蘭州市區(qū)七葉樹土壤養(yǎng)分狀況研究

張建旗，程曉月，趙 峰，許宏剛

(蘭州市園林科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730070)

行道樹是現(xiàn)代城市園林綠化中隨處可見的綠化樹種。行道樹具有補充氧氣、凈化空氣，減輕噪音，提高行車安全等功能，是城市綠化的重要組成部分。土壤是影響行道樹生長的重要環(huán)境因子，又是城市園林植物生長的介質(zhì)和養(yǎng)分供應(yīng)者，是影響到植物健康生長、有效發(fā)揮其景觀和生態(tài)功能的重要因素，其質(zhì)量的高低直接影響城市園林綠化的效果[1]。重視城市綠地土壤質(zhì)量，是園林植物良好生長的必要條件和增強城市景觀觀賞性的前提，也是實現(xiàn)城市園林綠化可持續(xù)發(fā)展的根本，土壤養(yǎng)分對植物的生長發(fā)育非常重要。

近年來，隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入實施和蘭州市經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市環(huán)境建設(shè)的力度越來越大，蘭州市的城市面貌和人居環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，為了蘭州市行道樹種植搭配多元化和美化觀賞效果，解決園林樹種單一問題，逐步將懸鈴木(Platanusispanica)、七葉樹(Aesculuschinensis)、銀杏(Ginkgobiloba)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)等[2-3]樹種引入蘭州市園林綠化中，但栽植后一些樹種出現(xiàn)生長緩慢，樹葉早期發(fā)黃、枯稍、死頂、枯邊、枯枝等現(xiàn)象。七葉樹屬于七葉樹科七葉樹屬，其樹形優(yōu)美、花大秀麗，果形奇特，是觀葉、觀花、觀果不可多得的樹種，為世界著名的觀賞樹種之一。七葉樹喜光，喜溫暖，稍耐陰，也耐寒，在夏季烈日下樹皮和葉子易遭日灼。深根性，萌芽力強，生長速度中等偏慢，壽命長，抗煙塵。宜作庭蔭樹和行道樹。以蘭州市城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)生長較多的七葉樹為研究對象，通過對土壤養(yǎng)分含量、土壤酸堿度等相關(guān)因子分析，了解4區(qū)七葉樹生長的土壤狀況，以期為蘭州市行道樹的正常生長、合理施肥提供科學(xué)依據(jù)，從而更好地發(fā)揮行道樹的社會效益和生態(tài)效益。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

蘭州市主城區(qū)(城關(guān)、七里河、西固、安寧區(qū))地理坐標為N 35°50′～36°55′，E 103°19′～103°59′，面積1 112.20 km2。市區(qū)海拔平均高1 520 m。屬溫帶干旱氣候，干燥少雨，年均氣溫9.8℃，極端最高溫為39.8℃，極端最低溫為-19.7℃，氣溫平均日較差12.9℃，年較差29.1℃，≥10℃的年積溫為3 242.0℃，年均降水量311.7 mm，年最大降水量546.7 mm，最小降水量155.3 mm，降水主要集中在6～9月，占全年降水量的60%以上，年均日照時數(shù)2 446 h，年均蒸發(fā)量1 600 mm，為年均降水量的4.6倍，年均相對濕度58%；無霜期185～200 d，最大凍土層1.2 m。市區(qū)多為人工植被，且均具有觀賞價值，主要行道樹國槐(Sophorajaponica)、銀杏、懸鈴木、刺槐(Robiniapseudoacacia)、旱柳(Salixmatsudana)、雪松(Cedrusdeodara)、七葉樹等[4]。

1.2 樣品采集與處理

選取蘭州市4區(qū)可以代表蘭州市七葉樹生長現(xiàn)狀且樹齡10年的植株(共24棵)，于2016年5月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)在同一時間段分別利用土鉆對每棵樹穴不同土層(0～20、20～40、40～60 cm)采集土樣，每個樹穴在離樹干20～30 cm處隨機重復(fù)3次，將每層土樣混合裝入自封袋帶回實驗室，同一個區(qū)域間隔15 m取一個樣點，共取6個樣點。土樣通過自然風(fēng)干后碾碎，分別過0.50 mm和0.25 mm篩備用，測定其pH、有機質(zhì)、有效P、速效K和水解性N的含量。

