不同栽植基質(zhì)對(duì)上海市4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)和根系發(fā)育的影響

楊瑞卿, 王本耀, 彭紅玲, 張國(guó)兵, 胡永紅, 嚴(yán) 巍*

(1.上海市綠化管理指導(dǎo)站，上海 200020； 2.上海辰山植物園，上海 201602)

不同栽植基質(zhì)對(duì)上海市4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)和根系發(fā)育的影響

楊瑞卿1, 王本耀1, 彭紅玲2, 張國(guó)兵1, 胡永紅2, 嚴(yán) 巍1*

(1.上海市綠化管理指導(dǎo)站，上海 200020； 2.上海辰山植物園，上海 201602)

[目的]揭示4種不同類(lèi)型行道樹(shù)的生長(zhǎng)規(guī)律及其對(duì)地下土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和水分供需關(guān)系的適應(yīng)情況，探索適于上海市行道樹(shù)的土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分等管理模式，以改善上海市行道樹(shù)生長(zhǎng)狀況。[方法]采用土壤填充顆粒粒徑、結(jié)構(gòu)土比例以及基質(zhì)濕度3因素4水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究4種行道樹(shù)在不同栽植基質(zhì)下地上部分表型生長(zhǎng)和根系發(fā)育狀況。[結(jié)果]結(jié)果表明：不同栽植基質(zhì)對(duì)懸鈴木苗高有顯著影響，對(duì)4種行道樹(shù)根系發(fā)育及根系生物量積累均起到極顯著作用。處理3栽植基質(zhì)的懸鈴木苗高最高(4.42 m)，較對(duì)照組均值顯著高出11.90%。4種樹(shù)種根系發(fā)育的最佳栽植基質(zhì)各不相同，處理8栽植基質(zhì)下香樟根系發(fā)育最為優(yōu)越，其根系總長(zhǎng)、根系表面積和根系體積分別為162 564.21 cm、42 370.89 cm2和833.98 cm3，均顯著高于對(duì)照等其它處理。銀杏除根系總長(zhǎng)在處理4栽植基質(zhì)下達(dá)到最大值(26 498.01 cm)，其余根系指標(biāo)均在處理7栽植基質(zhì)下發(fā)育較好，顯著優(yōu)于對(duì)照等其它處理。處理2栽植基質(zhì)下懸鈴木根系總長(zhǎng)、根系表面積、根系平均直徑和根系體積均顯著高于其它處理。廣玉蘭根系生長(zhǎng)指標(biāo)均在處理6栽植基質(zhì)下達(dá)最大值。香樟、銀杏、懸鈴木和廣玉蘭根系生物量分別在處理8、處理7、處理2和處理6栽植基質(zhì)下達(dá)到最大，其最大值分別為1 029.52 g、871.93 g、1 294.84 g和 1 025.62 g，且分別顯著高出對(duì)照組均值80.44%、67.08%、61.21%和81.36%。通過(guò)模糊函數(shù)隸屬法初步篩選出適宜香樟、銀杏、懸鈴木和廣玉蘭種4種行道樹(shù)生長(zhǎng)的栽植基質(zhì)分別為處理8(土壤粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土比例80%，土壤濕度50%)、處理7(土壤粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土比例60%，土壤濕度40%)、處理2(土壤粒徑5 cm，結(jié)構(gòu)土比例40%，土壤濕度60%)和處理6(土壤粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土比例40%，土壤濕度80%)。[結(jié)論]香樟生長(zhǎng)對(duì)栽植基質(zhì)水肥條件較敏感，適宜生長(zhǎng)于水分適中、養(yǎng)分含量高的基質(zhì)中；銀杏較適生長(zhǎng)在土壤通氣良好、養(yǎng)分中等的立地，且其對(duì)水分要求相對(duì)較低；懸鈴木適宜于通氣性良好，水分和養(yǎng)分條件較好的基質(zhì)中；廣玉蘭生長(zhǎng)對(duì)基質(zhì)含水量需求較大。對(duì)4種行道樹(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)根據(jù)其生長(zhǎng)需求特點(diǎn)盡可能進(jìn)行土壤水肥等條件控制。

