天津滨海新区行道树法桐衰弱成因分析∗

张 涛 杨永利, 张 清 王国强 刘 鑫 陈国强

1 天津泰达盐碱地绿化研究中心有限公司 天津 300457

2 天津泰达绿化科技集团股份有限公司 天津 300457

3 天津滨海新区绿化养护管理有限公司 天津 300457

法桐学名三球悬铃木(Platanus orientalis),树姿优美,适应性强,是世界著名的行道树种[1],可有效改善街道附近小气候[2],遮荫效果好[3],在我国黄河流域和长江中下游地区的城市绿化中得到广泛应用[4]。但是,近年来部分地区行道树法桐的长势出现不同程度的衰弱现象,甚至移植多年且前期生长正常的法桐也出现上述问题[5]。本文采用树木活力度作为评价指标,对天津中心商务片区栽植的行道树法桐长势进行评价分级,并分析其长势衰弱的原因,为行道树法桐的养护管理以及类似地区的行道树衰弱问题提供参考及合理化的建议。

1 研究方法

1.1 调查区概况

调查区位于天津中心商务片区,地处滨海新区核心地带,属暖温带季风型大陆气候,全年平均气温13.0℃,高温极值40.9℃,低温极值为－18.3℃,年平均降水量566.0 mm,降水随季节变化显著。以行道树法桐的健康状况和立地土壤为主要调查内容,调查区域分别为响螺湾商务区、于家堡金融区、天碱商业区,调查道路数量分别为13条、12条、4条。区域内的绿化种植采取铺设排盐暗管和更换客土的工程改良措施,法桐多已栽植3~4年,但普遍长势衰弱,更换率高达30%,难以形成良好的道路绿化景观。

1.2 行道树法桐长势分级

本研究以树木活力度作为评价指标,于2017年10月对调查区域内所有行道树法桐的长势进行分级。综合考虑道路朝向、周边绿地面积、周边建筑情况等环境条件[6],共划分5个等级。调查时,先在每个调查区选出每个等级的“标准行道树”3~5株,并以此为基准对法桐的活力度进行评价分级。根据活力度等级,将法桐长势划分为3种(图1):甲级(长势健康)、乙级(长势一般)、丙级(长势较差)。

图1 法桐长势分级模式图

1.3 样品采集与分析

调查区土壤样品分2017年10月下旬和2018年5月中旬两次进行采集,各采样点选择至少3株具有代表性的个体,并沿其树冠投影线进行随机选点,分层采集0~60 cm层次的土壤样品,并根据需要测定其pH值、EC值、水溶性盐分离子含量、有机质含量,以及速效养分含量。采回的土壤样品经自然风干后,碾碎过筛备用。各项土壤指标检测按照鲍士旦[7]所述方法进行。

调查区采用中水灌溉,水样于2018年3月中旬分3次采自绿化中水管网出口处,采集的水样密封后置于低温避光条件下保存,测定pH值及盐分离子含量,各项指标的测定方法与土壤样品相同。最后计算残余碳酸钠(RSC)、钠吸附比(SAR)、钠离子占阳离子百分率(SSP)和溶解性总固体(TDS)4项指标[8－9]。

1.4 数据处理

全部数据采用Excel 2010及SPSS 18进行统计处理。采用单因素方差分析(one-way ANOVA)比较不同处理间的差异；采用Duncan多重比较法检验变量间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 各区域法桐长势

法桐需要较大的生长空间才能长势良好,而在天津市作为行道树的长势非常不稳定[10]。本次共调查法桐6 770株,结果(表1)表明,调查区内法桐的整体长势一般,高达75.21%的植株需要加强养护管理,另有11.79%的植株已失去养护价值,需要进行更换。区域间对比发现,于家堡法桐长势健康的植株数量占比最高,为19.09%；响螺湾法桐长势较差的植株占比最高,为14.16%；天碱法桐普遍长势一般,长势为乙级的植株占比达90.42%。调查还发现,乙级(长势一般)和丙级(长势较差)法桐普遍出现叶缘焦枯甚至提早脱落的现象,是造成区域内行道树法桐长势评级整体降低的主要因素。