表1 調(diào)查樹種的基本狀況與調(diào)查地點

1.2 測定方法

因土壤速效養(yǎng)分是水溶性養(yǎng)分，能夠直接被植物吸收利用，可以直接反映植物生長的需要，土壤pH、有機質(zhì)、有效P、速效K和水解N含量的測定參照文獻[5-8]方法進行。

(1)pH依據(jù)LY/T1239-1999 采用酸度計測定2.5∶1水土比下的值。

(2)土壤有機質(zhì)依據(jù)LY/T1237-1999 采用重鉻酸鉀-硫酸氧化外加熱法。

(3)土壤有效P 依據(jù)LY/T1233-1999 采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法。

(4)土壤速效K 依據(jù)LY/-1236-1999 采用乙酸銨浸提火焰光度法。

(5)土壤水解N 依據(jù)LY/T1229-1999 采用堿解擴散法。

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理和繪圖采用Excel軟件，方差分析運用SPSS 17.0軟件。依據(jù)全國第2次土壤普查技術(shù)規(guī)程[9-10](表2)和園林種植土質(zhì)量要求[11](表3)，分析采集土壤的養(yǎng)分狀況。

表2 土壤養(yǎng)分分級標準

表3 園林種植土質(zhì)量要求

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機質(zhì)含量變化

有機質(zhì)含量隨土層深度的增加而降低，在同一土層下，西固區(qū)夏季土壤有機質(zhì)含量明顯高于春季和秋季；其余3個區(qū)域的土壤有機質(zhì)含量均呈現(xiàn)秋季含量最高，夏季含量較低。0～20 cm土層，城關(guān)區(qū)秋季的有機質(zhì)含量最高，達42.7 g/kg，較七里河區(qū)、安寧區(qū)和西固區(qū)分別高出6%，21%和94%(圖1)。不同區(qū)域土壤有機質(zhì)平均含量表現(xiàn)為：城關(guān)區(qū)>七里河區(qū)>安寧區(qū)>西固區(qū)，城關(guān)區(qū)與其他3個區(qū)之間形成顯著差異(P<0.05)，七里河區(qū)和安寧區(qū)之間差異不顯著；不同季節(jié)土壤有機質(zhì)平均含量表現(xiàn)為：秋季>春季>夏季，這是否與植物生長和落葉有關(guān)，有待進一步研究(圖2，3)。根據(jù)表2所列土壤分級標準可知，城關(guān)區(qū)的土壤有機質(zhì)含量處于二級水平，七里河區(qū)和安寧區(qū)的土壤有機質(zhì)含量處于三級水平，均符合園林種植土質(zhì)量的要求；西固區(qū)的土壤有機質(zhì)含量處于五級水平，不符合園林種植土質(zhì)量的要求，在養(yǎng)護管理過程中應(yīng)適當(dāng)施入有機肥。

圖1 不同土層土壤有機質(zhì)的含量Fig.1 Changes of soil organic matter content in each depth in different regions

圖2 不同區(qū)域土壤有機質(zhì)的平均含量Fig.2 Mean soil organic content in different regions

圖3 不同季節(jié)土壤有機質(zhì)的平均含量Fig.3 Mean soil organic content in different seasons

2.2 土壤水解N含量變化

樣區(qū)土壤中秋季水解N含量最低，夏季次之，春季最高。七里河區(qū)3季的土壤水解N含量均隨著土層深度的增加而降低；西固區(qū)春秋兩季的土壤水解N含量出現(xiàn)中間土層低，夏季隨著土層深度的增加而增加；安寧區(qū)春夏兩季的土壤水解N含量出現(xiàn)中間土層低，秋季隨著土層深度的增加而增加的現(xiàn)象；城關(guān)區(qū)呈現(xiàn)出春季中間層低，秋季中間層高，夏季的土壤水解N含量隨著土層深度的增加而降低。0～60 cm土壤水解N平均含量表現(xiàn)為：城關(guān)區(qū)>安寧區(qū)>七里河區(qū)>西固區(qū)，并且差異性顯著(P<0.05)。城關(guān)區(qū)土壤水解N平均含量高達77.5mg/kg，七里河區(qū)和安寧區(qū)土壤水解N平均含量分別為62.7和68.9 mg/kg，而西固區(qū)的土壤水解N平均含量只有33.6 mg/kg，4個區(qū)的土壤狀況均不符合園林種植土的質(zhì)量要求，應(yīng)當(dāng)在夏季適當(dāng)追施氮肥(圖4～6)。

