发布时间:2023-12-01 10:07:10
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中图分类号:S156 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160932033
随着社会经济的快速发展,人口数量不断增多,生活的环境日益遭受着破坏。大气污染、食品安全、土地退化等成了21世纪的热点问题。根据2000年世界粮农组织(FAO)世界土壤资源报告,全球严重土地退化面积约为3500万 km2,占总土地面积的26%,其中用于农业生产活动造成的严重土地退化面积占总土地面积的9%[1]。农民一味地追求高产,过度施用化肥,导致土壤板结;大量工厂的建立,导致了土壤污染;大量的砍伐树木,导致了土壤的沙漠化等,如今土壤退化问题成了亟待解决的问题。
因此,如何保持土壤质量,防止土壤退化,成为了国内外研究的热点。施用土壤改良剂是一种既经济又方便的方法,它可以改善土壤理化性质、提高土壤肥力,还能降低土壤中污染物的迁移,对于改良退化土壤有非常好的效果。本文从退化土壤的改良出发,介绍了土壤改良剂的不同类型及其在3种土壤退化类型中的应用,以期为不同类型退化土壤改良提供思路。
1 土壤改良剂介绍
土壤改良剂,又称土壤调理剂,能有效改善土壤理化性质和土壤养分状况,并对土壤微生物产生积极影响,从而提高退化土壤的生产力,使其更适宜于植物生长,而不是主要提供植物养分的物料。在20世纪50年代以前,土壤改良剂的研究只限于天然改良剂,随着研究的不断深入,科学家们从天然有机物、无机物提取到合成高分子化合物,根据不同土壤类型制成不同改良剂。按原料来源可将土壤改良剂分为天然改良剂、人工合成改良剂、天然-合成共聚物改良剂和生物改良剂等4大类[1],其中天然改良剂又可以分为无机物料和有机物料2种。其具体分类如图1所示。
1.1 天然改良剂
天然改良剂根据原料的性质,可以分为无机物料和有机物料2类。无机物料又可以分为天然矿物和无机固体废弃物;有机物料包含了有机固体废弃物、天然提取高分子化合物和有机物料。主要有石灰石、膨润土、蛭石、粉煤灰、畜禽粪便、泥炭等。
1.2 人工合成改良剂
人工合成改良剂是一种高分子有机聚合物,是通过对天然改良剂的分析研究,合成的一种与天然改良剂结构形态类似的改良剂。国内外研究和应用的人工土壤改良剂有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇、聚乙二醇等,其中聚丙烯酰胺是目前土壤改良剂的研究热点。
1.3 天然-合成共聚物改良剂
为了达到高效的治理效果,将天然改良剂与人工改良剂合成,用人工合成改良剂去弥补天然改良剂的不足,使其效果达到最佳,扩大适用范围,是一种新型的共聚物改良剂。其中包含了腐殖酸-聚丙烯酸、纤维素-丙烯酰胺、磺化木质素-醋酸乙烯等。
1.4 生物改良剂
目前研究和应用的生物改良剂包括一些商业的生物控制剂、微生物接种菌、菌根、好氧堆制茶、蚯蚓等。
2 土壤改良剂在几种土壤退化类型中的应用
土壤退化是指在各种自然,特别是人为因素影响下发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降,甚至完全丧失其物理、化学和生物学特征的过程。由于土壤退化是土壤物理、化学、生物学性质恶化导致肥力下降的总称,赵其国[2]将土壤退化分为土壤物理退化、土壤化学退化、土壤生物退化。中国科学院南京土壤研究所借鉴国外的分类,将我国土壤退化分为土壤侵蚀、土壤沙化、土壤盐化、土壤污染以及不包括上列各项的土壤性质恶化、耕地的非农业占用6类。
2.1 土壤改良剂在防治土壤沙化中的应用
土壤沙化指良好的土壤或可利用的土地变成含沙量很多的土壤或土地变成沙漠的过程。随着土壤沙漠化程度的加重,土壤物理性质、生物学特性都会发生一系列的变化,土壤水分、养分含量等降低,土壤生物酶活性下降,最终影响地上植被生长、发育和分布。在改良沙土时,研究学者更多关注的是如何增加土壤的保水能力、土壤养分含量、土壤有机质含量等。
2.1.1 天然改良剂
在天然矿物中,石灰石、膨润土等都具有保水保肥的改良作用,其中膨润土、沸石、石膏和蛭石还具有增肥作用。膨润土自身具有较强的吸水性、膨胀性、吸附性、粘着性等,施入沙土中可以增加土壤中团聚体的数量,降低土壤容重。膨润土与腐殖质作用形成有机无机复合体,施入土壤后,能够降低有机物料的分解速率,提高腐殖化系数,增加土壤有机质的累积,两者的相互结合存在着明显的交互作用[3]。粉煤灰自身的理化特性是改良沙土的物质基础,粉煤灰的平均粒径约为0.01~100 m,平均容重约为0.81~1.16g・cm-3,持水能力可达到45%~60%,显著高于沙土[4]。泥炭作为有机物料改良剂,能够提高混合沙土的持水能力,降低沙土的pH值和容重,增加沙土的有机质、速效氮和腐殖酸含量,对白菜的生长和生物量都有促进作用[5]。
2.1.2 人工合成改良剂
聚丙烯酰胺(PAM)是一种水溶性高分子聚合物,具有很强的亲水性及絮凝性,能够增加土壤团聚体数量,还能够减少土面水分蒸发,保蓄水分,提高水分利用效率。Johnson通过添加PAM增加了土壤的持水能力,为植物生长提供了更多的有效水[6]。将粉煤灰和聚丙烯酰胺混合施用,形成互补效应,但施用效果并不是简单的叠加,与对照相比,能够显著提高土壤田间持水量,同时增加土壤有效水含量。
2.1.3 生物改良剂
丛枝菌根真菌能和世界上90%以上的有花植物形成互惠互利的共生体,接种菌根真菌能够促进植物对土壤水分和养分的吸收,提高植物的抗逆性,同时菌根真菌分泌的球囊霉素相关蛋白能够改善土壤的团聚性,同时也是土壤碳的一个重要来源。丛枝菌根真菌和腐殖酸联合作用能够改善土壤微环境,同时提高了土壤酸性磷酸酶活性和有效磷的释放,沙土中细菌、真菌和放线菌数量也得到了显著的提高,进而促进土壤的形成和发育,改变土壤的理化性质[7]。
2.2 土壤改良剂在防治土壤侵蚀中的应用
土壤侵蚀是指土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下,被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。在防治土壤侵蚀过程中,主要有生物防治、物理化学防治、工程防治以及综合防治技术,这些防治措施的基本原理都是减少坡面径流量、减缓径流速度,提高土壤吸水能力和坡面抗冲能力,并尽可能抬高侵蚀基准面。
改良剂在防治土壤侵蚀中的应用主要集中在改良土壤结构,增加土壤的凝聚力,提高土壤吸水能力等方面。Brandsma[8]研究4种土壤改良剂(Agri-Sc、Soiltex、Humus和Kiwi Green)发现,土壤改良剂可以降低土壤密度,提高总孔隙度,其中Agri-Sc改良剂能够使土壤平均溅蚀量降低14.3%,Soiltex和Kiwi Green可使土壤结壳强度增加。人工合成改良剂中聚丙烯酰胺(PAM)处理过的土壤表面紧密的结构和较高的团聚体稳定性有效抑制了土粒的分散,增加土壤的水稳性团粒体,提高土壤渗水速度,可以有效地防止土壤的侵蚀。利用小型水道进行了针对壤土和黏土的PAM沟灌试验发现,壤土的渗透率减少了59%,黏土减少量22%,能够有效地减少流水侵蚀。在喷淋灌溉系统中模拟雨滴降落试验中,2 kg・ha-1的PAM有效地减少了径流和侵蚀,且对侵蚀的控制比对径流更有效[9]。
2.3 土壤改良剂在防治土壤污染中的应用
