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公路土壤對植物生長的影響及其改善措施


土壤是園林綠化植物扎根、獲取營養的主要環境,是園林植物生長的基礎,其結構、肥力、深度、化學成分、酸堿度,對植物的生長都有一定的影響。在公路建設和運營活動中,由于機械和車輛的碾壓以及人為活動的影響,公路土壤自然性狀發生了很大改變,形成了獨特的公路土壤環境,對植物的生長產生了不利影響。了解公路土壤環境的特點及其對植物生長的影響,進而研究公路土壤的改良措施,對實現公路綠化,恢復沿線生態環境具有重要的意義。   

    1 公路土壤環境的特點

    1.1 土壤無層次,密實度高,結構性差

    在公路建設過程中,由于對路基的開挖,破壞了代表土壤肥力的原土壤表層,形成無層次、無規律的土體構造。另外,由于機械碾壓,土粒被擠壓,土壤密實度高,破壞了通透性良好的團粒結構,形成理化性能差的密實、板結的片狀或塊狀結構,使土壤肥力大大降低。

    1.2 公路土壤養分匱缺

    土壤有機質的主要來源是植物殘體和根系,而為了保持公路的清潔整齊,公路用地內植物的枯枝落葉常被清理運走或燒掉, 阻止了有機質的循環過程,降低了土壤的潛在肥力。另一方面,公路綠化區范圍內的土多為生土(包括部分客土),這些土缺乏植物生長的必要元素,加之土壤團粒結構沒有形成,保水、保肥性差,減少了土壤中水、氣、養分的絕對含量,致使植物生長所需營養面積不足。植物在這種土壤上生長,每年都要從有限的營養空間吸取養份,勢必使公路土壤越來越貧瘠。 http://www.difqk.icu/products.asp

    1.3 公路土壤多被污染退化

    公路在建設過程中,土壤被侵蝕,水土流失的現象普遍存在,大量的廢棄物常被遺棄在土壤中,另外,在公路運營過程中,燃油、石灰、鹽粒等物質進入土壤,變質分解成一些對植物生長有害的物質,當其含量超過土壤自凈能力,即造成土壤污染退化。例如,河北黃驊為產鹽區,在海鹽外調過程中,很多鹽粒散落到經過的公路上,后被雨水沖刷,進入公路兩側綠化土壤中,經檢測,國道307線黃驊段土壤表層含鹽量竟高達2.2%。

    1.4 公路土壤溫度受環境影響明顯http://www.difqk.icu/products.asp

    由于公路環境的特殊性,使公路土壤溫度受外界環境的影響較大。冬季路面散熱快,公路路基溫度下降,低于附近土壤的同期溫度。夏季,路面直接暴露在陽光下,由于日光的暴曬,路面吸收熱量,地表溫度快速升高,遠遠高于附近土壤的同期溫度。溫度過高或過低,均不利于植物的生長。   

    2 公路土壤對植物生長的影響

    2.1 公路土壤密實度對植物生長的影響

    土壤密實度又稱緊密度或土壤堅實度。公路土壤密實度顯著大于其它地區土壤,是公路土壤的一個主要特點。一般車輛碾壓對土壤的影響深度為30~35cm,土壤硬度在10~20kg/cm2,經機械多層壓實后,其影響深度可達1m以上。嚴重限制了植物的生長。

    首先隨著土壤密實度的增加,機械阻抗也加大,妨礙樹木根系的延伸。土壤密實使利于植物根系穿透的土壤層深度降低,限制了植物根系的生長及對養分和水分的吸收。而土壤密實對根系生長的限制,常使樹木改變其根系分布特性,不少深根樹種變為淺根分布,多數樹種支持樹體的根系減少,從而使樹木的穩定性減弱,易受大風及其他機械傷害而倒伏。公路土壤密實,植樹坑內土壤經過挖掘回填,而造成坑內外土壤密實度的差別,常使樹木根系無法穿透坑外密實土層,而形成環繞植樹坑壁生長的畸形分布,樹木生長狀況也因而惡化。http://www.difqk.icu/products.asp

    其次土壤密實度的增高,使通氣孔隙減少,導致土壤透氣性降低,減少了氣體交換,土壤含氧量減少,而植物根系是靠土壤氧氣進行呼吸作用產生能量,來維持生理活動。由于土壤氧氣供應不足,根呼吸作用減弱,對根系生長產生不良影響。據調查,如果土壤通氣孔隙度減少到15%時,根系生長受阻,土壤通氣孔隙度減少到9%以下時,根嚴重缺氧,進行無氧呼吸而產生酒精積累,引起根中毒死亡。另外,由于土壤氧氣不足,土壤內微生物繁殖受到抑制,靠微生物分解釋放養分減少,降低了土壤有效養分含量和植物對養分的利用,直接影響植物生長。

