北京地區(qū)沙地銀杏造林土壤施肥效果研究

徐亮

(北京市大興區(qū)林業(yè)工作站，北京 102600)

銀杏(GinkgobilobaL.)作為世界上最古老的孑遺植物之一，常被稱為“活化石”[1]。銀杏樹姿挺拔、葉形優(yōu)美，具有秋季葉片變?yōu)槊鼽S色、落葉的特點，自古以來，常被當作住宅院、街道和園林綠化的首選樹種[2]；具有很高的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。銀杏適應性廣，在平均氣溫8～20 ℃的地區(qū)都可栽植；對土壤pH的適應范圍為5.0～8.0；在酸性土、中性土、還是鈣質(zhì)土，都可栽植[3]。隨著栽培、繁育技術(shù)不斷發(fā)展，銀杏已應用于大面積的造林活動中，現(xiàn)已是北方城市園林中栽植面積最大的彩葉樹種之一[4]。2012—2016年大興區(qū)平原造林工程共栽植銀杏76.1萬株，栽植的銀杏數(shù)量占栽植喬木總株數(shù)的12.4%。

銀杏栽植和養(yǎng)護中，施肥不足和缺乏營養(yǎng)是限制其生長和產(chǎn)量提高的主要原因[5]。大興區(qū)永定河畔土層薄、土壤貧瘠、堿性強，造林栽植的銀杏常出現(xiàn)葉片小、長勢不旺的狀況，夏季焦葉現(xiàn)象嚴重[6]。施肥措施是葉用銀杏林最重要的栽培技術(shù)之一，只有根據(jù)當?shù)氐耐寥罈l件，采取合理的施肥技術(shù)和科學管理，通過改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，以達到銀杏復壯的目的。截至目前，已有學者對葉用銀杏的定向培育技術(shù)以及土壤養(yǎng)分的動態(tài)變化開展了研究[7,8]，但有關大面積造林中銀杏的科學施肥管理以及探討銀杏生長、葉片養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分三者間關系的研究未見報道。

本研究以北京永定河沿岸沙地平原造林地內(nèi)的銀杏為研究對象，通過對比不同的施肥處理間銀杏生長量、葉片養(yǎng)分含量以及土壤養(yǎng)分含量的差異，探討適合北京沙地銀杏健康生長施肥技術(shù)；通過分析銀杏生長量、葉片養(yǎng)分以及土壤養(yǎng)分間的相互關系，為今后銀杏栽植和培育管理提供理論和數(shù)據(jù)參考，從而有效指導生產(chǎn)上的施肥工作。

1 試驗地概況

試驗地選在大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)南地村村南的平原造林地。大興區(qū)位于北京市南部，39°26′—39°51′ N，116°13′—116°43′ E，屬永定河沖積的平原地區(qū)。大興區(qū)海拔13.4～52.0 m，地勢自西北向東南緩傾；屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候，年均氣溫11.6 ℃，降水量556.4 mm。全境以沙壤土為主，通透性好，但pH值在8.5以上，且保水保肥能力差[9，10]。

2 研究方法

2.1 試驗設計

2016年春季設銀杏試驗地，在樣地內(nèi)選擇銀杏200株，均為2012年春季平原造林栽植。設置4個施肥處理(OF，CF0.25，CF0.50，CF0.75)和1個對照組(CK)，參照孫曉梅等試驗方法[11]，每個處理有銀杏3行(30株)，并間隔1行(10株)避免相互影響。具體操作為：OF，每株施用有機肥0.1 kg，春季施用1次；CF0.25、CF0.50、CF0.75分別表示，每株每次施用復合肥分別為0.25 kg、0.5 kg、0.75 kg，均按春、夏兩季施肥；CK，正常管理，不施用任何肥料。所用的復合肥為勁素18-10-18，由山東史丹利農(nóng)業(yè)集團股份有限公司生產(chǎn)，其特點為氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)含量分別為18.1%、10.0%、18.6%，同時添加活化腐殖酸(≥6%)以及生物活性菌(≥30億個·g-1)等。所用有機肥含有效活菌數(shù)(≥1億個·g-1)，有機質(zhì)(≥40%)。

選取的銀杏植株測樹指標較為一致，胸徑9.28～10.08 cm，樹高6.73～7.07，冠幅在1.29～1.50之間(表1)，3個指標在各個處理組間沒有統(tǒng)計學上的差異性。

