天津?yàn)I海新區(qū)行道樹法桐衰弱成因分析?

張 濤 楊永利, 張 清 王國強(qiáng) 劉 鑫 陳國強(qiáng)

1 天津泰達(dá)鹽堿地綠化研究中心有限公司 天津 300457

2 天津泰達(dá)綠化科技集團(tuán)股份有限公司 天津 300457

3 天津?yàn)I海新區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)管理有限公司 天津 300457

法桐學(xué)名三球懸鈴木(Platanus orientalis),樹姿優(yōu)美,適應(yīng)性強(qiáng),是世界著名的行道樹種[1],可有效改善街道附近小氣候[2],遮蔭效果好[3],在我國黃河流域和長江中下游地區(qū)的城市綠化中得到廣泛應(yīng)用[4]。但是,近年來部分地區(qū)行道樹法桐的長勢(shì)出現(xiàn)不同程度的衰弱現(xiàn)象,甚至移植多年且前期生長正常的法桐也出現(xiàn)上述問題[5]。本文采用樹木活力度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)天津中心商務(wù)片區(qū)栽植的行道樹法桐長勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí),并分析其長勢(shì)衰弱的原因,為行道樹法桐的養(yǎng)護(hù)管理以及類似地區(qū)的行道樹衰弱問題提供參考及合理化的建議。

1 研究方法

1.1 調(diào)查區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于天津中心商務(wù)片區(qū),地處濱海新區(qū)核心地帶,屬暖溫帶季風(fēng)型大陸氣候,全年平均氣溫13.0℃,高溫極值40.9℃,低溫極值為－18.3℃,年平均降水量566.0 mm,降水隨季節(jié)變化顯著。以行道樹法桐的健康狀況和立地土壤為主要調(diào)查內(nèi)容,調(diào)查區(qū)域分別為響螺灣商務(wù)區(qū)、于家堡金融區(qū)、天堿商業(yè)區(qū),調(diào)查道路數(shù)量分別為13條、12條、4條。區(qū)域內(nèi)的綠化種植采取鋪設(shè)排鹽暗管和更換客土的工程改良措施,法桐多已栽植3~4年,但普遍長勢(shì)衰弱,更換率高達(dá)30%,難以形成良好的道路綠化景觀。

1.2 行道樹法桐長勢(shì)分級(jí)

本研究以樹木活力度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),于2017年10月對(duì)調(diào)查區(qū)域內(nèi)所有行道樹法桐的長勢(shì)進(jìn)行分級(jí)。綜合考慮道路朝向、周邊綠地面積、周邊建筑情況等環(huán)境條件[6],共劃分5個(gè)等級(jí)。調(diào)查時(shí),先在每個(gè)調(diào)查區(qū)選出每個(gè)等級(jí)的“標(biāo)準(zhǔn)行道樹”3~5株,并以此為基準(zhǔn)對(duì)法桐的活力度進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)。根據(jù)活力度等級(jí),將法桐長勢(shì)劃分為3種(圖1):甲級(jí)(長勢(shì)健康)、乙級(jí)(長勢(shì)一般)、丙級(jí)(長勢(shì)較差)。

圖1 法桐長勢(shì)分級(jí)模式圖

1.3 樣品采集與分析

調(diào)查區(qū)土壤樣品分2017年10月下旬和2018年5月中旬兩次進(jìn)行采集,各采樣點(diǎn)選擇至少3株具有代表性的個(gè)體,并沿其樹冠投影線進(jìn)行隨機(jī)選點(diǎn),分層采集0~60 cm層次的土壤樣品,并根據(jù)需要測定其pH值、EC值、水溶性鹽分離子含量、有機(jī)質(zhì)含量,以及速效養(yǎng)分含量。采回的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后,碾碎過篩備用。各項(xiàng)土壤指標(biāo)檢測按照鮑士旦[7]所述方法進(jìn)行。