圖4 不同土層土壤水解N分層含量變化Fig.4 Changes of soil available N content in each depth in different regions

圖5 不同區(qū)域土壤水解N的平均含量Fig.5 Mean soil available N in different regions

圖6 不同季節(jié)土壤水解N的平均含量Fig.6 Average soil available N in different seasons

2.3 土壤有效P含量變化

土壤有效P含量主要集中在表層(0～20 cm)，城關(guān)區(qū)夏季表層土壤中有效P含量達118 mg/kg，比春季和秋季分別高出26.5%和23.8%，秋季隨著土層深度的增加，有效P含量降至極低，只有10.8 mg/kg，七里河區(qū)的土壤有效P含量隨著土層深度的增加和季節(jié)的不同，變化不明顯；整體上夏季土壤中有效P含量較高，秋季較低，尤其城關(guān)區(qū)秋季最為明顯，但安寧區(qū)秋季有效P含量表層最高，4個區(qū)域夏季土壤中有效P含量平均為65.76 mg/kg，分別高出春秋兩季20.02%和32.88%。不同區(qū)域土壤有效P平均含量不同，且差異顯著，城關(guān)區(qū)土壤有效P平均含量較高，為78.6 mg/kg，處于一級；七里河區(qū)和安寧區(qū)分別為57.4 mg/kg和51.8 mg/kg，處于一級；西固區(qū)土壤有效P平均含量較低，為28.9 mg/kg，處于二級；4個區(qū)域的土壤有效P平均含量均達到了園林種植土的質(zhì)量要求(圖7～9)。

2.4 不同區(qū)域土壤速效K含量變化

土壤速效K含量均集中在土壤表層，與土層深度成反比；西固區(qū)、安寧區(qū)和城關(guān)區(qū)夏季土壤表層速效K含量明顯高于春季和秋季，七里河區(qū)是春季高于夏季和秋季；隨著植物的生長，4個區(qū)域0～60 cm土層深度中土壤速效K平均含量呈現(xiàn)出秋季<夏季<春季。不同區(qū)域土壤速效K含量不盡相同，并且各區(qū)之間差異顯著。城關(guān)區(qū)土壤速效K含量最高，達257 mg/kg，處于一級；安寧區(qū)土壤速效K含量次之，為240 mg/kg，同樣處于一級；西固區(qū)土壤速效K含量為172 mg/kg，處于二級；七里河區(qū)土壤速效K含量為111 mg/kg，處于三級；均達到了園林種植土的質(zhì)量要求(圖10～12)。

圖7 不同土層土壤有效P的含量Fig.7 Changes of soil available P content in each depth in different regions

圖8 不同區(qū)域土壤有效P的平均含量Fig.8 Average soil available P in different regions

圖9 不同季節(jié)土壤有效P的平均含量Fig.9 Mean soil available P in different seasons

圖10 不同區(qū)域土壤速效K分層含量Fig.10 Changes of soil available K content in each depth in different regions

圖11 不同區(qū)域土壤速效K的平均含量Fig.11 Average soil available K in different regions

圖12 不同季節(jié)土壤速效K平均含量Fig.12 Mean soil available K in different seasons

2.5 不同區(qū)域土壤pH變化

所調(diào)查區(qū)域的土壤pH均在8.3以上，都超出了園林種植土的質(zhì)量要求。各區(qū)域不同季節(jié)pH變化不同，西固區(qū)秋季pH明顯大于春季和夏季，表層略大于下層，但變化不明顯；安寧區(qū)春季pH較低，夏季較高，當(dāng)土層40～60 cm時，秋季pH偏高；七里河區(qū)的pH春季最低，在土層0～20 cm時，秋季>夏季>春季，在土層20～60 cm時，秋季和夏季變化不大；城關(guān)區(qū)在0～40 cm土層時，夏季pH較低，秋季較高，土層40～60 cm時，三季的pH變化不明顯。不同區(qū)域土壤平均pH表現(xiàn)為：西固區(qū)>安寧區(qū)>七里河區(qū)>城關(guān)區(qū)，且各區(qū)域間有顯著性差異；不同季節(jié)土壤pH平均表現(xiàn)為：秋季>夏季>春季(圖13～15)。

