摘要 在分析鹽漬土形成機理的基礎上,提出鹽漬土園林綠化改土的基本理論,并且總結了相關技術措施,旨在為鹽漬土地區園林綠化研究與應用提供理論依據與技術支持。
關鍵詞 鹽漬土;園林;綠化
中圖分類號S156.4;S151.9文獻標識碼A文章編號0517-6611(2014)30-10525-03
基金項目國家自然科學基金項目(41161037)。
作者簡介劉旭(1982- ),女,吉林長春人,講師,碩士,從事園林植物與鹽漬土環境方面的研究。*通訊作者,副教授,博士,從事鹽漬土生態方面的研究。
鹽漬土系一系列受土體中鹽堿成分作用的、包括各種鹽土和堿土以及其他不同程度鹽化和堿化的各種類型土壤的統稱,也被稱為鹽堿土[1]。全世界鹽漬土總面積約為10億hm2[2],中國鹽漬土地資源總額接近1億hm2[1-2],主要分布在東北、華北、西北內陸地區以及長江以北的濱海地帶[1,3]。土壤鹽漬化是一個世界性的生態和資源問題。它不僅對農業生態環境產生不利影響[4],而且嚴重制約鹽漬土地區城市園林綠化的發展[5]。以我國濱海地區為例,上海浦東新區、天津濱海新區、河北曹妃甸新區、遼寧和江蘇沿海經濟帶都已被納入國家發展戰略[6]。各地濱海新區高起點、高標準建設的原則是以“生態、環保、可持續”為發展目標[7],但土壤鹽漬化致使綠化問題尤為突出。在分析鹽漬土形成機理的基礎上,筆者提出鹽漬土園林綠化改土基本理論,并且介紹了相關技術措施,旨在為鹽漬土地區園林綠化研究與應用提供理論依據與技術支持。
1鹽漬土形成機理
鹽漬土的形成受氣候、水文地質、母質組成、植被情況、地形地貌特征、人類活動等因素的影響[1]。其形成過程包括鹽土與鹽化土壤形成過程和堿土與堿化土壤形成過程2個部分。鹽土與鹽化土壤形成機理主要包括2個方面:① 地下水含鹽量較高,地下水埋深較淺,以致含鹽地下水在毛細管作用下能夠上述到地表;② 氣候干燥,植被覆蓋度低,蒸發量大于降水量,導致地下水中鹽分不斷向地表匯集,最終導致土壤鹽漬化[1]。而堿土與堿化土壤形成過程實質是土壤膠體上交換下鈉離子的飽和度逐漸增加的過程[1]。該過程的反應式為:
土壤Ca2+Mg2++4Na+=Na+Na+土壤Na2+Na2++Ca2++Mg2+
上述反應受土壤溶液中鈉鹽類型的影響。當土壤中鈉鹽為碳酸鈉時,反應生成碳酸鈣和碳酸鎂,不易溶于水,反應很容易發生,因而鈉幾乎全部置換交換性鈣、鎂離子。而當鈉鹽類型為氯化鈉或硫酸鈉時,只有當土壤溶液中鈉離子的濃度與鈣、鎂離子的總量之比大于4時,鈉離子才能置換交換性鈣、鎂離子。
當土壤膠體被鈉離子飽和后,土壤膠體變為溶膠,即土壤膠體處于完全分散狀態,土壤物理性質惡化。同時,交換性鈉離子發生類似水解的反應,使土壤pH升高,其反應式為:
2鹽漬土園林綠化改土基本原理
2.1降低土壤含鹽量,防止土壤返鹽鹽土及鹽化土壤對植物產生危害的根本原因是土壤含有較高的鹽分。因此,這兩類土壤的綠化改良基本原理是降低植物根區的土壤鹽分濃度,使之達到植物可以忍耐的水平。同時,要防止土壤返鹽,預防土壤再次發生鹽漬化。
2.2降低土壤堿性堿土及堿化土壤含有過多的交換性Na+離子,引起黏粒高度分散,堵塞土壤孔隙。這是堿性土壤物理性質惡化與產生堿性的根本原因。因此,這兩類土樣的綠化改良包括2個步驟:① 利用Ca2+置換土壤交換相的Na+;②將被置換的Na+淋洗出根區。因此,充足的鈣源和良好的土壤滲透性是成功改良這類鹽漬土的2個基本前提[8-9]。
2.3培肥土壤由于理化性質惡化,土壤肥力特征不良,鹽漬土或者是速效養分含量不足,或者是通氣透水性較差??傮w而言,土壤的水、肥、氣、熱四大肥力因素間并不協調。因此,培肥土壤,提升土壤肥力,也是鹽漬土綠化改良的基本原理之一。