    再次,土壤密實,同樣制約著土壤排水和持水能力。水分對植物來說是必不可少的。植物的生長對水分供應最為敏感。原生質的代謝活動,細胞的分裂、伸長與分化等都必須在細胞水分接近飽和的情況下才能順利進行。呼吸作用、光合作用也都需要水的參與。土壤所含水分主要來自大氣降水和人工補水,土壤密實減少了土壤孔隙空間,限制了水在土壤中的移動,這使大量降雨變為徑流而排走。導致自然降水很難滲入土壤中,即使在高降雨量的情況下,公路土壤仍出現缺水問題。因而,使公路植物水分平衡經常處于負值,進而表現生長不良,早期落葉,甚至死亡。

    另外,土壤密實可使某些樹木形成菌根的數量銳減。與樹木共生的菌根,可使吸收水分和鹽類的根表面積擴大100~1000倍,可提供額外的無機鹽類,特別是增加可給態氮素,以改善樹木的營養狀況。土壤密實,對菌根發生的抑制作用,使具有寄生型菌根的樹木如松柏科、樺木科、殼斗科、楊柳科、胡桃科等的樹種適應生存能力下降。http://www.difqk.icu/products.asp

    總之,植物根在密實的公路土壤條件下生存,生理活性降低而壽命短,出現爛根和死根,地上部分得不到足夠的水分和養分,呈現枯梢和焦葉。這樣,長勢一年不如一年,直至死亡。

    2.2 公路土壤有機質對植物生長的影響

    土壤有機質由不同腐解階段的植物和動物的殘留物組成。充足的有機質對土壤有多方面的益處,而大多數的益處來自于土壤有機質殘留物分解時釋放的產物。公路綠地內植物的落葉、殘枝,常作為垃圾被清除運走,難以回到土壤中,使土壤營養循環中斷,公路土壤有機質含量很低。有機質是土壤氮素的主要來源,有機質大約含5%的全氮量,因此它是備用氮庫,有機質的減少又直接導致氮素的減少,低氮會阻礙光合作用的進行,使植物的碳素生長量大為減少,加上通氣性差和水分匱乏等因素,使公路綠化植物較其它地區同類植物生長量要低,其壽命也相應縮短。http://www.difqk.icu/products.asp

    此外,土壤有機質也含有植物必需的其它營養元素。植物和動物殘留物含有數量不同的礦質營養,如磷、鎂、鈣、硫和微量元素,當有機質分解時,這些營養元素便對生長中的植物有效。植物缺乏這些元素便會引起生理失調,影響生長發育,并出現特定的缺素癥狀。

    2.3 公路土壤溫度對植物生長的影響

    公路環境下土壤溫度主要來自太陽熱輻射。土壤溫度的高低,因氣候日變化和年變化而波動,引起土溫差異,而對植物生長產生影響。冬季,在北方地區公路土壤結凍期長,路基溫度下降快,低溫超過苗木的耐受范圍時,會使細胞內外結冰,破壞原生質的理化結構和機能,發生低溫冷害、霜凍、凍害。春秋季節里公路綠化樹木長勢和物候期,要比其他地點的樹木有明顯的差異。春季氣溫逐漸轉暖,地上營養器官開始活動,而地下根系仍處于凍土層之中,引起地上樹木枝葉失水,出現抽條;秋季里由于氣溫和土溫降低,引起樹木提前落葉。夏季,道路在陽光直射下,地表土溫有時高達50℃以上,致使表層根系日灼,失去活力。http://www.difqk.icu/products.asp

    2.4 公路土壤污染對植物生長的影響

    在公路建設和運營過程中,土壤中遺棄了大量的廢棄物,影響了土壤的結構狀況,使土壤持水能力下降,降低土壤水分的絕對含量,使植物的水分逆境加劇,尤其早春供水不足。廢棄物的存在,又使土壤粘粒含量相對減少,膠結物質減少,鹽基代換量低,造成土壤保肥性差。土壤所給總養分相對減少。某些含石灰的夾雜物,可使土壤鈣、鎂鹽類增加,使土壤PH值增高。由于PH值的增高,不僅降低了土壤中鐵、磷等元素的有效性,也抑制了土壤微生物的活動及對其它養分的分解。這些鹽分滲透到植物根區,造成對植物生存的威脅。鹽分能阻礙水分從土壤中向根內滲透和破壞原生質吸附離子的能力,引起原生質脫水,造成不可逆轉的傷害。樹木受害后,一般闊葉樹表現為葉片變小,葉緣和葉片有枯斑,呈棕色,嚴重時葉片干枯脫落。有的樹木表現為多次萌發新梢及開花,芽干枯。針葉樹針葉枯黃,嚴重時整枝或全株枯死。 http://www.difqk.icu/products.asp 