表1 调查区行道树法桐长势

2.2 法桐苗木选择及植被群落构成

调查发现,各区域栽植的法桐均为速生品种,具有树干通直,生长速度快,少球少毛等优点[11],但抗逆性较差,易受不利环境的影响。此外,在天津市进行法桐移栽时,为保证成活率,苗木胸径不宜超过12 cm[12],而据相关绿化施工设计资料统计,调查区域栽植的行道树法桐均大于此规格,但移栽苗木胸径与法桐长势等级之间未呈现相关性。

调查区域所有道路绿化带的植被群落仅由法桐搭配大叶黄杨(Buxus megistophylla)或金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)两种绿篱植物构成,结构单一且栽植密度较大,法桐的株间距仅为4 m,绿篱植物栽植密度高达36株·m－2,且预留的树穴空间狭小。作为落叶大乔木,法桐栽植密度过大会压缩植株正常生长空间,出现偏冠、枯枝、长势衰弱等问题[13],绿篱植物密集会影响浅层土壤的通气透水性,同时与法桐争夺水分及养分。虽然道路绿化带植被群落单一且栽植密度过大会对法桐的长势造成不利影响,但仍有部分植株可正常生长,故不是造成调查区域行道树法桐整体长势不佳的主要原因。

2.3 灌溉水水质

研究表明,灌溉水的水质不佳会造成土壤次生碱化[14]。检测结果表明,调查区域内绿化中水的全盐量为(1.21±0.01)g·L－1,pH值为8.58±0.03,符合低矿化碱性水质的特点。经计算,绿化中水的RSC＝－2.722 2,SAR＝0.359 3,SSP＝4.841 7,进一步计算[8]发现,区域内绿化中水为非碱性水,不会造成土壤的进一步碱化,一般情况下可供灌溉使用。但本调查绿化中水样品的TDS为1 199.4 mg·L－1,Cl－含量为366.4 mg·L－1,均超出相关国家标准的要求[15],而Cl－会对植物产生毒害作用,造成叶片烧伤坏死,严重时可出现落叶及明显的顶枯病,进而造成植物死亡[16],符合调查区域内长势衰弱法桐的症状。虽然采用中水灌溉会对法桐的长势造成不利影响,但仍有部分植株可正常生长,故不是造成调查区域行道树法桐整体长势不佳的主要原因。

2.4 土壤理化性质

2017年10月采集的土壤样品检测结果表明,调查区域内土壤的有机质含量、速效养分含量均达到天津市绿地土壤质量的相关要求[17],且各法桐长势等级之间均没有显著差异,故调查区域内的土壤养分能够满足法桐生长需求,不是造成法桐长势衰弱的原因。

检测结果表明,调查区域内土壤呈碱性,同一区域各长势等级间没有显著差异(图2a)；除于家堡外,行道树法桐长势较差区域的土壤EC值均显著(P<0.05)高于长势较好的区域(图2b)。各样点土壤指标均符合相关要求(pH值6.5~8.5,EC值<0.80 mS·cm－1)[17],但法桐适宜微酸性或中性土壤(pH值6.0~7.5)[18],碱性土壤极易引起法桐树叶枯黄,严重者甚至会导致死亡[19]。此外,虽然土壤EC值未超出法桐的耐受限度(含盐量小于0.4%,EC值约1.29 mS·cm－1)[18],但与法桐长势有一定的相关性,故于2018年5月对调查中发现的两处典型区域土壤进一步采样检测。

图2 调查区域土壤基本情况

两处典型区域分别位于安阳桥和新金融大道两侧,其中安阳桥北侧为正常的市政道路,栽植的法桐全部死亡(图3a),南侧因施工建有围挡,法桐处于野生状态,植株生长量较小但长势基本正常(图3b)；新金融大道道路宽阔,其两侧各栽植三排法桐,且均表现为第二排长势衰弱,相邻两排长势基本正常,呈对称分布(图3c、图3d)。

