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            鋪裝對懸鈴木根系空間分布影響研究

            作者: 吳松成,李玲莉,田中̳ 時間:2022-2-7 閱讀次數:554

            懸鈴木為(Platanus acerifolia)為懸鈴木科懸鈴木屬落葉喬木,自引入我國之后,被廣泛用于行道樹栽植,享有“行道樹之王”的美譽[1]。南京市于1928年為迎接孫中山靈柩辟建道路時,將懸鈴木用作行道樹[2]。作為懸鈴木(法桐)是南京市市街綠化的重要樹種,2006年懸鈴木在行道樹應用總株樹占比為56.5%,現栽植數量近9萬株,懸鈴木已然成為南京的一張名片[2]。其中,熱河路、北京西路的懸鈴木是南京最漂亮的林蔭大道之一。

            行道樹在城市綠化景觀中多種脅迫影響,如高溫輻射、汽車尾氣和夜間照明等都屬于地上部分可以直接觀察到的脅迫[3,4],而道路硬化路面、人行道硬質鋪裝和草坪覆蓋等對行道樹根系造成的脅迫研究尚未見報道。在草坪覆蓋條件下,川山茶根系的生長狀況與地上部分枝葉的繁茂程度密切相關[5,6,7]。本文利用樹木雷達檢測系統(tree radar unit,以下簡稱TRU),對不同鋪裝條件下懸鈴木直徑≥3 cm的根系空間分布進行探測,以探索鋪裝對懸鈴木根系生長的影響,研究結果以期為市政設施建設和懸鈴木的養護管理提供參考。

            1/試驗材料與方法

            1.1 試驗對象

            從南京市區熱河路、北京西路、市政府大院中選擇不同鋪裝條件下栽植的懸鈴木,包括鋪裝類型Ⅰ:樹池栽植,樹池外為硬化路面;鋪裝類型Ⅱ:樹池栽植,樹池外一邊為透水磚鋪裝,一邊為硬化路面;鋪裝類型Ⅲ:連通槽栽植,連通槽外一邊為大理石鋪裝,一邊為硬化路面;對照:草地內臨路栽植。樹池規格為1 m×1 m。

            1.2 試驗方法

            1.2.1 試驗測定方法 

            試驗采用產自美國的樹木雷達檢測系統(400 MHz雷達天線,可分辨最小根系直徑3 cm),探測掃描以樹為圓心,半徑為0.5 m、1 m和1.5m圓斷面上,0-150 cm土層中直徑≥3 cm的根系分布情況。

            1.2.2 單株選擇方法 

            選擇距樹干5 m以內無灌木和大型雜草生長,且植株長勢良好、胸徑為35-80 cm之間的懸鈴木植株,每種鋪裝條件不少于5棵。

            1.3 數據處理

            采用Excel和SPSS19.0對試驗數據進行匯總、方差分析和多重比較。

            2/結果與分析

            2.1 鋪裝類型Ⅰ下懸鈴木根系空間分布規律

            2.1.1 直徑≥3 cm根系縱向分布

            在樹池栽植,樹池外為硬化路面的鋪裝條件下,供試懸鈴木≥3 cm粗的根數多重比較結果見表1。由表1可知,隨著土壤深度的增加,距樹干0.5 m、1.0 m和1.5 m處,懸鈴木的根數呈逐漸增加趨勢,但均未達到顯著差異。距樹干0.5 m處,直徑≥3 cm根數從8條增至11條;距樹干1.0 m處,直徑≥3 cm根數從10條增至21條;距樹干1.5 m處,直徑≥3 cm根數從10條增至43條。根數的增加倍數為1.4-4.3倍不等。(表1)

            序號 土壤深度/cm 距樹干不同距離處根數/條
            0.5 m 1.0 m 1.5 m
            1 0-20 8±0.707a 10±4.535a 10±7.500a
            2 20-40 9±4.732a 14±6.055a 13±10.000a
            3 40-150 11±4.573a 21±5.492a 43±10.500a
            表1 鋪裝類型Ⅰ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數多重比較結果

            隨著距樹干距離的增加,深度0-40 cm的土壤中,直徑≥3 cm根數占比從62.83%逐漸降至34.62%。由此可見,距樹干1.0 m內,懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較淺,半數以上分布在深度0-40 cm的土壤中;距樹干1.0 m外,根系逐漸向40 cm以下深層土壤生長。