2.2 生長量調(diào)查

2018年秋季，對試驗地內(nèi)的銀杏進行每木檢尺，調(diào)查指標包括胸徑、樹高、冠幅。

2.3 植物取樣及測定

葉片作為樹木的同化器官，其對土壤養(yǎng)分含量變化最為敏感[12，13]。本研究將葉片養(yǎng)分作為反映銀杏營養(yǎng)的指標。2018年秋季，在試驗地中按樹冠外圍東、南、西、北方向，選取銀杏冠下部枝條，并摘取枝條頂部第3、第4片葉子，多株采集并混合后裝入2個自封袋，隨后迅速裝入低溫保溫箱帶回試驗室進行處理[14，15]。蒸餾水沖洗干凈后，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，粉碎后過100目篩，測定養(yǎng)分。分別采用分光光度法測定葉綠素含量，王水消解ICP-AES法測定磷、鉀含量，利用凱氏定氮儀測定全氮含量。

2.4 土壤取樣及測定

用直徑5 cm的土鉆采集土壤樣品，采集土層深度分別為0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm，按土層深度分別采用四分法取土樣混合，裝入2個自封袋中，迅速帶回實驗室進行處理[14]。實驗室內(nèi)，土壤樣品風干后，去除石塊、植物根系等雜物，過100目篩，測定土壤養(yǎng)分。各土壤養(yǎng)分測定的具體流程參照《園林綠化種植土壤》(DB11/T864-2012)。采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法(NY/T 1121.6-2006)測定有機質(zhì)，堿解-擴散法(LY/T 1229-1999)測定水解性氮，鉬銻抗比色法(NY/T 1121.7-2014)測定有效磷，火焰光度計法(NY/T 889-2004)測定速效鉀，電位法(水浸提)(NY/T 1121.2-2006)測定pH值。

2.5 數(shù)據(jù)分析

應用SPSS18.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析、多重比較以及相關性分析，采用Origin75軟件作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同施肥處理下的銀杏生長量

通過計算2018年與2016年調(diào)查數(shù)據(jù)間的差值得出不同施肥處理下各指標的生長量，并進行單因素方差分析(圖1中小寫字母表示在0.05水平上差異顯著)。圖1 顯示，施復合肥的3個試驗組(CF0.25，CF0.50，CF0.75)的生長量均顯著大于對照組(CK)，胸徑生長量比對照增加了44%～76%，樹高生長量比對照增加182%～224%，冠幅生長量比對照增加129%～220%。而施有機肥處理的試驗組(OF)生長量與對照組(CK)無顯著差異，說明復合肥的效果總體要優(yōu)于有機肥，而且以每株施用0.50 kg復合肥試驗組(CF0.50)的生長量最大。

圖1 不同施肥處理下銀杏的生長量差異

3.2 不同施肥處理下的銀杏葉片養(yǎng)分狀況

基于葉片養(yǎng)分的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(圖2中小寫字母表示在0.05水平上差異顯著)，圖2結(jié)果顯示，施復合肥的3個試驗組(CF0.25，CF0.50，CF0.75)葉片各個指標(葉綠素、全氮、全磷、全鉀)含量均顯著高于對照組(CK)；而且每株施用0.50 kg(CF0.50)或0.75 kg(CF0.75)復合肥的試驗組，葉片中養(yǎng)分含量最高，與其他處理組差異顯著。而施有機肥的試驗組(OF)葉片養(yǎng)分含量與對照組(CK)無顯著差異。結(jié)果證實每株施用0.50 kg或0.75 kg復合肥，可以較好地改善葉片營養(yǎng)，而在2年的試驗周期內(nèi)，施用有機肥對銀杏葉片養(yǎng)分含量的改善效果有限。

圖2 不同施肥處理下銀杏葉片養(yǎng)分因子差異

3.3 不同施肥處理下的土壤養(yǎng)分狀況

基于土壤養(yǎng)分的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(圖3中小寫字母表示在0.05水平上差異顯著)，圖3結(jié)果顯示，施復合肥較好地提高土壤的養(yǎng)分水平(水解性氮、有效磷、速效鉀以及有機質(zhì)4個指標的含量均大于對照組)，有效降低土壤pH值，改善土壤狀況。結(jié)果證實，短期內(nèi)施復合肥對土壤養(yǎng)分含量的提高程度顯著高于有機肥，而且施復合肥量與土壤養(yǎng)分含量間呈顯著正相關。

圖3 不同施肥處理下土壤養(yǎng)分因子差異

3.4 銀杏生長量、葉片養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分間的相關性分析

由表2知，土壤中水解性氮、有效磷、速效鉀含量與銀杏葉片中葉綠素、全氮、全磷、全鉀含量以及銀杏胸徑、樹高、冠幅生長量間均存在明顯的正相關性；同時發(fā)現(xiàn)，銀杏葉片中的全氮、全磷、全鉀含量與土壤有機質(zhì)也存在正相關性，與pH值則存在負相關性。

表2 銀杏生長量葉片養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分的相關關系

注：“*”在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關；“**”在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關。

