趙彥博+閻文志+閆紅偉

摘要：對(duì)遼寧濱海公路路域土壤污染進(jìn)行了調(diào)查，確定了土壤污染的空間范圍，并利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算了綠化植物凈化土壤的平均能力。結(jié)果表明，在距公路40 m的垂直距離范圍以?xún)?nèi)，重金屬含量相對(duì)較高;重金屬含量峰值出現(xiàn)在路基處，在距公路20 m或30 m處出現(xiàn)次高峰;各重金屬主要積累在0～20 cm土壤;Cd是制約公路全線(xiàn)綠化的關(guān)鍵元素，建議選擇對(duì)Cd富集系數(shù)較大的植物進(jìn)行全線(xiàn)綠化;除Cd以外，Pb、Cu、Zn可在一年內(nèi)被一般綠化喬木的根系吸收。

關(guān)鍵詞：土壤污染;綠化植物;凈化能力;預(yù)測(cè);濱海公路

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：0439-8114（2014）12-2776-04

Status of Soil Pollution and Purification Ability of Greening Plants in the Roadside of Coastal Highway in Liaoning Province

ZHAO Yan-bo1，YAN Wen-zhi2，YAN Hong-wei1

（1. Shenyang Agricultural University/Key Laboratory of Northern Landscape Plants and Regional Landscape， Educational Department of Liaoning Province， College of Horticulture， Shenyang 110161， China; 2. Housing， Urban and Rural Construction Department of Liaoning Province， Shenyang 110001， China）

Abstract： Soil pollution was investigated and the spatial scope of it was determined in the roadside of coastal highway in Liaoning province. The average ability of purification of greening plants was calculated by mathematical model. Results showed that contents of heavy metals was high within the scope of 40 m vertical distance from highway and 20～30 m distance was in its common peaks. The main accumulation of heavy metals was in the surface soil of 0～20 cm depth. Cd was the key elements of restricting the whole highway greening. The choice of plants larger for Cd enrichment coefficient was recommended for the whole greening. In addition to Cd， Pb Cu Zn could be absorbed by general greening tree roots in one year. The critical value of these heavy metals could be absorbed by trees.

Key words： soil pollution; greening plants; purification ability; prediction; coastal highway

伴隨著經(jīng)濟(jì)的繁榮，交通事業(yè)發(fā)展迅猛，公路在運(yùn)營(yíng)期間對(duì)路域土壤的污染引起人們的普遍關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)，路域土壤的污染源主要是汽車(chē)尾氣、泄油、路面徑流污染物等[1]。具體表現(xiàn)為以重金屬為主的無(wú)機(jī)污染，經(jīng)研究證實(shí)Pb、Cd、Cu、Zn是典型的交通源重金屬元素[2，3]。

利用超積累植物（Hyperaccumulator）對(duì)土壤重金屬進(jìn)行植物修復(fù)不能替代公路綠化工程。目前，世界上共發(fā)現(xiàn)的500多種重金屬超積累植物多為草本植物[4]，種植后需要通過(guò)收割的過(guò)程去除土壤重金屬，植物只是這一過(guò)程中的媒介，其繁雜的工序和長(zhǎng)的時(shí)間周期使得植物修復(fù)措施多集中在土壤污染較為嚴(yán)重的局部區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用，而公路綠化通常以喬木為主體，旨在充分發(fā)揮植物的綜合防護(hù)效應(yīng)[5]，在營(yíng)造植物景觀的同時(shí)兼顧對(duì)污染的凈化能力，并永久性地覆蓋裸露的地表。因此，對(duì)于污染程度較低的路域土壤來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)一般綠化植物凈化土壤的平均能力可直接為路域土壤污染的綜合治理提供決策依據(jù)。

本研究對(duì)遼寧濱海公路既有線(xiàn)路的土壤污染現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，確定了公路對(duì)兩側(cè)土壤污染的空間范圍，利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算綠化植物凈化土壤的平均能力，通過(guò)比較分析確定了制約公路全線(xiàn)綠化的關(guān)鍵重金屬元素和一般綠化喬木吸收土壤重金屬的臨界值。