圖13 不同區(qū)域土壤pH分層含量變化Fig.13 Changes of soil pH in each depth in different regions

圖14 不同區(qū)域pH的平均含量Fig.14 Average soil pH in different regions

圖15 不同季節(jié)pH的平均含量Fig.15 Average soil pH in different seasons

3 討論

土壤是影響行道樹生長的重要環(huán)境因子，其養(yǎng)分狀況直接影響著行道樹的生長以及生態(tài)效益和景觀功能的發(fā)揮，從而在一定程度上決定了城市綠化建設(shè)的質(zhì)量。城市中的落葉、殘枝作為垃圾被清除，造成土壤營養(yǎng)循環(huán)中斷，基本上沒有養(yǎng)分補給，土壤養(yǎng)分含量較低[12]。有機質(zhì)是土壤的重要組成部分，雖然有機質(zhì)含量只占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起著多方面的作用[13-14]。土壤有機質(zhì)的含量與土壤肥力呈正相關(guān)，在很大程度上影響著土壤結(jié)構(gòu)、持水性、穩(wěn)定性、緩沖性及生物多樣性等，影響著土壤中其他營養(yǎng)元素的可利用狀態(tài)和土壤的肥力及植物的生長[15]。本研究中，土壤有機質(zhì)具有明顯的表聚現(xiàn)象，這與前人研究結(jié)果相似[16]。

水解氮的測定為我們了解土壤的肥力狀況和有機質(zhì)的礦化程度提供依據(jù)，它在一定程度上反映著土壤氮素在近期內(nèi)的供應(yīng)水平[17-18]；土壤中有效磷的測定能全面的說明土壤磷肥的肥力[19]；鉀素是增強植物對干旱、霜凍等的抵抗力，鉀肥有護苗的作用，土壤中速效鉀的含量是最能直接反映土壤供鉀能力的指標，對判斷土壤中鉀素供應(yīng)狀況具有重要的意義[20]，甘肅省土壤中鉀素含量普遍比較豐富[21]，故不單獨施用鉀肥。從本研究結(jié)果看，蘭州市區(qū)土壤有效磷和速效鉀含量雖說秋季較低，但均符合園林種植土的質(zhì)量要求；市區(qū)土壤水解氮含量偏低，處于四級水平，不符合園林種植土的質(zhì)量要求。

土壤酸堿性是衡量土壤肥力的一個重要指標，影響著土壤中的一系列物理、化學(xué)、生物反應(yīng)和土壤養(yǎng)分的有效性及其理化性質(zhì)，并且對植物的生長也起到一定的限制作用[22]。試驗中發(fā)現(xiàn)蘭州市區(qū)的土壤pH與園林種植土的質(zhì)量要求相差較遠，含量均較高，并和有機質(zhì)含量呈負相關(guān)，這是由于有機質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生單寧、有機酸多，導(dǎo)致pH下降，這和呂世麗等人的研究結(jié)果相吻合[23]?？捎?‰的硫酸亞鐵溶液中和3～4次或腐殖酸肥料等進行中和，以降低土壤的酸堿度，改良土壤環(huán)境。整體上土壤質(zhì)量較差，土壤養(yǎng)分含量的變化與植物生長的相關(guān)性還需進一步深入研究。

4 結(jié)論

通過對蘭州市4個主城區(qū)相關(guān)指標的測定以及對各項指標的綜合分析，結(jié)果表明：不同季節(jié)、不同區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況不盡相同。整體上3個季節(jié)土壤養(yǎng)分狀況表現(xiàn)為：春季>夏季>秋季，pH表現(xiàn)為：秋季>夏季>春季；4個區(qū)域的土壤養(yǎng)分狀況從高到低順序依次為：城關(guān)區(qū)>七里河區(qū)>安寧區(qū)>西固區(qū)。所調(diào)查區(qū)域內(nèi)除速效K外，有機質(zhì)、水解N、有效P的含量整體較低，而pH整體較高，土壤質(zhì)量較低(尤其是西固區(qū))，應(yīng)加強行道樹的養(yǎng)護管理。

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