杭州湖濱景區(qū)古樟樹(shù)不同立地土壤性狀分析

戚元春，王小德，肖昆侖，吳家森，錢小平，丁水龍

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 園林學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.杭州市園林文物局 湖濱管理處，浙江 杭州 310002；3.浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安 311300）

樟樹(shù)Cinnamomum camphora是杭州市市樹(shù)，在杭州市的古樹(shù)名木中占有較大比例。湖濱景區(qū)是杭州西湖風(fēng)景區(qū)的 “門廳”和 “地標(biāo)”，是品鑒濱湖陰晴雨霧的詩(shī)情玉帶，更是古木遺存、古跡豐蘊(yùn)的文化寶地。自2000年杭州市政府啟動(dòng)西湖綜合保護(hù)工程以來(lái)，景區(qū)沿線景觀得到了良好的修復(fù)和整治，通過(guò)新建西湖隧道、實(shí)施路面改造、開(kāi)挖溝通水系[1]等一系列措施，實(shí)現(xiàn)湖濱景區(qū)湖城合璧的風(fēng)貌特色。但這一改造措施也使得景區(qū)內(nèi)古樟的自然生境受到不同程度的影響，主要包括施工時(shí)挖去古樟地表部分土層，地面改造采用不透水硬鋪裝、建筑拆除后遺留下磚塊、水泥等建筑垃圾等干擾因素，造成部分古樟生長(zhǎng)勢(shì)呈逐年下降的趨勢(shì)。因此，對(duì)湖濱景區(qū)古樟樹(shù)冠投影下土壤理化性質(zhì)和肥力狀況進(jìn)行研究，剖析土壤性狀對(duì)古樟生長(zhǎng)狀況的影響，有針對(duì)性地提出古樟的救治復(fù)壯措施，從而提升濱湖景區(qū)的綠化養(yǎng)護(hù)水平。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于西湖湖濱景區(qū)的望湖樓、少年宮廣場(chǎng)、圣塘閘、湖濱公園、大華飯店、錢王祠綠地及湖心三潭映月綠地。根據(jù)西湖從海灣到瀉湖演進(jìn)的歷史進(jìn)程，湖東因沙淤成堤形成沖擊平原，進(jìn)而形成最初的湖濱[2-3]，成土母質(zhì)為泥沙沉積物。景區(qū)內(nèi)現(xiàn)有百年以上古樟34株，其中，樹(shù)齡在500 a以上的有2株，300～499 a的有10株，且多生長(zhǎng)于臨湖的樹(shù)池、公園綠地和草坪中，部分古樟與建筑相鄰。因湖濱地面改造及西湖隧道建設(shè)，處于救治狀態(tài)的古樟1株，古樟現(xiàn)有生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生重大改變的有1株。園區(qū)綠化管理以日常維護(hù)為主，隔3個(gè)月對(duì)古樟施1次緩效顆粒肥（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1）（2.0 kg·株-1）， 冬季統(tǒng)一撒豆餅肥（3.0 kg·株-1）。

1.2 采樣及分析方法

于2009年11月對(duì)景區(qū)內(nèi)古樟樹(shù)冠投影下土壤進(jìn)行取樣。采用對(duì)角線取樣法[4]：即在樹(shù)冠投影內(nèi)均勻取12個(gè)樣點(diǎn)（樹(shù)冠投影邊緣6個(gè)，樹(shù)冠投影邊緣向內(nèi)1/3處再取6個(gè)），采樣深度0～30 cm，共采集樣地33個(gè)。同時(shí)，用環(huán)刀取表層土作土壤容重的測(cè)定，土壤孔隙度根據(jù)土壤密度和容重計(jì)算得出。