調(diào)查區(qū)采用中水灌溉,水樣于2018年3月中旬分3次采自綠化中水管網(wǎng)出口處,采集的水樣密封后置于低溫避光條件下保存,測定pH值及鹽分離子含量,各項(xiàng)指標(biāo)的測定方法與土壤樣品相同。最后計(jì)算殘余碳酸鈉(RSC)、鈉吸附比(SAR)、鈉離子占陽離子百分率(SSP)和溶解性總固體(TDS)4項(xiàng)指標(biāo)[8－9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

全部數(shù)據(jù)采用Excel 2010及SPSS 18進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)比較不同處理間的差異；采用Duncan多重比較法檢驗(yàn)變量間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 各區(qū)域法桐長勢(shì)

法桐需要較大的生長空間才能長勢(shì)良好,而在天津市作為行道樹的長勢(shì)非常不穩(wěn)定[10]。本次共調(diào)查法桐6 770株,結(jié)果(表1)表明,調(diào)查區(qū)內(nèi)法桐的整體長勢(shì)一般,高達(dá)75.21%的植株需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理,另有11.79%的植株已失去養(yǎng)護(hù)價(jià)值,需要進(jìn)行更換。區(qū)域間對(duì)比發(fā)現(xiàn),于家堡法桐長勢(shì)健康的植株數(shù)量占比最高,為19.09%；響螺灣法桐長勢(shì)較差的植株占比最高,為14.16%；天堿法桐普遍長勢(shì)一般,長勢(shì)為乙級(jí)的植株占比達(dá)90.42%。調(diào)查還發(fā)現(xiàn),乙級(jí)(長勢(shì)一般)和丙級(jí)(長勢(shì)較差)法桐普遍出現(xiàn)葉緣焦枯甚至提早脫落的現(xiàn)象,是造成區(qū)域內(nèi)行道樹法桐長勢(shì)評(píng)級(jí)整體降低的主要因素。

表1 調(diào)查區(qū)行道樹法桐長勢(shì)

2.2 法桐苗木選擇及植被群落構(gòu)成

調(diào)查發(fā)現(xiàn),各區(qū)域栽植的法桐均為速生品種,具有樹干通直,生長速度快,少球少毛等優(yōu)點(diǎn)[11],但抗逆性較差,易受不利環(huán)境的影響。此外,在天津市進(jìn)行法桐移栽時(shí),為保證成活率,苗木胸徑不宜超過12 cm[12],而據(jù)相關(guān)綠化施工設(shè)計(jì)資料統(tǒng)計(jì),調(diào)查區(qū)域栽植的行道樹法桐均大于此規(guī)格,但移栽苗木胸徑與法桐長勢(shì)等級(jí)之間未呈現(xiàn)相關(guān)性。

調(diào)查區(qū)域所有道路綠化帶的植被群落僅由法桐搭配大葉黃楊(Buxus megistophylla)或金葉女貞(Ligustrum×vicaryi)兩種綠籬植物構(gòu)成,結(jié)構(gòu)單一且栽植密度較大,法桐的株間距僅為4 m,綠籬植物栽植密度高達(dá)36株·m－2,且預(yù)留的樹穴空間狹小。作為落葉大喬木,法桐栽植密度過大會(huì)壓縮植株正常生長空間,出現(xiàn)偏冠、枯枝、長勢(shì)衰弱等問題[13],綠籬植物密集會(huì)影響淺層土壤的通氣透水性,同時(shí)與法桐爭奪水分及養(yǎng)分。雖然道路綠化帶植被群落單一且栽植密度過大會(huì)對(duì)法桐的長勢(shì)造成不利影響,但仍有部分植株可正常生長,故不是造成調(diào)查區(qū)域行道樹法桐整體長勢(shì)不佳的主要原因。

2.3 灌溉水水質(zhì)