1 ?材料與方法

1.1 ?研究區(qū)概況

遼寧濱海公路是遼寧省“五點(diǎn)一線(xiàn)”戰(zhàn)略規(guī)劃中的“一線(xiàn)”，是拉動(dòng)遼寧沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通樞紐，同時(shí)被譽(yù)為中國(guó)最長(zhǎng)的沿海公路[6]。它西起葫蘆島的綏中縣，東至丹東的東港市，連接沿海的6個(gè)省轄市和7個(gè)縣級(jí)市[7]。沿線(xiàn)海拔高度2～485 m，年降水量540～1 200 mm，極端最低氣溫-27.3 ℃，最高氣溫37.4 ℃[8]。endprint

經(jīng)初步調(diào)查，濱海公路沿線(xiàn)最主要的生態(tài)景觀類(lèi)型是濕地，長(zhǎng)462 km，占全長(zhǎng)的40.1%;第二大類(lèi)是耕地，長(zhǎng)306 km，占全長(zhǎng)的26.5%;第三大類(lèi)是城鎮(zhèn)，包括工礦企業(yè)用地，長(zhǎng)154 km，占全長(zhǎng)的13.4%;第四類(lèi)是草地，長(zhǎng)111 km，占全長(zhǎng)的9.6%;未利用地長(zhǎng)62 km，占全長(zhǎng)的5.4%;林地最小，長(zhǎng)56 km，占全長(zhǎng)的4.9%（除去盤(pán)錦濕地繞行路段和大連市內(nèi)部分未建設(shè)路段，全長(zhǎng)按1 153 km計(jì)）。

1.2 ?路域土壤污染調(diào)查方法

1.2.1 ?采樣點(diǎn)分布 ?為了盡可能排除不同植被類(lèi)型以及其他人為因素對(duì)土壤的影響，采樣地點(diǎn)選擇沿濱海公路兩側(cè)為未利用地、稀疏的草地或者無(wú)植被的灘涂地，并保證沒(méi)有建筑物及綠化帶的遮擋，周邊沒(méi)有工礦企業(yè)。在滿(mǎn)足上述要求的前提下，每隔約50 km設(shè)置1個(gè)區(qū)域樣點(diǎn)，全線(xiàn)共設(shè)置20個(gè)樣點(diǎn)，如圖1所示。

1.2.2 ?樣品采集 ?于2013年的5月采集樣品，采用多點(diǎn)取樣組合分析的方法，在每個(gè)區(qū)域樣點(diǎn)內(nèi)根據(jù)場(chǎng)地情況選擇公路一側(cè)且垂直于公路5、10、20、30、40、50、100、200 m的不同距離設(shè)置采樣點(diǎn)，在每個(gè)采樣點(diǎn)上畫(huà)出一條長(zhǎng)100 m且與公路平行的線(xiàn)段，等距布設(shè)5個(gè)采樣單元，每處分別在土壤深度為10、20、30 cm處采集1 kg土樣，然后按3個(gè)不同的深度類(lèi)別將5個(gè)采樣單元的樣品充分混合，按“四分法”舍棄多余樣品，保留約1 kg土壤分析樣品。同理，在垂直于公路2 km以外的區(qū)域，以“蛇”形布點(diǎn)法選擇人為干擾較少的5個(gè)采樣單元，采集10 cm深度處的土壤樣品，以該樣品的分析結(jié)果作為對(duì)照。

1.2.3 ?樣品處理 ?樣品經(jīng)自然烘干、剔除雜物、木棍碾碎后，過(guò)孔徑1 mm的尼龍篩。

1.2.4 ?樣品分析 ?采用火焰原子吸收法和石墨爐原子吸收分光光度法對(duì)重金屬元素Pb、Cd、Cu、Zn進(jìn)行測(cè)定;在不同土水比（m/V，1∶1，1∶2.5，1∶5，1∶10）情況下，用DCP直流氬等離子體光譜測(cè)定土壤溶液的重金屬濃度;采用放射性同位素示蹤法測(cè)定金屬的擴(kuò)散系數(shù)。