上海市；行道樹(shù)；栽植基質(zhì)；表型生長(zhǎng)；根系發(fā)育

城市行道樹(shù)是城市植物的重要組成部分，在城市生態(tài)系統(tǒng)中有舉足輕重的作用[1]。隨著城市的高速發(fā)展，其土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了極大的變化，由以往的自然景觀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷凉芳按罅康娜斯そㄖ2]。城市土壤具有較大的時(shí)間和空間變異性、混亂的土壤剖面結(jié)構(gòu)與發(fā)育形態(tài)、豐富的人為附加物、變性的土壤物理結(jié)構(gòu)、受干擾的土壤養(yǎng)分循環(huán)與土壤生物活動(dòng)以及高度的污染等特征[3]。這些不良特征阻礙了城市綠化樹(shù)根系正常生長(zhǎng)發(fā)育，使之不能正常地進(jìn)行水分平衡、氣體交換以及能量轉(zhuǎn)運(yùn)等生理活動(dòng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)衰弱，甚至死亡[4-5]。目前，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了許多針對(duì)城市土壤與綠化樹(shù)生長(zhǎng)關(guān)系的研究，也取得了較豐富的成果。有研究發(fā)現(xiàn)城市土壤硬化程度大，降低了土壤中微生物和其它土壤生物數(shù)量、種類(lèi)及其代謝功能[6-8]，同時(shí)也導(dǎo)致了城市熱島效應(yīng)的產(chǎn)生[9-10]，從而影響城市綠化植物生長(zhǎng)。另一方面，土壤作為植物生長(zhǎng)的介質(zhì)和養(yǎng)分的供應(yīng)者，其優(yōu)良的特性是植物良好生長(zhǎng)的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)一般適于植物正常發(fā)育的土壤孔隙度為50%～56%，通氣孔隙在10%以上，土壤含水量為17.32%～23.21%[11-12]。而當(dāng)土壤密度達(dá)到1.50 g·cm-3時(shí)，植物根系便難以伸入[11]。在城市中，由于承受行人、車(chē)輛等各種交通工具的碾壓等原因，城市的土壤總孔隙度通常低于50%，通氣孔隙度低于10%，不能滿足城市綠化樹(shù)木生長(zhǎng)需求。

