魏鈺與王成2009.doc

應(yīng)用MULCH覆蓋城市綠化土壤抑止揚(yáng)塵和去除霧霾的有效途徑(1) MULCH茂切除霾-“城市吸塵器”(2) MULCH 茂切保溫-“溫濕調(diào)節(jié)器”(3) MULCH茂切保水-“水土固化器”(4) MULCH 茂切保土-“土壤改良劑”(5）MULCH茂切循環(huán)-“循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”中國林科院研究員 王成美國南方大學(xué)教授 齊亞東土壤是綠色植物生長的根基，是獲得各種效益的根本保障。城市綠化土壤堆墊性嚴(yán)重，地表緊實(shí)，通透性差，有效養(yǎng)分含量低，分布不均衡，甚至局部污染相當(dāng)嚴(yán)重，這嚴(yán)重影響了城市森林健康和效益的發(fā)揮。目前對城市綠化土壤的保育主要是澆水、除草、施肥，很少從恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)、改善林木根系生長環(huán)境的角度來考慮。許多城市樹木的死亡包括一些古樹的死亡或長勢衰退，根本原因在土壤，包括土壤微生物問題。因此，如何通過科學(xué)管理來恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能，促進(jìn)城市樹木、花草的正常生長，是目前我國城市綠化土壤保育中一個(gè)迫切需要解決的問題。從世界各國的經(jīng)驗(yàn)來看，利用樹皮、木片、松針等原料加工生產(chǎn)的MULCH覆蓋地表是一種行之有效的辦法。一、城市綠化土壤存在的問題城市化、工業(yè)化對城市地表所覆蓋土壤的改造，不但破壞了自然土壤的物理、化學(xué)屬性以及改變了原來的微生物區(qū)系，同時(shí)還使一些人工污染物進(jìn)入土壤，使城市土壤完全不同于自然土壤，具有明顯的特異性質(zhì)，甚至已經(jīng)不能稱其為土壤。例如形態(tài)方面，城市土層無分化，含碳量低，細(xì)菌總數(shù)較少等。具體表現(xiàn)在：一是土壤污染問題比較突出，其中重金屬污染是近年來比較關(guān)注的問題之一。城市綠化土壤的污染源比較復(fù)雜，受建筑垃圾、生活垃圾、空氣粉塵、污染水體、天然降水等多種因素的影響。二是土壤板結(jié)，通氣透水能力差。由于人為活動(dòng)的影響，城市綠化土壤通常比較緊實(shí)。特別是行道樹、公共綠地的土壤經(jīng)常受人為踩踏壓實(shí)，降低了土壤的孔隙度，土壤持水能力和通氣性能不良，增加了植物根系生長的阻力，也普遍存在pH值高及有機(jī)質(zhì)、N和P含量低等問題。三是預(yù)留給林木生長的土壤空間狹小。目前我國城市行道樹的樹穴基本在0615米之間，難以保障林木全冠生長所需要的土壤空間，樹木根系無法有效伸展。四是土壤生物缺乏，土壤生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。土壤生物是保持土壤生態(tài)功能的基礎(chǔ)，恢復(fù)土壤生物是恢復(fù)土壤、保證地上植被正常生長的基礎(chǔ)。二、應(yīng)用MULCH覆蓋城市綠化土壤的效能分析城市綠化地表的覆蓋方式基本上有三種：草坪、地被植物等活地被覆蓋；木片、碎石等人造地表覆蓋物：以及兩者結(jié)合的覆蓋方式。國外把用于覆蓋土壤表面以保護(hù)和改善土壤環(huán)境的各種材料稱為MULCH。城市綠化中用到的MULCH材料可以是有機(jī)物，比如樹皮、木片、松針、堆肥以及相類似的材料，也可以是無機(jī)物，比如砂礫、小鵝卵石等。這里所講的MULCH主要是指有機(jī)物MULCH，它是目前國外城市地表覆蓋中比較盛行的一種覆蓋物質(zhì)，它能源源不斷的為城市森林輸送各種有機(jī)營養(yǎng)，并能大大減輕環(huán)境脅迫對樹木生長造成的不利影響。1、MULCH對土壤理化性狀的影響(1)MULCH是理想的土壤保護(hù)層，具有土溫調(diào)節(jié)器的功能。MULCH既可以遮擋烈日，避免土壤溫度持續(xù)升高，又能在天氣寒冷時(shí)保存土壤熱量，減少極端土溫對樹木根系的傷害。