第六章土壤与园林植物.doc

第六章土壤与园林植物土壤是岩石圈表面能够生长植物的疏松表层，它提供植物生活所必需的营养元素和水分，在植物和土壤之间有频繁的物质交换，彼此强烈影响，是园林植物一个重要的生态因子。在控制环境以促进植物生长发育的过程中，常发现气候因素不易改变，但能够改变土壤因素，所以研究土壤因素有更实用的意义。第一节土壤理化性质与园林植物一、土壤物理性质1.土壤质地土壌三相系統：固体、液体、气体。固相颗粒是物质基础，液相、气相受固相颗粒的影响。根据土壤颗粒直径大小，可把土粒分为若干级，直径0.220mm为粗沙； 0.02 0.2mm为细沙；0.0020.02mm为粉沙；0.002mm以下为黏粒。(l)沙土类：土壤质地较粗，含沙粒多、黏粒少，土壤疏松，黏结性小，大孔隙多，通气透水性强，蓄水能力差，易干燥，有机质分解快，养份易流失，保肥性能差。(2)壤土类：土壤质地较均匀，不同大小黏级的土粒大致等量混合，既不太疏松，不太黏，通气透水性好，有较好的保肥保水能力，适宜大部分植物的生长。(3)黏土类：土壤质地细，以粘粒和粉沙较多，结构致密，湿时粘，干时硬，保肥保水能力强，通气透水性差。2.土壤结构(1)土壤颗粒结构颗粒结构：微团粒结构、团粒结构、块状结构、核状结构、柱状结构、片状结构等。团粒结构是土壤中腐殖质把矿物土粒互相粘结成直径为0.2510的小团块，能协调土壤中水分、空气、养份之间的矛盾，土壤水、肥、气、热的状态处于最好的相互协调状态，改善土壤的理化性质，团粒结构的土壤最适宜植物的生长。(2)土壤土层结构剖面上不同的土壤质地和颜色，代表不同的土壤层带。土层的类型、厚度、分布差异形成不同的土壤结构。A层：有机质层 B层：沉积层 C层：母质层土壤土层结构的形成与地理纬度、气候和植被类型密切相关。在低纬度、高温、强降雨、热带森林生长的条件下，一般土壤发育成土层结构简单、养分极度贫乏的土壤；而在高纬度、低温、降雨量适中、北方针叶林生长的条件下，土壤多发育成土层结构复杂、剖面带型最丰富、pH较低的土壤。影响土壌层结构的各因子相互作用，对土壌的土层结构、酸碱度、养分状況，以及土壤中动物、微生物的数量和种类都会产生影响。3.土壤水分土壤水分包括降雨、降雪、灌水、地下水、水蒸气。降水或浇水后土壤水分饱和，所有孔隙皆充满水，此时大孔隙中的水借助重力的作用垂直向下流，被排走的水称为重力水。余下的水分被保持在土壤的毛细管中，称此时土壤中的水分含量为田间持水量。田间持水量：沙土壤土黏土腐殖质土土壤中可被植物吸收利用的水分含量，为土壤有效含水量，是土壤田间持水量与萎蔫系数之差。植物因缺水而萎蔫，如果植物萎蔫后即使改善水分状况也不能重新恢复称为永久萎蔫，此时的土壤含水量为萎蔫系数。土壤水不仅可供植物根系吸收利用，且会影响土壤中各种盐类的溶解、物质转化、有机质分解。土壤水分不足：植物受到干旱的威胁；好气性微生物氧化作用强烈，土壤有机质消耗加剧，导致植物的营养缺乏。土壤水分过多：使营养物质流失；引起嫌气性微生物缺氧分解，产生大量还原物和有机酸，抑制植物根系生长。4.土壤空气土壤空气基本来自大气，少部分由土壤中的生化过程产生的。由于土壤中生物呼吸作用和有机质分解不断消耗O2 ，放出CO2 ,土壤中CO2含量比大气高几十到几百倍。排水良好的土壤中CO2含量0.1%；但土壤中有时可超过2%，甚至达10。