濱海鹽堿地適生植物篩選研究
——以金山圍填海項目為例

韋 菁

范昕宇

在園林景觀種植設(shè)計中首先要解決好植物配置、品種選擇的問題[1]。耐鹽樹種往往具備較高的鹽堿耐受閾值，選擇合適的耐鹽堿樹種是提高鹽堿地區(qū)造林成活率及造林質(zhì)量的重要保證[2]。濱海綜合會展中心等圍填海項目的土壤主要是外來深基坑客土和海堤外的不同程度的鹽漬淤泥進(jìn)行圩內(nèi)吹填，這些土壤嚴(yán)格地說只能算是形成土壤的母質(zhì)[3]，經(jīng)前期測試分析，鹽漬淤泥吹填土的pH以堿性土壤為主，土壤全鹽量最小值為2.90g/kg，最大值高達(dá)12.21g/kg，總體平均值為4.95±2.23g/kg。這些吹填土短期內(nèi)無法作為園林綠化用土，在吹填土上必須覆蓋無鹽分的土方，使吹填土的鹽分不會危害園林植物，不然將嚴(yán)重限制植物的生長[4-6]。盡管在吹填土上覆蓋了無鹽分的土方，但隨著土壤的水鹽運動，下層鹽土的鹽分可能上行至覆土層，會不同程度地影響植物的正常生長[7]。因此，在大規(guī)模展開圍填海項目的綠化景觀工程建設(shè)之前，有必要開展耐鹽植物篩選研究，為圍填海項目的景觀營造，提供相關(guān)參數(shù)和技術(shù)依據(jù)，有利于提高苗木的成活率，減少后期管養(yǎng)的費用，并進(jìn)一步提高苗木防護(hù)功能和綠化觀賞性。同時，在濱海鹽堿地上，結(jié)合工程措施，通過選用不同耐鹽程度的植物，可使土壤耕層逐漸脫鹽，實現(xiàn)鹽堿地的生物改良和濱海鹽堿地的可持續(xù)利用[8]。

1 試驗地概況

試驗場地位于上海市金山新城鸚鵡洲生態(tài)濕地引鳥區(qū)內(nèi)，處于整個濕地中部偏南位置，地形呈南北走向，南段臨近防浪堤壩，面積約8 280m2，屬于尚未對市民開放的區(qū)域。耐鹽試驗區(qū)約7 050m2，自北向南設(shè)置成4個分區(qū)。試驗區(qū)的地下為鹽堿土并掩埋不少扭王字石塊及建筑垃圾，地上有不同厚度的覆土。濕地剔除特別偏高的樣點后，地下1m土壤初始平均全鹽量1.28g/kg。

2 試驗設(shè)計

2.1 試驗材料

耐鹽試驗區(qū)的苗木分為喬木、灌木兩大類，共設(shè)20組，每組48株，合計34個品種，960株苗木，其中喬木的胸徑為7～8cm。苗木均帶土球移植，借助起重機裝卸，種植的位置均事先定位。

2.2 試驗處理

耐鹽試驗區(qū)檢測供試土壤全鹽量后，人為調(diào)控種植土的全鹽量，并設(shè)置4個處理(表1)，分別為輕度鹽化土區(qū)(含鹽量1～2g/kg)、中度鹽化土區(qū)(含鹽量2～4g/kg)、重度鹽化土區(qū)(含鹽量4～6g/kg)和鹽土區(qū)(含鹽量6g/kg以上)。以類似于容器栽植的種植方式，將喬灌木栽植在模擬容器內(nèi)，操作如下：每個模擬容器挖土1m，加土拌鹽后回填，形成地上1m、地下1m的鹽漬土模擬容器，在其側(cè)壁的地上1m、地下1m范圍內(nèi)圍覆塑料薄膜，在其側(cè)壁高出地面1m范圍內(nèi)用圍植板圍覆(內(nèi)側(cè)配合塑料薄膜)(圖1、2)。

3 濱海地區(qū)適生樹種的評價技術(shù)

3.1 評價方法

采用層次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)進(jìn)行評價。層次分析法是一種定量與定性評價相結(jié)合的方法，特別適于那些難以定量指標(biāo)的復(fù)雜問題，它能夠?qū)⒍ㄐ?、半定量的問題轉(zhuǎn)化為定量來計算，將復(fù)雜的決策系統(tǒng)層次化，通過比較各種關(guān)聯(lián)的因素，為決策提供定量的依據(jù)[9-10]。在設(shè)定的層次結(jié)構(gòu)中，每一層次的不同因素，既要考慮本層的權(quán)重，又要考慮上一層次的權(quán)重。通過建立評價體系，選擇適生樹種。