土壤污染破坏了土壤的自然生态平衡,并导致土壤的自然功能失调,土壤质量恶化。土壤污染可以分为无机污染和有机污染,无机污染物主要有汞、铬、铅、铜、砷、镉、酸、盐碱等,有机污染物主要有石油、氰化物、有机农药等。其中土壤重金属具有累积性、不可逆性的特点,因此重金属污染治理是现在研究热点。
2.3.1 天然改良剂
在修复重金属污染土壤中,常用的改良剂有石灰石、沸石、碳酸钙、硅酸盐和促进还原作用的有机物质,而不同改良剂改良重金属污染土壤的作用机理也是不同的。石灰是使用较为广泛的一种改良剂,能够降低土壤中重金属的移动性及其在植物体内的累积。由于石灰本身具有碱性,施用石灰可以提高土壤pH值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氢氧化物或碳酸盐沉淀。施用少量石灰,可以使土壤有机质中的羟基和羧基与OH-反应,促使土壤可变电荷增加,土壤中Cd2+与CO32-发生化学反应生成难溶于水的CdCO3[10]。与其有同样效果的改良剂还有粉煤灰或改性粉煤灰,同样能够使土壤pH值升高,降低重金属污染土壤中Cd、Pb、Zn、Co、Cu、Ni等的迁移能力,抑制作物对重金属的吸收。沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体,含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力,从而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有效性。在天然矿物中,膨润土和蛭石同样能够吸附土壤中的重金属,如Pb、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Cd等,降低其生物有效性。
有机物料作为土壤重金属的吸附材料,其原理是重金属能够与有机物料中的有机配位体形成稳定的络合物,从而减轻重金属离子的生物有效性。常见的有机物料有畜禽粪便、污泥、绿肥、泥炭等。畜禽粪便在吸附土壤重金属的同时,还能够培肥土壤,增加土壤有机质含量,促进作物生长,在Cd污染土壤上施用鸡粪堆肥,可以促进冬小麦的生长,同时抑制了冬小麦根系对Cd的吸收 [11]。造纸污泥与土壤相互作用能形成新的吸附位点,使土壤对Cd和Sb的吸附量增加,降低其生物有效性。用粉煤灰将污水污泥结合钝化后,再施入土壤中,能够显著提高酸性土壤的pH值和Ca、Mg、B的含量,降低土壤的电导率和重金属的有效性,同时还能够增加土壤的N、P养分[12]。泥炭能吸附土壤中的重金属如Pb、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Cd等,降低其生物有效性,同时还是良好的土壤调解剂,含有腐殖酸及营养成分,能够保肥、持水,增强土壤微生物的活动,可以提高0.25~1.61个单位的土壤pH值,增加土壤有机质,显著降低土壤中Cd有效态含量[13]。绿肥作为一种养分完全的生物肥源,不仅能够改良土壤,增加土壤养分,还能够作为土壤重金属改良剂,降低土壤中可提取性Al的浓度。
2.3.2 生物改良剂
重金属污染的土壤中,常富集有多种耐重金属的真菌和细菌。采用生物改良剂对土壤中重金属进行吸附,主要表现在胞外络合作用、胞外沉淀作用和胞内积累3种作用方式,目前主要的修复技术分为原位修复技术和异位修复技术2种。其中丛枝菌根能够通过直接作用(如螯合作用、菌丝的“过滤”机制等)和间接作用(改善矿质营养状况、改变根系形态等)修复污染土壤,包括有机烃类污染、重金属污染、石油污染、农药污染等。在灭菌土壤中添加AM真菌,可以促进海州香薷向地上部分转运Cu,提高其地上部分Cu吸收量,进而使得土壤中Cu含量减少[14]。接种菌根真菌还能够显著减少重金属复合污染土壤中三叶草对Cu、Cd、Pb的吸收。
3 总结与展望
土壤改良剂相对于其他改良方法简单易行,且效果显著,所以一直是研究者的关注点,但单一改良剂的改良效果存在不全面或不同程度的负面影响。在实际中,遇到的土壤改良问题并不是单一的,因此在选择改良剂时,通常会几种改良剂配合施用,但配施比例以及配施方法仍是值得探讨的问题。同时,针对不同的改良土壤,配施方法也有所差异。另者,在施用改良剂的同时要防治二次污染,例如在施用畜禽粪便、泥炭、粉煤灰时,可能会引入重金属,导致土壤、水体、生物的二次污染。对于一些合成有机改良剂尚有很多问题不能解释,例如PAM会与土壤中的粘土矿物相互作用,但作用机理尚不清楚,同时对土壤微生物生态系统及其生物转化产物对整个生态的影响还不太了解。生物改良剂对于重金属的改良有很好的效果,但丛枝菌根种类繁多,高效菌种的筛选问题需要解决,且其纯培养技术尚待突破。
综上所述,应用改良剂改良土壤尚有许多问题亟待解决,配施比例、配施方法、应用机理等都是今后的研究热点,同时针对不同问题的土壤,所采用的改良方法也不同。
参考文献
[1]陈义群,董元华.土壤改良剂的研究与应用进展[J].生态环境, 2008,17(3):1282-1289.
[2]赵其国.土壤退化及其防治[J].土壤,1991,23(2):57-61.
[3]李吉进,徐秋明,倪小会,等.施用膨润土对土壤含水量和有机质含量的影响[J].华北农学报,2002,17(2):88-91.
[4]Ram L C,Masto R E.An appraisal of the potential use of fly ash for reclaiming coal mine spoil[J].Journal of Environmental Management,2010,91(3):603-617.
[5]赵红艳,李建伟,于文喜.泥炭改良沙土的试验研究[J].腐殖酸,2007(4):29-31.
[6]Johnson M S,Piper C D. Cross-linked,water-storing polymers as aids to drought tolerance of tomatoes in growing media[J]. Journal of Agronomy and Crop Science,1997,178(1):23-27.
[7]王义,杨艳,李少朋,等.丛枝菌根真菌和腐殖酸联合作用对矿区沙良效应[J].科技导报,2014,32(7):27-32.
[8]Brandsma R T,Fullen M A,Hocking T J.Soil conditioner effects on soil structure and erosion[J].Journal of Soil and Water Conservation,1999,54(2):485-489.
[9]董英,郭绍辉,詹亚力.聚丙烯酰胺的土壤改良效应[J].高分子通报,2004(5):83-87.
[10]廖敏,谢正苗,黄昌勇.重金属在土水系统中的迁移特征[J].土壤学报,1998,35(2):179-184.
[11]Liu L N,Chen H S,Cai P,et al.Immobilization and phytotoxicity of Cd in contaminated soil amended with chicken manure compost[J].Journal of Hazardous Materials,2009(163):563-567.
[12]苏德纯,张福锁.粉煤灰钝化污泥对土壤理化性质及玉米重金属累积的影响[J].中国环境科学,1997,17(4):321-325.
