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公路土壤对植物生长的影响及其改善措施


土壤是园林绿化植物扎根、获取营养的主要环境,是园林植物生长的基础,其结构、肥力、深度、化学成分、酸碱度,对植物的生长都有一定的影响。在公路建设和运营活动中,由于机械和车辆的碾压以及人为活动的影响,公路土壤自然性状发生了很大改变,形成了独特的公路土壤环境,对植物的生长产生了不利影响。了解公路土壤环境的特点及其对植物生长的影响,进而研究公路土壤的改良措施,对实现公路绿化,恢复沿线生态环境具有重要的意义。   

    1 公路土壤环境的特点

    1.1 土壤无层次,密实度高,结构性差

    在公路建设过程中,由于对路基的开挖,破坏了代表土壤肥力的原土壤表层,形成无层次、无规律的土体构造。另外,由于机械碾压,土粒被挤压,土壤密实度高,破坏了通透性良好的团粒结构,形成理化性能差的密实、板结的片状或块状结构,使土壤肥力大大降低。

    1.2 公路土壤养分匮缺

    土壤有机质的主要来源是植物残体和根系,而为了保持公路的清洁整齐,公路用地内植物的枯枝落叶常被清理运走或烧掉, 阻止了有机质的循环过程,降低了土壤的潜在肥力。另一方面,公路绿化区范围内的土多为生土(包括部分客土),这些土缺乏植物生长的必要元素,加之土壤团粒结构没有形成,保水、保肥性差,减少了土壤中水、气、养分的绝对含量,致使植物生长所需营养面积不足。植物在这种土壤上生长,每年都要从有限的营养空间吸取养份,势必使公路土壤越来越贫瘠。 http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    1.3 公路土壤多被污染退化

    公路在建设过程中,土壤被侵蚀,水土流失的现象普遍存在,大量的废弃物常被遗弃在土壤中,另外,在公路运营过程中,燃油、石灰、盐粒等物质进入土壤,变质分解成一些对植物生长有害的物质,当其含量超过土壤自净能力,即造成土壤污染退化。例如,河北黄骅为产盐区,在海盐外调过程中,很多盐粒散落到经过的公路上,后被雨水冲刷,进入公路两侧绿化土壤中,经检测,国道307线黄骅段土壤表层含盐量竟高达2.2%。

    1.4 公路土壤温度受环境影响明显http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    由于公路环境的特殊性,使公路土壤温度受外界环境的影响较大。冬季路面散热快,公路路基温度下降,低于附近土壤的同期温度。夏季,路面直接暴露在阳光下,由于日光的暴晒,路面吸收热量,地表温度快速升高,远远高于附近土壤的同期温度。温度过高或过低,均不利于植物的生长。   

    2 公路土壤对植物生长的影响

    2.1 公路土壤密实度对植物生长的影响

    土壤密实度又称紧密度或土壤坚实度。公路土壤密实度显著大于其它地区土壤,是公路土壤的一个主要特点。一般车辆碾压对土壤的影响深度为30~35cm,土壤硬度在10~20kg/cm2,经机械多层压实后,其影响深度可达1m以上。严重限制了植物的生长。

    首先随着土壤密实度的增加,机械阻抗也加大,妨碍树木根系的延伸。土壤密实使利于植物根系穿透的土壤层深度降低,限制了植物根系的生长及对养分和水分的吸收。而土壤密实对根系生长的限制,常使树木改变其根系分布特性,不少深根树种变为浅根分布,多数树种支持树体的根系减少,从而使树木的稳定性减弱,易受大风及其他机械伤害而倒伏。公路土壤密实,植树坑内土壤经过挖掘回填,而造成坑内外土壤密实度的差别,常使树木根系无法穿透坑外密实土层,而形成环绕植树坑壁生长的畸形分布,树木生长状况也因而恶化。http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    其次土壤密实度的增高,使通气孔隙减少,导致土壤透气性降低,减少了气体交换,土壤含氧量减少,而植物根系是靠土壤氧气进行呼吸作用产生能量,来维持生理活动。由于土壤氧气供应不足,根呼吸作用减弱,对根系生长产生不良影响。据调查,如果土壤通气孔隙度减少到15%时,根系生长受阻,土壤通气孔隙度减少到9%以下时,根严重缺氧,进行无氧呼吸而产生酒精积累,引起根中毒死亡。另外,由于土壤氧气不足,土壤内微生物繁殖受到抑制,靠微生物分解释放养分减少,降低了土壤有效养分含量和植物对养分的利用,直接影响植物生长。