3.2 構(gòu)建評價體系

根據(jù)濱海地區(qū)土壤具有鹽堿性、地下水位偏高、礦化度偏高的生境特點，參考國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，結(jié)合本次試驗情況，并咨詢專家意見，建立濱海鹽堿地區(qū)植物評價體系(表2)。

本體系自上而下分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，共10個評價指標(biāo)。濱海地區(qū)的樹木要能適應(yīng)高鹽度、高地下水位、高礦化度的生境環(huán)境，并正常生長，因此選擇生境適應(yīng)性作為準(zhǔn)則層，并選擇成活率、生長量作為其指標(biāo)層。我們不僅僅希望樹木在鹽堿地區(qū)能成活、能生長，還希望它們能長好，應(yīng)對不利條件可以健康生長，因此選擇生態(tài)抗逆性作為準(zhǔn)則層，并選擇生長勢、抗鹽能力、抗風(fēng)能力作為其指標(biāo)層。生長在濱海地區(qū)的樹木，除了能防風(fēng)固土，也需要有一定的觀賞價值，因此選擇觀賞性作為準(zhǔn)則層，并選擇觀花、觀果、觀葉、觀型作為其指標(biāo)層。

圖1 耐鹽植物篩選試驗裝置剖面示意圖(陸淳謹(jǐn)繪，單位：mm)

圖2 設(shè)置試驗裝置及試驗實施(作者攝)圖2-1 設(shè)置試驗裝置圖2-2 試驗裝置內(nèi)進(jìn)行苗木種植

3.3 確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上述方法，對濱海地區(qū)植物評價體系的指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定(表2)。樹木的生境適應(yīng)性是最基本的要求，權(quán)重為40%。其下一層的成活率和生長量指標(biāo)，權(quán)重各占生境適應(yīng)性的50%，其中2類生長量又各占50%。生態(tài)抗逆性是植物重要的特性，權(quán)重為40%，其下一層的生長勢、抗鹽能力、抗風(fēng)能力，權(quán)重各占生態(tài)抗逆性的50%、25%、25%。對于圍填海項目建設(shè)中的重點區(qū)域，還需要講究景觀效果，觀賞性的權(quán)重為20%，其下一層的觀花、觀果、觀葉、觀型，權(quán)重各占觀賞性的25%。

3.4 確定評分標(biāo)準(zhǔn)

以下各項指標(biāo)的總分均為100分，除了觀賞性準(zhǔn)則層下面的4個指標(biāo)外，其余各項指標(biāo)在評分時均需要考慮各鹽度區(qū)間的權(quán)重，本評價表對1～2、2～4、4～6、>6g/kg這4個鹽度區(qū)間分別賦予權(quán)重15%、30%、35%、20%。

各項指標(biāo)評判依據(jù)如下。

成活率C1：是評價苗木質(zhì)量的重要因素。成活率與該指標(biāo)總分的乘積為該指標(biāo)的評分。

樹高生長量C2：由于落葉樹種與常綠樹種的生長量存在一定差異，故對喬灌木的常綠、落葉樹種分別進(jìn)行歸類、評價。在每一個類別中，將樹高平均生長量最大的品種的值作為分母，所有品種的樹高平均生長量分別作為分子，求得的比值與該指標(biāo)總分的乘積，為各品種的樹高生長量評分。

胸徑(喬)或蓬徑(灌)生長量C3：同樣對喬灌木的常綠、落葉樹種分別進(jìn)行歸類、評價。喬木取胸徑值，灌木取蓬徑值。在每一個類別中，將胸徑(喬)或蓬徑(灌)平均生長量最大的品種的值作為分母，所有品種的胸徑(喬)或蓬徑(灌)平均生長量分別作為分子，求得的比值與該指標(biāo)總分的乘積，為各品種的胸徑(喬)或蓬徑(灌)生長量評分。

生長勢C4：該指標(biāo)共分為5級。1級(很好)，樹冠飽滿，葉色正常，無病蟲害，無死枝，樹冠缺損小于5%；2級(好)，姿態(tài)良好，葉色正常，樹冠缺損5%～25%；3級(一般)，葉色基本正常，樹冠缺損26%～50%；4級(欠佳)，衰退嚴(yán)重，葉色不正常，樹冠缺損51%～75%；5級(很差)，樹冠缺損75%以上，瀕于死亡甚至死亡。每一級20分，分值y與級數(shù)x的關(guān)系滿足y=120-20x。