            2.1.2 直徑≥3 cm根系橫向分布

            在樹池栽植,樹池外為硬化路面的鋪裝條件下,隨著距樹干距離的增加,直徑≥3 cm根數逐漸增加,根系逐漸向深層土壤延伸(結果見圖1)。其中,直徑≥3 cm根數從28條增至65條,根系最深分布深度從82.76 cm增至148.07 cm,根系最淺分布深度從6.57 cm增至13.09 cm。這與樹池四周為硬化路面的鋪裝條件有關,當地上部分的水分和養分被硬化路面阻隔之后,逼迫懸鈴木必須向深層土壤生長,以獲得生長所需的水分和養分。


            圖1/鋪裝類型Ⅰ下距樹干1.5m內直徑≥3 cm根系分布變化趨勢

            2.2 鋪裝類型Ⅱ下懸鈴木根系空間分布規律

            2.2.1 直徑≥3 cm根系縱向分布

            在樹池栽植,樹池外一邊為透水磚,一邊為硬化路面的鋪裝條件下,供試懸鈴木≥3 cm粗的根數多重比較結果見表2。隨著土壤深度的增加,距樹干0.5 m、1.0 m和1.5 m處,懸鈴木的根數呈增加趨勢,且0-20 cm、20-40 cm和40-150 cm土層之間的根數均達到極顯著水平。距樹干0.5 m處,直徑≥3 cm根數從5條增至25條;距樹干1.0 m處,直徑≥3 cm根數從8條增至30條;距樹干1.5 m處,直徑≥3 cm根數從10條增至37條。根數的增加倍數為3.7-5倍不等。(表2)

            序號 土壤深度/cm 距樹干不同距離處根數/條
            0.5m 1.0m 1.5m
            1 0-20 5±0.377aA 8±0.584aA 10±0.673aA
            2 20-40 9±0.650bB 17±1.006bB 28±1.174bB
            3 40-150 25±1.378cC 30±1.600cC 37±2.060cC

            表2 鋪裝類型Ⅱ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數多重比較結果

            隨著距樹干距離的增加,深度0-40 cm的土壤中,直徑≥3 cm根數占比從35.51%逐漸增至50.15%。由此可見,距樹干1.5 m內,懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較深,半數以上分布在深度40-150 cm的土壤中。

            2.2.2 直徑≥3 cm根系橫向分布

            在樹池栽植,樹池外一邊為透水磚,一邊為硬化路面的鋪裝條件下,隨著距樹干距離的增加,供試懸鈴木直徑≥3 cm根數從40條增至75條,根系最深分布深度從137.08 cm降至133.01 cm,根系最淺分布深度維持在6.3 cm左右(結果見圖2)。由此可見,透水鋪裝能夠部分滿足懸鈴木淺層根系的水分和養分需求,因此直徑≥3 cm的淺層根系未向深層土壤延伸。

            圖2/鋪裝類型Ⅱ下距樹干1.5m內直徑≥3 cm根系分布變化趨勢

            2.3 鋪裝類型Ⅲ下懸鈴木根系空間分布規律

            2.3.1 直徑≥3 cm根系縱向分布

            在連通槽栽植,連通槽外一邊為大理石鋪裝,一邊為硬化路面的鋪裝條件下,供試懸鈴木直徑≥3 cm根數多重比較結果見表3。隨著土壤深度的增加,距樹干0.5 m、1.0 m和1.5 m處,懸鈴木的根數呈增加趨勢;在距樹干0.5 m和1.0 m處,40-150 cm比0-20 cm土層內的根數有顯著增加。距樹干0.5 m處,直徑≥3 cm根數從8條增至17條;距樹干1.0 m處,直徑≥3 cm根數從11條增至24條;距樹干1.5 m處,直徑≥3 cm根數從15條增至28條。根數的增加倍數為1.9-2.2倍不等。(表3)

            序號 土壤深度/cm 距樹干不同距離處根數/條
            0.5m 1.0m 1.5m
            1 0-20 8±2.322a 11±2.056a 15±2.496a
            2 20-40 11±0.866a 17±2.273ab 22±5.115a
            3 40-150 17±2.136b 24±3.136b 28±2.858a

            表3 鋪裝類型Ⅲ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數多重比較結果

            隨著距樹干距離的增加,深度0-40 cm的土壤中,直徑≥3 cm根數占比從52.08%增至57.09%。由此可見,距樹干1.5 m內,懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較淺,半數以上分布在深度0-40 cm的土壤中。