上海市作為快速發(fā)展的大都市，其城市土壤結(jié)構(gòu)與綠化樹(shù)種生長(zhǎng)存在不協(xié)調(diào)的狀況。因此，開(kāi)展適宜行道樹(shù)生長(zhǎng)的栽植基質(zhì)調(diào)控研究，是提升上海市行道樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)與功能的基礎(chǔ)性工作，也是解決目前行道樹(shù)養(yǎng)護(hù)與管理問(wèn)題的重要突破口。本研究選擇了上海市比較有代表性的4種行道樹(shù)——香樟(Cinnamomumcamphora(L.) Presl)、銀杏(GinkgobilobaL.)、懸鈴木(PlatanusorientalisL.)和廣玉蘭(MagnoliagrandifloraL.)作為研究對(duì)象，所選樹(shù)種較全面地涵蓋了常綠和落葉不同生態(tài)適應(yīng)性的行道樹(shù)類(lèi)型，由此開(kāi)展研究能較充分地了解不同類(lèi)型行道樹(shù)的生長(zhǎng)規(guī)律，并揭示其對(duì)地下土壤結(jié)構(gòu)條件、養(yǎng)分和水分供需關(guān)系的適應(yīng)情況，以期能夠探索出比較適合上海市行道樹(shù)的地下土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分等管理模式，改善上海市行道樹(shù)生長(zhǎng)質(zhì)量，進(jìn)而提高其自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究試驗(yàn)材料為上海辰山植物園溫室大棚內(nèi)培育的香樟、銀杏、懸鈴木和廣玉蘭4種當(dāng)?shù)卮硇孕械罉?shù)的大規(guī)格3年生扦插苗，選擇生長(zhǎng)基本一致的植株進(jìn)行試驗(yàn)，其平均苗高、胸徑分別為為2.0 m、2.93 cm，2.9 m、2.57 cm，3.1 m、3.19 cm和2.3 m、1.62 cm。采用直徑50 cm、高40 cm的控根容器為育苗容器。于2014年11月中旬在溫棚內(nèi)進(jìn)行樹(shù)苗栽植，容器擺放間距1.5 m×1.5 m。苗木栽植前將不同粒徑的土壤(按照表1中的比例充分混合)分別添加在底部打孔的控根容器中，每盆裝土體積定于0.3 m3，植苗1株。每周進(jìn)行3次控水，并測(cè)量土壤濕度(通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定維持土壤濕度梯度所需要的澆水量，并采用上海精密儀器儀表有限公司生產(chǎn)的土壤水分儀(TZS-2X-G)，進(jìn)行土壤濕度檢測(cè))。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用3因素4水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(選取L9(34)的正交表)。3因素分別為土壤填充顆粒粒徑、結(jié)構(gòu)土比例以及土壤濕度；4水平分別為3因素的4個(gè)水平梯度，詳細(xì)指標(biāo)見(jiàn)表1。根據(jù)正交設(shè)計(jì)，每種樹(shù)種共16個(gè)處理，每種處理12盆，重復(fù)12次，共768盆。以土壤填充顆粒為街道土的處理為對(duì)照組。

1.3 測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理

2015年12月28日測(cè)量4個(gè)樹(shù)種不同處理下的苗高和胸徑，測(cè)定表型生長(zhǎng)后，分樹(shù)種每處理隨機(jī)選擇3棵植株，進(jìn)行根系收獲取樣，洗凈根系中夾雜的基質(zhì)等雜物，同時(shí)注意避免根系損失，帶回實(shí)驗(yàn)室采用WinRhizo Pro STD4800型根系分析系統(tǒng)(加拿大REGENT公司)對(duì)苗木的根系長(zhǎng)度、根系表面積及根系體積等根系形態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析；然后分別將4種行道樹(shù)根系于烘箱中經(jīng)105℃殺青30 min，再在80℃溫度下烘至恒質(zhì)量，最后稱量其干質(zhì)量。采用SPSS22.0軟件進(jìn)行多因素方差分析和多重比較，以檢驗(yàn)土壤粒徑、結(jié)構(gòu)土比例及土壤濕度幾種因素對(duì)4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)、根系發(fā)育以及生物量大小是否具有顯著影響。

采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)和水肥條件方案優(yōu)選，隸屬度計(jì)算公式：隸屬度=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100%。其中X為不同性狀指標(biāo)，Xmin為該性狀指標(biāo)最小值，Xmax為該性狀指標(biāo)最大值。最終以每個(gè)性狀隸屬度的平均值為優(yōu)選方案的最終隸屬度。

表1 試驗(yàn)處理正交表

注：填充顆粒為一般的建筑青石粒；結(jié)構(gòu)土填充介質(zhì)為：50%壤土+50%堆肥類(lèi)介質(zhì)，其中壤土為上海辰山植物園栽植地30cm以上土壤，其其全氮和全磷含量分別為0.42 g·kg-1和0.38 g·kg-1，水解氮、速效鉀和有效磷含量分別為47.1 mg·kg-1、46.9 mg·kg-1和1.37 mg·kg-1，pH值為5.32，有機(jī)質(zhì)含量為6.57 g·kg-1；堆肥類(lèi)介質(zhì)為樹(shù)葉等腐熟后介質(zhì)；街道土選取于上海市行道樹(shù)生長(zhǎng)狀態(tài)不好的樹(shù)穴土壤。

