天津濱海新區行道樹法桐衰弱成因分析?

張 濤 楊永利, 張 清 王國強 劉 鑫 陳國強

1 天津泰達鹽堿地綠化研究中心有限公司 天津 300457

2 天津泰達綠化科技集團股份有限公司 天津 300457

3 天津濱海新區綠化養護管理有限公司 天津 300457

法桐學名三球懸鈴木(Platanus orientalis),樹姿優美,適應性強,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的城市綠化中得到廣泛應用[4]。但是,近年來部分地區行道樹法桐的長勢出現不同程度的衰弱現象,甚至移植多年且前期生長正常的法桐也出現上述問題[5]。本文采用樹木活力度作為評價指標,對天津中心商務片區栽植的行道樹法桐長勢進行評價分級,并分析其長勢衰弱的原因,為行道樹法桐的養護管理以及類似地區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 調查區概況

調查區位于天津中心商務片區,地處濱海新區核心地帶,屬暖溫帶季風型大陸氣候,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,降水隨季節變化顯著。以行道樹法桐的健康狀況和立地土壤為主要調查內容,調查區域分別為響螺灣商務區、于家堡金融區、天堿商業區,調查道路數量分別為13條、12條、4條。區域內的綠化種植采取鋪設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,但普遍長勢衰弱,更換率高達30%,難以形成良好的道路綠化景觀。

1.2 行道樹法桐長勢分級

本研究以樹木活力度作為評價指標,于2017年10月對調查區域內所有行道樹法桐的長勢進行分級。綜合考慮道路朝向、周邊綠地面積、周邊建筑情況等環境條件[6],共劃分5個等級。調查時,先在每個調查區選出每個等級的“標準行道樹”3~5株,并以此為基準對法桐的活力度進行評價分級。根據活力度等級,將法桐長勢劃分為3種(圖1):甲級(長勢健康)、乙級(長勢一般)、丙級(長勢較差)。

圖1 法桐長勢分級模式圖

1.3 樣品采集與分析

調查區土壤樣品分2017年10月下旬和2018年5月中旬兩次進行采集,各采樣點選擇至少3株具有代表性的個體,并沿其樹冠投影線進行隨機選點,分層采集0~60 cm層次的土壤樣品,并根據需要測定其pH值、EC值、水溶性鹽分離子含量、有機質含量,以及速效養分含量。采回的土壤樣品經自然風干后,碾碎過篩備用。各項土壤指標檢測按照鮑士旦[7]所述方法進行。

調查區采用中水灌溉,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,各項指標的測定方法與土壤樣品相同。最后計算殘余碳酸鈉(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項指標[8－9]。

1.4 數據處理

全部數據采用Excel 2010及SPSS 18進行統計處理。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多重比較法檢驗變量間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 各區域法桐長勢

法桐需要較大的生長空間才能長勢良好,而在天津市作為行道樹的長勢非常不穩定[10]。本次共調查法桐6 770株,結果(表1)表明,調查區內法桐的整體長勢一般,高達75.21%的植株需要加強養護管理,另有11.79%的植株已失去養護價值,需要進行更換。區域間對比發現,于家堡法桐長勢健康的植株數量占比最高,為19.09%；響螺灣法桐長勢較差的植株占比最高,為14.16%；天堿法桐普遍長勢一般,長勢為乙級的植株占比達90.42%。調查還發現,乙級(長勢一般)和丙級(長勢較差)法桐普遍出現葉緣焦枯甚至提早脫落的現象,是造成區域內行道樹法桐長勢評級整體降低的主要因素。

表1 調查區行道樹法桐長勢

2.2 法桐苗木選擇及植被群落構成

調查發現,各區域栽植的法桐均為速生品種,具有樹干通直,生長速度快,少球少毛等優點[11],但抗逆性較差,易受不利環境的影響。此外,在天津市進行法桐移栽時,為保證成活率,苗木胸徑不宜超過12 cm[12],而據相關綠化施工設計資料統計,調查區域栽植的行道樹法桐均大于此規格,但移栽苗木胸徑與法桐長勢等級之間未呈現相關性。

調查區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)兩種綠籬植物構成,結構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36株·m－2,且預留的樹穴空間狹小。作為落葉大喬木,法桐栽植密度過大會壓縮植株正常生長空間,出現偏冠、枯枝、長勢衰弱等問題[13],綠籬植物密集會影響淺層土壤的通氣透水性,同時與法桐爭奪水分及養分。雖然道路綠化帶植被群落單一且栽植密度過大會對法桐的長勢造成不利影響,但仍有部分植株可正常生長,故不是造成調查區域行道樹法桐整體長勢不佳的主要原因。

