鋪裝對懸鈴木根系空間分布影響研究

吳松成，李玲莉，田 中，朱自林

（1.重慶市風景園林科學研究院，重慶 401329；2.重慶市城市園林綠化工程技術(shù)研究中心，重慶 401329）

懸鈴木（PlatanusSpp.）為懸鈴木科懸鈴木屬落葉喬木，自引入中國之后，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中占比為56.5%，現(xiàn)栽植數(shù)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、北京西路的懸鈴木胸徑達1 m以上，是南京最漂亮的林陰大道之一。

行道樹在城市綠化景觀中受多種脅迫影響，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(zhì)鋪裝等對行道樹根系造成的脅迫研究，尚未報道。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(guān)［5-7］。本研究利用樹木雷達檢測系統(tǒng)（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。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

從南京市區(qū)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(nèi)臨路栽植。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗測定方法 試驗采用產(chǎn)自美國的樹木雷達檢測系統(tǒng)（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、1.0和1.5 m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(nèi)無灌木和大型雜草生長，且植株長勢良好、胸徑大于1 m的懸鈴木植株，每種鋪裝條件不少于5棵。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行匯總、方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋪裝類型Ⅰ下懸鈴木根系空間分布規(guī)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，供試懸鈴木直徑≥3 cm粗的根數(shù)多重比較結(jié)果見表1。由表1可知，隨著土壤深度的增加，距樹干0.5、1.0和1.5 m處，懸鈴木的根數(shù)呈逐漸增加趨勢，但差異均未達到顯著水平。距樹干0.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從8條增至11條；距樹干1.0 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從10條增至21條；距樹干1.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從10條增至43條。根數(shù)的增加倍數(shù)為0.4～3.3倍不等。

表1 鋪裝類型Ⅰ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數(shù)的多重比較結(jié)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(shù)占比從62.83%逐漸降至34.62%。由此可見，距樹干1.0 m內(nèi)，懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較淺，50%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(shù)逐漸增加，根系逐漸向深層土壤延伸，結(jié)果見圖1。其中，直徑≥3 cm根數(shù)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(guān)，當?shù)厣喜糠值乃趾宛B(yǎng)分被硬化路面阻隔之后，環(huán)境脅迫導致懸鈴木必須向深層土壤生長，以獲得生長所需的水分和養(yǎng)分。

圖1 鋪裝類型Ⅰ下距樹干1.5 m內(nèi)直徑≥3 cm根系分布的變化趨勢

2.2 鋪裝類型Ⅱ下懸鈴木根系空間分布規(guī)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，供試懸鈴木直徑≥3 cm粗的根數(shù)多重比較結(jié)果見表2。隨著土壤深度的增加，距樹干0.5、1.0和1.5 m處，懸鈴木的根數(shù)呈增加趨勢，且0～20 cm、20～40 cm和40～150 cm土層之間的根數(shù)均達到極顯著水平。距樹干0.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從5條增至25條；距樹干1.0 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從8條增至30條；距樹干1.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從10條增至37條。根數(shù)的增加倍數(shù)為2.7～4.0倍不等。

表2 鋪裝類型Ⅱ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數(shù)的多重比較結(jié)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(shù)占比從35.51%逐漸增至50.15%。由此可見，距樹干1.5 m內(nèi)，懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較深，50%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(shù)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(jié)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(yǎng)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1.5 m內(nèi)直徑≥3 cm根系分布的變化趨勢

2.3 鋪裝類型Ⅲ下懸鈴木根系空間分布規(guī)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(shù)多重比較結(jié)果見表3。隨著土壤深度的增加，距樹干0.5、1.0和1.5 m處，懸鈴木的根數(shù)呈增加趨勢；在距樹干0.5和1.0 m處，40～150 cm比0～20 cm土層內(nèi)的根數(shù)有顯著增加。距樹干0.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從8條增至17條；距樹干1.0 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從11條增至24條；距樹干1.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從15條增至28條。根數(shù)的增加倍數(shù)為0.9～1.2倍不等。