关键词:
蓝莓;优质丰产;栽培技术
蓝莓属杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vacciniumspp.)多年生灌木浆果植物,是越橘中的蓝果类型,被联合国粮农组织列为人类五大健康食品之一[1]。其果实中富含熊果苷、花青苷以及丰富的抗氧化成分,具有明目、防止脑神经衰老、抗癌等功效。我国从20世纪80年代开始引种栽培,2013年我国蓝莓栽培面积达20366hm2,产量达到15130t。蓝莓作为保健食品逐步被人们所熟知,蓝莓的潜在需求也会越来越大,蓝莓产业在我国具有良好的发展前景。
1园地选择与规划
选择背风向阳、地势平坦或坡度<5°的缓坡地带建园,土壤质地疏松透气、较肥沃。园地的环境应符合无公害果品或绿色果品生产要求,若生产有机产品,需要符合国家对有机产品的生产要求。建园前要做好相关配套设施的建设工作,要做到“三通一平”“旱能浇水,涝能排水”。考虑到用工、生产资料及产品运输问题,不宜建在交通不便的偏远地区。园地选好后,要合理规划各功能区,包括作业小区、道路、防护林配置和排水灌溉系统。
2品种选择
选择适应当地气候条件、品质好、产量高、抗病性好的优良品种,做到适地适栽。北方地区蓝莓露地栽培冬季需要进行埋土防寒,所以品种抗寒性是品种选择的重要指标之一。建议选择半高丛或高丛耐寒性强的蓝莓品种,如“北陆”“蓝丰”“公爵”。
3土壤改良
蓝莓对土壤条件的要求较苛刻,这也是限制其迅速发展的一个主要因素。蓝莓适宜的土壤pH4.5~5.5,如果pH高于这个范围,蓝莓无法吸收土壤中的铁元素,会出现蓝莓缺铁失绿症状,主要表现是蓝莓叶片出现脉间失绿,严重导致植株死亡,北方地区的土壤pH多为偏酸或中性,所以定植前要进行土壤调酸,生产上最常用的方法是对土壤施硫磺粉,其对土壤酸度调节效果持久稳定。改良方法有2种:一种是定植穴改良,另一种是栽植区改良。定植穴改良的特点是:建园时节省了成本,但随着蓝莓植株的生长,还要对株间未改良的土壤进行改良,否则会影响蓝莓正常生长。因此建议采用栽植区改良方法,具体方法是按照硫磺1.0~1.5kg•m-3、草炭与园土=1∶1或1∶2、牛粪有机肥30~40kg•m-3,草炭也可用松针、腐烂锯末、粉碎玉米秸秆等代替[2]。将以上材料均匀撒施在地面,用旋耕机旋翻搅拌,深度25~30cm,然后按照行距将行间改良过的土壤填在行内改良过的土壤上起垄作畦。
4苗木定植
根据不同品种栽植株行距(1.0~1.5)m×(1.5~2.0)m,也可采用密植,春秋季均可栽植。起垄栽培,垄高20~30cm,宽80~100cm。定植时,先顺着行向进行打点,然后按照打点的位置挖定植穴,定植穴的大小根据所用苗木的大小确定,栽植深度以覆盖原苗木土团2~3cm为宜。埋土后轻轻踏实,及时浇透水。注意营养钵苗一定要破根团,可用手或小铲将根团破开后定植,定植深浅要适宜。
5田间管理
5.1水分管理
一个生长周期重要的需水时期为萌芽期、开花后、果实膨大期、土壤封冻前。蓝莓根系为须根系,根系不发达,对水分要求较高,水分不足或过多均会影响树体的正常生长发育,一般1周浇1次水。建议采取滴灌,既可以节省水资源又可以通过水肥一体化技术提高肥料的利用率。为了保持土壤酸性条件,可以用柠檬酸、冰醋酸、硫酸将水调酸后浇灌,一般间隔2次灌水浇1次酸水[3]。
5.2土壤管理
蓝莓不能种在钙质土壤中,同时其对氯敏感,所以在栽培时一定要选择适宜的土壤,否则容易种植失败。土壤有机物覆盖可以缓解土壤温湿度的骤变,覆盖物逐年腐烂后,增加土壤有机质,可以为蓝莓根系提供良好的土壤环境。覆盖物一般用松针、玉米秸秆、草坪修剪后的碎草等,覆盖物厚度10~15cm,定期补充以保持厚度。也可在种植行行间铺园艺地布或黑色薄膜来减少除草的工作量。
5.3施肥管理
肥料的选择要合理,标准化栽培需要根据土壤分析或叶片营养分析结果来确定是否施肥及施用量。施肥的原则是保证树体生长的前促后控,即生长前期以氮肥为主,生长中后期逐渐减少氮肥的使用量,增加磷钾肥比例,果实膨大期注意增加钾肥的使用量。花芽分化期可适当对叶面喷施2~3次0.1%磷酸二氢钾。春季解除防寒后,萌芽前施入催芽肥,以氮肥为主,成年树每株可施入硫酸铵和硫酸钾型复合肥100g;果实膨大期可以购买市售的水溶性钾肥,按说明书通过滴灌施入;采果后以复合肥为主,成年树每次每株沟施100g复合肥。注意不可距离植株过近,以防烧苗,可在株间挖深10~20cm的沟,将肥料施入。施肥同时可施入硫磺粉以保持土壤酸性,施肥后及时覆土和浇水。
5.4整形修剪
定植后第2年应适当疏花甚至将花全部抹去,以促进树体生长、扩大树冠、增加枝量,取出细弱病残枝,对基生枝适当摘心、促发新枝。定植后第3年,树冠已成型进入结果期。此时期需继续促进树体生长,春季除疏枝还要修剪花芽,壮枝留花芽5~7个,中庸枝4~5个,弱枝不留。夏季修剪主要采用摘心和短截,根据植株生长情况进行1~2次摘心。果实采收后主要采取疏除、短截、回缩等修剪手法,疏除衰弱枝内膛枝,回缩更新结果枝组,培养翌年结果枝,使枝条立体合理分层分布[4]。
6病虫害防治
蓝莓常见虫害主要有蚜虫、红蜘蛛、金龟子、美国白蛾等;常见病害主要有灰霉病、枝枯病、僵果病、茎基腐病等。具体防治原则是预防为主,综合防治。根据虫害的特点尽量采用物理方法,而不采用化学农药,杀虫剂选用吡虫啉、阿维菌素、苦参碱等低毒农药,果实采收期不可使用化学农药。病害在生长期内喷3~4次杀菌药剂防治,如倍保、甲托、福星等,还需根据不同病虫害及时选用不同杀菌剂交替喷施。
7采收
由于蓝莓果实成熟期不一致,果实进入成熟期后需要按成熟情况进行分批采收。在果实大量成熟期间隔2~3d采收一次,刚刚进入果实成熟期和成熟末期通常4~6d采收一次。在清晨露水干后至中午高温前或是傍晚气温下降以后进行采摘,采摘时应带手套,轻拿轻放,不同级别的果实单独收放。
8越冬防寒
10月末至11月初及时防寒。一般采用埋土防寒法,首先在枝条压倒侧放一锹枕土,然后将纸条压倒并覆土,注意枝条不能外露,冬季需要定期检查。辽宁省也可采取防寒袋越冬防寒,首先将枝条绑缚紧,然后套上防寒袋并用绳子绑紧,最后将防寒袋底部用土压实。春季一般在4月末至5月初,可以参照葡萄出土上架时间,根据具体气候情况进行出土上架。注意避开晚霜冻害、不要弄断枝条。撤土后及时浇催芽水,剪除病弱枝、短截伤枝,喷洒石硫合剂等杀菌剂。
作者:于强波 单位:辽宁农业职业技术学院
参考文献
[1]李亚东,吴林,张志东.越橘(蓝莓)栽培与加工利用[M].长春:长春科学技术出版社,2000.