Note： The granule used is general building stone grain; Formula soil: 50% loam + 50% compost medium, and loam was got above 30cm soil from ground of planted site in Shanghai Chenshan Botanical Garden, and the soil nutrient content are as follow: total nitrogen and total phosphorus were 0.42 g · kg-1and 0.38 g · kg-1, hydrolytic nitrogen, available potassium and available phosphorus were 47.1 mg· kg-1, 46.9 mg · kg-1and 1.37 mg · kg-1, pH value is 5.32, the content of organic matter was 6.57 g · kg-1; composting medium is maturity medium from leaves et al.; And street site soil was collected from plant pit of roadside trees that in bad condition in Shanghai.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)的影響

土壤是植物生長(zhǎng)的必要介質(zhì)，其理化性質(zhì)發(fā)生改變通常都會(huì)影響植物的生長(zhǎng)狀況。由方差分析結(jié)果(表2)顯示，不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)存在不同程度的影響。其中銀杏的胸徑在不同土壤濕度水平下表現(xiàn)出顯著差異，土壤的填充顆粒大小及3因素交互作用對(duì)懸鈴木苗高有極顯著影響，與此同時(shí)，結(jié)構(gòu)土比例和土壤濕度也對(duì)其苗高有顯著影響。而不同土壤處理?xiàng)l件對(duì)4種行道樹(shù)根系生長(zhǎng)指標(biāo)及生物量均具有顯著影響。植物根系是直接與土壤接觸的器官，所以4種行道樹(shù)根系發(fā)育對(duì)土壤特性的變化的響應(yīng)較地上部分早。

表2 不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)生長(zhǎng)和根系發(fā)育影響的方差分析

注：A填充顆粒粒徑，B結(jié)構(gòu)土比例，C土壤濕度，A×B×C為三因素交互效應(yīng)；“**”示處理間或交互效應(yīng)極顯著，“*”示處理間或交互效應(yīng)顯著。

Note： The capital letters A, B and C indicates filled grain diameter, ratio of soil structure and soil moisture respectively, and A * B * C is for the interaction of three factors; "* *" means difference between treatments or interaction effect were extremely significant, and "*" showed significant interaction effect or different intreatments.

具體分析各處理下4種行道樹(shù)表型生長(zhǎng)可見(jiàn)(表3)，處理6條件下銀杏和廣玉蘭苗高和胸徑均達(dá)到最大值。懸鈴木苗高在處理3條件下呈最大值，較對(duì)照均值顯著高出11.90%。從表型生長(zhǎng)看，銀杏更適宜生長(zhǎng)在填充顆粒徑級(jí)中等、土壤肥力適中且水分充足的環(huán)境中。而懸鈴木則更適宜于土壤填充顆粒粒徑較大的排水性及透氣性更強(qiáng)的介質(zhì)中。這種差異可能與兩樹(shù)種根系生物學(xué)特性不同有較大關(guān)系。香樟的苗高在處理15條件下達(dá)最大值，胸徑則在處理5條件下呈最大值。在以街道土為結(jié)構(gòu)土的基質(zhì)下其表型生長(zhǎng)相對(duì)較優(yōu)，表明了基質(zhì)條件的差異還未對(duì)其地上表型產(chǎn)生影響，這與苗木地上和地下部分生長(zhǎng)的協(xié)調(diào)機(jī)制有一定關(guān)系。

2.2 不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)根系生物量的影響

不同土壤處理?xiàng)l件對(duì)4種行道樹(shù)根系生物量的影響分別與其根系發(fā)育狀況有類(lèi)似結(jié)果(表4)，香樟、銀杏、懸鈴木和廣玉蘭根系生物量最大值分別也在處理8、處理7、處理2和處理6條件下達(dá)到最大，且分別顯著高出對(duì)照組均值80.44%、67.08%、61.21%和81.36%。處理8和處理7結(jié)構(gòu)土比例占比較大，處理2和6相對(duì)較小。而結(jié)構(gòu)土比例決定了基質(zhì)養(yǎng)分的含量，比例大則養(yǎng)分含量多。由此可見(jiàn)，充足的養(yǎng)分條件利于香樟和銀杏根系生物量積累，而懸鈴木和廣玉蘭對(duì)養(yǎng)分需求相對(duì)較低。但后兩者行道樹(shù)生長(zhǎng)需要更多的水分。另外，較大的土壤孔隙度和良好的透氣透水性促進(jìn)了懸鈴木根系的生長(zhǎng)，這也是處理2條件下懸鈴木根系生物量增大的原因之一。