特別是在冬春季節(jié)，MULCH能夠減少土壤冰凍隆漲現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)會(huì)，這對于多年生草本植物、新栽(或移植)樹木來講顯得尤為重要。(2)MULCH還具有極好的保持土壤濕度的能力。MULCH能夠蓄積雨水，并能阻止水分沿著土壤毛細(xì)管輸送到地面而被蒸發(fā)，可以有效的保持土壤水分，減少了土壤濕度變化幅度，從而起到節(jié)水、保水的作用。(3)MULCH可以改善土壤結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。腐爛的MULCH可以增加土壤有機(jī)物質(zhì)含量，并在逐漸分解的過程中不斷還原土壤有效養(yǎng)分的含量，刺激土壤微生物的活性。同時(shí)，MULCH還可以影響土壤孔隙度的變化，進(jìn)而改變土壤的特性。這不僅可以有效的改善土壤化學(xué)組成和營養(yǎng)狀況，而且對于增強(qiáng)土壤的涵水能力，防止水肥流失都具有不可替代的作用。(4)MULCH還可以減輕土壤自然侵蝕程度，阻止土壤板結(jié)。近30年來，歐美國家根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，雨滴動(dòng)能是引起土壤水蝕的最重要因素。MULCH不僅能夠阻擋雨水直接沖擊土壤，防止土壤濺蝕發(fā)生，而且還能降低流速，減輕因緩慢涇流造成的水蝕和涇流造成的沖刷。同時(shí)，MULCH又能夠顯著地降低地表風(fēng)速，減少風(fēng)蝕土壤數(shù)量和土壤顆粒破碎化程度。2、MULCH對樹木生長的促進(jìn)作用(1)MULCH通過對土壤理化性狀的改善功能，可以顯著地增加土壤有效態(tài)養(yǎng)分的含量，增強(qiáng)土壤的保肥、保水性能，提高土壤透氣性和水分滲透能力，從而對樹木的健康生長起到很好的促進(jìn)作用。同時(shí)，MULCH的存在還可以提高樹木抵御綜合環(huán)境脅迫的能力，特別是對于粘重土壤來說，MULCH可以延遲土壤水分飽和狀態(tài)的發(fā)生時(shí)間，降低樹木根系的受傷害程度和根腐病的發(fā)生機(jī)會(huì)，部分分解的ULCH還能夠進(jìn)一步通過增加土壤有機(jī)物含量，從而提高粘重土壤的水分滲透能力和排水能力，緩解積水對樹木造成的傷害，保證樹木不會(huì)因?yàn)橥寥琅潘粫扯舷⑺劳觥?2)MULCH還能通過對雜草的抑制作用而促進(jìn)樹木生長。適宜厚度的MULCHI夠抑制雜草種子萌發(fā)，減少雜草與樹木根系之間對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭，并能促進(jìn)表土層樹木根系的生長，增大樹木水分和養(yǎng)分的吸收范圍和吸收效率，從而保證良好的生長環(huán)境，促進(jìn)樹木健康生長。(3)MULCH的存在還有利于減少草坪機(jī)械和其它工具對樹木所造成的機(jī)械傷害。樹木周圍的MULCH可以有效的保護(hù)地表生長的樹根免受機(jī)械傷害，特別是對于淺根性植物種類來說意義尤為重大。MULCH還能拉大樹干與草坪的距離，有效阻止割草機(jī)械對樹皮、樹干新生組織及樹木維管系統(tǒng)的破壞作用，從而保證正常的水分和養(yǎng)分交流不會(huì)受到阻斷，并阻斷病原體和腐爛菌的入侵通道。3、MULCH的城市景觀美化功能MULCH在城市環(huán)境美化中發(fā)揮著重要作用。自從1990年前后彩色MULCH首次在美國俄亥俄州出現(xiàn)以來，其產(chǎn)量逐年增加，使用范圍也不斷擴(kuò)大，目前彩色MULCH已經(jīng)成為美國城市林業(yè)建設(shè)中的一種基本材料。多種類型和不同色彩的MULCH不僅為城市地表覆蓋上了一層彩色而又引人注目的外裝，而且還可以豐富綠地質(zhì)感，與園林植物的自然顏色相互輝映，對裝扮城市環(huán)境、愉悅市民身心健康具有積極的作用。