1.3 ?植物吸收土壤重金屬的數(shù)學(xué)模型

吳啟堂[9]根據(jù)土壤重金屬向植物體轉(zhuǎn)移的機(jī)理，提出了土壤-植物系統(tǒng)中元素解吸、遷移、吸收的聯(lián)合數(shù)學(xué)模型。

A=Qmf+Qd≈■·Ci·b·d·R0·L1·（πDT1）1/2+CiUB

式中，A為植物根系總吸收量;Qmf為質(zhì)流運(yùn)輸元素總量;Qd為擴(kuò)散作用提供的元素總量;Ci為土壤溶液濃度，b為相應(yīng)的平均緩沖能力系數(shù)，二者可用解吸模型來(lái)測(cè)定;d為土壤容重;D為擴(kuò)散系數(shù);T1為根系生長(zhǎng)時(shí)間;B為修正系數(shù)，根據(jù)b而定，若土壤緩沖能力弱（b≤3），B可取0.90，若緩沖能力中等（310），B可取0.98;R0為根的平均半徑;L1為總根長(zhǎng);U為植物吸水量。其中，B、D、Ci、b為土壤參數(shù)，R0、L1、U為植物參數(shù)。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?路域土壤污染規(guī)律

根據(jù)測(cè)定結(jié)果，計(jì)算出20個(gè)區(qū)域樣點(diǎn)內(nèi)距道路不同水平距離及其不同深度土壤污染物的平均值，詳見(jiàn)表1。由表1可知，路域土壤中重金屬平均含量由大到小為Zn、Pb、Cu、Cd;重金屬污染隨著距公路距離的增加而降低;在距公路40 m范圍以?xún)?nèi)，重金屬含量相對(duì)較高;土壤各重金屬含量峰值出現(xiàn)在路基處，在距公路20 m或30 m處土壤重金屬含量出現(xiàn)次高峰;土壤重金屬含量隨著土壤深度的增加而急劇下降，各重金屬主要積累在0～20 cm土壤內(nèi)，而在土壤深度為30 cm時(shí)，各重金屬不同距離采樣點(diǎn)平均含量低于對(duì)照。

2.2 ?土壤特征參數(shù)的測(cè)定結(jié)果

由于植物體地上重金屬含量與土壤中重金屬總量有很好的線(xiàn)性關(guān)系[10]，因此在利用數(shù)學(xué)模型估算一般綠化植物吸收土壤重金屬的平均含量時(shí)，首先要測(cè)定土壤的特征參數(shù)。測(cè)定的土壤取自距公路30 m處10 cm深的表層土壤，因?yàn)榇颂幷档缆肪G化明顯發(fā)揮其生態(tài)效應(yīng)的區(qū)域。根據(jù)數(shù)學(xué)模型的需求，測(cè)定如表2所示的土壤特征參數(shù)。通過(guò)測(cè)定不同土水比情況下的土壤溶液濃度獲得回歸常數(shù);再根據(jù)公式Ci=C1·Hi-a和b=Q/Ci計(jì)算在土壤平均濕度條件下的土壤溶液濃度（Ci）和相應(yīng)的平均緩沖能力系數(shù)（b）;此外，路域土壤平均濕度Hi取34%;土壤容重d取1.32 g/cm3。各土壤參數(shù)的測(cè)定結(jié)果如表2所示。

2.3 ?植物根系特征參數(shù)的測(cè)定結(jié)果

被污染的土壤必須處于植物根系延伸所能達(dá)到的范圍才能獲得充分的凈化。從路域土壤污染的水平分布上看，單側(cè)40 m寬的公路綠化帶就能夠覆蓋大部分已被污染的土壤;另?yè)?jù)相關(guān)研究[11]，建成后的公路綠化帶對(duì)重金屬的防護(hù)效應(yīng)顯著，40 m寬的綠化帶能達(dá)到最基本的防護(hù)要求，70 m寬的綠化帶即可滿(mǎn)足控制重金屬污染的要求;同時(shí)，保證足夠的種植密度，使得根與根之間產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性吸收，更有利于對(duì)污染物的吸收。

