魏钰与王成2009.doc

应用MULCH覆盖城市绿化土壤抑止扬尘和去除雾霾的有效途径(1) MULCH茂切除霾-“城市吸尘器”(2) MULCH 茂切保温-“温湿调节器”(3) MULCH茂切保水-“水土固化器”(4) MULCH 茂切保土-“土壤改良剂”(5）MULCH茂切循环-“循环发动机”中国林科院研究员 王成美国南方大学教授 齐亚东土壤是绿色植物生长的根基，是获得各种效益的根本保障。城市绿化土壤堆垫性严重，地表紧实，通透性差，有效养分含量低，分布不均衡，甚至局部污染相当严重，这严重影响了城市森林健康和效益的发挥。目前对城市绿化土壤的保育主要是浇水、除草、施肥，很少从恢复土壤生态系统、改善林木根系生长环境的角度来考虑。许多城市树木的死亡包括一些古树的死亡或长势衰退，根本原因在土壤，包括土壤微生物问题。因此，如何通过科学管理来恢复土壤生态系统的功能，促进城市树木、花草的正常生长，是目前我国城市绿化土壤保育中一个迫切需要解决的问题。从世界各国的经验来看，利用树皮、木片、松针等原料加工生产的MULCH覆盖地表是一种行之有效的办法。一、城市绿化土壤存在的问题城市化、工业化对城市地表所覆盖土壤的改造，不但破坏了自然土壤的物理、化学属性以及改变了原来的微生物区系，同时还使一些人工污染物进入土壤，使城市土壤完全不同于自然土壤，具有明显的特异性质，甚至已经不能称其为土壤。例如形态方面，城市土层无分化，含碳量低，细菌总数较少等。具体表现在：一是土壤污染问题比较突出，其中重金属污染是近年来比较关注的问题之一。城市绿化土壤的污染源比较复杂，受建筑垃圾、生活垃圾、空气粉尘、污染水体、天然降水等多种因素的影响。二是土壤板结，通气透水能力差。由于人为活动的影响，城市绿化土壤通常比较紧实。特别是行道树、公共绿地的土壤经常受人为踩踏压实，降低了土壤的孔隙度，土壤持水能力和通气性能不良，增加了植物根系生长的阻力，也普遍存在pH值高及有机质、N和P含量低等问题。三是预留给林木生长的土壤空间狭小。目前我国城市行道树的树穴基本在0615米之间，难以保障林木全冠生长所需要的土壤空间，树木根系无法有效伸展。四是土壤生物缺乏，土壤生态系统受到破坏。土壤生物是保持土壤生态功能的基础，恢复土壤生物是恢复土壤、保证地上植被正常生长的基础。二、应用MULCH覆盖城市绿化土壤的效能分析城市绿化地表的覆盖方式基本上有三种：草坪、地被植物等活地被覆盖；木片、碎石等人造地表覆盖物：以及两者结合的覆盖方式。国外把用于覆盖土壤表面以保护和改善土壤环境的各种材料称为MULCH。城市绿化中用到的MULCH材料可以是有机物，比如树皮、木片、松针、堆肥以及相类似的材料，也可以是无机物，比如砂砾、小鹅卵石等。这里所讲的MULCH主要是指有机物MULCH，它是目前国外城市地表覆盖中比较盛行的一种覆盖物质，它能源源不断的为城市森林输送各种有机营养，并能大大减轻环境胁迫对树木生长造成的不利影响。1、MULCH对土壤理化性状的影响(1)MULCH是理想的土壤保护层，具有土温调节器的功能。MULCH既可以遮挡烈日，避免土壤温度持续升高，又能在天气寒冷时保存土壤热量，减少极端土温对树木根系的伤害。特别是在冬春季节，MULCH能够减少土壤冰冻隆涨现象的发生机会，这对于多年生草本植物、新栽(或移植)树木来讲显得尤为重要。(2)MULCH还具有极好的保持土壤湿度的能力。MULCH能够蓄积雨水，并能阻止水分沿着土壤毛细管输送到地面而被蒸发，可以有效的保持土壤水分，减少了土壤湿度变化幅度，从而起到节水、保水的作用。(3)MULCH可以改善土壤结构和化学组成。腐烂的MULCH可以增加土壤有机物质含量，并在逐渐分解的过程中不断还原土壤有效养分的含量，刺激土壤微生物的活性。同时，MULCH还可以影响土壤孔隙度的变化，进而改变土壤的特性。