表3 不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)地上部分表型生長(zhǎng)的影響

注：表中小寫(xiě)字母不同示處理間差異顯著，相同示處理間差異不顯著；表中劃線值為對(duì)應(yīng)樹(shù)種處理最大值；下同。

Note： different letters in the table means significant difference between treatments (P<0.05), and same letters indicate no significant difference; The lineation value in the table is the maximum growth value among all the treatments of the tree spcies; the same as fellow.

表4 不同處理對(duì)4種行道樹(shù)根系生物量的影響

2.3 不同栽植基質(zhì)對(duì)4種行道樹(shù)根系發(fā)育的影響

不同栽植基質(zhì)下4種行道樹(shù)根系發(fā)育均具有極顯著差異(圖1)。在處理8條件下香樟根系發(fā)育最為優(yōu)越，其根系總長(zhǎng)、根系表面積和根系體積均達(dá)顯著較高水平。處理8結(jié)構(gòu)土比例占比高達(dá)80%，土壤肥力高，這意味著香樟根系對(duì)土壤通氣性和水肥條件較敏感，適宜生長(zhǎng)于通氣性良好且水分和肥力充足的土壤基質(zhì)中。銀杏除根系總長(zhǎng)在處理4條件下達(dá)到最大值，其余根系指標(biāo)均在處理7條件下顯著最高。處理7較處理8填充石子比例更大，介質(zhì)透氣透水性更強(qiáng)，但水肥條件次之。表明銀杏對(duì)水分和養(yǎng)分的要求低于香樟，而透氣性要求相對(duì)較高?？赡茉蚴倾y杏不耐水澇，所以對(duì)土壤介質(zhì)的透水性需求更大。處理2條件下懸鈴木根系總長(zhǎng)、根系表面積、根系平均直徑和根系體積均顯著高于其它處理。該條件下土壤中添加了60%的5 cm石粒，由此可見(jiàn)，懸鈴木根系生長(zhǎng)適宜生長(zhǎng)在土壤孔隙度和通氣性大的介質(zhì)條件下。這可能與其根系生長(zhǎng)速度快，生長(zhǎng)量大，需要更多的生長(zhǎng)空間有較大關(guān)系。廣玉蘭根系生長(zhǎng)指標(biāo)均在處理6條件下達(dá)最大值，該條件下基質(zhì)中石子填充比例60%，土壤的含水量達(dá)80%，這意味著其根系生長(zhǎng)需要充足的水分和較高的土壤通氣性，但對(duì)養(yǎng)分要求相對(duì)較低。

注：圖中T.1、T.2、T.3 …… T.16依次代表處理1、處理2、…… 處理16。Note: The T.1, T.2, T.3……and T.16 in the figure display treatment1, treatment2, treatment3……and treatment16 successively.圖1 不同栽植基質(zhì)條件下4種行道樹(shù)根系生長(zhǎng)差異Fig.1 Effect of different planting substrate on root development of the 4 kinds of street trees