2.4增強植物抗(耐)鹽堿能力不同植物對土壤鹽堿危害的抵御能力存在差異??梗停}堿能力強的植物能夠在鹽漬化程度較高的土壤中正常生長。因此,選擇抗(耐)鹽堿能力強的植物進行園林綠化種植能夠起到事半功倍的綠化改土效果。因此,增強植物抗(耐)鹽堿能力也是鹽漬土園林綠化基本原理之一。
3鹽漬土園林綠化技術
3.1土方填墊 土方工程措施抬高地面高程,相對降低地下水位,是地勢低平地區鹽堿土治理的重要措施[10]。樹穴、花池、花壇等都可采用該法控制局部返鹽。地面抬高的合理高度是使地下水位控制在臨界深度以下,即抬高高度=地下水臨界深度-年均地下水埋藏深度[11]。一般,應抬高30~50 cm。具體操作時,應掌握以下原則:喬木樹種應抬高些,灌木應低一些;怕澇怕鹽的樹種高些,耐澇耐鹽的樹種則可低一些;種植面積較大時抬高度可低些,較小時則應高些[12]。
3.2種植穴客土法種植穴客土法是鹽漬土園林綠化中常見的形式,即采用工程措施,將鹽堿土回填含鹽量小的客土,降低土壤鹽分含量,營造適合植物生長的局部淡化區域。該辦法能夠當年施工、當年見效,且客土綠化選擇植物品種的范圍大,景觀效果良好[13]。客土綠化具體技術措施如下:根據需要種植樹木,挖掘適宜體積的樹穴,然后填滿客土,灌水沉實后即可植樹,種植后客土表面覆蓋3~5 cm厚沙、樹皮等。該方法適合地勢高、排水良好、含鹽量較低的行道樹綠化工程[13]。該方法具有成本較低、見效快的特點。
3.3暗管排鹽,控制地下水位根據“鹽隨水來,鹽隨水去”的水鹽運動規律,利用灌水洗鹽、蓄淡壓堿措施,將鹽分淋洗且隨水排走。同時,合理布設排水管網,使其既能排水,又能控制地下水位。其具體方法為:在綠化地塊地下一定深度內埋設一定排鹽排水管網,具體埋深可以根據經驗進行判斷[14]或根據理論公式進行計算[15];排管可以用水泥管或PVC管,管體上半部分管上每隔10 cm留出直徑為1.5~2.0 cm的進水孔,確保上層土壤的灌溉排水和地下水進入排水管;管網密度可根據經驗或理論計算公式獲得,鋪設時應保持一定坡降,以便排水順暢;排鹽管周圍設置l ~ 20 cm厚的建筑砂、爐渣、貝殼砂等濾料,減小泥沙堵塞和坡降平整難度;同時,修建集水井用于監測和檢修,排水管接入市政雨水管道或污水主排井[16],每隔一定時間要將集中在檢查井中的鹽堿水排出。暗管排鹽技術在鹽漬土園林綠化改良利用過程中取得良好的效果,是搞好鹽堿地綠化的治本措施。
3.4鋪設隔鹽層在鹽堿地區綠化,建防鹽堿隔離層是非常重要的技術措施。鋪設隔離層對切斷毛管上升水、抑制土壤返鹽有良好的作用。隔離層所用的材料為煤渣、石子、石屑,采用塊狀、顆粒狀,不能太碎,更不能用爐灰或石粉、泥土等雜質含量太多的。其中,常用的石屑直徑≤1 cm,石子直徑≤3 cm。隔離層鋪設厚度為15 cm,厚度誤差范圍為±1 cm。施工時,機械車輛不能進入綠化場地,避免隔離層與底部堿土碾壓在一起,減弱隔離作用;也可在隔離層上鋪設麥草、稻草、麥稈等材料,其鋪設厚度為虛鋪50 cm[17]。
3.5選擇抗(耐)鹽堿園林植物選擇耐鹽堿植物是提高綠化效果的關鍵。目前,全世界有近2 000種鹽生植物,我國約有600種[18-19],其中許多種具有較大的綠化價值和經濟價值[20]??偨Y各地綠化栽培的應用情況,值得推薦的常見耐鹽植物有喬木類:銀杏、水杉、池杉、棕櫚、欒樹、構樹、楝樹、泡桐、法桐、青桐、櫸樹、榆樹、鹽樺、重陽木、蜀檜、珊瑚樹、揪樹、七葉樹、無患子、鵝掌楸、馬褂木、雪松、油松、花柏、龍柏、檜柏、側柏、圓柏、柏木、白蠟樹、香椿、臭椿、千頭椿、胡楊、灰葉胡楊、新疆楊、楓楊、中天楊、加拿大楊、毛白楊、國槐、柿、山楂、梨、杏樹、李、核桃、蘋果、垂柳、饅頭柳、沙棗、棗、桃、櫻桃、苦楝、刺槐、龍爪槐、毛刺槐、火炬樹、合歡、桑、文冠果、皂莢[12,14,20-24],灌木或小喬木類:桂花、紅葉石楠、女