在我们园林景观工程的施工中,如何提高“海绵城市”理论中所要求的对地表水的渗透功能以及土壤的蓄水功能?是我们园林景观工程技术人员经常需要解决的一个课题。今年我们有机会参与了南京浦口区佛手湖片区景观工程的施工。在该项目的景观施工中,我们组织工程技术人员认真学习了《海绵城市建设指南》的系统内容并针对“海绵城市”建设的:渗、蓄、滞、净、用、排等六大要素在本项目中如何运用做了详细的研究和讨论。我们在浦口区佛手湖片区景观工程施工中针对景观绿化中如何提高绿化苗木种植区域土壤的渗透功能和蓄水功能做了有力的尝试和推V。
1、工程概况介绍:
佛手湖是在早期兴建的一水利工程的基础设施上通过重新规划,二次提升从而形成的一个全新的旅游景区。原水利设施是于2002年2月8日开工建设,主题功能类似常见的水库,主要进行蓄水,新建工程是在原来两个水库的基础上将现有的水域面积二次扩大,通过二次的扩大,最终形成了以及将近千亩的人工水域。佛手湖工程主要由大坝主体即大坝(均质土坝)、溢洪闸、溢洪泻槽、消力池、排洪渠及配套工程。在浦口老山之中直观上看,第一眼看到的是佛手在热闹的珍珠泉边,湖中五个半岛与老山融为一体,状若佛手。
本项目为佛手湖景区景观改造、提升工程,全区域总面积约为596.55亩,通过市场调研,确定了以旅游休闲、户外游览为项目目标,满足各年龄各群体的需求。着力打造入口接待区、中心草坪活动区、滨溪景区游览区、堤坝景观游览区、花谷森林探幽区及森林生态体验区。我们将入口接待的区域设置成为游客进园、出园的集散区域,提供了供游客休憩、停留的广场以及方便游客游览咨询的配套服务设施;中心草坪是一块巨大的绿色地毯,为游客的户外活动从,设置户外活动设施以及演艺广场。在原有自成一体的森林植物和山涧之间,重点设计了两个区域:花谷森林探幽区、森林生态体验区,用极具自然特色的山间小路以及桥梁各种景观小品将每处风景相连接,保存了山林的原始感以及游客的猎奇求知欲望。 主要建设内容包括:设主入口广场10580平方米 和次入口广场562m平方米;绿化草坪200379平方米;设道路48786平方米,其中包括了整个园区所有的园路以及沿路附属物;不同造型的桥梁和木石栈道共计6000余平方,同时水系边还设置亲水平台;园区内部原有水域环境治理面积达到了惊人的38400余平方,采用了大量的水生植物与乡土植物相结合;同时并新建一批例如雕塑、长廊等景观小品,保证了景区拥有多种不同的艺术风格。
2、 景观工程施工中有关“海绵性”改良的原则和目的
如果将我们的城市比喻成为一块大的海绵,除了保证城市人们正常的生活、工作需求之外,使其能够像一块海绵一样拥有可以自身调节的弹性,从而更好地应对各种自然灾害,减少人们的损失,变废为宝。例如下暴雨的时候,减轻城市内涝,将过多的雨水通过吸附、渗透、储蓄等功能变废为宝,在降水较少的季节加以利用。海绵城市顾名思义,将城市变为一块海绵,怎么样建设这么一块海绵体,使我们的研究的目的。海绵体包含了所有吸收和释放利用的体系,各个自然水域面积如河流、湖泊、池塘等,还包括了各种人工建设的绿地、硬质软质铺装。
佛手湖工程在施工的时候,根据原来自由的自然地形、地貌,来安排组织施工,保存了原有的自然环境特点,利用及其精细原地面的测绘文件以及地勘文件,因地制宜的制定相关规划,利用多种措施分开施用或者结合施用,进行专项治理或者综合治理,在治理的同时做好未来的规划,保证后期的需求,逐步实施,因为绿化植物自然生长或者过度放肆生长,经常会造成绿化土壤排水不利或者地表径流效应下降,我们要及时做好植物过度生长的排除防治工作,消除各种不理的因素,以免引起排、渗、蓄被各种不利因素所影响,同时利用植物的自身特点,将部分雨水进行引导或者消除,在美化了环境的同时,还为海绵城市的形成做出了巨大的贡献。
3、南京浦口区佛手湖片区景观工程施工中试行“海绵性”改良的方法
3.1 不良性状结构和遭受破坏的土壤施用改良介质的方法
在园林工程施工中,会使用到较多的机械、车辆在不同程度上对土壤进行破坏,同时施工中建筑材料有着部分损耗,例如各类石材、石灰水泥等粉剂、砖块、混凝土碎块、各木材、塑料以及其他复合材料等等,这些损耗的废料很多会混入到绿化种植土之中,经过外力的作用,甚至会潜入较深的土壤之中。这些被破坏的土壤,往往因为入侵材料而使本身的形状发生改变,例如混入部分水泥粉,降低了土方的疏松指数,或者混入石灰粉剂,使土壤发生了化学层面的改变,土壤的酸碱值收到干扰,同时密度发生了较大的变化,改变了土壤原有的自然含水率以及黏性。因此,如果在施工过程土壤产生了不良形状结构或者遭受到破坏后,一定要进行土壤的改良
3.1.1 土壤耕翻和杂质清理
当固体物质混入到绿化种植土中的时候,例如当做路基使用的道渣掺杂进入种植土,内含有很多废弃石砾、转瓦片、钢筋、装饰材料等等,当面对这些固体体积较大较为明显的材料的时候,一般我们通过机器翻耕或者人工清理这两种方法。清理的标准根据设计文件的要求不尽相同,对于浅根性植物,清理的深度不需太大,深根性植物需进行较为彻底的清理,极大的保留原土的性状。对于种植无要求的植物,可以将部分固体废物进行打碎处理,只要保证植物的生长需求即可。
我们根据园林植物的栽植守则:不同高低不同大小的乔灌木错落、有机搭配,我们对土壤的处理根据不同的植物进行不同方式的处理。首先应当进行初整,将影响植物生长以及美观的大的杂物首先清理掉,然后尽可能多的将小的杂物再次清理,最后根据园林植物的平面位置进行放线定位,然后进行细整,必须满足植物的栽植标准方可结束。地被植物同其他植物最后一步一样,进行细整。
3.1.2 更换或填加客土
在绿化土壤中,粒径较大的物体虽然较易清除掉,但是粒径过于小的颗粒物质和粉状物质很难通过物理的方法进行清除,但是过多的小粒径物质往往更能狗影响到植物的健康成长,此时,就需要将原土进行更换,增加部分客土进行改良。根据不同的乔木、灌木种类与植物的规格,计算需要栽种的苗木土球大小,从而确定需要更换客土的挖塘大小。用植物土球深度的1倍至1.2倍来做换土深度,用土球直径的1倍至1.5倍做土球的宽度,土球相对较小的,进行换土的直径需要大一些,而土球较大的植物,换土的直径可以适当缩小。如果进行草本植物栽植,换土方法更为简单,通常为覆盖一层10~20cm厚度的客土在原土上即可。根据设计文件的而定,一般换土覆土后的土壤高度必须符合设计要求,较为适宜的高度为高出3~5 cm,另外更换的客土通常为需方,经过外力或雨水作用后体积略有下降。在客土更换之前,我们可以根据植物的生长习性来确定更换的客土性质,合理的选择客土,使客土自身的pH值、有机物、黏度或者微生物数量等等因素更为适宜植物所需,保障了植物的生长。
3.1.3 施用土壤改良介质。因为土壤改良剂作为一种药剂,通常有许多的不同种类,经过总结,具体有以下的方法:改良土壤物理性状。运用有机的改良剂或者无机的改良剂进行改良(如豆饼―豆渣、可可渣―木屑―家禽粪肥等复合改良剂,城市河流泥浆和粉煤灰等等),改变土壤的孔隙率,调节密度,减小土壤容重,从而提升土壤的存水能力,加快水分的渗透能力,饱和导水率显著提高;如果种植土的土壤结构较差,同时理化性能不良,我们就应该使用能够使理化性状与土壤内部结构能够发生改善的土壤改良剂。不同种的改良剂对土壤的改变方式不同,使用方法也各不相一。一般情况下,需根据产品使用说明书进行配比使用,使用量需严格按照使用说明书确定。如果施用与乔木与丛生的灌木树种时,因为根系较深,应当将改良剂充分拌合,然后填在树穴中与泥土混合。地被植物或者低矮灌木,根系较浅,改良剂使用的时候仅需拌合或洒在表层的土壤中即可。