研究表明,灌溉水的水質(zhì)不佳會(huì)造成土壤次生堿化[14]。檢測結(jié)果表明,調(diào)查區(qū)域內(nèi)綠化中水的全鹽量為(1.21±0.01)g·L－1,pH值為8.58±0.03,符合低礦化堿性水質(zhì)的特點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算,綠化中水的RSC＝－2.722 2,SAR＝0.359 3,SSP＝4.841 7,進(jìn)一步計(jì)算[8]發(fā)現(xiàn),區(qū)域內(nèi)綠化中水為非堿性水,不會(huì)造成土壤的進(jìn)一步堿化,一般情況下可供灌溉使用。但本調(diào)查綠化中水樣品的TDS為1 199.4 mg·L－1,Cl－含量為366.4 mg·L－1,均超出相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求[15],而Cl－會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用,造成葉片燒傷壞死,嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)落葉及明顯的頂枯病,進(jìn)而造成植物死亡[16],符合調(diào)查區(qū)域內(nèi)長勢(shì)衰弱法桐的癥狀。雖然采用中水灌溉會(huì)對(duì)法桐的長勢(shì)造成不利影響,但仍有部分植株可正常生長,故不是造成調(diào)查區(qū)域行道樹法桐整體長勢(shì)不佳的主要原因。

2.4 土壤理化性質(zhì)

2017年10月采集的土壤樣品檢測結(jié)果表明,調(diào)查區(qū)域內(nèi)土壤的有機(jī)質(zhì)含量、速效養(yǎng)分含量均達(dá)到天津市綠地土壤質(zhì)量的相關(guān)要求[17],且各法桐長勢(shì)等級(jí)之間均沒有顯著差異,故調(diào)查區(qū)域內(nèi)的土壤養(yǎng)分能夠滿足法桐生長需求,不是造成法桐長勢(shì)衰弱的原因。

檢測結(jié)果表明,調(diào)查區(qū)域內(nèi)土壤呈堿性,同一區(qū)域各長勢(shì)等級(jí)間沒有顯著差異(圖2a)；除于家堡外,行道樹法桐長勢(shì)較差區(qū)域的土壤EC值均顯著(P<0.05)高于長勢(shì)較好的區(qū)域(圖2b)。各樣點(diǎn)土壤指標(biāo)均符合相關(guān)要求(pH值6.5~8.5,EC值<0.80 mS·cm－1)[17],但法桐適宜微酸性或中性土壤(pH值6.0~7.5)[18],堿性土壤極易引起法桐樹葉枯黃,嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致死亡[19]。此外,雖然土壤EC值未超出法桐的耐受限度(含鹽量小于0.4%,EC值約1.29 mS·cm－1)[18],但與法桐長勢(shì)有一定的相關(guān)性,故于2018年5月對(duì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的兩處典型區(qū)域土壤進(jìn)一步采樣檢測。

圖2 調(diào)查區(qū)域土壤基本情況

兩處典型區(qū)域分別位于安陽橋和新金融大道兩側(cè),其中安陽橋北側(cè)為正常的市政道路,栽植的法桐全部死亡(圖3a),南側(cè)因施工建有圍擋,法桐處于野生狀態(tài),植株生長量較小但長勢(shì)基本正常(圖3b)；新金融大道道路寬闊,其兩側(cè)各栽植三排法桐,且均表現(xiàn)為第二排長勢(shì)衰弱,相鄰兩排長勢(shì)基本正常,呈對(duì)稱分布(圖3c、圖3d)。

圖3 典型區(qū)域行道樹法桐長勢(shì)對(duì)比

典型區(qū)域土壤全鹽量檢測結(jié)果(圖4)表明,安陽橋北側(cè)法桐死亡的區(qū)域表層土壤(0~20 cm)的鹽分含量與南側(cè)沒有顯著差別,但隨著深度增加,北側(cè)土壤的鹽分含量顯著增大,中層土壤(20~40 cm)全鹽量達(dá)(4.25±0.13)g·kg－1,已超出法桐的耐受限度,而下層土壤(40~60 cm)全鹽量更是高達(dá)(6.64±0.23)g·kg－1。新金融大道兩側(cè)的土壤鹽分含量未超出法桐耐受限度,但長勢(shì)較弱的第二排法桐,其中、下層土壤的鹽分含量均顯著(P<0.05)高于表層。