4、MULCH的抑塵功能土壤揚(yáng)塵是影響城市生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要方面，特別是在早春多風(fēng)季節(jié)，地被植物相對較少，地表裸露嚴(yán)重，加之落葉樹種尚未展葉，樹木擋風(fēng)能力差，極易造成沙塵天氣。MULCH不僅可以有效的降低地表風(fēng)俗，阻擋塵土飛揚(yáng)，而且能夠緩解降雨、沖刷等對地表土壤的侵蝕作用，防止土壤隨水沖走，這對抑制二次揚(yáng)塵具有十分重要的作用。另外，MULCH表面粗糙，材料本身也具有一定的滯塵功能，發(fā)揮著重要的“城市吸塵器的作用。5、MULCH的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值在我國，MULCH的生產(chǎn)與應(yīng)用不僅有助于減少城市綠地的水分消耗，節(jié)約勞動(dòng)力資源，從而降低城市公園、行道樹及其它類型綠地的的維護(hù)成本：而且可以帶動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)MULCH生產(chǎn)這一新興生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的興起，這對于拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，擴(kuò)大居民收入都有積極的作用。同時(shí)，MULCH在城市林業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用還有積極的環(huán)保教育意義，這不僅有助于增強(qiáng)普通市民對循環(huán)經(jīng)濟(jì)的認(rèn)識(shí)，而且可以通過提供清潔的環(huán)保產(chǎn)品進(jìn)一步激發(fā)市民熱愛自然、保護(hù)環(huán)境的熱情。三、MULCH使用中應(yīng)注意的問題首先，適宜的MULCH厚度是影響樹木生長的一個(gè)最主要因素，對MULCH多種效益的有效發(fā)揮具有關(guān)鍵作用。通常，MULCH的適宜厚度要根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)、氣候條件、MULCH類型、樹木年齡和管理目標(biāo)的具體情況來進(jìn)行確定，厚度太薄的MULCH不能有效的抑制雜草生長和保持土壤水分，同時(shí)薄層MULCH還需要不斷的補(bǔ)充，這也增加了維護(hù)成本；但過厚的MULCH會(huì)導(dǎo)致粘重土壤積水，降低土壤含氧水平，不利于根系向深層生長，并會(huì)使得土壤溫度過高，對樹木生長產(chǎn)生抑制作用。對于灌溉條件好、氣候呈現(xiàn)季節(jié)性干旱的地區(qū)，厚度在34英寸的MULCH有利于降低干旱脅迫水平；而對于雨水豐富地區(qū)的粘重土壤來講，23英寸的MULCH較適宜樹木生長。其次，每一種MULCH都有本身的特性和成分含量，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同地區(qū)的土壤特點(diǎn)和自然環(huán)境狀況來確定適宜的覆蓋材料。第三，第四，MULCH的使用范圍很廣，目前一般以覆蓋樹木垂直投影區(qū)域作為適宜的覆蓋范圍。第四，MULCH的使用時(shí)間相當(dāng)靈活，幾乎在樹木生長的任何時(shí)間都可以使用MULCH，但對于新栽及剛移植樹木來講，MULCH應(yīng)在樹木栽好并充分灌溉后使用為好。四、發(fā)展MULCH產(chǎn)業(yè)的前景隨著我國城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展，城市森林建設(shè)已經(jīng)作為城市有生命的基礎(chǔ)設(shè)施受到普遍的重視，利用樹木材料進(jìn)行MULCH生產(chǎn)和應(yīng)用于城市森林經(jīng)營，具有充足的原料供給和廣闊的拓展空間，有巨大的商機(jī)和美好的發(fā)展前景。首先，我國需要MULCH的城市森林?jǐn)?shù)量多，地域分布廣。