表3 鋪裝類型Ⅲ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數(shù)的多重比較結(jié)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(shù)占比從52.08%增至57.09%。由此可見，距樹干1.5 m內(nèi)，懸鈴木直徑≥3 cm的根分布較淺，50%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(shù)從36條增至65條，根系最深分布深度維持在119.02～123.70 cm，根系最淺分布深度維持在2.71～4.45 cm，結(jié)果見圖3。

圖3 鋪裝類型Ⅲ下距樹干1.5 m內(nèi)直徑≥3 cm根系分布的變化趨勢

2.4 對照中懸鈴木根系空間分布規(guī)律

2.4.1 直徑≥3 cm根系縱向分布 在草地內(nèi)臨路栽植的生長條件下，供試懸鈴木直徑≥3 cm粗的根數(shù)多重比較結(jié)果見表4。隨著土壤深度的增加，距樹干0.5、1.0和1.5 m處，懸鈴木的根數(shù)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(nèi)的根數(shù)有極顯著增加。距樹干0.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從3條增至10條；距樹干1.0 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從4條增至14條；距樹干1.5 m處，直徑≥3 cm根數(shù)從5條增至21條。根數(shù)的增加倍數(shù)為2.3～3.2倍不等。

表4 鋪裝類型Ⅳ下不同土壤深度中直徑≥3 cm根數(shù)的多重比較結(jié)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(shù)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(shù)占比達到最高（57.73%）。由此可見，距樹干1.5 m內(nèi)，直徑≥3 cm的根分布較淺，近50%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(shù)從19條增至45條，根系最深分布深度維持在110.48～120.00 cm，根系最淺分布深度從16.15 cm降至12.35 cm，結(jié)果見圖4。草坪覆蓋不會阻礙地上部分水分和養(yǎng)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(yǎng)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Ⅳ下距樹干1.5 m內(nèi)直徑≥3 cm根系分布的變化趨勢

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(jié)果見表5。在距樹干0.5 m和1.0 m處，鋪裝條件下直徑≥3 cm根數(shù)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與對照相比均達到極顯著水平；但在根系分布最深深度上四者無顯著差異。

表5 不同鋪裝條件下距樹干不同距離直徑≥3 cm根系分布的多重比較結(jié)果

在距樹干1.5 m處，鋪裝條件下直徑≥3 cm根數(shù)高于草坪覆蓋，其中鋪裝類型Ⅱ和Ⅲ中直徑≥3 cm的根數(shù)與對照相比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方面，鋪裝條件下根系分布較草坪覆蓋深，其中鋪裝類型Ⅰ和Ⅱ與對照相比達到顯著水平。

3 小結(jié)與討論

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

1）隨著距樹干距離的增加，懸鈴木直徑≥3 cm的根數(shù)逐漸增多。鋪裝條件下懸鈴木的根數(shù)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(huán)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(yǎng)分的阻隔程度有關(guān)，當鋪裝限制了地上部分水分和養(yǎng)分的下滲時，懸鈴木為了獲取生長所需的水分和養(yǎng)分，通過發(fā)育出更多的根系來擴大水分和養(yǎng)分的吸收面積。

2）同時發(fā)現(xiàn)，在距樹干0.5、1.0和1.5 m處，隨著土壤深度的增加，3個土層中直徑≥3 cm的根數(shù)逐漸增多，40～150 cm土層中的根數(shù)為0～20 cm土層中的1.4～5.0倍不等。其中，0～40 cm深的土層中，當?shù)孛鏋橥杆u、大理石和草坪覆蓋時，直徑≥3 cm的根數(shù)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(shù)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(shù)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(yǎng)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(shù)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(yǎng)分。

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(jié)合日常觀察發(fā)現(xiàn)，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與鋪裝面磚的厚度相關(guān)，最深深度不僅與土壤質(zhì)地和有效土層厚度有關(guān)，還與鋪裝類型對源自地上部分的水分和養(yǎng)分的阻隔程度密不可分。

綜上所述，本研究僅在距樹干1.5 m內(nèi)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(huán)境下，園林綠化植物與市政設施之間的關(guān)系仍需進一步深入研究。