土壤樣品采回風(fēng)干后，去雜過(guò)篩，并將樣品混勻后用四分法留取適量作pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂和微量元素的分析。土壤pH值測(cè)定采用電位法，有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用硫酸重鉻酸鉀外加熱法，全磷、全鉀測(cè)定采用酸溶法，堿解氮測(cè)定采用堿性擴(kuò)散法，速效磷測(cè)定采用Brayetall 945法，速效鉀測(cè)定采用火焰光度法，交換性鈣、交換性鎂測(cè)定采用偏硼酸鋰熔融-多道直讀光譜法（ICP）法，有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效鉬和有效硼的測(cè)定采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）[4-6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同立地環(huán)境下土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分差異分析

湖濱景區(qū)位于城市與風(fēng)景區(qū)交界處，主要分為環(huán)湖公園和湖心三潭景區(qū)2個(gè)主要區(qū)塊。按古樟樹(shù)受環(huán)境變遷及人為活動(dòng)影響的程度不同，古樟立地環(huán)境可分為湖心三潭綠地，環(huán)湖公園綠地，草坪，樹(shù)池（陶粒、樹(shù)皮覆蓋），樹(shù)池（草皮覆蓋）等5種。其中，綠地特指地表被喬灌草或灌草層覆蓋的具有復(fù)層群落結(jié)構(gòu)的人工林地。三潭綠地因處于湖心，地下水位高于環(huán)湖公園。

2.1.1 土壤容重和孔隙度 疏松或有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤容重小，緊實(shí)板結(jié)的土壤容重大。土壤中空隙的數(shù)量越多，水分和空氣的容量就越大[6-7]，土壤的透水通氣能力就越好。測(cè)試樣地結(jié)果顯示：土壤容重為0.75～1.28 g·cm-3，孔隙度為51.86%～71.81%，表明樣土總體疏松多孔，而人為施加有機(jī)肥的管理措施可使容重減少。不同立地環(huán)境下，土壤容重及孔隙度差異見(jiàn)圖1。三潭綠地、環(huán)湖綠地和樹(shù)池（陶粒、樹(shù)皮覆蓋）中的土壤容重小于環(huán)湖草坪和環(huán)湖樹(shù)池（草皮覆蓋），并達(dá)到顯著性水平（P＜0.05），孔隙度則相反。不同地表覆蓋物，對(duì)土壤的物理性質(zhì)會(huì)造成一定的影響。用草坪草覆蓋地表，容易形成密集而有彈性的根莖層草皮，固結(jié)表土，結(jié)成網(wǎng)狀草皮，從而減少土壤空氣與大氣之間的交換[8]，對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)造成水分和養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)[9]。用陶粒、樹(shù)皮等無(wú)機(jī)或有機(jī)物覆蓋表土能夠防止土壤表面板結(jié)，改善土壤性狀，緩解降雨、沖刷對(duì)土壤表層的侵蝕，提高水分在土壤中的吸收和滲透，從而對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)起到良好的促進(jìn)作用。因此，用陶粒、樹(shù)皮覆蓋的樹(shù)池，其土壤物理性狀優(yōu)于用草皮覆蓋的樹(shù)池。但樹(shù)池 （陶粒、樹(shù)皮覆蓋）中的土壤受覆蓋物種類和覆蓋厚度影響，其變異系數(shù)大于單純用草皮覆蓋的樹(shù)池。

圖1 不同立地環(huán)境下土壤容重和孔隙度比較Figure 1 Comparision of soil bulk density and porosity in different natural stands conditions