    再次,土壤密实,同样制约着土壤排水和持水能力。水分对植物来说是必不可少的。植物的生长对水分供应最为敏感。原生质的代谢活动,细胞的分裂、伸长与分化等都必须在细胞水分接近饱和的情况下才能顺利进行。呼吸作用、光合作用也都需要水的参与。土壤所含水分主要来自大气降水和人工补水,土壤密实减少了土壤孔隙空间,限制了水在土壤中的移动,这使大量降雨变为径流而排走。导致自然降水很难渗入土壤中,即使在高降雨量的情况下,公路土壤仍出现缺水问题。因而,使公路植物水分平衡经常处于负值,进而表现生长不良,早期落叶,甚至死亡。

    另外,土壤密实可使某些树木形成菌根的数量锐减。与树木共生的菌根,可使吸收水分和盐类的根表面积扩大100~1000倍,可提供额外的无机盐类,特别是增加可给态氮素,以改善树木的营养状况。土壤密实,对菌根发生的抑制作用,使具有寄生型菌根的树木如松柏科、桦木科、壳斗科、杨柳科、胡桃科等的树种适应生存能力下降。http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    总之,植物根在密实的公路土壤条件下生存,生理活性降低而寿命短,出现烂根和死根,地上部分得不到足够的水分和养分,呈现枯梢和焦叶。这样,长势一年不如一年,直至死亡。

    2.2 公路土壤有机质对植物生长的影响

    土壤有机质由不同腐解阶段的植物和动物的残留物组成。充足的有机质对土壤有多方面的益处,而大多数的益处来自于土壤有机质残留物分解时释放的产物。公路绿地内植物的落叶、残枝,常作为垃圾被清除运走,难以回到土壤中,使土壤营养循环中断,公路土壤有机质含量很低。有机质是土壤氮素的主要来源,有机质大约含5%的全氮量,因此它是备用氮库,有机质的减少又直接导致氮素的减少,低氮会阻碍光合作用的进行,使植物的碳素生长量大为减少,加上通气性差和水分匮乏等因素,使公路绿化植物较其它地区同类植物生长量要低,其寿命也相应缩短。http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    此外,土壤有机质也含有植物必需的其它营养元素。植物和动物残留物含有数量不同的矿质营养,如磷、镁、钙、硫和微量元素,当有机质分解时,这些营养元素便对生长中的植物有效。植物缺乏这些元素便会引起生理失调,影响生长发育,并出现特定的缺素症状。

    2.3 公路土壤温度对植物生长的影响

    公路环境下土壤温度主要来自太阳热辐射。土壤温度的高低,因气候日变化和年变化而波动,引起土温差异,而对植物生长产生影响。冬季,在北方地区公路土壤结冻期长,路基温度下降快,低温超过苗木的耐受范围时,会使细胞内外结冰,破坏原生质的理化结构和机能,发生低温冷害、霜冻、冻害。春秋季节里公路绿化树木长势和物候期,要比其他地点的树木有明显的差异。春季气温逐渐转暖,地上营养器官开始活动,而地下根系仍处于冻土层之中,引起地上树木枝叶失水,出现抽条;秋季里由于气温和土温降低,引起树木提前落叶。夏季,道路在阳光直射下,地表土温有时高达50℃以上,致使表层根系日灼,失去活力。http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    2.4 公路土壤污染对植物生长的影响

    在公路建设和运营过程中,土壤中遗弃了大量的废弃物,影响了土壤的结构状况,使土壤持水能力下降,降低土壤水分的绝对含量,使植物的水分逆境加剧,尤其早春供水不足。废弃物的存在,又使土壤粘粒含量相对减少,胶结物质减少,盐基代换量低,造成土壤保肥性差。土壤所给总养分相对减少。某些含石灰的夹杂物,可使土壤钙、镁盐类增加,使土壤PH值增高。由于PH值的增高,不仅降低了土壤中铁、磷等元素的有效性,也抑制了土壤微生物的活动及对其它养分的分解。这些盐分渗透到植物根区,造成对植物生存的威胁。盐分能阻碍水分从土壤中向根内渗透和破坏原生质吸附离子的能力,引起原生质脱水,造成不可逆转的伤害。树木受害后,一般阔叶树表现为叶片变小,叶缘和叶片有枯斑,呈棕色,严重时叶片干枯脱落。有的树木表现为多次萌发新梢及开花,芽干枯。针叶树针叶枯黄,严重时整枝或全株枯死。 http://www.dgquanhua.cn/products.asp 

