公路土壤对植物生长的影响及其改善措施

      公路土壤对植物生长的影响及其改善措施

   

    杨俊华

    （河北省沧州市公路管理处 沧州市 061000）

   

    摘 要：通过分析公路土壤环境的特点，阐述了公路土壤各因素对植物生长的不良影响，提出了降低公路土壤环境对植物生长不良影响的改善措施。

    关键词：公路土壤；植物；影响；措施

   

    The Influence of Highway Soil to the Growth of Plant and Its Improvement Measures

    Yang jun-hua

    (cangzhou highway administration division of hebei province，cangzhou 061000)

    Abstract: the paper expounds the harmful effects to plant growth through the analysis of highway soil factors,and puts forward the improvement measures, which will alleviate the harmful effects.

    Keywords: Highway Soil; Plant; Influence; Measure

   

   

    土壤是植物扎根、获取营养的主要环境，是植物生长的基础，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。

    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

    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。

    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。

    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。

    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。

    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。

   

    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

    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。

    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。

    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，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。

   

    参考文献：

    [1] JTJ/T 006—98，公路环境保护设计规范[S]

    [2] 刘金星.Pt菌根剂在滨海盐碱地公路绿化中的试用[J]，盐碱土绿化技术,2004,（9）

    [3] JTJ 073-96，公路养护技术规范[S]

   

   

   

    收稿日期：2005-11-07

    作者简介：杨俊华，女，1972～，工程师。主要从事公路绿化管理工作。