2.4 適宜4種行道樹(shù)生長(zhǎng)的最佳栽植基質(zhì)篩選

研究結(jié)果顯示4種行道樹(shù)地上表型生長(zhǎng)指標(biāo)和地下根系生長(zhǎng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)值時(shí)土壤基質(zhì)的條件各不相同。為綜合地評(píng)價(jià)和反映出土壤結(jié)構(gòu)等特性對(duì)4種行道樹(shù)生長(zhǎng)狀況的影響，分別選擇出適宜4種行道樹(shù)生長(zhǎng)的栽植基質(zhì)。依據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)法，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換求出每個(gè)處理下各性狀的隸屬度。再求得每個(gè)處理各性狀隸屬度的平均值，該值越大表明對(duì)應(yīng)的處理?xiàng)l件下苗木生長(zhǎng)越優(yōu)良。

如圖2可知，適宜香樟生長(zhǎng)的土壤特征和水肥條件為處理8(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比80%，土壤濕度50%)；適宜銀杏生長(zhǎng)的土壤特征和水肥條件為處理7(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比60%，土壤濕度40%)；懸鈴木則在處理2(填充顆粒粒徑5 cm，結(jié)構(gòu)土占比40%，土壤濕度60%)條件下生長(zhǎng)最佳；而處理6(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比40%，土壤濕度80%)條件更利于廣玉蘭生長(zhǎng)。

3 討論

注：方框中數(shù)字代表該處理下各性狀指標(biāo)隸屬度均值的排名。Note: The numbers in the box represent the ranking of the membership of each character index.圖2 不同栽植基質(zhì)條件下4種行道樹(shù)各性狀隸屬度均值Fig.2 The mean membership of different plant substrate on the 4 kinds of street trees

研究表明，不同栽植基質(zhì)條件對(duì)銀杏胸徑、懸鈴木苗高、4種行道樹(shù)根系發(fā)育以及根系生物量積累均具有顯著影響。4種行道樹(shù)栽植1 a后，僅對(duì)銀杏胸徑和懸鈴木苗高具有顯著影響，說(shuō)明土壤結(jié)構(gòu)和濕度等的變化首先影響植物的根系發(fā)育。在大多數(shù)的研究中均已證實(shí)了土壤基質(zhì)結(jié)構(gòu)和水肥等特征對(duì)苗木根系生長(zhǎng)有顯著影響[13-16]。其中土壤基質(zhì)對(duì)浙江楠(PhoebechekiangensisC.B.Shang)生長(zhǎng)的影響與本試驗(yàn)結(jié)果相似，基質(zhì)的變化主要影響了其根系的生長(zhǎng)[16]，這可能與根系直接與土壤接觸，其對(duì)土壤特性變化的響應(yīng)較快有關(guān)。本研究中土壤結(jié)構(gòu)的調(diào)整和土壤濕度的控制均改善了4種行道樹(shù)的根系生長(zhǎng)狀況，促進(jìn)了其根系生物量的積累。但由于樹(shù)種間生物學(xué)特性不同，4種行道樹(shù)生長(zhǎng)的最適土壤處理?xiàng)l件各不相同。在處理8條件下香樟根系各項(xiàng)生長(zhǎng)性狀及其根系生物量均達(dá)到最大值，且顯著高于其它處理。該處理?xiàng)l件下土壤基質(zhì)中填充顆粒粒徑處于中等水平，土壤堆肥比例較高，含水量適中，這意味著土壤通氣良好，養(yǎng)分充足的生長(zhǎng)介質(zhì)能促進(jìn)香樟根系發(fā)育。在此之前，已有研究發(fā)現(xiàn)在一定濃度范圍內(nèi)提高養(yǎng)分含量能促進(jìn)檀香(SantalumalbumL.)[17]、浙江樟(C.japonicumSieb.)[18]及栓皮櫟(QuercusvariabilisBl.)[19]根系發(fā)育。不同于香樟，銀杏根系在結(jié)構(gòu)土比例適中，填充顆粒較多的土壤基質(zhì)中生長(zhǎng)良好。土壤中CO2濃度增高會(huì)抑制根系呼吸作用，使水分和礦質(zhì)元素吸收減弱[20]，填充顆粒的增加加大了土壤的通氣性，防止土壤中CO2的富集。因此，該處理?xiàng)l件可能促進(jìn)了銀杏根系的有氧呼吸效率，使得根系生長(zhǎng)加快。廣玉蘭根系對(duì)土壤水分含量需求較大，而對(duì)養(yǎng)分含量需求較低。在高土壤含水量的處理下廣玉蘭根系發(fā)育均相對(duì)較好，根系生物量積累也較高。這與Wang等[21]研究發(fā)現(xiàn)在低土壤含水量的水分脅迫條件下，茶條槭(AcerginnalaMaxim.)、山梨(PyrusussuriensisMaxim.)和山桃(Amygdalusdavidiana(Carrière) de Vos ex Henry)3 樹(shù)種1年生苗木根分配生物量顯著增加的結(jié)果不同，產(chǎn)生這種差異的可能原因是苗木處于的生長(zhǎng)階段不同。本研究廣玉蘭為3年生苗木，該階段苗木生長(zhǎng)發(fā)育需要大量的水分，其根系伸長(zhǎng)和增粗利于其水分吸收，以滿足各器官生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量水分。另一方面，懸鈴木根系在處理2條件下生長(zhǎng)最佳，這可能與土壤孔隙度大小有關(guān)。土壤孔隙度主要分為非毛管孔隙度和毛管孔隙度，其中非毛管孔隙度主要起氣體流通和暫時(shí)儲(chǔ)存有效水的作用[22-23]。苗木生長(zhǎng)優(yōu)良與否在很大程度上取決于土壤孔隙度大小。處理2中土壤中石礫徑級(jí)和占比均較大，大大增加了土壤非毛管孔隙度(大孔隙)?？赡苷沁@種條件提供了充足的空間、氧氣以及有效水供懸鈴木根系快速生長(zhǎng)。