4 討論與結(jié)論

任何植物必需的礦質(zhì)元素都有其獨特的生理功能，氮、磷、鉀作為植物生長必需的大量元素，具有不可替代性和可補償性。自然生長條件下，土壤供氮、磷、鉀能力不足，往往會成為植物生長的限制因子。有研究表明，銀杏缺氮，首先表現(xiàn)在葉色變黃，新葉變小、老葉呈黃綠色或紅紫色且落葉早，枝梢細弱，果實少而著色濃，抗逆性下降，甚至造成早衰和死亡；嚴重缺磷時，葉片出現(xiàn)紫色或紅色斑塊，葉緣呈半月形壞死，引起早期落葉、產(chǎn)量下降；嚴重缺鉀時，成年葉片從邊緣向內(nèi)枯焦，且向下卷曲枯死，而且鉀元素含量越低，葉片焦枯的病情指數(shù)越高[14，15]。本研究試驗地選取大興區(qū)龐各莊造林地，其位于永定河畔，土層薄、土壤貧瘠、堿性強等特殊的立地條件造成土壤氮磷鉀等營養(yǎng)元素含量很低，栽植的銀杏出現(xiàn)葉片小，長勢弱等狀況，夏季常出現(xiàn)焦葉現(xiàn)象。

施肥措施是銀杏林最重要的栽培技術(shù)之一。依據(jù)當?shù)氐耐寥罈l件，采取合理的施肥技術(shù)和科學管理，可有效改善土壤理化性狀、提高肥力，促進林木生長，同時提高銀杏生長季節(jié)抗逆性，減少黃化株率，達到復壯的目的[16]。謝友超等[17]研究表明，銀杏葉用園的施肥試驗，促進了銀杏幼苗根、莖、葉、干的生長，葉片產(chǎn)量顯著提高。本研究證實，按春、夏兩季施肥，改善了土壤養(yǎng)分和銀杏葉片養(yǎng)分含量，提高了銀杏生長量；并且發(fā)現(xiàn)，每株每次施用0.50 kg復合肥的試驗組(CF0.50)，銀杏胸徑、樹高、冠幅均達到最大值，顯著大于其他試驗組；而每株每次施用0.75 kg復合肥的試驗組(CF0.75)，與CF0.50試驗組相比，銀杏葉養(yǎng)分含量、銀杏生長量基本維持不變，本文支持存在施肥閾值的觀點[20]。因此，在2年的施肥周期內(nèi)，按春、夏兩季施肥，每株每次施用0.50 kg復合肥，可以作為北京地區(qū)銀杏復壯施肥的標準。

銀杏的生長過程是一系列的生理活動過程，最典型的生理活動是光合作用。光合作用是影響銀杏生長的重要因素，銀杏光合作用的強弱與葉片內(nèi)葉綠素含量的高低直接相關。大量研究表明，隨著施肥量增加，植物葉片葉綠素含量隨之增加，其光合速率以及光合產(chǎn)物也會顯著加強[19]。本研究證實，施復合肥處理的3個試驗組(CF0.25，CF0.50，CF0.75)葉片中葉綠素、全氮、全磷、全鉀含量均顯著高于未施用任何肥料的對照組(CK)，且隨著施肥量的增加而不斷提高，這與吳家勝等[20]得研究結(jié)果相一致。銀杏葉片內(nèi)的氮元素能顯著提高葉綠素含量，增大光合速率和光合產(chǎn)物；鉀元素可提高葉片內(nèi)葉綠素的穩(wěn)定性，并調(diào)節(jié)葉片上氣孔的開閉，影響光合作用；磷元素可延長葉片光合作用的時間，提高銀杏干物質(zhì)的積累量以及光合產(chǎn)物的運輸?？傊?、磷、鉀混合施用，肥料利用率可提高25%左右，顯著提高葉片光合作用，促進銀杏生長[19]。本研究使用的復合肥為勁素18-10-10，該產(chǎn)品除富含氮、磷、鉀外，還添加有活化的腐殖酸以及生物活性菌等；使用的有機肥僅含有有機質(zhì)和有效活性菌。本試驗證實該復合肥的施用能夠顯著提高土壤水解性氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量，降低pH值；結(jié)合相關性分析發(fā)現(xiàn)，銀杏的生長量、葉片養(yǎng)分與土壤水解性氮、有效磷、速效鉀含量呈明顯的正相關，葉片養(yǎng)分與土壤有機質(zhì)、pH也存在一定的相關性。本研究中2年的試驗周期內(nèi)，施用復合肥的效果要優(yōu)于施用有機肥，并且在銀杏樹高、胸徑、冠幅增長等數(shù)據(jù)指標上達到了統(tǒng)計意義上的顯著水平。