高速公路中央分隔带微立地环境质量评价_肖刚.pdf

运输经理世界道路工程与技术0引言高速公路中央分隔带是高速公路主要附属设施之一，中央分隔带绿化通过优美丰富的植物景观，缓解驾驶员视觉疲劳，消除车辆夜间行驶过程中眩光对驾驶员造成的视线干扰，有效规避恶性交通事故的发生，为行车安全提供保障。中央分隔带位于高速公路中间位置，微立地环境条件极为特殊，宽度有限，绿化空间小，底层为路基夯实层及保护通信管线的水泥层面，回 填 土 方 后 可 供 植 物 生 长 的 土 层 厚 度 仅 有 约50cm。土壤是植物赖以生存的基质，为植物提供所必需的矿物质和水分。中央隔离带土壤肥力不足、提供养分和水分的能力弱，对绿化苗木的生长不利。目前，高速公路中央分隔带绿化的研究主要集中在植物绿化功能与设计、植物选择配置、绿化施工养护等方面，关于高速公路中央分隔带微立地环境条件对绿化植物影响方面的研究较少。1工程概况潍日（潍坊日照）高速公路全长约 185km，设计速度 120km/h，途经潍坊市、昌乐县、安丘市、诸城市、五莲县，跨越胶济铁路、胶济客运专线、青银高速公路和青兰高速公路，连接荣乌高速公路和沈海高速公路。中央隔离带宽度 3.0m，底层为混凝土砌筑，上面铺设一层无纺布涂沥青防水层，大部分路段中栽植土壤混杂路面施工废料，土质坚硬。分隔带绿化苗木以龙柏、蜀桧为基调，配植紫叶李、紫薇等花灌木1。2研究方法2.1 采样选择潍日高速昌乐、安丘、诸城、五莲 4 个路段中央隔离带，每个路段随机选取 3 个样方（3m50m），每个样方按照 S 形点法沿线选取 5 个采样点，利用环刀按照 010cm、1020cm、2030cm 深度采集土壤样品，采样点情况见表 1。2.2 土壤物理性质测定土 壤 的 容 重、含 水 量、总 孔 隙 度 采 用 环 刀 法测定2。2.3 土壤化学性质测定土壤化学性质指标测定参照 土壤农化分析 进高速公路中央分隔带微立地环境质量评价肖刚1,2、赵峰1,2、刘帅3、路艳4、马梓耀4（1.山东高速建设管理集团有限公司，山东 济南 250013；2.山东高速城投绕城高速公路有限公司，山东 潍坊 261052；3.山东省交通科学研究院，山东 济南 250102；4.潍坊学院种子与设施农业工程学院，山东 潍坊 261061）摘要：为探讨中央隔离带微立地环境特点和变化规律对绿化植物生长的影响，以潍日高速公路为研究对象，对昌乐(P1)、安丘(P2)、诸城(P3)、五莲(P4)路段中央分隔带种植槽土壤的物理性质、化学性质及气象因子进行测定分析，采用综合指数法建立微立地环境质量评价指标体系。探索高速公路立地环境与植物生长的相关性，为绿化植物的栽植和养护管理技术提供参考。关键词：高速公路；中央分隔带；环境质量；综合指数中图分类号：U412文献标识码：A样地P1P2P3P4路段昌乐安丘诸城五莲长度/km2.443.521.564.88槽宽/m3.03.03.03.0绿化植物龙柏、紫叶李龙柏、紫薇蜀桧、紫叶李蜀桧、紫薇生长状况成活率一般、生长不良苗木生长不良，有死亡现象成活率高、生长良好成活率较高、生长一般表 1 采样点情况一览表37运输经理世界道路工程与技术行，土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定、碱解氮含量采用碱解扩散法测定、速效磷含量采用 Olsen法测定、速效钾含量采用火焰光度计法测定、水溶性盐总量采用残渣烘干重量法测定、土壤 pH 值采用电位计法测定3。2.4 气象因子观测温度、降雨量、蒸散量等气象因子采用便携式小型自动气象站进行观测。2.5 微立地环境质量评价参考田佳的方法，选取 9 个指标建立评价体系，有机质 X1、碱解氮 X2、速效磷 X3、速效钾 X4、含水量 X5、容重 X6、孔隙度 X7、pH 值 X8、降雨量 X9。有机质、碱解氮、速效磷、速效钾 4 个指标直接使用测定的具体数值，其余 5 个指标进行数量化并分级，确定权重，计算微立地环境质量综合指数4。3结果与分析3.1 土壤的物理性质土壤的物理性质说明了土壤的质地和结构，以及土壤中水分、空气和营养物质的关系。测定 4 个路段样地土壤的容重、孔隙度和含水量，结果见表 2。容重大小排序为 P1P2P4P3，总孔隙度排序为 P3P4P2P1，容重与孔隙度关系密切，孔隙度大的土壤容重小，疏松多孔，有利于植物根系的穿插和伸长。