圖4 各典型區(qū)域土壤全鹽量

調(diào)查區(qū)域道路兩側(cè)的綠化帶均鋪設(shè)有排鹽暗管,能夠有效防止種植土層返鹽,且采用客土栽植,故上述典型區(qū)域中、下層土壤增加的鹽分并非來自于自然環(huán)境。在我國北方,冬季噴灑的融雪劑是造成行道樹死亡的主要原因之一。據(jù)了解,該區(qū)域使用的融雪劑為海水經(jīng)曬鹽濃縮后形成的鹵水,在噴灑過程中,鹵水可能會(huì)直接沖入綠化帶土壤；此外,道路的排水設(shè)計(jì)使含鹽雪水向道路兩側(cè)低洼處流動(dòng)聚集,并通過來往車輛濺入、路緣石縫隙滲入等方式進(jìn)入綠化帶土壤,即使架設(shè)綠化帶擋雪板,也無法完全阻隔含鹽雪水。新金融大道長勢(shì)衰弱的法桐均位于道路兩側(cè)排水設(shè)計(jì)的低洼處,符合上述規(guī)律；而安陽橋南側(cè)由于道路封閉,無法進(jìn)行除雪作業(yè),因此法桐正常生長。由此推論,區(qū)域內(nèi)行道樹法桐長勢(shì)衰弱與融雪劑污染具有一定聯(lián)系。

土壤全鹽量過高會(huì)導(dǎo)致法桐葉片邊緣發(fā)黃、向內(nèi)卷曲,嚴(yán)重時(shí)整個(gè)葉片發(fā)黃[20]。融雪劑中的鹽分可影響土壤長達(dá)15年[21],雖然可通過灌水洗鹽結(jié)合排鹽暗管的方式加快土壤鹽分的淋洗,但研究表明,在中性鹽類的作用下,土壤溶液中的Na＋能夠置換土壤膠體表面吸附的Ca2＋[22],當(dāng)這些中性鹽類被淋洗后,土壤會(huì)發(fā)生次生堿化[23],在本次調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。調(diào)查區(qū)域受融雪劑危害嚴(yán)重的樣點(diǎn),在灌溉淋洗的作用下,其中、下層土壤Na＋、Cl－占全鹽量的百分比均顯著(P<0.05)高于表層土壤,而與之對(duì)應(yīng)的是,表層土壤的pH值顯著(P<0.05)高于中、下層土壤(表2)。因此融雪劑對(duì)行道樹的危害并非簡單的灌水洗鹽就可以解決,應(yīng)以預(yù)防為主。

表2 典型樣點(diǎn)土壤pH值及Na＋、Cl－占全鹽量百分比(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn),融雪劑污染引發(fā)的土壤鹽化及灌溉淋洗后的脫鹽堿化是區(qū)域內(nèi)法桐長勢(shì)衰弱的主要原因。北方城市冬季道路除冰保障車輛行人安全,與融雪劑造成行道樹死亡之間的矛盾由來已久。進(jìn)入道路綠化帶的融雪劑,首先聚積在土壤表層,并隨春季的灌溉水轉(zhuǎn)移至根系分布層,造成行道樹的生理性干旱,長勢(shì)衰弱；如將此癥狀誤判為普通的缺水而加大灌水量,又會(huì)發(fā)生土壤的脫鹽返堿現(xiàn)象,對(duì)法桐造成進(jìn)一步的堿害,陷入“越弱越澆、越澆越弱”的怪圈。由于融雪劑對(duì)行道樹的危害持續(xù)時(shí)間長,且難以通過簡單的灌水洗鹽解決,故應(yīng)以預(yù)防為主。

3.2 建議

為減輕融雪劑對(duì)行道樹的危害,建議主管單位組織協(xié)調(diào)市政與園林綠化部門之間的合作關(guān)系,在加強(qiáng)物理除雪的同時(shí),使用環(huán)保型融雪劑,如醋酸鈣鎂鹽(calcium magnesium acetate,CMA)等,其對(duì)道路設(shè)施的腐蝕性較低,對(duì)花草基本無損害,且融雪性能優(yōu)良,優(yōu)于傳統(tǒng)的氯鹽型融雪劑[24]。雖然CMA的使用成本高于鹵水,但安全環(huán)保,不會(huì)造成行道樹死亡,從而提高道路綠化帶的生態(tài)效益,提升景觀效果,并可節(jié)省大量更換苗木以及搭建綠化帶擋雪板的成本。