從植物根系的垂直分布上看，根系生物量隨土壤深度呈“T”形分布，即隨著土層加深，生物量呈倒金字塔逐層遞減。一般來(lái)說(shuō)，喬木的細(xì)根大部分位于50 cm土層以上，且多集中于枯落物層和10 cm以上礦質(zhì)土壤表層;灌木主要集中在0～20 cm土層中;草本主要集中在0～10 cm土層中[12]。對(duì)比路域土壤污染的垂直分布特征，一般喬木和灌木的根系即能達(dá)到凈化土壤的要求;而喬灌草相結(jié)合的配置模式更有利于加強(qiáng)植物對(duì)表層土壤的凈化功能。依據(jù)相關(guān)研究成果[13-17]，結(jié)合數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)需求，估算0～10 cm深的土層中正常生長(zhǎng)的單株喬木、灌木、草本的根系在單位體積內(nèi)的特征參數(shù)，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

2.4 ?綠化植物凈化土壤能力預(yù)測(cè)

將土壤特征參數(shù)與植物根系特征參數(shù)代入數(shù)學(xué)模型，計(jì)算綠化植物吸收單位體積表層土壤重金屬的量;同時(shí)，折算距公路30 m處單位體積表層土壤（0～10 cm）的重金屬含量與之對(duì)比，計(jì)算結(jié)果如表4所示。由表4可知，雖然土壤中Cd的含量最少，但一般綠化植物對(duì)Cd的吸收能力也最差，無(wú)論是喬木、灌木還是草本，對(duì)Cd的吸收量都十分有限，難以實(shí)現(xiàn)凈化需求;除Cd以外，草本植物吸收重金屬的預(yù)測(cè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤中的實(shí)際含量，而且其吸收量要比喬木和灌木大很多，這主要與草本植物位于土壤表層的細(xì)根根長(zhǎng)密度大有關(guān);除Cd以外，喬木吸收重金屬量的預(yù)測(cè)值大于土壤中的實(shí)際含量，說(shuō)明一般喬木植物基本滿(mǎn)足凈化土壤的需求。需要指出的是，所應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型對(duì)于污染相對(duì)嚴(yán)重的土壤來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)吸收量會(huì)高于實(shí)際吸收量[9]，但不影響不同金屬元素之間以及不同植物類(lèi)別之間的比較。表4中喬木的吸收量可看作土壤重金屬被喬木修復(fù)的臨界值，經(jīng)換算得Pb為213.0 mg/kg、Cu為94.7 mg/kg、Zn為115.1 mg/kg，可作為判定公路個(gè)別區(qū)段的土壤重金屬含量是否超越一般綠化喬木根系的吸收能力，。

3 ?結(jié)論與討論

濱海公路路域土壤中重金屬平均含量由大到小依次為Zn、Pb、Cu、Cd;在距公路40 m的垂直距離范圍以?xún)?nèi)，重金屬含量相對(duì)較高;各種重金屬主要積累在0～20 cm土壤內(nèi);Cd成為制約公路全線(xiàn)綠化的關(guān)鍵元素，局部證實(shí)了Cd具有極強(qiáng)的生態(tài)危害等級(jí)[18，19]，建議在Cd污染相對(duì)嚴(yán)重的路段先進(jìn)行植物修復(fù)，再進(jìn)行綠化;公路全線(xiàn)綠化植物可選擇對(duì)Cd富集系數(shù)較大的紅松、毛白楊、旱柳、秋子梨以及具有緩解Cd脅迫機(jī)制的美人蕉[20，21]。

喬木除了吸收一定量的土壤重金屬以外，還對(duì)道路運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的粉塵污染具有顯著的防護(hù)效應(yīng)[21]，因此，喬木是道路綠化的主體。從全線(xiàn)土壤重金屬的均值來(lái)看，除Cd以外，Pb、Cu、Zn可在一年內(nèi)被一般綠化喬木的根系充分吸收。草本植物能夠極大地改善路域土壤的污染狀況，其根系吸收表層土壤重金屬的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于喬木和灌木，但前提是必須保證草本植物足夠的種植密度，這對(duì)于較長(zhǎng)距離的公路綠化來(lái)說(shuō)具有一定的難度。

