铺装对悬铃木根系空间分布影响研究

吴松成，李玲莉，田 中，朱自林

（1.重庆市风景园林科学研究院，重庆 401329；2.重庆市城市园林绿化工程技术研究中心，重庆 401329）

悬铃木（PlatanusSpp.）为悬铃木科悬铃木属落叶乔木，自引入中国之后，被广泛用于行道树栽植，享有“行道树之王”的美誉［1］。南京市于1928年为迎接孙中山灵柩辟建道路时，将悬铃木用作行道树［2］。作为悬铃木（法桐）是南京市市街绿化的重要树种，2006年悬铃木在行道树应用总株树中占比为56.5%，现栽植数量近9万株，悬铃木已然成为南京的一张名片［2］。其中，热河路、北京西路的悬铃木胸径达1 m以上，是南京最漂亮的林阴大道之一。

行道树在城市绿化景观中受多种胁迫影响，如高温辐射、汽车尾气和夜间照明等都属于地上部分可以直接观察到的胁迫［3，4］，而道路硬化路面、人行道硬质铺装等对行道树根系造成的胁迫研究，尚未报道。川山茶根系的生长状况与地上部分枝叶的繁茂程度密切相关［5-7］。本研究利用树木雷达检测系统（Tree radar unit，以下简称TRU）对不同铺装条件下悬铃木直径≥3 cm的根系空间分布进行探测，以探索铺装对悬铃木根系生长的影响。

1 材料与方法

1.1 试验对象

从南京市区热河路、北京西路、市政府大院中选择不同铺装条件下栽植的悬铃木，包括铺装类型Ⅰ：树池栽植，树池外为硬化路面；铺装类型Ⅱ：树池栽植，树池外一边为透水砖铺装，一边为硬化路面；铺装类型Ⅲ：连通槽栽植，连通槽外一边为大理石铺装，一边为硬化路面；对照：草地内临路栽植。

1.2 试验方法

1.2.1 试验测定方法 试验采用产自美国的树木雷达检测系统（400 MHz雷达天线，可分辨最小根系直径3 cm），探测扫描以树为圆心，半径为0.5、1.0和1.5 m圆断面上，0～150 cm土层中直径≥3 cm的根系分布情况。

1.2.2 单株选择方法 选择距树干5 m以内无灌木和大型杂草生长，且植株长势良好、胸径大于1 m的悬铃木植株，每种铺装条件不少于5棵。

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS 19.0软件对试验数据进行汇总、方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 铺装类型Ⅰ下悬铃木根系空间分布规律

2.1.1 直径≥3 cm根系纵向分布 在树池栽植，树池外为硬化路面的铺装条件下，供试悬铃木直径≥3 cm粗的根数多重比较结果见表1。由表1可知，随着土壤深度的增加，距树干0.5、1.0和1.5 m处，悬铃木的根数呈逐渐增加趋势，但差异均未达到显著水平。距树干0.5 m处，直径≥3 cm根数从8条增至11条；距树干1.0 m处，直径≥3 cm根数从10条增至21条；距树干1.5 m处，直径≥3 cm根数从10条增至43条。根数的增加倍数为0.4～3.3倍不等。

表1 铺装类型Ⅰ下不同土壤深度中直径≥3 cm根数的多重比较结果

随着距树干距离的增加，深度0～40 cm的土壤中，直径≥3 cm根数占比从62.83%逐渐降至34.62%。由此可见，距树干1.0 m内，悬铃木直径≥3 cm的根分布较浅，50%以上分布在深度0～40 cm的土壤中；距树干1.0 m外，根系逐渐向40 cm以下深层土壤生长。

2.1.2 直径≥3 cm根系横向分布 在树池栽植，树池外为硬化路面的铺装条件下，随着距树干距离的增加，直径≥3 cm根数逐渐增加，根系逐渐向深层土壤延伸，结果见图1。其中，直径≥3 cm根数从28条增至65条，根系最深分布深度从82.76 cm增至148.07 cm，根系最浅分布深度从6.57 cm增至13.09 cm。这与树池四周为硬化路面的铺装条件有关，当地上部分的水分和养分被硬化路面阻隔之后，环境胁迫导致悬铃木必须向深层土壤生长，以获得生长所需的水分和养分。