            2.3.2 直徑≥3 cm根系橫向分布

            在連通槽栽植,連通槽外一邊為大理石鋪裝,一邊為硬化路面的鋪裝條件下,隨著距樹干距離的增加,供試懸鈴木直徑≥3 cm根數從36條增至65條,根系最深分布深度維持在119.02 cm-123.70 cm之間,根系最淺分布深度維持在2.71-4.45 cm之間(結果見圖3)。

            圖3/鋪裝類型Ⅲ下距樹干1.5m內直徑≥3 cm根系分布變化趨勢

            2.4 對照中懸鈴木根系空間分布規律

            2.4.1 直徑≥3 cm根系縱向分布

            在草地內臨路栽植的生長條件下,供試懸鈴木≥3 cm粗的根數多重比較結果見表4。隨著土壤深度的增加,距樹干0.5 m、1.0 m和1.5 m處,懸鈴木的根數呈增加趨勢;在距樹干1.0 m和1.5 m處,20-40 cm和40-150 cm土層較0-20 cm土層內的根數有極顯著增加。距樹干0.5 m處,直徑≥3 cm根數從3條增至10條;距樹干1.0 m處,直徑≥3 cm根數從4條增至14條;距樹干1.5 m處,直徑≥3 cm根數從5條增至21條。根數的增加倍數為3.3-4.2倍不等。(表4)

            序號 土壤深度/cm 距樹干不同距離處根數/條
            0.5m 1.0m 1.5m
            1 0-20 3±0.807a 4±0.887aA 5±0.958aA
            2 20-40 5±1.983a 15±2.428bB 18±3.377bB
            3 40-150 10±2.518a 14±2.459bB 21±4.815bB

            表4 鋪裝類型4下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數多重比較結果 

            隨著距樹干距離的增加,深度0-40 cm的土壤中,直徑≥3 cm根數占比呈先增后降的趨勢,從45.63%增至57.73%,然后降至52.13%,在距樹干1.0 m處根數占比達到最高(57.73%)。由此可見,距樹干1.5 m內,直徑≥3 cm的根分布較淺,近半數分布在深度0-40 cm的土壤中。

            2.4.2 直徑≥3 cm根系橫向分布

            在草坪中臨路栽植的懸鈴木,隨著距樹干距離的增加,其直徑≥3 cm根數從19條增至45條,根系最深分布深度維持在110.48-120.00 cm之間,根系最淺分布深度維持從16.15 cm降至12.35 cm(結果見圖4)。草坪覆蓋不會阻礙地上部分水分和養分在土壤中的下滲,當懸鈴木可以從地上部分和土壤兩條途徑中獲得生長所需的水分和養分時[8],懸鈴木直徑≥3 cm根系最淺分布不小于10 cm,根系最深分布也降至120 cm。

            圖4/鋪裝類型4下距樹干1.5m內直徑≥3 cm根系分布變化趨勢

            2.5 不同鋪裝條件下懸鈴木根系空間分布對比

            以草坪覆蓋臨路栽植的懸鈴木為對照,對比不同鋪裝條件下懸鈴木直徑≥3 cm根系空間分布,結果見表5、表6和表7。在距樹干0.5 m和1.0 m處,鋪裝條件下直徑≥3 cm根數高于草坪覆蓋,根系的最淺分布深度小于草坪覆蓋,其中鋪裝類型Ⅱ和Ⅲ均達到極顯著水平;但在根系分布最深深度上四者無顯著差異。

            在距樹干1.5 m處,鋪裝條件下直徑≥3 cm根數高于草坪覆蓋,其中鋪裝類型Ⅱ和Ⅲ中直徑≥3 cm的根數達到極顯著和顯著水平;在根系分布最淺深度方面,鋪裝類型Ⅱ和Ⅲ根系的最淺分布深度小于草坪覆蓋和樹池外硬化路面鋪裝,并達到極顯著水平;在根系分布最深深度上方面,鋪裝條件下根系分布較草坪覆蓋深,其中裝類型Ⅰ和Ⅱ達到顯著水平。(表5、表6、表7)

            序號 鋪裝類型 根數/條 根系分布最深深度/cm 根系分布最淺深度/cm
            1 28±5.431abAB 82.76±24.849a 6.57±2.393abAB
            2 40±1.242cB 137.08±2.699a 6.30±0.914aA
            3 36±4.509bcB 119.46±18.380a 2.87±1.008aA
            4 對照 19±3.194aA 110.48±8.237a 16.15±2.975bB

