土壤填埋对4种树木的成活率和生长的影响

唐罗忠1，笪红卫2

（1南京林业大学林学院，南京210037；2南京林业大学总务处，南京210037）

摘要：因房屋建筑、隧道、地铁等施工而产生的大量土方用于填埋林地而对树木产生的影响研究尚未见报道。对建筑土方填埋后的4 种树木的成活率和生长情况进行了调查分析，初步了解不同树种的响应差异，其中，杂交马褂木(Liriodendron chinense× L. tulipifera)最敏感，当填埋土壤的高度达数十厘米时就会出现死亡现象；填埋高度达2 m 以上时，杂交马褂木的死亡率就会达到80%以上。但是，池杉(Taxodium ascendens)和东方杉(Taxodium mucronatum× Cryptomeria fortunei)即使在3 m以上的填埋高度下，1 年后也没有出现死亡现象。喜树(Camptotheca acuminata)的表现介于中等状态。树木的胸径生长趋势与成活率相似。与未填埋土方的林地相比，填埋土方后的林地土壤呼吸速率会明显下降。综上所述，可以认为池杉和东方杉对土壤填埋处理的抵抗力较强，其次是喜树，而杂交马褂木的抵抗力较弱。

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关键词 ：土壤填埋；成活率；生长

中图分类号：S7 文献标志码：A 论文编号：2014-0787

基金项目：国家自然科学基金项目“池杉形成膝根的生理机制及其功能研究”(31170566)；国际科技合作项目“长江中下游地区林特植物资源高效培育及开发利用技术”(2011DFA30490)。

第一作者简介：唐罗忠，男，1967 年出生，江苏常州人，教授，博士，主要从事森林培育学与森林生态学研究。通信地址：210037 江苏省南京市龙蟠路159号南京林业大学林学院，Tel：025-85427325，E-mail：luozhongtang@njfu.edu.cn。

收稿日期：2014-08-11，修回日期：2014-11-06。

0 引言

树木具备发达的根系，地上部分的生长才会比较茂盛。这是因为在自然条件下树木根系生长发育较好，根系分布范围较广，有利于吸收大量的水分和养分，从而促进树木的生长。但是在日常生活中常常可以看到有些树木在根茎部填埋了较厚的土壤之后，树木生长会减慢，甚至会死亡；此外，不论是小苗还是大苗，在移栽的时候，如果栽植的深度过深，也会影响苗木的生长和成活[1-2]，其原因可能是根系呼吸受到抑制、林木地上部分与地下部分的水分和养分输导受到不利影响。

随着城市规模的扩大和城市人口的增多，城市污泥、污水、建筑和隧道土方、生活和工业垃圾的数量不断增多，导致城市环境压力剧增，寻找城市垃圾处理方法和去处已经迫在眉睫。许多研究者[3-8]认为，使用城市污泥进行树木绿化和林地覆盖是一种既经济又实用的垃圾处理途径，因为它不涉及到食物链污染，同时污泥具有丰富的营养，有利于树木的生长。李贵宝等[9]在丘陵地区进行的野外试验结果表明，施用城市污泥可有效地促进树木的树高和直径生长，对林内的灌木和草本植物的生长也有促进作用。张天红等[10]在杨树、泡桐、油松等林地中进行污泥施用试验，结果也表明，林木树高和地径都随污泥施用量的增加而增加。

城市垃圾种类多、数量大，不同种类的城市垃圾以及不同的填埋深度对林木的影响程度可能不同。笔者通过观察发现，东方杉(Taxodium mucronatum ×Cryptomeria fortunei)、池杉(Taxodium ascendens)、喜树(Camptotheca acuminate)和杂交马褂木(Liriodendronchinense× L. tulipifera)4 种树木在被填埋不同深度的建筑土方后，表现出不同的成活状况和生长速率。为了明确树种的差异性及其可能原因，笔者对其进行调查研究，旨在为今后的建筑土方填埋作业和树种选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查地概况

调查地位于南京市玄武区南京林业大学树木园内。由于建筑施工需要，将挖掘的土方分别填埋在4种树林内。4 种树木的概况是：东方杉，6 m×6 m株行距，共39 株，平均树高16.1 m，平均胸径42.5 cm；池杉，3 m×3 m株行距，共193 株，平均树高16.7 m，平均胸径24.2cm；喜树，株行距4 m×4 m，共48 株，平均树高16.2 m，平均胸径23.5 cm；杂交马褂木，株行距4 m×4 m，共155 株，平均树高19.8 m，平均胸径34.6 cm。4 种树木均在30年生左右。

2011 年7 月在4 块树林中填埋土方，历时3 周左右，所填土方高低不平。土壤属于下蜀黄土，有机质含量低。第2 年（2012年）7 月，笔者发现有些树木出现了死亡现象，且与填土高度呈一定的相关性。2012 年8—10 月对不同填土高度的树木成活率和胸径生长量以及土壤呼吸速率进行调查研究。