土壤中的水分是植物吸收水分的主要来源，不同样的土壤平均含水量排序为 P1P4P3P2，平均含水量随土壤深度的增加而增加，2030cm 土层深度含水量最高，表现为垂直梯度变化，是降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发综合作用的结果5。3.2 土壤的化学性质土壤的化学性质决定了土壤的肥力、营养元素转化的充分性，影响着植物的生长发育。测定 4 个路段样地土壤的有机质含量、水溶性盐含量、pH 值以及碱解氮、速效磷、速效钾含量等化学性质，结果如表 3 所示。结果表明，中央分隔带种植槽土壤有机质含量较低，大小排序为 P4P3P1P2；4 个样地均属于中强度化盐土，P4 样地水溶性盐含量明显高于其他样地；pH 值介于 7.58.5 之间，P3 为中性土壤，其他均样地P1P2P3P4容重/（g cm-3）1.52 a1.48 a1.32 b1.37 b总孔隙度（%）33.82 c45.23 b58.17 a55.64 a含水量（%）010cm18.54 a15.62 b16.30 b17.47 a1020cm22.43 a18.15 c19.22 bc20.57 b2030cm26.12 a21.67 c22.25 bc23.18 b平均值22.36 a18.48 c19.26 b20.41 b表 2 不同样地土壤物理性质表 3 不同路段样地土壤化学性质样地P1P2P3P4土壤化学指标及等级有机质/（g kg-1）5.97 ab4.91 b6.24 ab7.09 a等级很低很低低低水溶性盐/（g kg-1）2.61 b2.02 b2.44 b4.14 a等级中中中高pH值8.26 a8.14a7.55b8.48a等级弱碱性弱碱性中性弱碱性碱解氮/（mg kg-1）52.67 a36.10 b31.54 b34.08 b等级低低低低速效磷/（mg kg-1）18.88 a7.91c8.73 c12.56 b等级中等低低中等速效钾/（mg kg-1）9.46 b8.31 b4.20 c18.13 a等级低低极低中等38运输经理世界道路工程与技术属于弱碱性土壤。4 个样地土壤的碱解氮、速效磷、速效钾含量均处于中等偏低水平。总体来说，种植槽土壤的有机质和营养成分含量少，盐碱度略高，后期容易造成植物养分供应不足，生长不良。在绿化植物栽植前应对土壤进行改良，重点增加有机肥、N、P、K 肥的施用量6。3.3 气象因子观测对 4 个路段样地的气温、降雨量、蒸散量等气象因子进行统计分析（见表 4）。分析表明，4 个路段样地之间的平均气温相差不大，介于 13.213.7，平均高温均出现在 6 月，其中 P4 路段最低温度为 30，平均低温均出现在 1 月，其中 P1 路段最低温度为-7。总降雨量排序为 P2P1P3P4，最大降雨量主要集中在 7 月、8 月，其中 P2 路段降水量达到 265.8mm。总蒸散量排序为 P2P1P4P3，月最大蒸散量在 6月，12 月、1 月蒸散量最低。根据降雨量和蒸散量的关系得出，6 月气温最高、蒸散量最大，降雨较少，植物的蒸腾作用最强，易导致植物缺水，养护管理需注意适时灌溉，保证绿化植物的正常生长7。3.4 微立地环境质量评价采用综合指数的方法分析微立地环境质量。选取 9 个指标（容重、孔隙度、含水量、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH 值、降雨量）进行数量化分析，建立评价指标体系。结果见表 5、表 6、表 7。通过数据标准化、确定因子权重，计算综合指数。具体步骤如下：第一，原始数据标准化：Xij=Xij/Xi（max），i 为统计指标，j 为样地8。第二，确定权重：对标准化后的数据（Xij）权重向量赋值，得到评价权重向量Ai=（0.1、0.1、0.1、0.2、0.1、0.1、0.1、0.1、0.1）第三，计算综合指数，根据权重向量 Ai和标准化数据 Xij，按照公式=XijAi计算综合指数，对微立地环境质量进行评价9。一般来讲，综合指数越高，说明该样地的微立地环境质量越高。