    3 降低公路土壤对园林植物生长不良影响的措施

    3.1 规范管理,减少公路施工和运营过程对土壤环境的破坏

    (1)严格按照设计要求,合理布置取土坑的位置,在开挖土石方时尽量减少对地面植被的破坏,对因开挖而造成的裸露地表要进行植物防护或石砌防护,保持水土。

    (2)弃土、弃渣要按指定地点堆放,并采取防护措施。

    (3)做好公路综合排水设计,应充分利用地形和天然水系将路界范围内地表径流引入自然沟中。

    (4)改进路牙结构,并将路牙缝隙封严,阻止有害物质随雨水进入植物根区。

    (5)加强公路运营管理,防止土壤污染。

    3.2 适地适树,合理利用乡土植物

    由于公路线形的特点,不同地区公路环境也不同,根据不同的公路土壤环境所提供的植物生存条件,严格选择适宜和抗逆性强的树种,合理地运用乡土树种,尤其是本地野生植物。这些植物在长期的自然选择过程中形成了丰富的优良特性,蕴藏着大量抗病虫、抗旱、耐寒等优异基因,对绿地环境有很高的适应性。沧州公路处针对该区盐碱地的特点经过研究,选择出柽柳、沙枣、白刺等耐盐碱植物应用于国道307线和国道205线盐碱路段的公路绿化,取得了很好的成果。

    3.3 浇水施肥,提高土壤营养状况http://www.dgquanhua.cn/

    根据土壤墒情,做到适时浇水,以满足植物对水分的需求。在浇水方法上,可根据土壤类型确定。保水差的土壤,浇水要少量多次。板结的土壤,浇水应在吸收根分布区内松土筑埂浇水。施肥应以有机肥为主,利用有机质疏松多孔、吸收性强的特点,改变土壤颗粒之间的联结性质,以降低土壤的密实度,减少机械阻力。施肥时间、深度、范围和施肥量等的确定,要以有利于植物根系吸收为宜。对于土壤中含有毒物质的土壤,根据所含有的毒素种类采取相应的措施。盐碱含量高的土壤,一方面采取大水浇灌,使之尽快熟化,减少其腐蚀性。另一方面,增施有机肥或采用偏酸性的肥料,以中和土壤中多余的碱性物质。沧州公路处在盐碱路段绿化工程中试用了Pt菌根剂(即将植物根部浸蘸Pt菌根剂后栽植),通过对栽植后植物的成活率和生长量情况调查,证明Pt菌根剂对植物成活率和生长量的提高效果明显。http://www.dgquanhua.cn/products.asp

    3.4 整地换土,降低土壤密实度

    公路绿化的整地不同于一般农业上的整地,它不仅包括常说的浅耕、耕地、耙地。在此之前的平整场地、垃圾清理、换土等也作为其中一部分。公路绿化施工过程中,土壤中遗弃了大量的废弃物,在绿化施工前,必须进行彻底清理垃圾,然后换填土;绿化工程场地平整多在路基工程完成之后进行,路基施工单位撒场后,遗留的场地多数凹凸不平,坡面过于粗糙,雨水过后易形成大量小水沟,导致水土流失,所以应及时对公路绿化用地的隔离带、平台以及边坡进行平整防止土壤侵蚀和水土流失的发生。再有,树木栽植时,栽植坑要尽量的大一些、深一些。一般规定坑径比根幅大10cm,坑深比根长大20cm以上,以使苗根充分伸展,增加土壤深度。http://www.dgquanhua.cn/

    3.5 生物改良土壤

    植物和环境是统一的整体,它既受环境的制约,又反过来对环境以重大的影响。在缺氮土壤上选栽具有固氮能力的植物,以改善土壤的低氮状况。在土壤粘重 、含盐量高、地下水位高的盐碱地上,选择喜耐水湿,抗盐碱的树木花草。用乔、灌木和草本植物组建群落,形成新的生态系统。有效的减少地表水分的蒸发,抑制了盐碱的上移和积累。乔、灌、草所形成的强大根系,吸收水分进行蒸腾,http://www.dgquanhua.cn/products.asp起到了降低地下水位的作用 ,有效的防止土壤盐渍化,形成良好的生态循环。同时植物在其生命活动中,借助它发达的根系,释放出大量的二氧化碳和有机酸,从而降低土壤中的pH值,置换土壤表面所吸附的钠离子,随水排出土体以外,使土壤的化学、物理性质都得到改良。所以在公路绿化过程中选择栽植一些抗性强,且对土壤有一定改良作用的植物例如紫穗槐等,即美化了环境,又改良了公路土壤状况,实是一件一举多得的事情。

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