預(yù)測(cè)一般綠化植物凈化土壤的平均能力可直接為路域土壤污染的綜合治理提供決策依據(jù)，需要做到以下幾點(diǎn)：①判定公路沿線(xiàn)個(gè)別污染嚴(yán)重的區(qū)段是否需要采用植物修復(fù)措施;②針對(duì)土壤污染物中的主要限制性因子，選擇吸收能力強(qiáng)的植物品種，這樣既可以解決由于植物富集污染物的不同生理機(jī)制而導(dǎo)致的無(wú)法決策問(wèn)題，又可以把污染治理與公路綠化相結(jié)合，一步到位;③可以退而求其次，選擇對(duì)污染物具有高度避性能力（不吸收或極少吸收）的植物，防止污染物在食物鏈中傳遞，以避免其對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)的危害。對(duì)于土壤污染并不嚴(yán)重的場(chǎng)地進(jìn)行植物綠化，尤其像公路路域這樣范圍較廣的帶狀綠化，這種預(yù)測(cè)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

本研究所用數(shù)學(xué)模型綜合考慮了土壤性質(zhì)和植物特征，對(duì)于預(yù)測(cè)植物對(duì)某一土壤元素的吸收具有廣泛的意義。但模型未考慮植物本身對(duì)重金屬吸收的調(diào)節(jié)機(jī)理，未考慮重金屬的生物有效性，這些還有待進(jìn)一步深入研究。

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2.4 ?綠化植物凈化土壤能力預(yù)測(cè)

將土壤特征參數(shù)與植物根系特征參數(shù)代入數(shù)學(xué)模型，計(jì)算綠化植物吸收單位體積表層土壤重金屬的量;同時(shí)，折算距公路30 m處單位體積表層土壤（0～10 cm）的重金屬含量與之對(duì)比，計(jì)算結(jié)果如表4所示。由表4可知，雖然土壤中Cd的含量最少，但一般綠化植物對(duì)Cd的吸收能力也最差，無(wú)論是喬木、灌木還是草本，對(duì)Cd的吸收量都十分有限，難以實(shí)現(xiàn)凈化需求;除Cd以外，草本植物吸收重金屬的預(yù)測(cè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤中的實(shí)際含量，而且其吸收量要比喬木和灌木大很多，這主要與草本植物位于土壤表層的細(xì)根根長(zhǎng)密度大有關(guān);除Cd以外，喬木吸收重金屬量的預(yù)測(cè)值大于土壤中的實(shí)際含量，說(shuō)明一般喬木植物基本滿(mǎn)足凈化土壤的需求。需要指出的是，所應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型對(duì)于污染相對(duì)嚴(yán)重的土壤來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)吸收量會(huì)高于實(shí)際吸收量[9]，但不影響不同金屬元素之間以及不同植物類(lèi)別之間的比較。表4中喬木的吸收量可看作土壤重金屬被喬木修復(fù)的臨界值，經(jīng)換算得Pb為213.0 mg/kg、Cu為94.7 mg/kg、Zn為115.1 mg/kg，可作為判定公路個(gè)別區(qū)段的土壤重金屬含量是否超越一般綠化喬木根系的吸收能力，。

3 ?結(jié)論與討論

濱海公路路域土壤中重金屬平均含量由大到小依次為Zn、Pb、Cu、Cd;在距公路40 m的垂直距離范圍以?xún)?nèi)，重金屬含量相對(duì)較高;各種重金屬主要積累在0～20 cm土壤內(nèi);Cd成為制約公路全線(xiàn)綠化的關(guān)鍵元素，局部證實(shí)了Cd具有極強(qiáng)的生態(tài)危害等級(jí)[18，19]，建議在Cd污染相對(duì)嚴(yán)重的路段先進(jìn)行植物修復(fù)，再進(jìn)行綠化;公路全線(xiàn)綠化植物可選擇對(duì)Cd富集系數(shù)較大的紅松、毛白楊、旱柳、秋子梨以及具有緩解Cd脅迫機(jī)制的美人蕉[20，21]。

