透水铺装对树木根系发育的影响

引言

随着城市化进程的不断推进，透水铺装作为一种有效的雨水管理措施，广泛应用于城市道路、公园绿地等场所。透水铺装不仅能够促进雨水渗透、缓解城市洪涝问题，还对城市生态环境改善起到了积极作用。树木根系的健康与城市绿化密切相关，透水铺装对根系生长环境的改变可能会影响树木的水分供应、空气流通性等生长条件。基于此，本文将通过实地调研与对比试验，探讨透水铺装对广州榕树根系发育的具体影响，以期为城市绿化建设提供理论支持。

1.透水铺装的内涵与功能

透水铺装是指能够允许水分通过表面渗透到地下的铺装材料，常用于城市道路、公园绿地、停车场等场所。透水铺装的种类主要包括透水砖、透水混凝土和透水沥青等[1]。这些材料的透水性差异较大，透水砖通常采用多孔的结构，能够较好地吸收和排放水分，适用于人行道和小型广场等区域。透水混凝土通过使用特定的混合料，使其表面和内部形成较为开放的孔隙结构，具有较强的透水性，适用于交通密集区域。透水沥青则通过修改传统沥青配方，使其表面能够渗水，广泛应用于大型停车场和道路系统中。

透水铺装的功能不仅在于促进雨水渗透，它还能显著减少地表径流和积水，缓解城市内涝问题。此外，透水铺装通过改善土壤水分和空气流通性，有助于植物根系的健康生长，促进绿化植物的生长。同时，透水铺装能在热岛效应较为显著的城市环境中起到缓解作用，因其能够减轻地表温度，创造更加舒适的城市气候。因此，透水铺装是提升城市生态环境质量的重要措施之一。

2.透水铺装对树木根系发育的影响机制

通常情况下，树木根系发育的影响因素包括空气、水分、养分等，而透水铺装能够通过影响这些因素促进树木根系的发育。

2.1 优化土壤水分条件

广州气候温润，降水丰沛。然而，传统的硬质铺设方式阻碍了雨水向土壤的渗透，致使土壤水分补给匮乏，对树木根系的发育产生不利影响。具备优良透水特性的铺装材料，能够促使雨水快速下渗至土壤层，有效提升土壤的含水量。相关研究显示，在雨季结束后，采用透水铺装区域的土壤含水率显著高于传统铺装区域，并且能够在较长时段内维持相对稳定的水分含量[2]。充沛的水分供给为树木根系的生长创造了必要前提，有力推动了根系的延伸与拓展。

2.2 改善土壤的通气状况

植物根系的呼吸作用主要影响因素之一包括通气条件，传统的城市铺装结构密实，严重影响了土壤和外部空气之间的气体交换，导致土壤通气效果极差，进而导致植物根系出现缺氧，限制了植物正常的代谢效果，根系生长受阻。但是透水铺装材料具有空隙，给土壤的通气创造了条件，提高了土壤的含氧量，促进二氧化碳的顺利排放，为树木根系的呼吸和代谢活动创造了有利条件，促进了树木根系细胞的分裂与生长。

2.3 推动土壤养分转化与吸收

透水型铺装能够改良土壤的物理特质与化学属性，助力土壤中养分的转化进程以及释放效率。其一，透水铺装提升了土壤的透气程度与含水比例，为土壤微生物营造了适宜的生存环境。在此环境下，微生物活跃地发挥分解功能，将土壤里的有机态养分分解转化为无机态养分，从而显著提升了土壤养分的可利用程度[3]。其二，透水铺装使得雨水能够携带溶解在其中的各类养分深入土壤内部，为树木的根系输送更为多元且充足的养分资源。再者，土壤通气条件的优化，同样对根系吸收养分起到积极作用，切实提高了树木从土壤中摄取和利用养分的效率。

