蔫系数/%最大有效水含量/%CK26.95.421.5SB125.55.520.0SB224.15.618.5SC122.55.117.4SC218.84.614.2SP119.43.915.5SP213.62.710.9表4不同建筑废弃物类型和含量日均耗水量和总耗水量比较结果Tab.4Comparison results of daily average water consumption and total water consumption of different types and contents of construction waste处理CKSB1SB2SC1SC2SP1SP2日均耗水量/g63.00.6 a47.91.4 bc44.91.8 c48.52.4 b41.31.2 d49.31.0 b39.31.1 d总耗水量/g1 765.218.0 a1 308.165.7 bc1 256.250.1 c1 359.266.0 b1 157.134.8 d1 380.628.5 b1 099.129.8 d注：本表中为单因素方差分析结果，同一列中数字后面不同小写字母代表在0.05水平差异显著。图1参考作物蒸散量和日耗水量动态变化Fig.1Dynamic changes of reference crop evapotranspiration and daily water consumption44城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等时间动态变化如图2所示。各处理土壤含水量均随时间持续下降见图2（a），植物持续从土壤中吸收水分。试验前13天建筑废弃物类型对土壤含水量无显著影响，第17天卵石-土壤混合介质（SP）和混凝土碎块-土壤混合介质（SC）处理土壤含水量低于对照（CK），砖块-土壤混合介质（SB）中土壤含水量则与对照相当图 2（a）和表 5。第1728 天，SC、SB、SP 处理土壤含水量降幅（2.6%、1.2%、2.2%）小于对照（4.6%），饱和后第28天SB和SC处理土壤含水量显著高于对照，SP处理则与对照相当。第1728天土壤水分变化出现转折，SB和SC处理中土壤含水量减小的速率小于对照，SP减小速率仍与对照相当。3种建筑废弃物含水量由高到低依次为砖块、混凝土碎块和卵石表5和图2（b）。试验前6天砖块含水量基本稳定在19.8%左右，混凝土含水量基本稳定8.7%左右，卵石含水量基本稳定在0.5%左右，接近田间持水量。试验中期（第1317天），砖块含水量呈缓慢下降，试验后期（第1728天）砖块含水量则迅速下降，说明在试验后期植物可从砖块中吸收利用水分。混凝土碎块含水量则在中后期均缓慢下降，说明在试验中后期，植物开始从混凝土碎块中吸收利用水分。卵石含水量在整个试验期几乎无下降趋势。整个耗水阶段，建筑废弃物类型对混合介质含水量均具有显著影响，建筑废弃物含量仅在前期（第113天）对混合介质含水量具有显著影响（表5）。混合介质含水量动态变化具有阶段性图2（c）：前13天，各处理含水量均迅速下降，含水量由高到低依次为对照、SB、SC、SP处理，且高含量处理含水量低于低含量处理。第1317天，对照含水量仍迅速下降，建筑废弃物-土壤混合介质含水量下降幅度则减小，SB处理含水量与对照相当，SC处理和SP处理含水量小于对照，且这两种处理含水量仍为高含量处理低于低含量处理。第28天SB处理含水量超过对照，低含量和高含量处理分别比对照高1.7%和2.3%，SC处理含水量则与对照相当，SP处理含水量仍低于对照。图2含水量动态变化Fig.2Dynamic change of water content表5建筑废弃物类型和含量对含水量的影响Tab.5Influence of type and content of construction waste on water content固定因子类型含量类型含量饱和后天数/d261317282613172826131728df222221111122222土壤含水量F1.8561.2662.90610.89633.6847.6732.9720.5001.5410.3749.8280.0321.3281.1500.845p值0.1990.3170.0940.0020.0000.0170.1100.4930.2380.5520.0030.9690.3010.3490.454建筑废弃物含水量F346.133193.443326.632407.545182.2504.2680.3070.4791.51217.5441.1820.3050.1230.67413.583p值0.0000.0000.0000.0000.0000.0610.5900.5020.2420.0010.3400.7420.8860.5280.001混合介质含水量F141.89443.698102.92483.320246.28281.44839.04313.1274.0480.3314.0756.5766.8707.7145.669p值0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0030.0670.5760.0450.0120.0100.0070.018注：本表数据为双因素方差分析结果（一般线性模型）；df为自由度；F：通过F统计进行显著性检验；P：F统计得到的概率值。45城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等2.3植物耗水过程中水分在土壤和建筑废弃物间的分配比例分别计算土壤和建筑废弃物含水量与建筑废弃物-土壤混合介质总含水量的比值，得到植物耗水过程中水分在土壤和建筑废弃物间的分配比例，结果绘于图 3。砖块、混凝土碎块和卵石中水量比例占总水量比例分别为30.0%、20.8%、和 2.4%，试验前 17 d，随时间的推移，所有处理的土壤含水量比例持续减小，建筑废弃物含水量比例持续增加。第 1728 天，砖块、混凝土碎块处理的土壤含水量比例呈增加趋势，SB1、SB2、SC1和 SC2处理分别增加 9.5%、6.4%、0.8%和 0.6%。卵石处理土壤含水量比例则持续减小，但减小的幅度微小。SB1、SB2、SC1和 SC2处 理 的 建 筑 废 弃 物 含 水 量 比 例 分 别 减 小 9.5%、6.4%、0.8%和 0.6%。至第 28 天，水分在建筑废弃物中的分配比例由高到低依次为砖块（28.5%）混凝土碎块（24.7%）卵石（3.6%）。