2.1.2 土壤pH值特性 土壤酸堿度是土壤的重要化學(xué)性質(zhì)，直接影響土壤微生物區(qū)系的分布、活性以及土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移等[6-7]。樟樹(shù)對(duì)土壤酸堿度要求為pH 5.5～6.5至中性砂質(zhì)壤土、輕沙壤土或沖擊壤土，忌石灰質(zhì)、鹽堿土或瘠薄干燥的土壤[10]。根據(jù)土壤酸堿度分級(jí)：測(cè)試樣地內(nèi)土壤pH值偏弱堿性，不同立地條件下土壤pH均值均在7.0以上，變異系數(shù)較小 （圖2）。其中，草坪土的pH值最高，部分土樣高達(dá)pH 7.5，此類土壤已處于堿性土壤范圍，不利于樟樹(shù)的生長(zhǎng)。根據(jù)結(jié)果分析，造成湖濱景區(qū)土壤偏堿化的原因主要有以下幾個(gè)方面：①每年冬季管理處定期對(duì)景區(qū)內(nèi)樹(shù)木基干涂摻有硫磺粉的石灰水，以殺滅藏匿于樹(shù)皮中的幼蟲或蟲卵，并起到對(duì)樹(shù)木保暖、殺菌的功效。風(fēng)干脫落的石灰深入土壤中，容易中和土壤酸性，使土壤偏堿化。②湖濱景區(qū)設(shè)有少年宮、圣塘閘、涌金門等出水口，地下水位高。根據(jù)張志兵等[11]對(duì)西湖水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，設(shè)于湖濱景區(qū)2個(gè)樣點(diǎn)的水質(zhì)酸堿度分別為pH 7.00～9.18和pH 7.38～8.95，水質(zhì)偏堿。濱湖景區(qū)以抽取西湖水作為公園綠地的澆灌用水，因此，西湖水質(zhì)的酸堿度對(duì)濱湖土壤酸堿度也會(huì)造成一定的影響。③不同地面覆蓋物對(duì)樹(shù)池內(nèi)的土壤酸堿度會(huì)造成一定的影響。湖濱景區(qū)內(nèi)用樹(shù)皮、木片用作樹(shù)池覆蓋的古樟650號(hào)，其土壤酸堿度（pH 6.70）明顯低于用卵石覆蓋和用草皮覆蓋的樹(shù)池內(nèi)的土壤。這與木片等有機(jī)物質(zhì)在分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種有機(jī)酸等物質(zhì)，致使pH值下降[12]有關(guān)。土壤pH值的變化主要出現(xiàn)在有機(jī)覆蓋物下的土壤表面[13]，而樹(shù)池內(nèi)的土壤取樣主要集中在淺土層，與分析結(jié)果相符。④湖濱景區(qū)處于湖城接壤處，經(jīng)過(guò)景區(qū)改造后，土壤中常常混有建筑廢棄物、水泥、磚塊和其他堿性混合物及大量含碳酸鹽的灰塵沉降，這都可能引起土壤趨于堿化[14-15]。

圖2 不同立地環(huán)境下土壤pH值和有機(jī)質(zhì)比較Figure2 Comparision of soil pH values and organic mattes in different natural stands conditions

2.1.3 土壤有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分狀況 土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中的所有含碳的有機(jī)化合物，一般占土壤總量的1%～20%。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少，基本上可以反映土壤肥力水平的高低。在一定范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤肥力水平呈正相關(guān)[6-7]。在所測(cè)的33個(gè)樣本中，有機(jī)質(zhì)最高達(dá)78.8 g·kg-1，最低為16.1 g·kg-1。其中，有機(jī)質(zhì)為20～60 g·kg-1的樣本數(shù)最多，占總樣本數(shù)的87.9%，說(shuō)明景區(qū)內(nèi)大部分土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于中上水平；低于20 g·kg-1的有1個(gè)樣本，為草坪土。不同立地環(huán)境下，綠地中土壤有機(jī)質(zhì)最高，草坪中的有機(jī)質(zhì)最低（圖2）。有覆蓋物的樹(shù)池有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于單純用草皮作為覆蓋物的樹(shù)池，這與陳玉娟[16]研究的不同覆蓋方式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響相一致：?jiǎn)为?dú)覆蓋有機(jī)物＞單獨(dú)覆蓋草皮，用樹(shù)皮松針作為覆蓋物可增加有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)環(huán)湖草坪、綠地、樹(shù)池等4種立地類型的土樣均值（37.65 g·kg-1）與三潭綠地的土樣均值（67.73 g·kg-1）相比較（圖2）得出，三潭綠地中的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于環(huán)湖公園，并達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。這可能由于三潭景區(qū)的成土主要由湖底淤泥堆積而成，西湖淤泥的顯著特點(diǎn)是沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)非常高[17]，表層和軟泥層直接影響到西湖的水質(zhì)，底泥則是影響湖水富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵，由此造成三潭景區(qū)的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體高于環(huán)湖公園。