1.2 调查方法

2012 年8 月用Vertex III 型超声波测高仪标定各树木的填土高度，在此基础上对不同填土高度的树木成活率进行调查记录；并选择不同填土高度的杂交马褂木和池杉林地，采用LI-8100 型土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率。2012 年10 月，填埋的土方被移走后，根据树干上的土痕高度判断填土高度，采用树木生长锥钻取不同填土高度的成活树木胸高处的木芯，通过体视显微镜准确判断和测定当年的年轮宽度，作为胸径年生长量。

1.3 数据处理方法

应用Microsoft Excel 2003 和spss 13.0 软件对数据进行处理，采用单因素方差分析法检验不同数据之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 不同树种在不同填土高度下的成活率

由表1 可以看出，经过1 年的填土处理后，4 种树木的成活率差异较大，其中马褂木的成活率最低，特别是在填土高度达3 m以上时，马褂木的成活率为0；喜树在填土高度达2 m以上时，也出现了死亡现象；池杉和东方杉在各种填土高度下均没有出现死亡现象。由此可见，池杉和东方杉的抗性较强，马褂木抗性较弱，喜树处于中等状态。

2.2 不同树种在不同填土高度下的胸径年生长量

表2 表明，4 种树种在不同的填土高度下呈现出不同的胸径生长量。随着填土高度的增加，马褂木的胸径年生长量下降幅度最显著，其次是喜树，再次是东方杉，而池杉的下降幅度最小。

2.3 不同填土高度下的土壤呼吸速率

由表3 不难看出，未填土的林地土壤呼吸速率最大；其次是填土高度为1 m以下的林地；填土高度达1 m以上时，土壤的呼吸速率变化不大。在填土高度相同的情况下，马褂木与池杉林地之间的土壤呼吸速率差别较小。

2.4 土壤呼吸速率与土壤填埋高度的相互关系

图1 是马褂木和池杉林地土壤呼吸强度与土壤填埋高度的关系图。由此可见，2 种树木林地土壤呼吸速率与土壤填埋高度之间呈现出密切的对数方程关系，即土壤填埋高度在0~1 m范围内，土壤的呼吸速率会随着填埋高度的增加而迅速降低，当土壤填埋高度达1 m以上时，土壤呼吸速率基本上维持在2 μmol/(m2· s)左右。

3 结论与讨论

利用城市污水来灌溉林地，或者利用城市污泥来覆盖林地，既可以解决污水和污泥的去处，又可以促进林木生长，相关研究和生产实践已经十分普遍。但是，因为房屋建筑、隧道、地铁、道路等施工而产生的大量土方用于填埋林地而对树木产生的影响研究尚未见报道。笔者针对建筑施工土方填埋林地，对不同种类树木的成活率和生长情况进行了调查分析，初步了解了不同树种的响应差异，其中，杂交马褂木最敏感，当填埋土壤的高度达数十厘米时就会出现死亡现象（表1）；填埋高度达2 m以上时，杂交马褂木的死亡率就会达到80%以上。但是，池杉和东方杉即使在3 m以上的填埋高度下，1 年后也没有出现死亡现象。喜树的表现介于中等状态。由林木的胸径生长量（表2）也可以看出，马褂木所受到的影响较大，池杉和东方杉所受到的影响较小，而喜树也处于中等状态。由此可以看出，池杉和东方杉对土壤填埋处理的抵抗力较强，其次是喜树，而杂交马褂木的抵抗力较弱。

与未填埋土方的林地相比，填埋土方后的林地土壤呼吸速率会明显下降。产生这一结果的原因可能是因为没有填埋土方的林木生长比较健康，林木根系呼吸所产生的CO2能够透过地表释放到空气中，因而采用土壤碳通量测量系统所测定的土壤呼吸速率就比较大；相反，林地被土壤填埋之后，林木根系呼吸可能受阻，同时产生的CO2也难以释放，因而导致土壤呼吸速率明显下降。

林木对土壤填埋处理的抵抗能力可能与其抗涝能力是一致的，因为水胁迫的根本原因是阻碍了林木根系的有氧呼吸，而土壤填埋也会导致根系呼吸不畅，特别是当土壤填埋深度较大时，根系就难以获得氧气，同时，呼吸所产生的CO2等气体也难以释放到空气中，从而导致根系呼吸不畅，影响林木的生长和存活。大量的研究[11-17]已经证明，池杉和东方杉都是非常耐水的树种；喜树属于中等耐水树种[18-19]；而杂交马褂木的耐水性是比较差的[20-21]。当然，本研究的时间较短，调查的树种也较少，今后有必要从面上调查和控制试验2 种途径来广泛而深入地开展相关研究，以获得系统可靠的资料，为今后的林地土方填埋作业提供依据和参考。

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