表 7 表明，4 个样地的微立地环境质路段样地P1P2P3P4气温/平均气温13.713.413.513.2平均高温（月）32（6）32（6）31（6）30（6）平均低温（月）-7（1）-8（1）-6（1）-5（1）降雨量/mm年降雨量693.4746.3672.6586.1最大降雨量（月）244.2（7）265.8（7）255.7（8）159.5（8）最小降雨量（月）0.6（2）0.5（5）0.0（12）4.3（12）蒸散量/mm总蒸散量1335.61407.21137.81224.1最大蒸散量（月）163.4（6）182.3（6）158.6（6）150.7（6）最小蒸散量（月）41.3（1）55.6（1）38.8（1）32.4（12）表 4 不同样地气象因子观测容重/（g/cm3）等级1.21.21.51.5分值132总孔隙度（%）等级35355050分值132含水量（%）等级15152020分值132pH值等级6.56.58.08.0分值231年降雨量/mm等级600600800800分值123表 5 评价指标数量化标准表 6 综合指数得分等级表等级综合指数值极高8高68中等56低45极低439运输经理世界道路工程与技术量综合指数值高低顺序为 P3P4P1P2，均处于中等偏低水平，综合指数评价得分与绿化植物生长状况具有一定的相关性10。4微立地环境的限制因素中央分隔带绿化是高速公路绿化的主要组成部分，是实现安全防眩和环保功能的重要保障。微立地环境状况不佳是中央分隔带苗木成活率低和生长不良的主要因素，主要限制因子为土壤因子和微域小气候条件。4.1 土壤因子土壤因子的影响主要表现在分隔带填土一般随同路基施工一起完成，混杂混凝土和沥青等路面施工废料，土壤贫瘠、透气透水较差，容易造成苗木根系生长困难，苗木生长恢复慢，长势弱，甚至死苗。该研究测定结果表明，潍日高速中央隔离带土壤的有机质和N、P、K 营养元素等指标均处于中等偏低水平，栽植前需施加适量有机肥和复合肥提高土壤肥力，满足苗木生长需要。4.2 微域小气候微域小气候也是影响苗木生长的重要因素。中央隔离带位于路面中央，黑色沥青路面的热辐射及高速车流风的扰动，导致温度相对较高，蒸散量大，植物的蒸腾作用强，降雨较少时易导致植物缺水，养护管理需注意适时灌溉。此外，中央隔离带宽度较窄，苗木生长空间有限，车辆排放有害气体的影响，也会严重影响苗木生长。5结语对潍日高速公路昌乐（P1）、安丘（P2）、诸城（P3）、五莲（P4）4 个路段中央分隔带微立地土壤的物理性质、化学性质及气象因子进行测定分析，采用综合指数法建立微立地环境质量评价指标体系。结果表明，4 个路段样地土壤的容重介于 1.321.52gcm-3之间，总孔 隙 度 33.82%58.17%，平 均 含 水 量 18.48%22.36%，pH 值均呈弱碱性，属于中度盐化土，有机质含量、碱解氮、速效磷、速效钾等营养成分含量偏低。平均气温相差不大，介于 13.213.7，总降雨量排序为P2P1P3P4。微立地环境质量综合指数值排序为 P3P4P1P2，评价得分均处于中等偏低水平，与绿化植物生长状况具有一定的相关性。因此，选择适宜的苗木植物、科学的栽植技术与养护管理是决定中央分隔带绿化植物成活和健康生长的重要因素。该研究为高速公路中央分隔带绿化植物的栽植和养护管理提供一定的参考。参考文献：1高楠楠，付晓燕.浅析高速公路中央隔离带的绿化J.现代园艺，2018（11）：136-137.2杨星，史洁婷，许文超，等.黑龙江省高速公路中央分隔带植物选择与配置J.北方园艺，2015（7）：72-76.3刘仁达.高速公路中央分隔带绿化设计的研究J.公路交通科技，2006（8）：110-111.4张巧清.高速公路中央分隔带绿化树种的合理选择J.交通世界，2019（19）：156-1575刘世新，曹向阳，庆奎,等.高速公路中央分隔带蜀桧栽植养护管理的研究J.山东交通科技，2014（2）：86+90.6贾登泉.土壤农化分析中的重点内容J.新疆农业科技，2011（2）：45.7田佳.廊涿高速公路路域立地质量评价与绿化植物选配研究D.北京：北京林业大学，2010.8郭璟，李习之，杜冬艳，等.京港澳高速公路安新段中央分隔带环境胁迫土壤生态演变及抗逆性植物筛选J.公路，2021（5）：289-294.9陈志强.高速公路中央分隔带绿化苗木成活率分析及种植管理J.河南林业科技，2014（3）：16-18.10王秀芳，王斌，杜英娜，等.京石高速公路中央隔离带绿化管理分析J.中外公路，2012（1）：283-287.样地P1P2P3P4容重2333总孔隙度1322含水量2332有机质/（g kg-1）5.974.916.247.09碱解氮/（mg kg-1）52.6736.131.5434.08速效磷/（mg kg-1）18.887.918.7312.56速效钾/（mg kg-1）9.468.314.218.13pH值1131降雨量2221Y值5.1524.9205.8685.533排序3412等级中等低中等中等表 7 微立地环境质量综合指数40