2.1.4 土壤養(yǎng)分及其供肥性能 土壤中的養(yǎng)分全量一般分為速效養(yǎng)分和遲效養(yǎng)分。通常各種速效養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)反映了植物能直接吸收利用的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，是衡量土壤供肥能力的重要指標(biāo)[6-7]。土壤中的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)受土溫、酸堿度、含水量和光照等環(huán)境影響，差異較為顯著，而速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)受供應(yīng)數(shù)量、供應(yīng)速度及供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短和植物生理特點(diǎn)是否協(xié)調(diào)等因素，其差異性更為顯著，表現(xiàn)為速效養(yǎng)分的變異系數(shù)大于全量養(yǎng)分。測(cè)試樣地內(nèi)土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)多介于1.00～2.50 g·kg-1，占總樣本數(shù)的87.9%；低于1.00 g·kg-1的樣本有1個(gè)，為草坪土；高于2.50 g·kg-1的有3個(gè)樣本，均位于三潭景區(qū)。土壤中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的消長(zhǎng)與土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化一致，主要取決于各地區(qū)有機(jī)質(zhì)的積累和分解作用的相對(duì)強(qiáng)度[6]，因此造成了三潭景區(qū)的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于環(huán)湖公園。堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.30～437.50 mg·kg-1，供應(yīng)較高，變異系數(shù)大。全磷及速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高。速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.00～80.00 mg·kg-1的樣本占總樣本數(shù)的93.9%，大于80.00 mg·kg-1的古樟生長(zhǎng)于樹(shù)池（陶粒、樹(shù)皮覆蓋）中，這可能與該樣本pH值較低、有機(jī)質(zhì)較高有關(guān)；速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的古樟生長(zhǎng)于草坪中，其有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較低。土壤全鉀量反映了土壤鉀素的潛在供應(yīng)能力。鉀的輸入主要有大氣沉降和礦物風(fēng)化釋放[6-7]，變異系數(shù)較全氮、全磷、堿解氮和速效磷小。不同立地環(huán)境下，土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較見(jiàn)圖3～5。其中，三潭綠地的全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于環(huán)湖公園的4種立地類型（P＜0.01），堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于環(huán)湖公園的4種立地類型（P＜0.05），速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與環(huán)湖草坪和有樹(shù)池（草皮覆蓋）有顯著差異（P＜0.05），這與三潭景區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高有一定的相關(guān)性。草坪內(nèi)全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)與三潭綠地有極顯著差異（P＜0.01），與樹(shù)池有顯著性差異（P＜0.05），速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)與三潭綠地和樹(shù)池（草皮覆蓋）有極顯著差異（P＜0.01），與環(huán)湖綠地和樹(shù)池（陶粒、樹(shù)皮覆蓋）有顯著性差異（P＜0.05）。草坪中土壤全氮、全鉀、堿解氮、速效鉀的變異系數(shù)均大于綠地、三潭綠地以及用陶粒樹(shù)皮和草皮覆蓋的樹(shù)池，說(shuō)明草坪中土壤的養(yǎng)分穩(wěn)定性差，對(duì)鉀元素的固定和供應(yīng)能力低，對(duì)古樟的生長(zhǎng)會(huì)造成一定的影響。西湖作為城區(qū)濕地，其土壤中的磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于城市邊緣地區(qū)的濕地及城區(qū)居民區(qū)土壤，具有更強(qiáng)的磷富集[18]，這也會(huì)對(duì)景區(qū)內(nèi)土壤的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)構(gòu)成一定的影響。

2.2 營(yíng)養(yǎng)元素之間的相關(guān)性分析

對(duì)湖濱景區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行相關(guān)性分析（表1）結(jié)果表明：全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效磷之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），它們之間有增效作用；全鉀與交換性鎂呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），它們之間有拮抗作用；速效鉀與全氮、全鉀和堿解氮呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；有效硼與有效鐵、有效鎳呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），有效銅與有效鎳呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與有效鋅呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；交換性鈣、交換性鎂和有效鉬與大部分元素呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)，有效錳與大部分元素不相關(guān)。