图1 铺装类型Ⅰ下距树干1.5 m内直径≥3 cm根系分布的变化趋势

2.2 铺装类型Ⅱ下悬铃木根系空间分布规律

2.2.1 直径≥3 cm根系纵向分布 在树池栽植，树池外一边为透水砖，一边为硬化路面的铺装条件下，供试悬铃木直径≥3 cm粗的根数多重比较结果见表2。随着土壤深度的增加，距树干0.5、1.0和1.5 m处，悬铃木的根数呈增加趋势，且0～20 cm、20～40 cm和40～150 cm土层之间的根数均达到极显著水平。距树干0.5 m处，直径≥3 cm根数从5条增至25条；距树干1.0 m处，直径≥3 cm根数从8条增至30条；距树干1.5 m处，直径≥3 cm根数从10条增至37条。根数的增加倍数为2.7～4.0倍不等。

表2 铺装类型Ⅱ下不同土壤深度中直径≥3 cm根数的多重比较结果

随着距树干距离的增加，深度0～40 cm的土壤中，直径≥3 cm根数占比从35.51%逐渐增至50.15%。由此可见，距树干1.5 m内，悬铃木直径≥3 cm的根分布较深，50%以上分布在深度40～150 cm的土壤中。

2.2.2 直径≥3 cm根系横向分布 在树池栽植，树池外一边为透水砖，一边为硬化路面的铺装条件下，随着距树干距离的增加，供试悬铃木直径≥3 cm根数从40条增至75条，根系最深分布深度从137.08 cm降至133.01 cm，根系最浅分布深度维持在6.3 cm左右，结果见图2。由此可见，透水铺装能够部分满足悬铃木浅层根系的水分和养分需求，因此，直径≥3 cm的浅层根系未向深层土壤延伸。

图2 铺装类型Ⅱ下距树干1.5 m内直径≥3 cm根系分布的变化趋势

2.3 铺装类型Ⅲ下悬铃木根系空间分布规律

2.3.1 直径≥3 cm根系纵向分布 在连通槽栽植，连通槽外一边为大理石铺装，一边为硬化路面的铺装条件下，供试悬铃木直径≥3 cm根数多重比较结果见表3。随着土壤深度的增加，距树干0.5、1.0和1.5 m处，悬铃木的根数呈增加趋势；在距树干0.5和1.0 m处，40～150 cm比0～20 cm土层内的根数有显著增加。距树干0.5 m处，直径≥3 cm根数从8条增至17条；距树干1.0 m处，直径≥3 cm根数从11条增至24条；距树干1.5 m处，直径≥3 cm根数从15条增至28条。根数的增加倍数为0.9～1.2倍不等。

表3 铺装类型Ⅲ下不同土壤深度中直径≥3 cm根数的多重比较结果

随着距树干距离的增加，深度0～40 cm的土壤中，直径≥3 cm根数占比从52.08%增至57.09%。由此可见，距树干1.5 m内，悬铃木直径≥3 cm的根分布较浅，50%以上分布在深度0～40 cm的土壤中。

2.3.2 直径≥3 cm根系横向分布 在连通槽栽植，连通槽外一边为大理石铺装，一边为硬化路面的铺装条件下，随着距树干距离的增加，供试悬铃木直径≥3 cm根数从36条增至65条，根系最深分布深度维持在119.02～123.70 cm，根系最浅分布深度维持在2.71～4.45 cm，结果见图3。

图3 铺装类型Ⅲ下距树干1.5 m内直径≥3 cm根系分布的变化趋势

2.4 对照中悬铃木根系空间分布规律

2.4.1 直径≥3 cm根系纵向分布 在草地内临路栽植的生长条件下，供试悬铃木直径≥3 cm粗的根数多重比较结果见表4。随着土壤深度的增加，距树干0.5、1.0和1.5 m处，悬铃木的根数呈增加趋势；在距树干1.0 m和1.5 m处，20～40 cm和40～150 cm土层较0～20 cm土层内的根数有极显著增加。距树干0.5 m处，直径≥3 cm根数从3条增至10条；距树干1.0 m处，直径≥3 cm根数从4条增至14条；距树干1.5 m处，直径≥3 cm根数从5条增至21条。根数的增加倍数为2.3～3.2倍不等。

表4 铺装类型Ⅳ下不同土壤深度中直径≥3 cm根数的多重比较结果

随着距树干距离的增加，深度0～40 cm的土壤中，直径≥3 cm根数占比呈先增后降的趋势，从45.63%增至57.73%，然后降至52.13%，在距树干1.0 m处根数占比达到最高（57.73%）。由此可见，距树干1.5 m内，直径≥3 cm的根分布较浅，近50%分布在深度0～40 cm的土壤中。