土壤空气中氧气的含量比大气低，由于植物根系呼吸需要氧气，10以下抑制植物根系的呼吸，2%时植物只能维持生存。土壌通气程度通过影响土壌微生物的种类、数量和活动情況，从而影响植物的营养状況。土壌通气不良时：抑制好气性微生物活动，减慢有机物分解和养分释放速度，供应植物的养分减少。土壌通气良好时：好气性细菌和真菌活跃，有机质迅速分解并可完全矿质化，可供植物吸收利用的养分短期虽多，但养分释放太快，植物的利用率低。土壌具有一定的通气性时：好气分解与嫌气分解同时并进，既有利于腐殖质的形成，又保证植物有效成分的长期供给。5.土壤温度土壤热量主要源自太阳能。土壤表面在白天和夏季受热，温度高，这时热量从表土向深层传导；夜间和冬季土表温度低，热量从深层向土表传导。土壤温度与大气温度存在差异，由于大气温度主要来自地面辐射，一般来说土表平均温度高于气温，夏季土壤温度明显高于气温，冬季相差较小，年平均高23。土壤温度影响种子的萌发、根系和土壤微生物的活动、有机物的分解速率、植物对水分和养分的吸收。不同植物要求的适宜土壤温度有差异，土温过高或过低都会影响植物根系活动。地被物对土壤温度有一定的调节缓和作用，可缩小土壤的昼夜温差，抑制土壤极端温度的出现。二、土壤化学性质土壤化学性质：土壤酸度、土壤有机质、矿质营养元素等的状况。1.土壤酸度土壤酸度一般指土壤溶液中的氢离子浓度，用pH表示，多为pH49。我国土壤酸碱度分为五级：强酸性（pH5.0），酸性（pH5.06.5），中性（pH6.57.5），碱性（pH7.58.5），强碱性（pH8.5）。土壤酸度与植物营养有密切的关系，土壤酸度通过影响矿质盐分的溶解度而影响养分的有效性。图中各元素带的宽度是指该元素在不同pH时对植物的相对有效性。pH67微酸性条件下，养分有效性最高。强碱性土壤中容易发生铁、硼、铜、锰、锌等的缺乏，酸性土壤中则容易引起磷、钾、钙、镁的缺乏。2.土壤矿质元素植物在生长发育过程中，需要不断从土壤中吸取大量的无机元素，土壤的养分状况与植物的生长发育有十分密切的关系。植物必须元素：大量元素（碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫）微量元素（铁、硼、锰、锌、铜、钼、氯）碳来自CO2，氢、氧来自水，其他常从土壤矿质中获得，土壤中矿质元素与植物关系密切。植物缺乏矿质元素的病征检索表A、老叶病征B、病征常遍布整株，基部叶片干焦和死亡C、植物浅绿，基部叶片黄色，干燥时呈褐色，茎短而细 氮C、植株深绿，常呈红或紫色，基部叶片黄色，干燥时暗绿，茎短而细 磷B、病征常限于局部，基部叶片不干焦但杂色或缺绿，叶缘杯状卷起或卷皱C、叶杂色或缺绿，有时呈红色，有坏死斑点，茎细镁C、叶杂色或缺绿，在叶脉间或叶尖和叶缘有坏死小斑点，茎细 钾C、坏死斑点大而普遍出现于叶脉间，最后出现于叶脉，叶厚茎短 锌A、嫩叶病征B、顶芽死亡，嫩叶变形和坏死C、嫩叶初呈钩状，后从叶尖和叶缘向内死亡钙C、嫩叶基部浅绿，从叶基起枯死，叶捻曲硼B、顶芽仍活但缺绿或萎蔫，无坏死斑点C、嫩叶萎蔫，无失绿，茎尖弱铜C、嫩叶不萎蔫，有失绿D、坏死斑点小，叶脉仍绿锰D、无坏死斑点E、叶脉仍绿铁E、叶脉失绿硫3.土壤有机质土壤有机质集中在土壤表层，土壤重要的组成部分，分非腐殖物质和腐殖物质两大类。