在浦口区佛手湖片区景观工程施工中我们累计对有关不良性状的土壤进行改良处理约100000平米,有效的保障了我们地被植物、乔木、灌木的良好生长的同时实施了地面雨水的有效渗透和储蓄功能。
3.2物理改良
深耕晒垡为常用的物理改良方法,同时还有诸如地形平整、原图降低、客土升高、土方大方量交换,客土直接置换等方法。在平整地面的时候,经常会忘记预留坡度,如果未进行预留坡度,后期比较难进行挖排水沟进行灌水洗盐,所以前期平整尽力预留坡度控制。在草坪面积较大的区域,利用整理地形的时候适当增加了蓄滞塘进行调配雨水,如果土地的透水性差、质地黏重、结构不良,必须增强土地的透水性,在降雨季节来临之前,提前进行翻耕加疏松,降低土的黏度。四周不具备排水条件的小型绿地采用客土抬高地面,下设隔离层,利用高差进行排水,达到改良目的。
利用人工生态条件,运用隔离层、筛孔隔水、土工栽植袋等措施在树穴、树池、花坛、绿化微区改土,形成雨水初步过滤净化的系统,既保障了地表水的净化处理的利用又有效提高树木花卉成活率。
在我们进行施工的大批草坪以及香樟、马褂木、栾树、刺槐等栽植区域中我们运用上述方法进行景观“海绵性”改良尝试后收到了显著的效果,尤其是蓄滞塘的增设既缓解了地形土方的不足又满足了蓄水浇灌的需求,蓄滞塘在配栽水生植物后又成了一道道靓丽的风景。
3.3部分“海绵”功能新材料的运用和推广
随着“海绵城市”建设的逐步推广,国内不少专家、学者在针对“海绵城市”建设的相关要素都做了大量的研究与实践。通过系列研究并研发了具有增强“海绵”性能的新型市政排水产品。这些产品的推广和使用确实也有助于我们海绵城市中“渗、蓄、滞、净、用、排”性能的提升。
3.3.1新型材料蓄水陶土的推广使用
由于近几年新型材料的技术日益成熟,多空隙材料使用更为频繁,尤其是以陶土为代表的新型空隙材料。利用较易获得的黏土,经过特殊工艺处理,能够制成具有蜂窝状空隙的特殊材料,这种材料的表面及内部布满了密密麻麻的小气孔。这些小气孔能够像活性炭一样当遇到水分时,充分吸收,从而达到蓄水的功能。当外部环境相对干燥时,这些先前装满水分的小气孔排出水分,这些水分再次进入土壤,并最终到达植物的根部。这行就能够大大减轻了日常养护的灌溉工作量,节省了成本。
陶土的制成材料收集方式较为广泛,许多建筑垃圾中就含有类似的黏土,利用这些黏土经过加工处理即可得到这种陶土。一般每吨黏土就能够生产2立方的蓄水陶土,每立方的陶土可吸收0.4~0.5吨的水分。这些水分,既可以成为城市天然的“自来水”,而且还能够减少城市内涝。
佛手湖公园的五彩坡道有80000平方米的彩色花卉,在该区域花卉施工中我们考虑坡地存水、蓄水性能相对较差,为保障花卉培育合理水分供给,我们在个别地段采用了陶土板做垫层后覆盖种植土进行撒播花卉种子,在种子发芽、生长过程中发现使用陶土的区域花卉的长势和观感明显的优于其他区域的花卉生长情况。
3.3.2新型雨水渗透井的运用
在景区的市政道路、广场、停车场中设计有大量的雨水井,为了合理净化、过滤和排放雨水我们建议使用了一些新型研发的具有过滤、净化、渗透功能的雨水井。
在该工程的市政管网施工中,我们坚持把加强雨水的自然渗透,把渗透放在第一位。其好处在于,可以避免地表径流,减少从水泥地面、路面汇集到管网里,同时,涵养地下水,补充地下水的不足,还能通过土壤净化水质。
3.3.3采用CJ/T340-2016部颁绿化种植土壤标准进行改良
3.3.4采用CJ/T340-2016部颁绿化种植土壤标准进行改良
园林绿化土壤在技术层面的指标要求更加细致更加全面,特别是园林绿化行业的快速发展,带动了相关的经济产业和技术指标的标准化,上海市园林科学研究院关于土壤研究的科研人员,通过近些年来国内以及国外众多园林工程的经验中,汲取他们关于土壤改良以及土壤质量控制标准、要求,通过这些建立起自己在土壤质量控制方面的标准。其技术指标主要表现在质量评价、原土及改良土的和见证取样送样等一系列的要求。经过多次向国家住房城乡建设部申请,由上海市园林科学规划研究院修订的《绿化种植土壤》(CJ/T340-2016)于2016年8月1日正式实施。
在依据《绿化种植土壤》(CJ/T340-2016)的要求下我们通过不断的试验印证采用如下配合比进行改良土壤,既确保了土壤的有效养分又能达到增强土壤的渗透性能。
3.3.5利用生物方法改善海绵城市的“海绵”作用
城市绿地作为园林工程中最重要的一项,在应用中有着十分重要的作用,其中,作为园林绿地的衡量值“绿量”是非常重要的标准,越多的绿量往往意味着城市的蓄水能力越强,渗透能力越强,更能够发挥出海绵体自身的功能。
3.3.5.1植草沟以及乔木的扩建――滞
下凹式绿地是海绵城市中的“滞”的主要作用体,在实际的园林应用中可称之为地势绿地。在园林中,花坛主要是将雨水汇聚在花坛的挡土墙内部,保持水分不外流,而与花坛刚好相反的就是最常用的硬质铺装,虽说部分硬质铺装具有透水的效果,但是其排水主要是通过高程的控制来进行地表径流进行引导,就是我们所说的反水,通过坡度将雨水引导至绿地之中,而我们的滞留则设置在边线处的植草沟中。再者就是植物树冠滞留,树冠通过自身庞大的叶片与茎干能够滞留部分水分,从达到蓄水的作用。
3.3.5.2使不同种类植物搭配立体化,从而促进根系生长――渗
因为园林工程中种植土的状态决定着海绵城市建设的整体效果,在降水的时候,雨水的径流流量以及渗透速度是雨水疏渗的关键数值,决定着雨水在土壤中的疏渗状况。所以说,增加城市绿地等于间接增加地表植被的数量,地表植被数量、层次越高越能够疏松土壤,同时具有滞留的效应产生。因此,将雨水汇集至我们先前设计的绿地、滞水沟、透水铺装等区域,从而使雨水能够较多的渗透至土壤中。另外,雨水可以通过乔木下面的层次植物下渗至土壤深处,经过自然地净化与过滤,最终汇至地下深层处水源,回哺地下水。
3.3.5.3水生植物的运用――净
随着环境的破坏与污染,雨水中市场伴有了较多的污染物质,我们通过三个方面来对雨水中的污染物质进行消除,达到充分降解,以下为降解的三个方面:植物的光合作用需要大量的氮磷钾等物质,通过光合作用可以有效将这些物质进行吸收;二是抗污染物的植物的叶片对污染物具有^好的吸附能力,将污染物进行转化降解;三是植物的根部可以对部分污染的物质进行阻隔或者吸附,防止过多的污染物质下沉至土壤深处或地下水源中。
4、 结束语
伴随着社会的需求的增长,牺牲环境换取发展的做法越来越不能被当今社会的主流意识所认同。人类对水资源的过分依赖和使用,造成了很多的环境不协调,例如越来越多的城市出现了洪涝灾害频发的事件,而与之相来的还有水资源短缺等一系列的问题,正因为如此,如何能够解决城市发展中的这一系列问题,就诞生了我们通篇介绍的海绵城市理念,像海绵一样建设我们的城市,解决水资源产生的诸多问题。现如今海绵城市的理念刚刚兴起,国家、行业层面的规范标准都未尽完善,设计、施工方面仍有较大的改动和进步之处。虽然如此,但是仍无法改变海绵城市会成为今后城市建设的主流的方向,更多的更广的运用在我们日新月异的城市建设当中,为国家的城市化浪潮产生巨大的生态效益。
【参考文献】:
1. 吕军.土壤改良学[M].浙江:浙江大学出版社,2011.
2. 王正祥.滨海盐碱地绿化土壤改良技术[M].天津:天津科技翻译出版公司,2011.
