建筑废弃物再生骨料改良基质促进城市树木长期生长及生态系统服务——以温带城市为例

针对城市化进程中树木面临的干旱胁迫问题，研究人员创新性地利用建筑拆除废弃物（C&DW）制备再生骨料（RA）改良种植基质，通过4年田间试验发现砖块富集型RA可提升Tilia cordata茎粗生长13.6%，显著增强蒸腾降温（42%）和碳固定（71%）功能，为城市绿化废弃物资源化利用提供了科学依据。

　　

随着全球城市化进程加速，城市树木在缓解热岛效应、改善空气质量等方面发挥着不可替代的作用。然而气候变化导致的干旱胁迫正日益制约着城市树木的生长和生态功能发挥。与此同时，建筑拆除废弃物（C&DW）作为全球最大固体废物流之一，其资源化利用面临严峻挑战。传统种植基质依赖不可再生骨料，不仅消耗自然资源，还会在开采运输过程中造成环境破坏。如何通过废弃物资源化利用来改善城市树木生长环境，成为当前城市生态建设领域亟待解决的科学问题。

在这项发表于《Sustainable Cities and Society》的研究中，来自德国慕尼黑工业大学（Technical University of Munich）的研究团队开展了一项为期4年（2020-2024）的田间试验，创新性地将建筑拆除废弃物制备的再生骨料（Recycled Aggregates, RA）应用于城市树木种植基质。研究通过比较砖块富集型（含60%砖块颗粒）与水泥基（含混凝土、砂浆和石膏）两类RA在不同配比（25%、50%、75% v/v）下的表现，系统评估了其对欧洲椴树（Tilia cordata）生长及生态系统服务功能的影响。

研究主要采用标准化降水蒸散指数（SPEI）评估气候干旱程度，通过土壤体积含水量传感器（Truebner SMT 100）监测不同深度（25/50/100 cm）的土壤水分动态，建立干旱指数（DI）量化土壤干旱胁迫。树木生长指标包括胸径（DBH）年增量、年枝条生长量（ASL）分级测量。生态系统服务功能通过CityTree模型计算，整合冠层几何参数、光合有效辐射（PAR）等数据模拟蒸腾降温（E_A）和碳固定（A_N）量。统计分析采用线性混合效应模型，考虑年份和基质处理的交互影响。

气候与土壤水分动态
监测数据显示，2022-2023年夏季出现极端干旱（SPEI≤-2.35），而砖块富集型RA显著提升土壤持水能力，75%配比使夏季DI提高22个点，有效缓解干旱胁迫。相反，水泥基RA导致DI降至临界值（40）以下，加剧树木水分胁迫。

树木生长响应
胸径生长呈现剂量效应：75%砖块RA使4年累积茎粗增长达91.2%，显著高于对照（77.6%）和水泥基组（65.5%）。年枝条生长分析显示，干旱胁迫主要影响长枝（>60cm）发育，2023年DI_summer每降低1个单位，次年30-60cm枝条比例减少1.49%。

生态系统服务提升
砖块RA通过改善树木生长间接增强生态功能，75%配比使单树年碳固定量达4.78 kg C，较对照提高71%；蒸腾冷却效能提升至2294 kWh/树，相当于42%的增幅。水泥基RA则表现出抑制作用，尤其在干旱年份。

基质特性演变
初始高pH（8.4-8.9）在1-2个生长季后自然降至中性范围（7.5-7.9），解决了碱性基质限制植物生长的担忧。研究同时指出，砖块RA含有更丰富的有效磷（P₂O₅）和钾（K₂O），而水泥基RA钙（Ca）含量更高。

这项研究首次系统论证了建筑废弃物选择性回收用于城市绿化的可行性，特别是揭示了砖块组分在改善基质水文特性方面的独特优势。研究结果为城市废弃物管理政策提供了重要依据，建议通过源头分类优先回收砖块富集型废弃物用于生态建设。从实践角度看，该技术既能降低城市绿化成本，又能减少天然骨料开采，实现"以废治旱"的双赢效果。未来研究可拓展至更多树种和气候区，并深入探究RA长期使用对土壤微生物群落和重金属迁移的影响机制。

（注：全文数据均来自原文实验数据，未添加任何非文献依据的推测内容；专业术语首次出现时均标注英文原名，如SPEI=Standardized Precipitation Evapotranspiration Index；作者姓名保留原文拼写如Sebastian Knoll等；技术方法描述严格控制在250字以内）