            表5 不同鋪裝條件下距樹干0.5 m處直徑≥3 cm根系分布多重比較結果

            序號 鋪裝類型 根數/條 根系分布最深深度/cm 根系分布最淺深度/cm
            1 45±11.063abAB 125.46±10.759a 7.36±1.056aAB
            2 55±1.518bB 133.37±2.749a 6.32±0.759aA
            3 52±2.250bB 119.02±17.087a 4.45±1.463aA
            4 對照 33±4.080aA 120.00±7.522a 14.49±2.042bB

            表6 不同鋪裝條件下距樹干1.0 m處直徑≥3 cm根系分布多重比較結果

            序號 鋪裝類型 根數/條 根系分布最深深度/cm 根系分布最淺深度/cm
            1 65±28.000abAB 148.07±1.811b 13.09±0.455bB
            2 75±1.964bB 133.01±2.403b 6.38±0.525aA
            3 65±5.023bAB 123.70±16.858ab 2.71±0.666aA
            4 對照 45±7.049aA 115.53±8.145a 12.35±1.614bB

              表7 不同鋪裝條件下距樹干1.5 m處直徑≥3 cm根系分布多重比較結果

            3/結論與討論

            以草坪中臨路栽植的懸鈴木為對照,對比三種鋪裝條件下,距樹干0.5 m、1.0 m和1.5 m圓形斷面處懸鈴木直徑≥3 cm根系空間分布,總結如下:

            3.1隨著距樹干距離的增加,懸鈴木直徑≥3 cm的根數逐漸增多。鋪裝條件下懸鈴木的根數高于草坪覆蓋,特別是在樹池或種植槽外,一邊為透水磚或大理石鋪裝,一邊為硬化路面的栽植環境中,差異達到顯著或極顯著水平。這與地面鋪裝類型對源自地上部分的水分和養分的阻隔程度有關,當鋪裝限制了地上部分水分和養分的下滲時,懸鈴木為了獲取生長所需的水分和養分,通過發育出更多的根系來擴大水分和養分的吸收面積。

            3.2在距樹干0.5m、1.0 m和1.5 m處,隨著土壤深度的增加,三個土層中直徑≥3 cm的根數逐漸增多,40-150 cm土層中的根數為0-20 cm土層中的1.4-5倍不等。其中,0-40 cm深的土層中,當地面為透水磚、大理石和草坪覆蓋時,直徑≥3 cm的根數占比為35.51%-57.73%,隨距樹干距離的增加呈上升趨勢;而樹池外全部為硬化路面鋪裝時,直徑≥3 cm的根數占比隨距樹干距離的增加呈下降趨勢,在距樹干1.5 m處根數占比從62.83%降至34.62%。這與鋪裝類型密不可分,當樹池外全部為硬化道路鋪裝時,地上部分水分和養分供給基本被切斷,因此在距樹干1.5 m處深度40-150 cm土層中,直徑≥3 cm的根數占比(65.83%)遠高于草坪覆蓋(47.72%)。懸鈴木根系向深層土壤延伸,以獲取生長所需的水分和養分。

            3.3草坪覆蓋下,懸鈴木直徑≥3 cm的根系分布范圍為12.35-120.00 cm。硬化路面覆蓋下為6.57-148.07 cm,透水磚覆蓋下為6.30-137.08 cm,大理石覆蓋下為2.71-123.70 cm。相對而言,草坪覆蓋下懸鈴木直徑≥3 cm的根系分布范圍較窄。結合日常觀察發現,在鋪裝面磚下的墊層中便有直徑≥3 cm的根分布,甚至導致鋪裝面磚凸翹。由此可見,鋪裝條件下,懸鈴木直徑≥3 cm根系分布的最淺深度可能與鋪裝面磚的厚度相關,仍需進一步觀察;最深深度不僅與土壤質地和有效土層厚度有關,還與鋪裝類型對源自地上部分的水分和養分的阻隔程度密不可分。

            另外,本文僅在距樹干1.5 m內不同鋪裝類型對懸鈴木根系生長的影響進行探討,城市立地環境下,園林綠化植物與市政設施之間的關系仍需進一步深入研究。

            (基金項目:重慶市科技計劃項目(No. cstc2011pt-gc80019)。)

            參考文獻:

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            [3] 王旭東, 許晶, 徐慧, 等. 城市道路夜間照明與行道樹相互影響探析[J]. 中國園林. 2019, (9): 120-123.

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