3. 蓝剑强.蓄水陶土材料的制备、性能及其应用研究,2005(7)
4. 上海市园林科学规划研究院.《绿化种植土壤》(CJ/T340-2016)
5.俞孔坚,“城乡与区域规划的景观生态模式”, 《国外城市规划》,1997年03期
6. 殷云龙,王双生.江苏省公路绿化建设理论与实践研究[M].上海:上海科学技术出版社,2012.
中图分类号:K928.73文献标识码:A 文章编号:
我国现有盐碱土3 333.3多万km2,广泛分布在长江以北的辽阔内陆地区,以及辽东半岛、渤海湾和苏北滨海狭长地带,浙江、福建、广东等省沿海、台湾和南海诸岛的沿岸也有零星分布。由于盐碱土含有过多的可溶性盐类,造成了土壤“咸、毒、板、瘦”等不良性状,这样的立地条件给绿化工作造成了很大困难,绝大多数园林植物会受到严重的生理胁迫,甚至无法存活。因此,盐碱地绿化要采取不同常规的方法,才能保证园林植物正常地生长发育。
一、盐碱地土壤改良
在众多的改土措施中,关键是遵循水盐的运动规律,培肥地力,保持客土的长效,做好水的文章,合理灌溉,有效排水,减少径流,增加重力水,切断毛管水。具体的土壤改良方法有以下几种。
1、物理改良
(1)绿地整形:平整绿地时留一定的坡度,挖好排水沟,以便灌水洗盐。(2)深耕松土:在雨季到来之前对质地粘重、透水性差、结构不良的土地进行深耕,以疏松表土,保持土壤良好的墒性,增强土壤的透水性,阻止盐分上升。(3)铺设隔离层:栽植树木时先将塑料薄膜隔离袋置于树穴中,随后添加客土,或者在树穴内铺设隔离层,通过铺设粗砂、煤渣、碎木屑、碎树皮、马粪或麦糠等防止土壤底部的原有盐分上升,然后填以客土。
2、化学改良
增施化学酸性肥料过磷酸钙可降低pH值,提高树木的抗性。施入适当的矿物性化肥补充土壤中氮、磷、钾、铁等元素的含量,有明显的改土效果。施用大量有机质,如腐叶土、松针、树皮、马粪、泥炭及有机垃圾等,可增加土壤有机物质,达到土壤改良的目的。盐碱地土壤中施加硫酸亚铁等酸性物质,可有效降低其pH值,但长期使用会造成土壤板结。在小面积改土时,可尝试使用食醋等有机酸,既能改碱又不会造成土壤板结。
3、生物改良
种植耐盐的绿肥和牧草以及耐盐碱植物,如景天类、早熟禾、紫花苜蓿等,对盐良有积极作用,且投资小无污染,还可以通过遮盖地面改良。遮地面是通过乔、灌、草复合种植,严密覆盖地表,或通过地表覆盖柴草,减少水分蒸发,推迟修剪,减少修剪次数,增加绿地郁闭度,以达到抑制盐碱的上移和积累的目的。
二、选用耐盐碱植物
选择耐盐碱植物是提高绿化效果的关键。目前全世界已知有1500多种盐生植物,我国约有400~500种,其中许多种具有较大的绿化价值和经济价值。总结各地绿化栽培的应用情况,值得推荐的常见耐盐植物有以下种类:乔木类:雪松、油松、桧柏、侧柏、蜀桧、法桐、白蜡树、香椿、臭椿、中天杨、毛白杨、国槐、柿、山楂、梨、苹果、皂荚、榆、垂柳、馒头柳、沙枣、枣、桃、樱桃、苦楝、刺槐、火炬树、泡桐、合欢、构树、桑、文冠果。灌木类:柽柳、杞柳、单叶蔓荆、枸杞、白刺、马蔺、罗布麻、大叶黄杨、小叶黄杨、剑麻、紫穗槐。花灌木:红叶李、榆叶梅、珍珠梅、玫瑰、丁香、红瑞木、珠美海棠、西府海棠、木槿、金银木、石榴、紫薇、紫荆、红叶小檗、蔷薇、月季、丰花月季、连翘。藤本类:扶芳藤、凌霄、葡萄、地锦、金银花。草花类:孔雀草、万寿菊、醉蝶花、美女樱、百日草、虞美人、紫罗兰、鸡冠花、凤仙花、龙口花、牵牛花、花毛莨、荷兰菊、天人菊、黑心菊、秋葵、邹菊、金盏菊、鸢尾、射干、百合、常夏石竹、一串红。草坪类:二色补血草(观赏和饲草)、碱茅、中华节缕草、黑麦草、星星草(草坪和饲草)、马尼拉草、草地早熟禾、无芒雀麦、高羊茅。
三、盐碱地绿化措施
在盐碱地上采用较大定额灌溉,溶解土壤盐分下渗,通过排水沟排出灌区。排水是保证冲洗效果的关键措施,无排水的冲洗,应尽量避免使用。大穴换土是以整改土层为主,把土地整理平整,然后进行深耕细作,外运好土来抬高地面等方法。在整理土地时,要注意让地面有一定的角度,这样有利于排水,也使灌水洗盐效果更好。只要是盐碱地,都具有透水性差、质地粘重、土壤结构不好的特点,这样在夏季雨水多的时候,都要全面进行深耕、达到疏松地表土壤的效果,来增加盐碱土壤的透水性,以防止土壤中的盐分随着水面上升到好的土壤中来。大面积放淤要专门进行规划设计,加强灌溉管理,防比淤积河道。放淤要选在水源含沙量大的季节进行,并与种植计划密切结合。选种耐盐作物:大麦、棉花、甜菜、向日葵以及草木择、田著等绿肥作物,均比较耐
盐,可在盐碱地上适当种植,并在种植过程中继续改良土地。加强中耕松土工作,增加地面覆盖,多施有机肥料。具体措施如下:
1、规划设计施工方案
根据设计部门的规划设计,在施工前,组织有关施工人员,对设计图纸进行会审,掌握设计者的创意,明确施工要达到的要求,具体的绿化面积、各种工程用料、填挖土方、园林植物种类及配置形式、园路铺设、地形起伏及草坪的种植面积等,并制订工程施工方案。对设计图纸进行会审,掌握设计者的创意,明确施工要达到的要求,具体的绿化面积、各种工程用料、填挖土方、园林植物种类及配置形式、园路铺设、地形起伏及草坪的种植面积等,并制订工程施工方案。
2、挖淋水沟
在规划的路两侧绿化带中间,沿林带方向各挖一条主淋水沟,每隔10m挖一条支淋水沟,支淋水沟相互平行,并与主干淋水沟相交。在挖设的淋水沟内,铺设耐腐蚀能透水的材料,并回填20cm厚度的渣石;并用耐腐蚀能透水的材料,将淋水沟内回填的渣石盖严,防止浇水时,将土沫漏进淋水沟,从而影响淋水盲沟的畅通;处理好后将淋水沟内挖出来的土回填,同时在绿化带外侧挖一条深沟,沟底深度要低于淋水沟的深度,同时将挖出的土回填至林带,使绿化带高于地面。
3、土壤处理
土壤回填后,在土壤表层施入酸性有机肥,然后将施肥后的土壤进行深翻,再铺设酸性有机肥;将铺设的酸性有机肥的土地,再进行耕耘,使其土壤和肥料均匀混合,然后浇灌进行淋盐排碱处理,以达到土地改良的目的。
4、人工浇灌
在改造好的土地上,进行人工大水漫灌。经过2—3次的大水漫灌,含在土壤内部的盐分,就会随着水流到排水沟内随水流走,这样就降低了土壤中盐的含量,同时土壤内部的碱成分也有一部分随水流出。这样经过改良的土壤就具备了让植物生长的条件,盐碱地就改良形成了适合绿化的沃土。
四、科学养护技术
园林植物定植后,如果不进行科学合理地养护管理,会引起土壤返盐,一旦土壤返盐不仅会影响树木生长,而且再进行改良亦很困难。
1、合理浇水
在定植以后的管理过程中,每次浇水必须浇足,千万不要浇半截水,更不得频繁浇水。
2、疏松土壤
在雨后和灌水后及时松土,切断土壤毛细管,减少水分蒸发,改良土壤通气状况,促进微生物活动,加快养分的分解,提高土壤肥力,防止土壤次生盐渍化。
3、地面覆盖
用塑料薄膜、秸秆等物覆盖树盘,可有效防止土壤水分散失,抑制土壤返盐。覆草厚度10~20 cm为好。
4、合理施肥
多施用有机肥料,不但能改善土壤结构,而且在腐烂过程中还能产生酸性物质中和盐碱,有利于树木的根系生长。种植喜酸性花木,可通过化学物质改土,如浇矾肥水效果较好。矾肥水的配制方法:一般用硫酸亚铁2~3 kg,豆饼5~6 kg,水200~250 kg,置于容器中在阳光下曝晒20~30 d,腐熟后加水稀释成20%的肥水即可施用。改良好的土壤,如果浇偏碱性水,日后又会变成碱性土,通常要用酸化水改土。如果单用硫酸亚铁改良水质,很容易造成植物中毒,若混入0.2%磷酸二氢钾或0.005%柠檬酸,能降低水的pH值,提高花木的成活率