從各處理對(duì)4種行道樹(shù)生長(zhǎng)性狀影響的隸屬度分析發(fā)現(xiàn)，以街道土為土壤填充物的處理隸屬度均值普遍偏低，表明城市土壤對(duì)行道樹(shù)生長(zhǎng)有較大的抑制作用。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加強(qiáng)。城市自然生態(tài)系統(tǒng)的功能顯得越發(fā)重要，然而受人類(lèi)活動(dòng)的影響，諸如交通工具對(duì)路面的碾壓、行人的踐踏等，行道樹(shù)等城市綠化植物賴以生存的土壤發(fā)生了很大變化，城市植物自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的功能隨之發(fā)生嚴(yán)重退化[24-25]。因此，改善城市土壤特性是防止行道樹(shù)生長(zhǎng)衰弱和早衰的有效辦法。由于交互作用顯著，所以在選擇適宜的栽植基質(zhì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各個(gè)因素。

4 結(jié)論

本研究初步篩選出了適宜上海市香樟、銀杏、懸鈴木和廣玉蘭生長(zhǎng)的土壤基質(zhì)條件，其分別為處理8(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比80%，土壤濕度50%)、處理7(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比60%，土壤濕度40%)、處理2(填充顆粒粒徑5 cm，結(jié)構(gòu)土占比40%，土壤濕度60%)和處理6(填充顆粒粒徑3 cm，結(jié)構(gòu)土占比40%，土壤濕度80%)。在此基礎(chǔ)之上，應(yīng)加強(qiáng)行道樹(shù)的養(yǎng)護(hù)管理。一方面栽植時(shí)株間距應(yīng)為4 m，樹(shù)池上宜覆蓋樹(shù)池箅子和蓋板等，利于土壤透氣的同時(shí)也避免行人的踩踏[26]。另一方面，生長(zhǎng)期內(nèi)根據(jù)各樹(shù)種生長(zhǎng)狀況采取追肥等施肥措施，且根據(jù)土壤干濕度情況及時(shí)灌溉和排澇[27]。然而僅憑借適宜基質(zhì)還不足以全面改善苗木長(zhǎng)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上還需結(jié)合適宜的養(yǎng)護(hù)管理，城市行道樹(shù)才能更加良好地生長(zhǎng)。