抗鹽能力C5：鹽害級數(shù)共分5級。1級，無鹽害癥狀；2級，少量葉片的葉尖，葉緣變黃；3級，約一半數(shù)量葉片的葉尖、葉緣變黃；4級，大部分葉片的葉尖，葉緣變黃；5級，葉片枯焦、脫落、枝枯，植株瀕于死亡甚至死亡。鹽害指數(shù)滿足公式：

其中，鹽害指數(shù)越高，植物受鹽害影響越大，抗鹽能力越低。將“1-鹽害指數(shù)”與該指標(biāo)總分的乘積，作為抗鹽能力的評分。

抗風(fēng)能力C6：考慮到試驗場地臨近防浪堤壩，離風(fēng)口較近，所有苗木除了單獨進(jìn)行支撐外，還采用竹子縱橫交錯的整體綁扎方式進(jìn)行加固，故在臺風(fēng)期間觀察苗木的倒伏現(xiàn)象不明顯。改用臺風(fēng)期間的落葉情況替代樹木的倒伏情況。落葉率越高，植物受臺風(fēng)的影響越大，抗風(fēng)能力越低。將“1-落葉率”與該指標(biāo)總分的乘積，作為抗風(fēng)能力的評分。

表1 耐鹽植物篩選試驗不同處理設(shè)置

表2 濱海鹽堿地區(qū)植物評價體系

表3 供試樹種在各鹽度條件下的生長量統(tǒng)計及生境適應(yīng)性評價

觀花C7：對樹木的觀賞性進(jìn)行評估，具較好的觀花價值，100分；具一般的觀花價值，50分；不具備觀花價值，0分。

觀果C8：對樹木的觀賞性進(jìn)行評估，具較好的觀果價值，100分；具一般的觀果價值，50分；不具備觀果價值，0分。

觀葉C9：對樹木的觀賞性進(jìn)行評估，具較好的觀葉價值，100分；具一般的觀葉價值，50分；不具備觀葉價值，0分。

觀型C10：對樹木的觀賞性進(jìn)行評估，具較好的觀型價值，100分；具一般的觀型價值，50分；不具備觀型價值，0分。

4 植物篩選試驗適生樹種評價結(jié)果

4.1 樹種生境適應(yīng)性評價

對落葉喬木、常綠喬木、落葉灌木、常綠灌木在各鹽度條件下的生境適應(yīng)性分別進(jìn)行評價(表3)。將成活率、樹高生長量、胸徑生長量這3項的獨立評分，在4個鹽度區(qū)間內(nèi)，從低到高(從一區(qū)到四區(qū))分別以15%、30%、35%、20%進(jìn)行加權(quán)，再將各自的加權(quán)值分別以成活率50%、樹高生長量25%、胸徑生長量25%進(jìn)行加權(quán)，最后以生境適應(yīng)性40%的權(quán)重計算生境適應(yīng)性加權(quán)綜合評分。結(jié)果表明如下。

1)供試落葉喬木的平均樹高生長量在20cm以上的，耐鹽一區(qū)12種，耐鹽二區(qū)7種，耐鹽三區(qū)2種，耐鹽四區(qū)沒有；試驗中種植在初始鹽度區(qū)間為1～2g/kg鹽化土中的絕大多數(shù)落葉喬木都能成活、生長。結(jié)合成活率和生長量，種植在初始鹽度區(qū)間為2～4g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有欒樹、臭椿、東方杉、落羽杉、火炬漆、柳葉櫟、沼生櫟、蘇瑪櫟；種植在初始鹽度區(qū)間為4～6g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有香花槐；種植在初始鹽度區(qū)間為6g/kg以上的鹽土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有竹柳、刺槐、沼生櫟、國槐、絲棉木。表3中的烏桕是試驗區(qū)域最早種植的一批苗木，由于受到種植時期、栽培措施，以及苗木自身的恢復(fù)要求等影響，在表中顯示的情況并不理想，根據(jù)歷來經(jīng)驗及其他研究，表明該樹種能在2～4g/kg的鹽化土中生長。

表4 供試樹種在各鹽度條件下的生態(tài)抗逆性差異統(tǒng)計及評價

2)供試常綠喬木的平均樹高生長量在20cm以上的，耐鹽一區(qū)3種，耐鹽二區(qū)1種，耐鹽三區(qū)和耐鹽四區(qū)均沒有；試驗中種植在初始鹽度區(qū)間為1～2g/kg鹽化土中的所有常綠喬木都能成活、生長。結(jié)合成活率和生長量，種植在初始鹽度區(qū)間為2～4g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有棕櫚；種植在初始鹽度區(qū)間為4～6g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有木麻黃、女貞；種植在初始鹽度區(qū)間為6g/kg以上的鹽土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有弗吉尼亞櫟。