总结
盐碱地绿化措施要因地制宜,灵活实施,综合运用。将盐碱土的改良措施与造园艺术紧密结合这为生态环境的改善提供长期稳定的保障,为建设山川秀美、人与自然和谐、经济社会可持续发展的生态园林城市奠定基础。
参考文献
中图分类号:S154.5 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)11-2785-07
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.018
盐碱土是气候干旱、蒸发量强等情况下形成的一类特殊土壤,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面的重新分配,致使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来[1]。用脱硫废弃物改良盐碱地是将工业废物的再利用和农业土壤改良相结合的一种改良方式,具有深远的现实意义[2]。盐碱化恢复过程是由物理、化学、生物等多个不同属性过程组成。其中,生物过程尤为重要,土壤节肢动物是土壤生态系统中不可缺少的重要组成部分,在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要的作用,同时,土壤生态因子也决定了土壤节肢动物的生存与活动[3-5]。土壤节肢动物群落组成与结构对环境变化或干扰的反应极为敏感,可作为土壤环境监测的敏感因子[6]。土壤线虫[7]、原生动物[8]、蚯蚓[9]、甲螨[10,11]等类群已被应用于作为反映土壤质量的主要指标。土壤盐渍化对土壤节肢动物群落演变过程的生态驱动机制逐步受到关注,土壤节肢动物的种群分布、密度及生物量与土壤理化性状、土壤酶活性、有机物含量及肥力结构密切相关。中国北方干旱区盐碱化生境如黑河流域[12,13]、吉林羊草草原盐碱生境[14]、宁夏银川北部盐碱改良地试验区[15,16]、新疆尼勒克农田[17],湿地盐碱化生境如崇明瀛东[18]、扎龙湿地[19]、豫东黄河[20]等不同盐碱化生境中陆续开展的一系列土壤节肢动物生态学研究表明,土壤pH、可溶性盐、碱化度、有机质等是影响土壤节肢动物的主要因子,而且受气候因子(温度和降水)的季节变化影响,不同盐碱化生境的优势类群差异很大。土地利用、覆被变化和生态系统管理措施对黑河流域土壤盐渍化及土壤节肢动物群落演变特征的耦合可显著改变土壤节肢动物群落结构[12,21]。
土壤盐碱化是目前制约宁夏农业增产的土壤因素之一,用脱硫废弃物改良盐碱地正逐步深入,并成为盐碱化生态恢复的有效途径。研究盐碱化恢复过程中土壤节肢动物群落和土壤环境的演变特征,为进一步解析盐碱化生态系统的生物过程演变机制奠定基础。为此,本研究通过调查不同改良措施下盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落的结构,分析土壤节肢动物群落与环境因子间的关系,旨在揭示土壤节肢动物对盐碱化恢复的响应,为深入揭示盐碱化恢复的生物过程机理和制定有效的恢复措施提供科学依据。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区自然概况
研究地位于宁夏平罗西大滩试验基地(E106°22′50″,N38°48′18″,海拔1 095 m),地处河套平原西南部,地势平缓低洼,境内分布有中国乃至世界特有的龟裂碱土。该地属典型的北温带大陆性气候,年平均气温8.50 ℃,年平均降水量180 mm,主要集中在7~9月,平均海拔1 100 m。地下水埋深约1.50 m,盐分类型主要有NaCl、Na2SO4、Na2CO3,土壤质地黏重,透水性差。土壤碱化度为15%~60%,pH 8.00~10.40,全盐含量0.25%~0.65%。
1.2 样地设置与土壤节肢动物采集鉴定
样地设在6×6拉丁方设计(36个小区)的苜蓿(Medicago sativa)试验田(已种植2年,每年夏季和秋季各刈割1次),小区面积5 m×10 m,总面积1 800 m2,苜蓿株(丛)距10 cm,行距30 cm。共设6个处理,处理1(MXA)不用任何改良技术;处理2(MXB)施脱硫石膏1.5 t/667 m2;处理3(MXC)施改良剂0.5 t/667 m2+有机肥2.0 t/667 m2;处理4(MXD)洗盐灌水定额270 m3/667 m2;处理5(MXE)施脱硫石膏1.5 t/667 m2+灌排措施(同处理4);处理6(MXF)施脱硫石膏1.5 t/667 m2+有机肥2.0 t/667 m2+改良剂0.5 t/667 m2+灌排措施(同处理4)。采样于2014年6~10月进行,每20 d采集1次,共采集7次,同一处理选择3个小区,并在3个小区上各设3个重复。每一样方以200 cm3环刀法分0~5、5~10、10~15 cm三层取土样,带回实验室分别用Tullgren法(干漏斗法)进行分离提取土壤节肢动物[22]。
对采集的土壤节肢动物标本进行鉴定[22-24],因土壤节肢动物成虫和幼虫的生活习性差异较大,所以将成虫和幼虫分开统计数量。
1.3 土壤理化因子分析
在每个样方内,用环刀法按照0~5、5~10、10~15 cm分层取土样,装入袋中,带回实验室,测定土壤全氮、速效磷、速效钾、有机质、pH、全盐和碱化度值[25]。土壤温度和水分含量分别用TP-ST-1和TP-SR-1在样地野外测定。
1.4 数据分析
各类群数量等级划分:个体数量占全部捕获量10%以上为优势类群,介于1%~10%之间为常见类群,介于0.1%~1%之间为稀有类群,0.1%以下的为极稀有类群。以土壤节肢动物密度(D)反映不同样地土壤节肢动物的数量,其含义为100 cm3捕获的土壤节肢动物个体数。土壤节肢动物类群多样性(H)分析采用Shannon-Wiener多样性指数,计算公式为H′=-∑PilnPi,其中Pi=Ni/N,Pi是第i种个体数占总个体数的比率,Ni是第i种的个体数,N是总个体数[26]。
土壤因子对土壤节肢动物群落结构的影响,采用灰色关联的方法分析[27]。关联系数:rij(k)=(Δmin+PΔmax)/Δij(k)+PΔmax,式中,Δmin、Δmax分别为所比较数列的绝对差中的最小值和最大值,P为分辨系数,一般取值在0.1~0.5,本研究取值0.5。
通过SPSS16.0统计软件,采用单因素方差分析(One-way ANOVA)法分析不同样地土壤理化性质、土壤节肢动物群落之间的差异。采用Correlate相关分析中的Pearson指数分析土壤节肢动物密度、类群丰富度与土壤因子的相关性。采用多元线性逐步回归(Stepwise)分析检验土壤节肢动物群落与土壤因子之间的关系。
2 结果与分析
2.1 不同改良措施下土壤节肢动物群落组成