MULCH的需求量隨著城市森林管理水平的提高而不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)近年來美國城市綠化對MULCH的需求量每年以l0的速度增長。當(dāng)前我國城市森林建設(shè)速度快，規(guī)模大，但人工林居多，土壤瘠薄，保水、保肥能力差，有效養(yǎng)分含量低，使得城市森林總體質(zhì)量不高，MULCH的生產(chǎn)和應(yīng)用基本上是個(gè)空白，這正好為MULCH的發(fā)展提供了巨大的發(fā)展空間。其次，MULCH生產(chǎn)原料有保障，有利于帶動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。MULCH的生產(chǎn)可以就近、就地收集材料，取材方便。隨著我國城市綠化建設(shè)力度的不斷加強(qiáng)和建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生的樹木生長剩余物的數(shù)量也在不斷增加。在城區(qū)，正常的季節(jié)變換會(huì)產(chǎn)生許多枯枝落葉，樹木修剪也會(huì)造成大量的枝葉殘留。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海每年綠化樹木修剪物相當(dāng)于4500畝林地的生物量；在城郊，林地間伐剩余物和殘次林改造過程中產(chǎn)生的剩余物也很多，這為MULCH生產(chǎn)提供了充足的原料保障。第三，應(yīng)用MULCH能夠節(jié)約管護(hù)成本，促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。通過對各類綠地地表使用MULCH，可以顯著改善林地環(huán)境，促進(jìn)樹木健康生長，提高城市森林的整體生態(tài)功能；有利于減少水土流失，保持土壤濕度，降低城市森林水資源消耗，減少資源浪費(fèi)；抑止雜草生長，減少綠地的日常維護(hù)費(fèi)用；有利于土壤微生物繁殖，促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。另外，MULCH還常被涂上各種各樣的色彩，從而可以更好的裝扮城市環(huán)境，美化居民生活。第四，MULCH的應(yīng)用有利于徹底改變城市本身的大氣揚(yáng)塵污染問題。地面揚(yáng)塵是構(gòu)成北方干旱半干旱地區(qū)大氣污染主要物質(zhì)之一，也是影響我國城市空氣質(zhì)量的一個(gè)重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，赤峰市中心城區(qū)TSP中的揚(yáng)塵貢獻(xiàn)率高達(dá)431，哈爾濱市四季地面揚(yáng)塵對15米高度(呼吸帶高度)TSP的貢獻(xiàn)為226、386。可以看出，地面揚(yáng)塵已成為城市生態(tài)環(huán)境惡化的重要“殺手”，其原因在很大程度上是由于城市中存在較多的具有“加塵器”作用的裸露地表。我國城市中行道樹樹盤、路邊、宅旁、橋下等眾多區(qū)域幾乎隨處可見大小不一的裸露地塊，雖然每一塊裸地的面積不大，但加在一起就是一個(gè)驚人的數(shù)字。MULCH可以有效地解決春季植物萌發(fā)以前地表缺少覆蓋而出現(xiàn)揚(yáng)塵的問題，這對于我國北方城市的綠化建設(shè)尤為重要。第五，MULCH應(yīng)用有利于提供新的就業(yè)崗位。MULCH的生產(chǎn)與利用已經(jīng)成為美國、澳大利亞等國家的一個(gè)迅速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，許多研究單位和企業(yè)廣泛利用樹皮、樹枝、碎木、松針、樹葉、樹根等樹木材料進(jìn)行MULCH的生產(chǎn)，并開發(fā)出了一整套設(shè)備生產(chǎn)不同類型的MULCH。在我國MULCH的生產(chǎn)和應(yīng)用還基本處于空白，從原料的收集、加工、運(yùn)輸、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)都可以創(chuàng)造