圖3 不同立地環(huán)境下土壤全氮和堿解氮比較Figure3 Comparision of soil total N and hydrolysable N in different natural stands conditions

圖4 不同立地環(huán)境下土壤全磷速效磷比較Figure4 Comparision of soil total P and available P in different natural stands conditions

圖5 不同立地環(huán)境下土壤全鉀和速效鉀比較Figure5 Comparision of soil total K and available K in different natural stands conditions

3 結(jié)論與建議

湖濱景區(qū)因其特殊的地理位置和水域特點(diǎn)，土壤酸堿度和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)受西湖水質(zhì)的影響較大，土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素受施肥習(xí)慣、客土來(lái)源等影響，微量元素的變異系數(shù)大于大量元素和中量元素。土壤中全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀之間存在著顯著相關(guān)性，對(duì)提高土壤肥力有增效作用，但與微量元素之間的相關(guān)性不顯著，與交換性鈣、交換性鎂的相關(guān)性不顯著或有拮抗作用，在不同立地環(huán)境下會(huì)對(duì)古樟的生長(zhǎng)勢(shì)造成一定的影響。

表1 湖濱景區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)元素相關(guān)性分析Table1 Correlation analysis among soil nutrition elements in the lakeside scenic area

不同立地環(huán)境下，古樟樹(shù)冠投影下土壤的容重、孔隙度、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀均有不同程度的顯著性差異，但微量元素的差異不顯著。樟樹(shù)土壤要求肥沃濕潤(rùn)、土層深厚，因此土質(zhì)疏松，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，供肥性能好，人為干擾相對(duì)較小的三潭景區(qū)，對(duì)古樟的生長(zhǎng)最為有利。草坪土壤的容重大、孔隙度小，有機(jī)質(zhì)、全鉀、堿解氮和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，穩(wěn)定性差，總體供肥性能低，對(duì)古樟的生長(zhǎng)最為不利。

樹(shù)池內(nèi)不同覆蓋物對(duì)土壤的理化性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)會(huì)造成一定的影響，并直接影響到古樟的生長(zhǎng)狀況。用陶粒、樹(shù)皮作覆蓋的樹(shù)池，有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于用草皮覆蓋的樹(shù)池，容重卻低于樹(shù)池（草皮覆蓋）。但總體而言，生長(zhǎng)于樹(shù)池中的古樟由于多處于人流較集中的步行道、庭院內(nèi)，人為干擾系數(shù)大過(guò)生長(zhǎng)于綠地和草坪中的古樟，所以生長(zhǎng)狀況受環(huán)境影響較明顯，個(gè)體差異較大。

基于以上分析結(jié)果，建議在對(duì)古樟的救治復(fù)壯和日常養(yǎng)護(hù)中，注意以下幾點(diǎn)：①優(yōu)先選擇樹(shù)皮、木片等有機(jī)覆蓋物覆蓋樹(shù)池，并根據(jù)樹(shù)池內(nèi)土壤性質(zhì)及覆蓋物顆粒碎片大小，選擇合適的鋪設(shè)厚度，從而減少冬季樹(shù)干涂白后石灰粉末的下滲，有利于降低樹(shù)池內(nèi)土壤的酸堿度。②對(duì)于生長(zhǎng)于草坪的古樟，鋪設(shè)草皮和播草籽的范圍盡量選在樹(shù)冠投影線外，以避免草坪草的網(wǎng)狀根系抑制古樟側(cè)根的生長(zhǎng)，有效提高土壤的通氣、保水和保肥性。③加強(qiáng)土壤管理，盡可能清除景區(qū)改造后混雜在土壤中的水泥、石灰、磚塊和混凝土等堿性物質(zhì)，減少城市廢棄物垃圾對(duì)土壤性狀的不良影響。

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