貞、大葉女貞、小葉女貞、金葉女貞、鳳尾蘭、紅葉李、海桐、線柏、檉柳、杞柳、單葉蔓荊、枸杞、白刺、馬藺、羅布麻、大葉黃楊、小葉黃楊、金葉黃楊、瓜子黃楊、劍麻、紫穗槐[12,14,20,23-24],花灌木:紅葉李、榆葉梅、珍珠梅、玫瑰、丁香、紅瑞木、珠美海棠、西府海棠、木槿、金銀木、石榴、紫薇、紫荊、紅葉小檗、薔薇、月季、豐花月季、連翹[12,21],藤本類:扶芳藤、凌霄、葡萄、地錦、金銀花、黃刺槐、紫藤、黃刺玫[12,25],草花類:孔雀草、萬壽菊、醉蝶花、美女櫻、百日草、虞美人、紫羅蘭、雞冠花、鳳仙花、龍口花、牽?;ā⒒埂⒑商m菊、天人菊、黑心菊、秋葵、鄒菊、金盞菊、鳶尾、射干、百合、常夏石竹、一串紅[21],草坪類:高羊茅、天堂草、黑麥草、結縷草、馬尼拉、馬蹄金、金錢草、白車軸草、酢漿草、細葉麥冬二色補血草(觀賞和飼草)、堿茅、中華節縷草、星星草(草坪和飼草)、草地早熟禾、無芒雀麥、白三葉[14,26-28]。
3.6合理配置植物在鹽漬土園林綠化改良過程中,總體植物配置應以草坪為基調,合理配置常綠或有特色樹種。這種植物配置的原理是:大面積使用草坪能夠增加地表覆蓋度,有效降低土壤蒸發量,抑制毛管水的上升運動,減少鹽分向地表的輸入[29];高大的喬木具有龐大而發達的根系,通過蒸騰作用吸收大量的地下水,起到生物排水的作用,有利于降低地下水位[30]。
3.7施用化學改良劑施用改良劑能夠顯著提高鹽漬化土壤的改良效果。鹽漬土改良劑主要包括以下類型:①化學酸性肥料,如過磷酸鈣,施用后可以降低土壤 pH,同時磷素能提高樹木的抗性,另外,施入適當的礦物性化肥,補充土壤中氮、磷、鉀、鐵等元素的含量,有明顯的改土效果;② 石膏、脫硫石膏、磷石膏、明礬、綠礬、糠醛渣、粉煤灰等,這些改良劑對堿性土壤均具有良好的改良效果;③ 脫鹽制劑,如何康、康地寶、美地那等。
3.8施用有機肥料施用有機肥是常用的鹽漬土方法。施用有機肥料具有多方面的好處[31]:①增加土壤養分;② 提高土壤有機礦物復合度,改善土壤微團聚體組成,促進大團聚體形成,有利于提高對水和養分吸貯和釋供性能,增強酶活性,加厚較穩定的疏松層,進而有利于脫鹽,同時團粒間的大孔隙能抑制土壤下層水分上升蒸發,起到保墑和抑制返鹽作用;③ 改善土壤生物性狀,增施有機物料能夠提高土壤微生物數量和酶活性,還能增加蚯蚓等土壤動物的數量。
3.9增強植物抗(耐)鹽堿技術增強植物對鹽堿危害的抵抗或忍耐能力,有助于提高鹽漬土綠化改土[32]。其技術措施主要包括3種:① 菌根接種,大量研究表明菌根能促進植物對礦質養分和水分的吸收利用,促進植物體內元素平衡,改變植物細胞生理代謝,進而增加其抗鹽堿性[33-35];② 保水劑處理,有研究表明采用保水劑處理苗木,造林成活率可提高20%左右[36],以保水劑加生根粉浸蘸根系一般可提高海島困難地造林成活率10%左右[37];③ 生長調節劑處理,例如外源ABA能緩和鹽脅迫對刺槐生長的抑制[38],外施亞精胺能夠提高濱黎葉片相對含水量,緩解吸水困難,提高抗鹽堿能力[39],多效唑浸種能緩解鹽脅迫對刺槐生長的抑制[40]。
3.10綜合措施由于鹽漬土的成因與理化性質等因素十分復雜,同時鹽漬土改良常具有反復性的特點,因此單一的技術措施一般很難獲得良好的改土效果。在鹽漬土園林綠化改土過程中,應因地制宜地將多改良措施結合在一起使用,充分發揮各種改良措施的優點,使得改良效果達到最佳。
4結語
鹽漬土地區城市園林綠化改土雖難度較大,但只要掌握鹽漬土形成機制,遵循水鹽運動規律,合理運用鹽漬土園林綠化改土基本原理,根據綠化區的功能要求和土地條件,采用適當科學的管理技術措施,就可以實現綠化美化。
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