Page 432 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

· 428 · 环境工程技术学报 第 13 卷

质的接触面积来获得更多的水分、养分，为自身的生
长创造条件 。
[34]
3.2 根系分布特征对饱和导水率的影响
由 2. 节可知，有植物组 的 K 显著小于无植物
s
2
组。已有文献表明，植物根系会 对 K 产生显著影
s
响，改变范围低至−143% [35] 。这与本研究的结果相
似，根系的加入使 得 K 改变了−98.95%～−95.15%。
s
这是因为对于质地较硬的珍珠岩来说，景天属植物
根系的生长不易改变颗粒间的相对位置，而是沿着
颗粒间路径弯曲生长 [36] 。相比无植物组的总孔隙
度，根系的加入占据孔隙体积使得基质总孔隙度减
[37]
小，导 致 K 降低 。
s
进一步分析有植物组根系分布特征参数与
K 的关系发现， K 与 s 0.2～0.4 m m 根系直径的根长密
s
2
2
度（P=0.050，R =0.786）、根表面积密度（P=0.047，R =
2
0.818）、根体积密度（P=0.044，R =0.824）存在显著正
相关关系，且存在最大正相关系数（ 图 5）。植物根系
生长过程中，会与基质发生复杂的物理、化学和生物
作用，植物生长初期主要考虑的物理过程包括土壤
颗粒重排、孔隙堵塞、大团聚 体 (>250 µm 的开裂、
)
微团聚 体 (2～250 µm 的合并和大孔 隙 (>30 µm 的
)
)
产生 [35] 。根系通过创造、占据和利用孔隙体积，影响
基质的粒径分布和孔隙连通性，进而改 变 K [38] 。由
s
2. 节可知，对于有植物组，6、10 c m 厚度基质 中 0.2～
1
0.4 m m 根系直径的根系占比最大，该直径细根结合
基质颗粒形成微团聚体，增加大孔连通度。不同厚
度基质下，直径 为 0.2～0.4 m m 根的特征参数（根长
密度、根表面积密度、根体积密度）越大，基质的
图 5 K 与直径 为 0.2～0.4 m m 根的根系特征参数的相关性
s
K 就越大。 由 3. 节可知，对于景天属植物的浅根
s
1
Fig.5 Correlation between K and root characteristic
s
系统来说，随着基质厚度的增加，植物以调节扩大根
parameters of 0.2～0.4 mm roots
系直径范围的方式来获得更多的水分、养分，因而
14 c m 厚度基质中直径 为 0.2～0.4 m m 根的根系特 4 结论
征参数最小（ 图 1～ 图 3）， 其 K 最低。 （1）景天属植物的根长密度、根表面积密度、根
s
本研究中，对于珍珠岩基质，景天属植物根系的 体积密度受珍珠岩基质厚度影响显著。基质厚度不
加入可以极大地降低 其 K 。这是由于景天属植物根
s 同时，6 c m 基质中植物的根系直径 为 0～0.8 mm，此
系直径均小 于 2 mm，这些细根的存在堵塞了基质中 时 植 物 的 总 根 长 密 度 最 大 ， 这 与 基 质 中 直 径为
的大孔隙，导致了有无植物 组 K 的显著差异。而在 0.2～0.4 m m 根的根长密度占比大有关；14 c m 基质
s
有 植 物 组 中 ， 值 得 注 意 的 是 景 天 属 植 物 直 径为 中植物的根系直径 为 0～2 mm，此时植物的总根表
0.2～0.4 m m 根的根系特征参数与 其 K 呈显著正相 面积密度、总根体积密度最大，这与基质中直径为
s
关。由此可知，景天属植物根系对珍珠岩基 质 K 的 1～2 m m 根的表面积密度、根体积密度占比大有关。
s
改变显著。应加强绿色屋顶系统中根系对基质层水 （2）景天属植物根系对珍珠岩基质 K 的改变显
s
力特性改变的研究，以更好地描述绿色屋顶的水分 著。相比无植物组，景天属植物根系的加入使得珍
运移过程，这对评价其在海绵城市建设中发挥的雨 珠岩基质 的 K 改变了−98.95%～−95.15%，有植物组
s
水截留调控功能有重要参考价值 [39-41] 。 的 K 远低于无植物组。而有植物组间，珍珠岩基质
s