喬木除了吸收一定量的土壤重金屬以外，還對(duì)道路運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的粉塵污染具有顯著的防護(hù)效應(yīng)[21]，因此，喬木是道路綠化的主體。從全線(xiàn)土壤重金屬的均值來(lái)看，除Cd以外，Pb、Cu、Zn可在一年內(nèi)被一般綠化喬木的根系充分吸收。草本植物能夠極大地改善路域土壤的污染狀況，其根系吸收表層土壤重金屬的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于喬木和灌木，但前提是必須保證草本植物足夠的種植密度，這對(duì)于較長(zhǎng)距離的公路綠化來(lái)說(shuō)具有一定的難度。

預(yù)測(cè)一般綠化植物凈化土壤的平均能力可直接為路域土壤污染的綜合治理提供決策依據(jù)，需要做到以下幾點(diǎn)：①判定公路沿線(xiàn)個(gè)別污染嚴(yán)重的區(qū)段是否需要采用植物修復(fù)措施;②針對(duì)土壤污染物中的主要限制性因子，選擇吸收能力強(qiáng)的植物品種，這樣既可以解決由于植物富集污染物的不同生理機(jī)制而導(dǎo)致的無(wú)法決策問(wèn)題，又可以把污染治理與公路綠化相結(jié)合，一步到位;③可以退而求其次，選擇對(duì)污染物具有高度避性能力（不吸收或極少吸收）的植物，防止污染物在食物鏈中傳遞，以避免其對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)的危害。對(duì)于土壤污染并不嚴(yán)重的場(chǎng)地進(jìn)行植物綠化，尤其像公路路域這樣范圍較廣的帶狀綠化，這種預(yù)測(cè)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

本研究所用數(shù)學(xué)模型綜合考慮了土壤性質(zhì)和植物特征，對(duì)于預(yù)測(cè)植物對(duì)某一土壤元素的吸收具有廣泛的意義。但模型未考慮植物本身對(duì)重金屬吸收的調(diào)節(jié)機(jī)理，未考慮重金屬的生物有效性，這些還有待進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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[19] 盧德亮，喬 ?璐，陳立新，等. 哈爾濱市區(qū)綠地土壤重金屬污染特征及植物富集[J].林業(yè)科學(xué)，2012，48（8）：16-24.

[20] 張慶費(fèi)，鄭思俊，夏 ?檑. 環(huán)境修復(fù)綠化植物[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[21] 徐永榮，馮宗煒，王春夏，等. 綠帶對(duì)公路兩側(cè)土壤重金屬含量的影響研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（5）：75-77.endprint

2.4 ?綠化植物凈化土壤能力預(yù)測(cè)

將土壤特征參數(shù)與植物根系特征參數(shù)代入數(shù)學(xué)模型，計(jì)算綠化植物吸收單位體積表層土壤重金屬的量;同時(shí)，折算距公路30 m處單位體積表層土壤（0～10 cm）的重金屬含量與之對(duì)比，計(jì)算結(jié)果如表4所示。由表4可知，雖然土壤中Cd的含量最少，但一般綠化植物對(duì)Cd的吸收能力也最差，無(wú)論是喬木、灌木還是草本，對(duì)Cd的吸收量都十分有限，難以實(shí)現(xiàn)凈化需求;除Cd以外，草本植物吸收重金屬的預(yù)測(cè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤中的實(shí)際含量，而且其吸收量要比喬木和灌木大很多，這主要與草本植物位于土壤表層的細(xì)根根長(zhǎng)密度大有關(guān);除Cd以外，喬木吸收重金屬量的預(yù)測(cè)值大于土壤中的實(shí)際含量，說(shuō)明一般喬木植物基本滿(mǎn)足凈化土壤的需求。需要指出的是，所應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型對(duì)于污染相對(duì)嚴(yán)重的土壤來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)吸收量會(huì)高于實(shí)際吸收量[9]，但不影響不同金屬元素之間以及不同植物類(lèi)別之間的比較。表4中喬木的吸收量可看作土壤重金屬被喬木修復(fù)的臨界值，經(jīng)換算得Pb為213.0 mg/kg、Cu為94.7 mg/kg、Zn為115.1 mg/kg，可作為判定公路個(gè)別區(qū)段的土壤重金屬含量是否超越一般綠化喬木根系的吸收能力，。