这不仅可以有效的改善土壤化学组成和营养状况，而且对于增强土壤的涵水能力，防止水肥流失都具有不可替代的作用。(4)MULCH还可以减轻土壤自然侵蚀程度，阻止土壤板结。近30年来，欧美国家根据大量的实验得出结论，雨滴动能是引起土壤水蚀的最重要因素。MULCH不仅能够阻挡雨水直接冲击土壤，防止土壤溅蚀发生，而且还能降低流速，减轻因缓慢泾流造成的水蚀和泾流造成的冲刷。同时，MULCH又能够显著地降低地表风速，减少风蚀土壤数量和土壤颗粒破碎化程度。2、MULCH对树木生长的促进作用(1)MULCH通过对土壤理化性状的改善功能，可以显著地增加土壤有效态养分的含量，增强土壤的保肥、保水性能，提高土壤透气性和水分渗透能力，从而对树木的健康生长起到很好的促进作用。同时，MULCH的存在还可以提高树木抵御综合环境胁迫的能力，特别是对于粘重土壤来说，MULCH可以延迟土壤水分饱和状态的发生时间，降低树木根系的受伤害程度和根腐病的发生机会，部分分解的ULCH还能够进一步通过增加土壤有机物含量，从而提高粘重土壤的水分渗透能力和排水能力，缓解积水对树木造成的伤害，保证树木不会因为土壤排水不畅而窒息死亡。(2)MULCH还能通过对杂草的抑制作用而促进树木生长。适宜厚度的MULCHI够抑制杂草种子萌发，减少杂草与树木根系之间对水分和营养物质的竞争，并能促进表土层树木根系的生长，增大树木水分和养分的吸收范围和吸收效率，从而保证良好的生长环境，促进树木健康生长。(3)MULCH的存在还有利于减少草坪机械和其它工具对树木所造成的机械伤害。树木周围的MULCH可以有效的保护地表生长的树根免受机械伤害，特别是对于浅根性植物种类来说意义尤为重大。MULCH还能拉大树干与草坪的距离，有效阻止割草机械对树皮、树干新生组织及树木维管系统的破坏作用，从而保证正常的水分和养分交流不会受到阻断，并阻断病原体和腐烂菌的入侵通道。3、MULCH的城市景观美化功能MULCH在城市环境美化中发挥着重要作用。自从1990年前后彩色MULCH首次在美国俄亥俄州出现以来，其产量逐年增加，使用范围也不断扩大，目前彩色MULCH已经成为美国城市林业建设中的一种基本材料。多种类型和不同色彩的MULCH不仅为城市地表覆盖上了一层彩色而又引人注目的外装，而且还可以丰富绿地质感，与园林植物的自然颜色相互辉映，对装扮城市环境、愉悦市民身心健康具有积极的作用。4、MULCH的抑尘功能土壤扬尘是影响城市生态环境的一个重要方面，特别是在早春多风季节，地被植物相对较少，地表裸露严重，加之落叶树种尚未展叶，树木挡风能力差，极易造成沙尘天气。MULCH不仅可以有效的降低地表风俗，阻挡尘土飞扬，而且能够缓解降雨、冲刷等对地表土壤的侵蚀作用，防止土壤随水冲走，这对抑制二次扬尘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滞尘功能，发挥着重要的“城市吸尘器的作用。5、MULCH的经济效益和环保价值在我国，MULCH的生产与应用不仅有助于减少城市绿地的水分消耗，节约劳动力资源，从而降低城市公园、行道树及其它类型绿地的的维护成本：而且可以带动循环经济的发展，促进MULCH生产这一新兴生态环保产业的兴起，这对于拉动经济增长，扩大居民收入都有积极的作用。同时，MULCH在城市林业建设中的应用还有积极的环保教育意义，这不仅有助于增强普通市民对循环经济的认识，而且可以通过提供清洁的环保产品进一步激发市民热爱自然、保护环境的热情。三、MULCH使用中应注意的问题首先，适宜的MULCH厚度是影响树木生长的一个最主要因素，对MULCH多种效益的有效发挥具有关键作用。