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(責(zé)任編輯：金立新)

Effect of Planting Substrate on Phenotypic Growth and Root Development of 4 Street Tree Species in Shanghai

YANGRui-qing1,WANGBen-yao1,PENGHong-ling2,ZHANGGuo-bing1,HUYong-hong2,YANWei1

(1. Shanghai Greening Management Guidance Station, Shanghai 200020, China; 2. Shanghai Chenshan Botanical Garden, Shanghai 201602, China)

[Objective]Aim to reveal the growth patterns of 4 street tree species and how they adapt to the change of relationship between soil structure, nutrient and water condition. And to explore the management model of soil structure and nutrients suitable for the street trees in Shanghai, so as to improve their growth in Shanghai. [Method] Planting substrate experiments were carried out by orthogonal design with three factors of soil content diameter, the proportion of structure soil and soil moisture, each in four levels. The growth of aboveground parts and the root expanding of these trees under different conditions were analyzed. [Result] The results showed that the planting substrate had significantly influences on the height ofPlatanusorientalis. The height in treatment 3 was 4.42 m and significant higher (11.90%) than that of the control group. In addition, different treatments significantly influenced the tree's root expanding and biomass accumulation. The results indicated that the most suitable condition for roots growth of the four tree species were totally different,Cinnamomumcamphorahad the best root growth with treatment 8, the root length, surface area and volume were 162 564.21 cm, 42 370.89 cm2and 833.98 cm3, which were all significant higher than that of the other treatments, respectively. While the total length ofGinkgobilobaroot reached the maximum (26 498.01 cm) under treatment 4, and the other root indexes reached the biggest value with treatment 7. The root length, root surface, root average diameter and root volume ofP.orientalisare significantly higher under treatment 2. All the root indexes ofMagnoliagrandiflorareached the maximum under treatment 6. Furthermore, the maximum root biomass value ofC.camphora,G.biloba,P.orientalisandM.grandiflorawere 1 029.52 g, 871.93 g, 1 294.84 g and 1 025.62 g and appeared in treatment 8, treatment 7, treatment 2 and treatment 6, respectively. Moreover, they were significant higher than that of the control group by 80.44%, 67.08%, 61.21%, and 81.36%, respectively. Through fuzzy membership method, the appropriate substrates selected for C. camphora, G. biloba, P. orientalis and M. grandiflora were treatment 8 (granule diameter 3 cm, formula soil 80% and soil moisture 50%), treatment 7 (granule diameter 3 cm, formula soil 60% and soil moisture 40%), treatment 2 (granule diameter 5 cm, formula soil 40% and soil moisture 60%) and treatment 6 (granule diameter 3 cm, formula soil 40% and soil moisture 80%), respectively. [Conclusion] It proves that the growth ofC.camphorais more sensitive to water and nutrition condition of substrate and the suitable growth conditions are moderate soil moisture and rich soil nutrient content.G.bilobashould grow in soil with medium nutrient and ventilation, and likes lower substrate water moisture;P.orientalisis suitable in well ventilated, medium water content and nutrient conditions; AndM.grandiflorademands higher substrate moisture. Therefore, the conservation of the 4 tree species should be based on the demand characteristics of growth as far as possible to control soil conditions of street site in Shanghai.Keywords:Shanghai; street tree; planting substrate; phenotypic growth; root development

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.04.018

2016-09-29

上海市綠化和市容管理局科技攻關(guān)項(xiàng)目(G160507)；上海市海綿城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃與建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究(15DZ1203605)；上海市綠化和市容管理局科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(F132429)

楊瑞卿(1981—)，男，河南商丘人，工程師，碩士，主要從事城市綠化管理與技術(shù)指導(dǎo)工作。

* 通訊作者：嚴(yán)巍，女，上海人，高級(jí)工程師.E-mail：yanw816@163.com

S731.8

A

1001-1498(2017)04-0659-08