2.3 灌溉水水質

研究表明,灌溉水的水質不佳會造成土壤次生堿化[14]。檢測結果表明,調查區域內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的特點。經計算,綠化中水的RSC＝－2.722 2,SAR＝0.359 3,SSP＝4.841 7,進一步計算[8]發現,區域內綠化中水為非堿性水,不會造成土壤的進一步堿化,一般情況下可供灌溉使用。但本調查綠化中水樣品的TDS為1 199.4 mg·L－1,Cl－含量為366.4 mg·L－1,均超出相關國家標準的要求[15],而Cl－會對植物產生毒害作用,造成葉片燒傷壞死,嚴重時可出現落葉及明顯的頂枯病,進而造成植物死亡[16],符合調查區域內長勢衰弱法桐的癥狀。雖然采用中水灌溉會對法桐的長勢造成不利影響,但仍有部分植株可正常生長,故不是造成調查區域行道樹法桐整體長勢不佳的主要原因。

2.4 土壤理化性質

2017年10月采集的土壤樣品檢測結果表明,調查區域內土壤的有機質含量、速效養分含量均達到天津市綠地土壤質量的相關要求[17],且各法桐長勢等級之間均沒有顯著差異,故調查區域內的土壤養分能夠滿足法桐生長需求,不是造成法桐長勢衰弱的原因。

檢測結果表明,調查區域內土壤呈堿性,同一區域各長勢等級間沒有顯著差異(圖2a)；除于家堡外,行道樹法桐長勢較差區域的土壤EC值均顯著(P<0.05)高于長勢較好的區域(圖2b)。各樣點土壤指標均符合相關要求(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,嚴重者甚至會導致死亡[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],但與法桐長勢有一定的相關性,故于2018年5月對調查中發現的兩處典型區域土壤進一步采樣檢測。

圖2 調查區域土壤基本情況

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

圖3 典型區域行道樹法桐長勢對比

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

圖4 各典型區域土壤全鹽量

調查區域道路兩側的綠化帶均鋪設有排鹽暗管,能夠有效防止種植土層返鹽,且采用客土栽植,故上述典型區域中、下層土壤增加的鹽分并非來自于自然環境。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。據了解,該區域使用的融雪劑為海水經曬鹽濃縮后形成的鹵水,在噴灑過程中,鹵水可能會直接沖入綠化帶土壤；此外,道路的排水設計使含鹽雪水向道路兩側低洼處流動聚集,并通過來往車輛濺入、路緣石縫隙滲入等方式進入綠化帶土壤,即使架設綠化帶擋雪板,也無法完全阻隔含鹽雪水。新金融大道長勢衰弱的法桐均位于道路兩側排水設計的低洼處,符合上述規律；而安陽橋南側由于道路封閉,無法進行除雪作業,因此法桐正常生長。由此推論,區域內行道樹法桐長勢衰弱與融雪劑污染具有一定聯系。

土壤全鹽量過高會導致法桐葉片邊緣發黃、向內卷曲,嚴重時整個葉片發黃[20]。融雪劑中的鹽分可影響土壤長達15年[21],雖然可通過灌水洗鹽結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],當這些中性鹽類被淋洗后,土壤會發生次生堿化[23],在本次調查中也發現了類似的現象。調查區域受融雪劑危害嚴重的樣點,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,而與之對應的是,表層土壤的pH值顯著(P<0.05)高于中、下層土壤(表2)。因此融雪劑對行道樹的危害并非簡單的灌水洗鹽就可以解決,應以預防為主。

表2 典型樣點土壤pH值及Na＋、Cl－占全鹽量百分比(平均值±標準誤)

3 結論與建議

3.1 結論

本次調查中發現,融雪劑污染引發的土壤鹽化及灌溉淋洗后的脫鹽堿化是區域內法桐長勢衰弱的主要原因。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移至根系分布層,造成行道樹的生理性干旱,長勢衰弱；如將此癥狀誤判為普通的缺水而加大灌水量,又會發生土壤的脫鹽返堿現象,對法桐造成進一步的堿害,陷入“越弱越澆、越澆越弱”的怪圈。由于融雪劑對行道樹的危害持續時間長,且難以通過簡單的灌水洗鹽解決,故應以預防為主。

3.2 建議

為減輕融雪劑對行道樹的危害,建議主管單位組織協調市政與園林綠化部門之間的合作關系,在加強物理除雪的同時,使用環保型融雪劑,如醋酸鈣鎂鹽(calcium magnesium acetate,CMA)等,其對道路設施的腐蝕性較低,對花草基本無損害,且融雪性能優良,優于傳統的氯鹽型融雪劑[24]。雖然CMA的使用成本高于鹵水,但安全環保,不會造成行道樹死亡,從而提高道路綠化帶的生態效益,提升景觀效果,并可節省大量更換苗木以及搭建綠化帶擋雪板的成本。