通常，MULCH的适宜厚度要根据土壤结构、气候条件、MULCH类型、树木年龄和管理目标的具体情况来进行确定，厚度太薄的MULCH不能有效的抑制杂草生长和保持土壤水分，同时薄层MULCH还需要不断的补充，这也增加了维护成本；但过厚的MULCH会导致粘重土壤积水，降低土壤含氧水平，不利于根系向深层生长，并会使得土壤温度过高，对树木生长产生抑制作用。对于灌溉条件好、气候呈现季节性干旱的地区，厚度在34英寸的MULCH有利于降低干旱胁迫水平；而对于雨水丰富地区的粘重土壤来讲，23英寸的MULCH较适宜树木生长。其次，每一种MULCH都有本身的特性和成分含量，实际应用中要根据不同地区的土壤特点和自然环境状况来确定适宜的覆盖材料。第三，第四，MULCH的使用范围很广，目前一般以覆盖树木垂直投影区域作为适宜的覆盖范围。第四，MULCH的使用时间相当灵活，几乎在树木生长的任何时间都可以使用MULCH，但对于新栽及刚移植树木来讲，MULCH应在树木栽好并充分灌溉后使用为好。四、发展MULCH产业的前景随着我国城市化进程的迅速发展，城市森林建设已经作为城市有生命的基础设施受到普遍的重视，利用树木材料进行MULCH生产和应用于城市森林经营，具有充足的原料供给和广阔的拓展空间，有巨大的商机和美好的发展前景。首先，我国需要MULCH的城市森林数量多，地域分布广。MULCH的需求量随着城市森林管理水平的提高而不断增加。据统计近年来美国城市绿化对MULCH的需求量每年以l0的速度增长。当前我国城市森林建设速度快，规模大，但人工林居多，土壤瘠薄，保水、保肥能力差，有效养分含量低，使得城市森林总体质量不高，MULCH的生产和应用基本上是个空白，这正好为MULCH的发展提供了巨大的发展空间。其次，MULCH生产原料有保障，有利于带动循环经济的发展。MULCH的生产可以就近、就地收集材料，取材方便。随着我国城市绿化建设力度的不断加强和建设规模的不断扩大，产生的树木生长剩余物的数量也在不断增加。在城区，正常的季节变换会产生许多枯枝落叶，树木修剪也会造成大量的枝叶残留。据统计，上海每年绿化树木修剪物相当于4500亩林地的生物量；在城郊，林地间伐剩余物和残次林改造过程中产生的剩余物也很多，这为MULCH生产提供了充足的原料保障。第三，应用MULCH能够节约管护成本，促进土壤生态系统修复。通过对各类绿地地表使用MULCH，可以显著改善林地环境，促进树木健康生长，提高城市森林的整体生态功能；有利于减少水土流失，保持土壤湿度，降低城市森林水资源消耗，减少资源浪费；抑止杂草生长，减少绿地的日常维护费用；有利于土壤微生物繁殖，促进土壤生态系统修复。另外，MULCH还常被涂上各种各样的色彩，从而可以更好的装扮城市环境，美化居民生活。第四，MULCH的应用有利于彻底改变城市本身的大气扬尘污染问题。地面扬尘是构成北方干旱半干旱地区大气污染主要物质之一，也是影响我国城市空气质量的一个重要因素。据统计，赤峰市中心城区TSP中的扬尘贡献率高达431，哈尔滨市四季地面扬尘对15米高度(呼吸带高度)TSP的贡献为226、386。可以看出，地面扬尘已成为城市生态环境恶化的重要“杀手”，其原因在很大程度上是由于城市中存在较多的具有“加尘器”作用的裸露地表。我国城市中行道树树盘、路边、宅旁、桥下等众多区域几乎随处可见大小不一的裸露地块，虽然每一块裸地的面积不大，但加在一起就是一个惊人的数字。MULCH可以有效地解决春季植物萌发以前地表缺少覆盖而出现扬尘的问题，这对于我国北方城市的绿化建设尤为重要。第五，MULCH应用有利于提供新的就业岗位。MULCH的生产与利用已经成为美国、澳大利亚等国家的一个迅速发展的产业，许多研究单位和企业广泛利用树皮、树枝、碎木、松针、树叶、树根等树木材料进行MULCH的生产，并开发出了一整套设备生产不同类型的MULCH。在我国MULCH的生产和应用还基本处于空白，从原料的收集、加工、运输、应用等各个环节都可以创造