3.透水铺装对广州榕树根系发育影响的研究方法

3.1 实地调研

在广州市的各个不同区域，挑选具备不同特征的透水铺装路段以及传统铺装路段。在每类路段中，分别择取 50 棵选择树龄相近、无明显病虫害的榕树作为样本，样本覆盖老城区、新开发区等多种区域类型，以确保代表性。整个实地调研的观测周期为 2 年，每季度进行一次全面的数据记录，以获取不同季节榕树生长环境及形态变化情况。

3.2 土壤样品采集与分析

在选定的研究区域，分别从透水铺装和传统铺装条件下的榕树根系周围采集土壤样品，采样深度为 0-30 厘米、30-60 厘米和 60-90 厘米三个不同层次，每个层次采集 3 至 5 个重复样本。采集的土壤样本将进行一系列物理和化学性质的分析。土壤含水量采用烘干法测定，通过在 105℃下干燥至恒重，计算干重与湿重的比值得到含水量。土壤容重则采用铝盒法测定，将土壤样品装入已知体积的铝盒中，压实后称量，通过体积和质量计算得出容重。土壤孔隙度通过容重法与密度法结合计算，公式为孔隙度=1-(土壤容重/土壤颗粒密度)。土壤 pH 值采用电位法测定，取适量土壤样品，加入蒸馏水后用 pH计测量溶液的 pH 值。有机质含量则采用重铬酸钾法，通过与标准溶液反应，计算土壤中的有机碳含量并转换为有机质含量。速效氮、速效磷和速效钾分别采用凯氏定氮法、摩尔比色法和火焰光度法测定。这些指标的测定有助于全面了解土壤的物理和化学性质，为分析透水铺装对土壤环境及树木根系发育的影响提供科学依据。

3.3 根系样品采集与分析

采用挖掘法对榕树根系进行采样。在每个研究点，选择一棵典型的榕树，仔细挖掘其根系周围的土壤，力求完整地取出根系。采集后的根系样本将被带回实验室，使用清水冲洗，去除表面泥土和杂质。随后，对根系样本进行形态学分析，测量根系的长度、直径、表面积和体积等指标。同时，通过根系染色技术和显微镜观察，评估根系的活力以及其组织结构的变化。对于根系样品的采集，每年在榕树生长旺盛期（6-8 月）进行一次，每个研究点的样本采集持续 2 年，以便观察根系在不同生长阶段的变化情况。

3.4 对比试验

为了更准确地研究透水铺装对榕树根系发育的影响，设置对比试验。在相同的土壤条件和环境下，分别种植 100 株相同规格的榕树幼苗，一组采用透水铺装，另一组采用传统铺装。透水铺装采用透水砖，物理特性为孔隙率 ≥20% ，材料厚度为 8cm ；传统铺装则采用常规混凝土材料，材料厚度为 10cm，孔隙率较低。定期对两组榕树的生长状况和根系发育情况进行观测和记录，对比分析不同铺装方式下榕树的生长差异和根系发育特征。对比试验的观测周期为 2 年，每月对榕树幼苗的株高、茎粗等生长指标进行测量记录，每 3 个月对根系进行一次挖掘分析，以动态监测根系的发育进程[5]。

3.5 数据分析方法

为了确保实验结果的科学性和可信度，本研究将采用统计学方法对数据进行处理和分析。具体步骤如下：首先，利用描述性统计方法对不同实验组的基本数据（如土壤物理化学性质、榕树生长指标、根系形态学参数等）进行统计，计算均值、标准差、最大值、最小值等基本统计量[6]。为了探讨透水铺装和传统铺装对榕树根系发育及生长的影响，采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）对不同铺装条件下的根系生长指标和土壤性质进行比较，判断是否存在显著性差异。若方差分析结果显示有显著性差异，进一步进行多重比较（如 Tukey 检验）以明确不同组间的差异。对于两组独立样本（透水铺装组与传统铺装组），使用独立样本 t 检验（Independent Samples t-test）评估不同铺装条件对榕树生长和根系发育的具体影响。通过皮尔逊相关分析（Pearson Correlation）探讨土壤环境因素（如含水量、孔隙度、有机质含量等）与榕树根系发育（如根系长度、根系面积等）之间的关系，揭示不同土壤特征对根系生长的潜在影响。