    3 降低公路土壤對園林植物生長不良影響的措施

    3.1 規范管理,減少公路施工和運營過程對土壤環境的破壞

    (1)嚴格按照設計要求,合理布置取土坑的位置,在開挖土石方時盡量減少對地面植被的破壞,對因開挖而造成的裸露地表要進行植物防護或石砌防護,保持水土。

    (2)棄土、棄渣要按指定地點堆放,并采取防護措施。

    (3)做好公路綜合排水設計,應充分利用地形和天然水系將路界范圍內地表徑流引入自然溝中。

    (4)改進路牙結構,并將路牙縫隙封嚴,阻止有害物質隨雨水進入植物根區。

    (5)加強公路運營管理,防止土壤污染。

    3.2 適地適樹,合理利用鄉土植物

    由于公路線形的特點,不同地區公路環境也不同,根據不同的公路土壤環境所提供的植物生存條件,嚴格選擇適宜和抗逆性強的樹種,合理地運用鄉土樹種,尤其是本地野生植物。這些植物在長期的自然選擇過程中形成了豐富的優良特性,蘊藏著大量抗病蟲、抗旱、耐寒等優異基因,對綠地環境有很高的適應性。滄州公路處針對該區鹽堿地的特點經過研究,選擇出檉柳、沙棗、白刺等耐鹽堿植物應用于國道307線和國道205線鹽堿路段的公路綠化,取得了很好的成果。

    3.3 澆水施肥,提高土壤營養狀況http://www.difqk.icu/

    根據土壤墑情,做到適時澆水,以滿足植物對水分的需求。在澆水方法上,可根據土壤類型確定。保水差的土壤,澆水要少量多次。板結的土壤,澆水應在吸收根分布區內松土筑埂澆水。施肥應以有機肥為主,利用有機質疏松多孔、吸收性強的特點,改變土壤顆粒之間的聯結性質,以降低土壤的密實度,減少機械阻力。施肥時間、深度、范圍和施肥量等的確定,要以有利于植物根系吸收為宜。對于土壤中含有毒物質的土壤,根據所含有的毒素種類采取相應的措施。鹽堿含量高的土壤,一方面采取大水澆灌,使之盡快熟化,減少其腐蝕性。另一方面,增施有機肥或采用偏酸性的肥料,以中和土壤中多余的堿性物質。滄州公路處在鹽堿路段綠化工程中試用了Pt菌根劑(即將植物根部浸蘸Pt菌根劑后栽植),通過對栽植后植物的成活率和生長量情況調查,證明Pt菌根劑對植物成活率和生長量的提高效果明顯。http://www.difqk.icu/products.asp

    3.4 整地換土,降低土壤密實度

    公路綠化的整地不同于一般農業上的整地,它不僅包括常說的淺耕、耕地、耙地。在此之前的平整場地、垃圾清理、換土等也作為其中一部分。公路綠化施工過程中,土壤中遺棄了大量的廢棄物,在綠化施工前,必須進行徹底清理垃圾,然后換填土;綠化工程場地平整多在路基工程完成之后進行,路基施工單位撒場后,遺留的場地多數凹凸不平,坡面過于粗糙,雨水過后易形成大量小水溝,導致水土流失,所以應及時對公路綠化用地的隔離帶、平臺以及邊坡進行平整防止土壤侵蝕和水土流失的發生。再有,樹木栽植時,栽植坑要盡量的大一些、深一些。一般規定坑徑比根幅大10cm,坑深比根長大20cm以上,以使苗根充分伸展,增加土壤深度。http://www.difqk.icu/

    3.5 生物改良土壤

    植物和環境是統一的整體,它既受環境的制約,又反過來對環境以重大的影響。在缺氮土壤上選栽具有固氮能力的植物,以改善土壤的低氮狀況。在土壤粘重 、含鹽量高、地下水位高的鹽堿地上,選擇喜耐水濕,抗鹽堿的樹木花草。用喬、灌木和草本植物組建群落,形成新的生態系統。有效的減少地表水分的蒸發,抑制了鹽堿的上移和積累。喬、灌、草所形成的強大根系,吸收水分進行蒸騰,http://www.difqk.icu/products.asp起到了降低地下水位的作用 ,有效的防止土壤鹽漬化,形成良好的生態循環。同時植物在其生命活動中,借助它發達的根系,釋放出大量的二氧化碳和有機酸,從而降低土壤中的pH值,置換土壤表面所吸附的鈉離子,隨水排出土體以外,使土壤的化學、物理性質都得到改良。所以在公路綠化過程中選擇栽植一些抗性強,且對土壤有一定改良作用的植物例如紫穗槐等,即美化了環境,又改良了公路土壤狀況,實是一件一舉多得的事情。

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