3)供試落葉灌木的平均樹高生長量在10cm以上的，耐鹽一區(qū)3種，耐鹽二區(qū)2種(受到小葉女貞死亡的影響)，耐鹽三區(qū)3種，耐鹽四區(qū)2種；蓬徑生長量在5cm以上的，耐鹽一區(qū)3種，耐鹽二區(qū)2種，耐鹽三區(qū)2種，耐鹽四區(qū)沒有；試驗中種植在初始鹽度區(qū)間為1～2g/kg鹽化土中的所有落葉灌木都能成活、生長。結(jié)合成活率和生長量，種植在初始鹽度區(qū)間為2～4g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有紫穗槐；種植在初始鹽度區(qū)間為4～6g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有海濱木槿、小葉女貞；種植在初始鹽度區(qū)間為6g/kg以上的鹽土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有檉柳。

4)供試常綠灌木的平均樹高生長量在5cm以上的，耐鹽一區(qū)5種，耐鹽二區(qū)3種，耐鹽三區(qū)3種，耐鹽四區(qū)1種；蓬徑生長量在5cm以上的，耐鹽一區(qū)6種，耐鹽二區(qū)3種，耐鹽三區(qū)2種，耐鹽四區(qū)1種；試驗中種植在初始鹽度區(qū)間為1～2g/kg鹽化土中的所有常綠灌木都能成活、生長。結(jié)合成活率和生長量，種植在初始鹽度區(qū)間為2～4g/kg的鹽化土中, 經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有金葉女貞、金森女貞、銀姬小蠟、蚊母樹；種植在初始鹽度區(qū)間為4～6g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有胡頹子、蜀檜柏；種植在初始鹽度區(qū)間為6g/kg以上的鹽土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的樹種有夾竹桃、灑金千頭柏。

4.2 樹種生態(tài)抗逆性評價

對落葉喬木、常綠喬木、落葉灌木、常綠灌木在各鹽度條件下的生態(tài)抗逆性分別進(jìn)行評價(表4)。將生長勢、抗鹽能力、抗風(fēng)能力這3項的獨立評分，在4個鹽度區(qū)間內(nèi)，從低到高分別以15%、30%、35%、20%進(jìn)行加權(quán)，再將各自的加權(quán)值分別以生長勢50%、抗鹽能力25%、抗風(fēng)能力25%進(jìn)行加權(quán)，最后以生態(tài)抗逆性40%的權(quán)重計算生態(tài)抗逆性加權(quán)綜合評分。由于客觀原因，部分苗木的落葉情況不方便統(tǒng)計，例如裸子植物的形態(tài)特征具有特殊性，葉多為線形、針形或鱗形，無法較準(zhǔn)確地進(jìn)行計數(shù)。木麻黃的葉多為鱗片狀或披針形，檉柳的葉多為披針形或長圓形，也存在相似情況?；鹁嫫嵩诠┰嚨谋蛔又参锩缒局休^高，現(xiàn)場人員較難夠及，等等。對這些苗木的權(quán)重略做修正，將生長抗逆性準(zhǔn)則層下的生長勢C4與抗鹽能力C5，分別配以權(quán)重60%與40%。結(jié)果表明如下。

1)供試落葉喬木的綜合評分在35分以上的有6種，分別是絲棉木、棗樹、柳葉櫟、中山杉、蘇瑪櫟、香花槐，其生態(tài)抗逆性強；綜合評分在30～35分的有8種，其生態(tài)抗逆性較強；剩余3種樹種的綜合評分在30分以下。

2)供試常綠喬木的綜合評分在35分以上的是弗吉尼亞櫟，其生態(tài)抗逆性強；綜合評分在30～35分的沒有；綜合評分在25～30分的有2種，是女貞、木麻黃，其生態(tài)抗逆性較強；剩余1種樹種的綜合評分在25分以下。

3)供試落葉灌木的綜合評分在35分以上的有2種，分別是紫穗槐、海濱木槿，其生態(tài)抗逆性強；綜合評分在30～35分的是檉柳，其生態(tài)抗逆性較強；剩余1種樹種的綜合評分在30分以下。

4)供試常綠灌木的綜合評分在35分以上的有4種，分別是灑金千頭柏、鋪地柏、夾竹桃、蜀檜柏，它們的生態(tài)抗逆性強；綜合評分在30～35分的沒有；綜合評分在25～30分的有2種，其生態(tài)抗逆性較強；剩余3種樹種的綜合評分在25分以下。