4.透水铺装对广州榕树根系发育的影响结果与分析

4.1 对根系生长状况的影响

通过实地调研和对比试验发现，透水铺装下的榕树根系生长状况明显优于传统铺装。透水铺装下的榕树根系更加发达，主根粗壮，侧根数量增多且分布广泛。根系长度和根系表面积显著增加，表明透水铺装为榕树根系的生长提供了更有利的空间和条件。例如，在某公园的对比试验中，经过一年的观测，透水铺装下的榕树幼苗根系长度比传统铺装下的幼苗增加了 30%-40% ，根系表面积增加了 25%-35%[7]。

4.2 对根系分布范围的影响

研究结果表明，透水铺装能够扩大榕树根系的分布范围。传统铺装下的榕树根系主要集中在靠近树干的浅层土壤中，分布范围相对狭窄。而透水铺装下的榕树根系能够向更深、更广的方向生长，在土壤中的分布更加均匀[4]。在深度方向上，透水铺装下的榕树根系能够深入到 _60-90cm 甚至更深的土层中，而传统铺装下的根系主要集中在 0-30cm 的土层。在水平方向上，透水铺装下的榕树根系分布范围比传统铺装扩大了 1-2 倍，这有助于榕树更好地吸收土壤中的水分和养分，增强其对环境的适应能力。

4.3 对根系形态结构的影响

在根系的形态和结构方面，透水性铺装显著改善了榕树根系的健康状况。根系的直径增大，且木质化程度较高，表明根系具备更强的支撑力和物质运输能力。此外，透水铺装环境促进了根系分支的增长，细根的数量增加，进而扩大了根系的吸收表面积，提高了根系对水分和养分的摄取效率。显微镜下观察结果显示，透水铺装下的根系细胞排列紧密、组织结构完整，而在传统铺装条件下，根系细胞出现萎缩和变形，影响了根系的正常功能和生长。

4.4 对根系生理功能的影响

研究表明，在透水铺装环境下，榕树的根系呼吸作用得到了增强，根系的活力显著提升 15%-30 %。根系内参与呼吸过程的酶活性增加，从而提高了根系对氧气的利用效率和能量的生成，确保了根系在生长和养分吸收过程中的能量供应。此外，透水铺装使得榕树根系对水分和养分的吸收能力得到增强，根系内与水分及养分吸收相关的离子通道蛋白表达水平上升，进一步提高了根系的水分和养分运输效率。这些生理变化有助于榕树的健康生长与发育。

结束语

总之，透水铺装作为海绵城市建设过程中有效的绿化工艺，对于改善城市土壤条件，促进树木根系发育都有着积极作用，本位以榕树为例，研究了透水铺装对于树木根系发展的具体影响，结果表明，透水铺装对榕树根系发育有着促进作用。未来，随着海绵城市建设发展，透水铺装将为城市环境改善继续发挥重要作用。

参考文献

[1]高健,陶悦姗.城市公共空间常用透水铺装材料应用研究[J].城市建筑,2023,20(12):172-174

[2]应鹏.不同透水铺装基层结构对雨水径流量减控效果研究[D].绍兴文理学院学报,2021.

[3]祝东昇,姚阳.路面透水性铺装材料在海绵城市建设中的应用研究[J].价值工程,2023,42(04):103-1

05.

[4]张肖云.透水铺装材料及其在城市中的应用[J].中国建筑装饰装修,2022,(14):78-80.

[5]梁义婕,任霞,李莉.海绵城市建设——透水铺装材料研究应用现状[J].四川建筑,2022,42(02):300-

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[6]梁凯云.透水路面渗透及降温效果研究进展[J].绿色科技,2019,(24):225-226.

[7]赵春斌.透水透气性路面改善城市绿地生态效益的探索[J].中国园艺文摘,2009,25(06):56-57.