由于水分在土壤和建筑废弃物中的分配比例是此消彼长的关系，因此建筑废弃物的类型和含量对土壤和建筑废弃物产生影响的显著性是一致的，即双因素方差分析结果一致（表6）。整个耗水过程中，建筑废弃物类型和含量均对土壤、建筑废弃物含水量占总含水量的比例具有极显著影响，且二者具有极显著的交互作用。土壤含水量比例由大到小为SP处理SC处理SB处理，SB和SC处理土壤中水分比例在前17天降幅分别为 11.4%和 8.8%，显著高于 SP 处理（1.7%）。土壤中水分比例随建筑废弃物含量增加呈现减小趋势，SB2较 SB1减 小 20.2%，SC2较 SC1减 小 13.8%，SP2较 SP1减 小1.2%。2.4植物耗水过程中有效水含量的动态变化本研究中3种建筑废弃物最大有效水含量为砖块混凝土碎块卵石。3种混合介质最大有效水含量为砖块-土壤混凝土碎块-土壤卵石-土壤混合介质。低含量建筑废弃物处理最大有效水含量大于高含量建筑废弃物处理。植物耗水过程中土壤、建筑废弃物和混合介质有效水含量随时间动态变化如图4所示。试验第1728天，建筑废弃物类型对土壤有效水含量具有显著影响（表7），SC、SP、SB处理的土壤有效水含量降幅（2.5%、2.2%、1.0%）显著小于CK（5.1%）。土壤有效水分含量变化出现转折图4（a），SB和SC处理的土壤有效水含量减小的速率均小于对照，SP处理减小速率则与对照相当。至第28天SB和SC处理土壤有效水含量（5.5%和4.6%）显著高于对照（3.3%），SP处理与对照相当，说明砖块和混凝土碎块的混入对土壤有效水含量的影响大于卵石。3种建筑废弃物有效水含量由高到低依次为砖块、混凝土碎块和卵石。试验前6天砖块有效水含量基本稳定在13.7%左右，混凝土有效水含量基本稳定在4.7%左右，卵石有效水含量基本稳定在0.4%左右，接近最大有效水含量（表2）。试验后期砖块有效水含量迅速下降，混凝土碎块有效水含量缓慢下降，卵石有效水含量几乎无下降趋势。整个耗水阶段，建筑废弃物类型对混合介质有效水含量均具有显著影响（表7）。前13 d，各处理有效水含量由高到低依次为对照、SB、SC和SP处理，且高含量处理有效水含量低于低含量处理。至第28天，SB处理有效水含量超过对照，图3水分分配比例动态变化Fig.3Dynamic changes in water distribution ratio表6建筑废弃物类型和含量对水分分配比例的影响Tab.6Impact of construction waste type and content on water distribution ratio固定因子类型含量类型含量饱和后天数/d261317282613172826131728df222221111122222土壤/建筑废弃物含水量占总含水量比例F771.178263.610229.802294.930314.798551.646140.98590.817160.193305.849125.53432.91518.92127.36061.036p值0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000注：本表数据为双因素方差分析结果（一般线性模型）。46城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等SC处理有效水含量与对照相当，SP处理有效水含量则仍低于对照。2.5植物生物量和水分利用效率单因素方差分析表明，各建筑废弃物处理植物生物量均与对照无显著差异图5（a）。双因素方差分析表明，建筑废弃物类型和含量交互作用对植物生物量具有显著影响（F=6.094，p=0.015），砖块高含量处理植物生物量高于低含量处理 20.5%。卵石则相反，低含量处理生物量比低含量处理高23.9%。混凝土碎块两个含量处理生物量无显著差异。单因素方差分析表明，高含量砖块处理植物水分利用效率显著高于对照图5（b），高出32.8%。双因素方差分析中建筑废弃物类型、含量及二者交互作用对水分利用效率均无显著影响，说明不同建筑废弃物类型、含量处理间水分利用效率基本相当。3讨 论3.1土壤中建筑废弃物对植物耗水量的影响蒸腾耗水是植物利用水分的重要过程之一，与土壤水分条件密切相关23。本研究中建筑废弃物-土壤混合介质中植物日均耗水量和总耗水量均低于土壤中，说明建筑废弃物的混图4实际有效水含量动态变化Fig.4Dynamic change of actual available water content表7建筑废弃物类型和含量对有效水含量的影响Tab.7Impact of type and content of construction waste on available water content时间/d261317282613172826131728df222221111122222土壤实际有效水含量F2.0123.9372.93911.05033.7627.9700.2820.4341.6310.38410.2891.8121.3511.0850.839p值0.1760.0480.0910.0020.0000.0150.6050.5220.2260.5470.0020.2050.2960.3690.456建筑废弃物实际有效水含量F164.90496.092151.238172.66430.7326.9360.9210.0113.74124.8411.4810.2580.2340.82412.998p值0.0000.0000.0000.0000.0000.0220.3560.9200.0770.0000.2660.7770.7950.4620.001混合介质实际有效水含量F69.90513.96645.25129.87927.00455.65511.3335.0190.0954.8881.8062.9052.7562.8692.400p值0.0000.0010.0000.0000.0000.0000.0060.0450.7630.0470.2060.0940.1040.0960.133注：本表数据为双因素方差分析结果（一般线性模型）。47城市建筑废弃物对植物耗水量和水分利用效率的影响 许惠玉 程自豪 米美霞 等入具有抑制植物耗水的作用。研究表明，土壤含水量影响叶片含水量和气孔蒸腾速度，植物耗水量也随土壤含水量降低而下降24。李新宇等25研究冬青卫矛耗水特性与土壤水分间的关系也证明，冬青卫矛耗水量随土壤水分下降而显著减小。本研究建筑废弃物-土壤混合介质中土壤含水量均小于无废弃物土壤中，是其植物耗水量低于均质土壤的原因之一。此外，植物根系吸水时，在建筑废弃物-土壤混合介质中水分交换界面与不含建筑废弃物土壤中不同。在混合介质中，增加了根-石