4.3 樹種觀賞性評價

表5 供試樹種的觀賞性評價

圍填海項目涉及會展中心等7個子項目，不僅要求種植的苗木具有較強的生境適應(yīng)性和生態(tài)抗逆性，同時也需要具有一定的觀賞價值，能形成具有鹽堿地或濕地特色的綠化景觀。除了核心區(qū)域會根據(jù)適樹適地原則進(jìn)行土壤綜合改良，栽植更多具有高觀賞性的苗木外，更多區(qū)域會根據(jù)適地適樹原則，選擇適合的品種，因此必須兼顧苗木的觀賞性。

對供試樹種的觀賞性進(jìn)行評價(表5)。將觀花、觀果、觀葉、觀型這4項進(jìn)行獨立評分，再分別按25%的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)，最后以觀賞性20%的權(quán)重計算觀賞性加權(quán)綜合評分。結(jié)果表明：供試樹種的綜合評分在15分以上的有1種，是欒樹，其觀賞性強；綜合評分在10～15分的有12種，其觀賞性較強；剩余21種供試樹種的綜合評分在10分以下。

4.4 總體評價

對落葉喬木、常綠喬木、落葉灌木、常綠灌木分別進(jìn)行總體評價可見表6，而表7是耐鹽試驗區(qū)各分區(qū)苗木的總成活率。

5 結(jié)論

1)耐鹽試驗區(qū)各分區(qū)的苗木總成活率與對應(yīng)各分區(qū)土壤含鹽量成反向關(guān)系，含鹽量越高，苗木成活率越低，現(xiàn)場試驗的實際情況與理論相符。

2)絕大多數(shù)樹種呈現(xiàn)了成活率、生長量隨鹽度增加而降低的現(xiàn)象。受苗木種植、栽培等人為因素及2019年年初集中、大量下雨的自然因素等影響，部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差，在分析中也參考了大量的文獻(xiàn)資料，予以綜合考量。數(shù)據(jù)同時也表明了，樹種的抗鹽堿表現(xiàn)雖然與其品種固有的抗鹽堿能力有關(guān)，但與種植時間、栽培措施以及苗木自身恢復(fù)情況等也有關(guān)，為了讓苗木在工程實際栽植中更好地發(fā)揮出其固有的抗鹽堿能力，必須采取綜合措施提高成活率。在一定的土壤鹽堿范圍內(nèi)，只有苗木成活了，才談得上后續(xù)的抗鹽堿能力。

3)本研究有別于實驗室研究，并非根據(jù)土壤全鹽量的梯度劃分，找出全程嚴(yán)格在此區(qū)間內(nèi)適合生長的樹種，而是以工程實際應(yīng)用為聚焦點，找出在土壤初始全鹽量梯度區(qū)間內(nèi)，經(jīng)灌溉或淋雨后，最終能生長的樹種。根據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合成活率和綜合評分，以及相關(guān)文獻(xiàn)資料，推薦在圍填海項目中不同含鹽量和含水量區(qū)域的種植品種分別為：(1)初始鹽度區(qū)間為1～2g/kg的鹽化土中，選擇樹種的范圍較寬泛，試驗的34個品種均可種植；(2)種植在初始鹽度區(qū)間為2～4g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的落葉喬木有欒樹、臭椿、東方杉、落羽杉、火炬漆、柳葉櫟、沼生櫟、蘇瑪櫟、烏桕，常綠喬木有棕櫚，落葉灌木有紫穗槐，常綠灌木有金葉女貞、金森女貞、銀姬小蠟、蚊母樹；(3)種植在初始鹽度區(qū)間為4～6g/kg的鹽化土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的落葉喬木有香花槐，常綠喬木有木麻黃、女貞，落葉灌木有海濱木槿、小葉女貞，常綠灌木有胡頹子、蜀檜柏；(4)種植在初始鹽度區(qū)間為6g/kg以上的鹽土中，經(jīng)灌溉或淋雨能生長的落葉喬木有竹柳、刺槐、沼生櫟、國槐、絲棉木，常綠喬木有弗吉尼亞櫟，落葉灌木有檉柳，常綠灌木有夾竹桃、灑金千頭柏；(5)由于受到地下水位和地下水礦化度的影響，在地勢相對較低的鹽堿性水系邊種植的苗木，除了滿足上述鹽度區(qū)間的適生要求，同時還要有一定的耐水濕性，適合的品種有落羽杉、中山杉、檉柳、紫穗槐。

表6 耐鹽試驗區(qū)供試樹種綜合評價總分

表7 耐鹽試驗區(qū)各分區(qū)苗木總成活率