3 ?結(jié)論與討論

濱海公路路域土壤中重金屬平均含量由大到小依次為Zn、Pb、Cu、Cd;在距公路40 m的垂直距離范圍以?xún)?nèi)，重金屬含量相對(duì)較高;各種重金屬主要積累在0～20 cm土壤內(nèi);Cd成為制約公路全線(xiàn)綠化的關(guān)鍵元素，局部證實(shí)了Cd具有極強(qiáng)的生態(tài)危害等級(jí)[18，19]，建議在Cd污染相對(duì)嚴(yán)重的路段先進(jìn)行植物修復(fù)，再進(jìn)行綠化;公路全線(xiàn)綠化植物可選擇對(duì)Cd富集系數(shù)較大的紅松、毛白楊、旱柳、秋子梨以及具有緩解Cd脅迫機(jī)制的美人蕉[20，21]。

喬木除了吸收一定量的土壤重金屬以外，還對(duì)道路運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的粉塵污染具有顯著的防護(hù)效應(yīng)[21]，因此，喬木是道路綠化的主體。從全線(xiàn)土壤重金屬的均值來(lái)看，除Cd以外，Pb、Cu、Zn可在一年內(nèi)被一般綠化喬木的根系充分吸收。草本植物能夠極大地改善路域土壤的污染狀況，其根系吸收表層土壤重金屬的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于喬木和灌木，但前提是必須保證草本植物足夠的種植密度，這對(duì)于較長(zhǎng)距離的公路綠化來(lái)說(shuō)具有一定的難度。

預(yù)測(cè)一般綠化植物凈化土壤的平均能力可直接為路域土壤污染的綜合治理提供決策依據(jù)，需要做到以下幾點(diǎn)：①判定公路沿線(xiàn)個(gè)別污染嚴(yán)重的區(qū)段是否需要采用植物修復(fù)措施;②針對(duì)土壤污染物中的主要限制性因子，選擇吸收能力強(qiáng)的植物品種，這樣既可以解決由于植物富集污染物的不同生理機(jī)制而導(dǎo)致的無(wú)法決策問(wèn)題，又可以把污染治理與公路綠化相結(jié)合，一步到位;③可以退而求其次，選擇對(duì)污染物具有高度避性能力（不吸收或極少吸收）的植物，防止污染物在食物鏈中傳遞，以避免其對(duì)動(dòng)物和人類(lèi)的危害。對(duì)于土壤污染并不嚴(yán)重的場(chǎng)地進(jìn)行植物綠化，尤其像公路路域這樣范圍較廣的帶狀綠化，這種預(yù)測(cè)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

本研究所用數(shù)學(xué)模型綜合考慮了土壤性質(zhì)和植物特征，對(duì)于預(yù)測(cè)植物對(duì)某一土壤元素的吸收具有廣泛的意義。但模型未考慮植物本身對(duì)重金屬吸收的調(diào)節(jié)機(jī)理，未考慮重金屬的生物有效性，這些還有待進(jìn)一步深入研究。

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[2] 李吉鋒. 公路路域土壤重金屬污染研究進(jìn)展[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（18）：3934-3936.

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[13] 宋恒川，陳麗華，呂春娟，等. 華北土石山區(qū)四種常見(jiàn)喬木根系的形態(tài)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（11）：194-199.

[14] 張 ?雷. 3種闊葉樹(shù)細(xì)根分布、形態(tài)及其對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的適應(yīng)[D]. 長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2009.

[15] 梁同江. 幾種灌木根系分布對(duì)高速公路生態(tài)邊坡的影響[D]. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2010.

[16] 吳 ?健，蘇德榮，全艷嫦，等. 草地早熟禾根系生物量分布動(dòng)態(tài)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（19）： 11370-11373.

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[19] 盧德亮，喬 ?璐，陳立新，等. 哈爾濱市區(qū)綠地土壤重金屬污染特征及植物富集[J].林業(yè)科學(xué)，2012，48（8）：16-24.

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