图3 典型区域行道树法桐长势对比

典型区域土壤全盐量检测结果(图4)表明,安阳桥北侧法桐死亡的区域表层土壤(0~20 cm)的盐分含量与南侧没有显著差别,但随着深度增加,北侧土壤的盐分含量显著增大,中层土壤(20~40 cm)全盐量达(4.25±0.13)g·kg－1,已超出法桐的耐受限度,而下层土壤(40~60 cm)全盐量更是高达(6.64±0.23)g·kg－1。新金融大道两侧的土壤盐分含量未超出法桐耐受限度,但长势较弱的第二排法桐,其中、下层土壤的盐分含量均显著(P<0.05)高于表层。

图4 各典型区域土壤全盐量

调查区域道路两侧的绿化带均铺设有排盐暗管,能够有效防止种植土层返盐,且采用客土栽植,故上述典型区域中、下层土壤增加的盐分并非来自于自然环境。在我国北方,冬季喷洒的融雪剂是造成行道树死亡的主要原因之一。据了解,该区域使用的融雪剂为海水经晒盐浓缩后形成的卤水,在喷洒过程中,卤水可能会直接冲入绿化带土壤；此外,道路的排水设计使含盐雪水向道路两侧低洼处流动聚集,并通过来往车辆溅入、路缘石缝隙渗入等方式进入绿化带土壤,即使架设绿化带挡雪板,也无法完全阻隔含盐雪水。新金融大道长势衰弱的法桐均位于道路两侧排水设计的低洼处,符合上述规律；而安阳桥南侧由于道路封闭,无法进行除雪作业,因此法桐正常生长。由此推论,区域内行道树法桐长势衰弱与融雪剂污染具有一定联系。

土壤全盐量过高会导致法桐叶片边缘发黄、向内卷曲,严重时整个叶片发黄[20]。融雪剂中的盐分可影响土壤长达15年[21],虽然可通过灌水洗盐结合排盐暗管的方式加快土壤盐分的淋洗,但研究表明,在中性盐类的作用下,土壤溶液中的Na＋能够置换土壤胶体表面吸附的Ca2＋[22],当这些中性盐类被淋洗后,土壤会发生次生碱化[23],在本次调查中也发现了类似的现象。调查区域受融雪剂危害严重的样点,在灌溉淋洗的作用下,其中、下层土壤Na＋、Cl－占全盐量的百分比均显著(P<0.05)高于表层土壤,而与之对应的是,表层土壤的pH值显著(P<0.05)高于中、下层土壤(表2)。因此融雪剂对行道树的危害并非简单的灌水洗盐就可以解决,应以预防为主。

表2 典型样点土壤pH值及Na＋、Cl－占全盐量百分比(平均值±标准误)

3 结论与建议

3.1 结论

本次调查中发现,融雪剂污染引发的土壤盐化及灌溉淋洗后的脱盐碱化是区域内法桐长势衰弱的主要原因。北方城市冬季道路除冰保障车辆行人安全,与融雪剂造成行道树死亡之间的矛盾由来已久。进入道路绿化带的融雪剂,首先聚积在土壤表层,并随春季的灌溉水转移至根系分布层,造成行道树的生理性干旱,长势衰弱；如将此症状误判为普通的缺水而加大灌水量,又会发生土壤的脱盐返碱现象,对法桐造成进一步的碱害,陷入“越弱越浇、越浇越弱”的怪圈。由于融雪剂对行道树的危害持续时间长,且难以通过简单的灌水洗盐解决,故应以预防为主。

3.2 建议

为减轻融雪剂对行道树的危害,建议主管单位组织协调市政与园林绿化部门之间的合作关系,在加强物理除雪的同时,使用环保型融雪剂,如醋酸钙镁盐(calcium magnesium acetate,CMA)等,其对道路设施的腐蚀性较低,对花草基本无损害,且融雪性能优良,优于传统的氯盐型融雪剂[24]。虽然CMA的使用成本高于卤水,但安全环保,不会造成行道树死亡,从而提高道路绿化带的生态效益,提升景观效果,并可节省大量更换苗木以及搭建绿化带挡雪板的成本。