非腐殖物质是原来动植物组织和部分分解的组织，主要是碳水化合物和含氮化合物。腐殖物质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的多聚体化合物，保水保肥能力较强，腐殖质分解后是重要的氮源。99%以上的氮素是以腐殖质形式存在的。土壤中的腐殖质内所含氮和磷壤微生物矿化后，转化成无机态供植物吸收，腐殖质是异养微生物的重要养料和能源，能活化土壤微生物。土壤有机质能改善土壤的物理化学性质，对土壤团粒结构的形成和保水、供水、通气等有重要作用。土壤有机质含量是土壤肥力的一个重要指标，一般土壤表层的有机质含量为35%。熟化农田的有机质含量大都在3 3.5，一般园林绿化用地的土壤有机质含量多在1以下。4.土壤生物包括土壤微生物、动物、植物根系。它们依赖于土壤而生存。对土壤的形成、发育、性质、状况产生影响，是土壤有机质转化的主要动力。(1)土壤微生物土壤中肉眼无法辨认的微小有机体，包括细菌、真菌、放线菌等。对土壤的形成和发育、有机质的矿化和腐殖化、养分的转化和循环、氮素的生物固定、植物的根部营养等都有重大影响。(2)土壤动物在土壤中度过全部或部分生活史的各种大小动物。土壤动物的主要作用是有机物的机械粉碎、纤维素和木质素的分解以及土壤的疏松、混合和结构的改良。土壤动物种类繁多，数量庞大，有害虫、益虫。(3)植物根系植物根系对土壤发育有重要作用。根系脱落或死亡后，可增加土壤下层的有机物质，并促进土壤结构的形成。根系腐烂后，留下许多通道，改善了通气性并有利于重力水上升。根系分泌物、根周围微生物的活动能增加植物某些营养元素的有效性，改变土壤的pH，促进矿物及岩石的风化。植物根系与土壌有着十分密切的关系。根系在土壤中吸收养分和水分的同时，还将各种有机和无机物质释放到土壤中。植物光合产物的28%59%转移到地下部，其中40%70%通过分泌作用进入土壤。林木根系可增强土壤抗冲、抗侵蚀性。植物根系作为一个生物因子，对土壌形成发育过程中各种物理、化学、生物特性产生广泛而深刻的影响。第二节城市土壤特点自然界中的土壤是地壳表面的岩石经过长时期的风化、淋溶过程逐步形成。土壤由矿物质、有机质、水分、土壤生物和空气五种物质组成，成为地球上陆生植物立地和生长发育的基础。城市的土壤由于深受人类各种活动的影响，其物理、化学和生物学特性都与自然状态下的土壤有较大差异。一、土壤污染当土壤中的有害物质含量过高，超过土壤的自净能力时，会导致土壤自然功能失调，肥力下降，影响植物的生长和发育，或污染物在植物体内积累，通过食物链危害人类健康，称为土壤污染。据土壤污染物的来源及污染途径可将土壤污染分为：水质污染型、大气污染型、固体废物污染型、生产污染型等、综合污染型。1. 水质污染型污染源主要是工业废水、城市生活污水和受污染的地面水。污染途径主要为污水灌溉，污水的直接排放、渗漏都会使土壤遭受污染。污染物种类复杂，重金属、酸、碱、盐及有机物都可能造成较严重的污染。土壤背景值：一般土壤中重金属元素的浓度。2.大气型污染大气污染型的土壤污染可表现在很多方面，但以大气酸沉降（酸雨）、工业飘尘（散落物）及汽车尾气等几种情况最为普遍。3.固体废弃物污染型固体废弃物包括工矿业废渣、城市垃圾（建筑垃圾、生活垃圾）和污泥，固体废弃物的种类和数量已成为城市土壤分类的依据之一。