在研究样地共获得土壤节肢动物10 194头,31个土壤节肢动物类群,隶属于3纲11目27科(表1)。依据个体数量划分,土壤节肢动物群落的优势类群为前气门亚目和棘跳科,其个体数分别占群落个体总数的75.52%和10.77%;甲螨亚目和等节跳科为常见类群,其个体数占群落个体总数的7.66%和4.29%;稀有类群为6个类群,其个体数占群落个体总数的1.04%;极稀有类群为21个类群,其个体数占群落个体总数的0.72%。不同样地主要类群略有差异,其中MXA样地优势类群为前气门亚目(77.21%)和棘跳科(10.26%),常见类群为甲螨亚目(9.36%)和等节跳科(1.16%),特有类群为疣跳科、啮科;MXB样地优势类群为前气门亚目(83.80%),常见类群为甲螨亚目(3.42%)、棘跳科(8.48%)和等节跳科(3.61%),特有类群为叩甲科;MXC样地优势类群为前气门亚目(74.90%)和棘跳科(10.61%),常见类群为甲螨亚目(5.83%)、等节跳科(5.51%)和地蛛科(1.13%),特有类群为康(虫八)科;MXD样地优势类群为前气门亚目(76.88%)和棘跳科(11.99%),常见类群为甲螨亚目(6.18%)和等节跳科(3.93%),特有类群为苔甲科;MXE样地优势类群为前气门亚目(60.81%)、甲螨亚目(14.52%)和棘跳科(10.86%),常见类群为等节跳科(8.66%);其中MXF样地优势类群为前气门亚目(73.13%)和棘跳科(14.22%),常见类群为甲螨亚目(7.90%)和等节跳科(2.02%)。
优势类群前气门亚目种群密度在不同样地间差异显著(F=24.472,P0.05)。不同改良措施对稀有和极稀有类群数目没有明显影响,但MXA样地最多,MXE样地次之,MXC样地和MXF较少,说明在人工干扰条件下,稀有类群数目有减少的趋势。稀有和极稀有类群数目受土壤水分量的影响显著(r=0.932,P
由图1可知,不同改良措施对盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落类群丰富度(F=1.083,P>0.05)没有显著影响,MXA样地类群丰富度最高,说明农艺措施干扰会降低土壤节肢动物类群丰富度。不同改良措施明显影响盐碱苜蓿地土壤节肢动物聚集程度,MXB样地土壤节肢动物密度显著高于其他样地(F=0.389,P
2.2 土壤节肢动物的垂直分布
本次调查研究中,0~5、5~10、10~15 cm土层总类群数分别为24、22、18个,个体数量分别占调查总体数量的40.26%、41.32%和18.42%。不同土壤层次的土壤节肢动物类群丰富度存在差异,0~5 cm层与10~15 cm层之间存在显著差异(F=6.566,P
不同改良措施对盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落类群丰富度和密度随土层而变化的规律的影响略有不同(图3)。0~5 cm层MXA样地的类群丰富度显著高于MXB样地,不同样地间类群丰富度差异不显著(F=1.386,P>0.05)。5~10 cm层MXB样地的类群丰富度显著高于MXE样地,而其他不同样地间类群丰富度差异不显著(F=1.432,P>0.05)。不同改良措施对不同土层的土壤节肢动物密度分布没有显著影响,MXB样地土壤节肢动物密度在3层中均为最高,在0~5 cm层MXF样地最低,5~10 cm层MXC样地和MXD样地最低,10~15 cm层MXC样地最低。
2.3 土壤节肢动物群落与土壤理化因子间的关系
不同样地0~15 cm土层土壤理化因子的测定结果见表2。从表2可知,不同改良措施下,样地间的土壤全氮、有机质、pH、全盐和碱化度有所不同。MXA样地pH、全盐和碱化度显著高于其他样地,5种改良措施下的土壤全盐差异不显著,MXB样地的pH分别与MXD和MXE样地差异显著(P
微地域内土壤节肢动物与土壤环境因子关系十分复杂,利用灰色关联分析方法,选择土壤节肢动物优势类群前气门亚目和棘跳科密度、常见类群甲螨亚目和等节跳密度、稀有类群密度、类群丰富度、总密度、群落多样性指数作为母数列(y),并依次定义为前气门亚目(y1)、甲螨亚目(y2)、棘跳科(y3)、等节跳科(y4)、稀有类群密度(y5)、类群丰富度(y6)、群落密度(y7)、群落多样性(y8)为母数列,对土壤的理化因子(表3)作单因素方差分析,选择差异明显(P
在所有的系数(表3)中,r65最大,r65=r(y6,x5)=0.829 0,表明土壤碱化度对土壤节肢动物群落类群丰富度影响最大。从土壤节肢动物的5个类群来看,在r1j中,即r1j=(y1,xj),r13和r11较大,r14偏小,表明前气门亚目受pH(0.782 6)和全氮(0.761 1)影响较大,受全盐(0.666 6)影响最小;在r2j中,即r2j=(y2,xj),r24和r25较大,r12偏小,表明甲螨亚目受土壤全盐(0.828 5)和碱化度(0.818 7)影响较大,受有机质(0.596 5)影响最小;以此类推,棘跳科受土壤pH(0.743 1)影响最大,受有机质(0.679 2)影响最小;等节跳科有机质(0.682 1)影响最大,受全盐(0.662 5)影响最小;稀有类群受全盐(0.776 5)和碱化度(0.769 0)影响较大,受有机质(0.549 1)的影响最小;类群丰富度受土壤碱化度(0.829 0)影响最大,受全盐(0.810 3)较大,受有机质(0.526 8)影响最小;群落密度受全氮(0.812 1)影响最大,pH(0.796 9)次之,受全盐(0.627 8)影响最小;群落多样性受pH(0.819 4)影响最大,全盐(0.786 5)和碱化度(0.775 8)次之,受有机质(0.549 5)影响最小。
土壤理化因子关联度均值由大到小依次为pH(0.736 7)、碱化度(0.734 5)、全盐(0.734 3)、全氮(0.713 7)、有机质(0.619 4)。土壤节肢动物群落关联度均值由大到小依次为类群丰富度(0.730 6)、群落多样性(0.730 4)、甲螨亚目(0.729 9)、群落密度(0.713 7)、棘跳科(0.713 4)、前气门亚目(0.712 6)、等节跳科(0.671 5)、稀有类群密度(0.659 6)。灰色关联度越大,说明子序列对母序列的影响越大[27]。可以看出,土壤pH、碱化度和全盐与土壤节肢动物的关系密切。群落丰富度和群落多样性与选取的环境因子最为密切,优势类群、常见类群和稀有类群密切程度略低。回归分析表明,土壤节肢动物类群丰富度分别与土壤pH(y=-24.117+3.667x,r2=0.629,F=6.788,P=0.048)、碱化度(y=0.860-0.174x,r2=0.825,F=18.793,P=0.012)和全盐(y=3.702+0.640x,r2=0.618,F=6.472,P=0.044)呈显著的线性关系,说明不同改良措施导致的土壤pH、碱化度和全盐的变化会明显影响土壤节肢动物类群的分布。
对0~5、5~10、10~15 cm土层土壤节肢动物类群丰富度、群落密度和多样性指数(H)与表2的土壤理化因子进行多元回归检验,结果见表4。从表4可见,在0~5 cm土层,土壤全盐和全氮是影响土壤节肢动物类群丰富度(r2=0.951,F=29.253,P=0.011)的决定因素;土壤全氮和速效钾影响土壤节肢动物群落的Shannon-Wiener指数(H)(r2=0.884,F=11.472,P=0.039)。在5~10 cm土层,土壤全盐决定土壤节肢动物类群丰富度(r2=0.813,F=17.386,P=0.014),土壤碱化度决定土壤节肢动物群落的Shannon-Wiener指数(H)(r2=0.690,F=8.910,P=0.041)。在10~15 cm土层,土壤节肢动物类群丰富度、群落密度和多样性指数(H)与土壤因子没有明显的回归关系。