2.4.2 直径≥3 cm根系横向分布 在草坪中临路栽植的悬铃木，随着距树干距离的增加，其直径≥3 cm根数从19条增至45条，根系最深分布深度维持在110.48～120.00 cm，根系最浅分布深度从16.15 cm降至12.35 cm，结果见图4。草坪覆盖不会阻碍地上部分水分和养分在土壤中的下渗，当悬铃木可以从地上部分和土壤两条途径中获得生长所需的水分和养分时［8］，悬铃木直径≥3 cm根系最浅分布不小于10 cm，根系最深分布也降至120 cm。

图4 铺装类型Ⅳ下距树干1.5 m内直径≥3 cm根系分布的变化趋势

2.5 不同铺装条件下悬铃木根系空间分布对比

以草坪覆盖临路栽植的悬铃木为对照，对比不同铺装条件下悬铃木直径≥3 cm根系空间分布，结果见表5。在距树干0.5 m和1.0 m处，铺装条件下直径≥3 cm根数高于草坪覆盖，根系的最浅分布深度小于草坪覆盖，其中铺装类型Ⅱ和Ⅲ与对照相比均达到极显著水平；但在根系分布最深深度上四者无显著差异。

表5 不同铺装条件下距树干不同距离直径≥3 cm根系分布的多重比较结果

在距树干1.5 m处，铺装条件下直径≥3 cm根数高于草坪覆盖，其中铺装类型Ⅱ和Ⅲ中直径≥3 cm的根数与对照相比达到极显著和显著水平；在根系分布最浅深度方面，铺装类型Ⅱ和Ⅲ根系的最浅分布深度小于草坪覆盖和树池外硬化路面铺装，并达到极显著水平；在根系分布最深深度方面，铺装条件下根系分布较草坪覆盖深，其中铺装类型Ⅰ和Ⅱ与对照相比达到显著水平。

3 小结与讨论

以草坪中临路栽植的悬铃木为对照，对比3种铺装条件下，距树干0.5、1.0和1.5 m圆形断面处悬铃木直径≥3 cm根系空间分布，总结如下。

1）随着距树干距离的增加，悬铃木直径≥3 cm的根数逐渐增多。铺装条件下悬铃木的根数高于草坪覆盖，特别是在树池或种植槽外，一边为透水砖或大理石铺装，一边为硬化路面的栽植环境中，差异达到显著或极显著水平。这与地面铺装类型对源自地上部分的水分和养分的阻隔程度有关，当铺装限制了地上部分水分和养分的下渗时，悬铃木为了获取生长所需的水分和养分，通过发育出更多的根系来扩大水分和养分的吸收面积。

2）同时发现，在距树干0.5、1.0和1.5 m处，随着土壤深度的增加，3个土层中直径≥3 cm的根数逐渐增多，40～150 cm土层中的根数为0～20 cm土层中的1.4～5.0倍不等。其中，0～40 cm深的土层中，当地面为透水砖、大理石和草坪覆盖时，直径≥3 cm的根数占比为35.51%～57.73%，随距树干距离的增加呈上升趋势；而树池外全部为硬化路面铺装时，直径≥3 cm的根数占比随距树干距离的增加呈下降趋势，在距树干1.5 m处根数占比从62.83%降至34.62%。这与铺装类型密不可分，当树池外全部为硬化道路铺装时，地上部分水分和养分供给基本被切断，因此在距树干1.5 m处深度40～150 cm土层中，直径≥3 cm的根数占比（65.83%）远高于草坪覆盖（47.72%）。悬铃木根系向深层土壤延伸，以获取生长所需的水分和养分。

3）草坪覆盖下，悬铃木直径≥3 cm的根系分布范围为12.35～120.00 cm。硬化路面覆盖下为6.57～148.07 cm，透水砖覆盖下为6.30～137.08 cm，大理石覆盖下为2.71～123.70 cm。相对而言，草坪覆盖下悬铃木直径≥3 cm的根系分布范围较窄。结合日常观察发现，在铺装面砖下的垫层中便有直径≥3 cm的根分布，甚至导致铺装面砖凸翘。由此可见，铺装条件下，悬铃木直径≥3 cm根系分布的最浅深度与铺装面砖的厚度相关，最深深度不仅与土壤质地和有效土层厚度有关，还与铺装类型对源自地上部分的水分和养分的阻隔程度密不可分。

综上所述，本研究仅在距树干1.5 m内不同铺装类型对悬铃木根系生长的影响进行探讨，城市立地环境下，园林绿化植物与市政设施之间的关系仍需进一步深入研究。