城市固体废弃物就地填埋，土壤的自然层次被破坏；砖瓦、煤灰渣、玻璃、塑料、石灰、水泥、沥青等混入土壤，极大地改变自然土壤的特性；各种地下构筑物如热力、煤气、排污管道等，严重地破坏了土壤的物理性状；富含有机质的表土在城市土壤中大都不复存在。4.生产型污染化肥、农药的使用不当导致的土壤污染。化肥既是植物生长必需营养元素的供给源，又是日益增长的环境污染因子。化肥中常含有不等量的副成分，重金属元素、有毒有机化合物及放射性物质等。长期施用化肥，化肥中的副成分在土壤中积累，产生土壤污染。如：磷、钾肥中，砷、镉、铬、铅等重金属含量较高。放射性污染：磷肥中238U、236Ra；钾肥中40K、87Rb等。5.综合污染型在现实中，土壤污染的发生往往是多源性的。对于同一区域受污染的土壤，污染源可能来自水污灌、大气酸沉降和工业飘尘、垃圾或污泥堆肥以及农药、化肥等。土壤污染经常是综合性的。土壤污染防治工作也要对症下药，采取综合措施。二、土壤污染的治理土壤污染与大气污染、水污染不同。土壤中的污染物许多被土壤胶体吸附，运动速度非常缓慢，特别是化学性质稳定的污染物（如重金属）可在土壤中不断积累，达到很高的浓度。土壤污染的治理相当困难。排土与客土改良、施用化学改良剂、生物改良。1.排土与客土改良挖去污染土层，用清洁土壤改造污染土壤，效果好，但投入大。要求客土有良好的土壤结构，疏松，中性或弱酸、弱碱性，有机质、有效养分丰富，适宜植物生长发育。注意客土不要被污染，避免毁坏农田和郊区的重要景观。大面积土壤每次填至厚约10cm时，需用2t重的滚压机适当压实，注意土壤不能过湿，平整地面后即可栽植园林植物。2.施用化学改良剂应用化学改良剂可使重金属成为难溶性化学物质，减少危害。在镉污染土壤每公顷施用石灰1.82.0t，中和土壤的酸性，使镉沉淀下来而不易被植物吸收。镉、铜、铅等在土壤嫌气条件下易生成硫化物沉淀，灌水并施用适量硫化钠可获得较好效果。3.生物改良栽种对重金属元素有较强富集能力的植物，使土壤中重金属转移到植物体内，然后对植物集中处理。一些蔗类植物对许多重金属有极强的吸附能力，植株体内的重金属含量可达土壤中的几倍甚至十几倍。一些木本植物也对重金属有较强的抗性和富集能力，如加拿大杨对镉的富集作用。生物改良是一种环境上最安全有效的方法，又称为植物修复技术，近年来开始受到重视。包括利用植物固定或修复重金属污染的土壤、净化水体和空气、清除放射性核元素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等方面。三、土壤坚实度大土壤坚实度是衡量土壤的重要物理指标，可用单位体积或面积土壤所能承受的重量（土壤硬度）或单位体积自然干燥土壤的重量（土壤容重）等参数表示。在城市地区，由于人流的践踏和车辆的辗压，土壤的坚实度明显大于郊区土壤，一般愈靠近地表坚实度愈大。土壤坚实度增大，空隙度相应减小，通气性下降，导致土壌中氧气含量严重不足，抑制树木根系呼吸作用，严重时可使根组织窒息死亡。土壌坚实度増大，机械阻抗增大，妨碍树木根系的延伸，树木根系会明显減少。土壤容重越小，土壤越疏松，土壤坚实度越低。城市土壤坚实大，会限制根系生长，不少深根树种变为浅根生长，根量明显减少。一方面减少根系的有效吸收面积，使树木生长不良；另一方面使树木稳定性减