木趣有機(jī)覆蓋物對土壤穩(wěn)定性的維持及對植物生長的影響

韋俊宇　田星凱　范愛淇　王鈺涵　李懿瑋

摘要：木趣有機(jī)覆蓋物是一種近年來引進(jìn)我國的有機(jī)覆蓋材料，通過對比試驗比較火山巖、陶粒2種無機(jī)覆蓋材料和松針、木趣有機(jī)覆蓋物2種有機(jī)覆蓋材料對土壤的影響。結(jié)果表明，與其他覆蓋物相比而言，木趣有機(jī)覆蓋物能顯著維持土壤恒定溫度，在夏季能夠降低土壤溫度，冬季提高土壤溫度，在覆蓋期間能夠顯著增加土壤濕度、調(diào)節(jié)土壤pH值，并有效抑制雜草，對植物生長具有保護(hù)作用。通過不同厚度木趣有機(jī)覆蓋物的對比試驗發(fā)現(xiàn)，5cm覆蓋厚度能夠顯著改善土壤理化性質(zhì)，并且比8cm覆蓋厚度能夠降低使用成本。

關(guān)鍵詞：木趣;覆蓋物;土壤;理化性質(zhì);植物

中圖分類號：X171.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0185-06

作者簡介：韋俊宇（1994—），男，廣西河池人，碩士，助理工程師，從事有機(jī)覆蓋物開發(fā)和生態(tài)修復(fù)研究。Tel：（0510）82727772;E-mail：wjy1@misho.com.cn。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的日益加速，我國城市綠地面積也在逐年增加[1]，且隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境重要性的認(rèn)識，也逐漸對綠地功能有了更多要求[2]。植物作為城市綠地的主體內(nèi)容，不但能夠改善城市生態(tài)環(huán)境，為城市增加氧氣含量，還能起到減少城市噪音，吸滯空氣污染物等作用[3-4]。

植物在正常生長過程中離不開陽光、空氣、水分、土壤、微生物等多方面環(huán)境因素的協(xié)同作用[5]，而土壤作為植物生長的直接載體，土壤的狀態(tài)能夠直接影響植物的生長狀態(tài)[6]。研究表明，城市表層土壤受人類干擾嚴(yán)重，表層土壤惡化將會直接導(dǎo)致植物生長狀態(tài)變差，甚至死亡[7]。因此，如何維持城市表層土壤的穩(wěn)定性，是一個亟待研究和解決的問題。

覆蓋物別稱地表覆蓋物，指在地表覆蓋一層具有一定功能性的材料，我國使用的覆蓋物分為無機(jī)覆蓋物和有機(jī)覆蓋物[8-9]。無機(jī)覆蓋物在我國已推廣多年，包括陶粒、火山巖、鵝卵石等多種覆蓋材料，但無機(jī)覆蓋物通常較厚重，疏水透氣性較差，且不能自然分解，容易造成土壤積水、板結(jié)、孔隙度變小等[10-12];因此，近年來我國開始推廣各種有機(jī)覆蓋材料，包括松針、棕櫚、松鱗等多種覆蓋材料，有機(jī)覆蓋材料通常具有容重小、疏松透氣、易自然分解等特點，在使用時不但能夠為土壤保水透氣，其分解后能夠產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)，為土壤提供營養(yǎng)[13-15]。

木趣有機(jī)覆蓋物是一種由樹皮、木材等經(jīng)過粉碎、發(fā)酵等加工工藝后制成的片狀或塊狀覆蓋材料（圖1）[16-17]。在國外已推廣多年，但國內(nèi)引進(jìn)較晚，在我國是一種新型的有機(jī)覆蓋物，已有研究表明，木趣有機(jī)覆蓋物能夠維持土壤溫濕度穩(wěn)定，調(diào)節(jié)土壤pH值，對土壤透氣性、抑制雜草和微生物活動等具有廣泛影響[18-20]。因此本研究以裸地和其他覆蓋物為對照，研究木趣有機(jī)覆蓋物對表層土壤溫度、濕度、pH值、雜草生長的影響，以及對植物生長的保護(hù)作用。

1材料與方法

1.1試驗地選擇與試驗材料種植

本試驗于2019年8月至2020年4月在江蘇省無錫市惠山區(qū)美尚生態(tài)古莊苗圃進(jìn)行，該地區(qū)常年平均氣溫為16.2℃，平均降水量為1121.7mm，日照百分率為43%。

植物選擇了茶梅、小葉梔子、紫薇等3種材料，每棵植物種植在1m×1m的地塊內(nèi)，不同植物種植時中間間隔1m。

火山巖、陶粒、松針和木趣有機(jī)覆蓋物被用作地表覆蓋處理，鋪設(shè)時均勻填充1m×1m的植物種植地塊，以不覆蓋任何材料的裸露地塊作為對照，火山巖、陶粒、松針的鋪設(shè)厚度為5cm，而木趣有機(jī)覆蓋物則分別鋪設(shè)2、5、8cm厚度作為處理，每個覆蓋材料處理鋪設(shè)3個地塊，按照隨機(jī)分布的原則鋪設(shè)于各地塊上。種植與鋪設(shè)后的實際情況如圖2所示。

1.2土壤溫度、濕度、pH值測定

使用溫度計對土壤溫度進(jìn)行測定，將玻璃溫度計垂直插入土壤待測深度，讀數(shù)穩(wěn)定后進(jìn)行記錄，每種鋪面處理重復(fù)測定3次。

用高精度土壤檢測儀檢測土壤的濕度和pH值，將土壤檢測儀垂直插入土壤的待測深度，穩(wěn)定1min后進(jìn)行讀數(shù)并記錄，每種鋪面處理重復(fù)測定3次。

土壤溫濕度和pH值均分別檢測5、20cm等2種深度，于每月的15日進(jìn)行測定，作為當(dāng)月的土壤狀況數(shù)據(jù)。

1.3雜草覆蓋度測定

該試驗地在進(jìn)行本研究前進(jìn)行了1次較徹底的雜草清除，在2020年4月研究結(jié)束時進(jìn)行了雜草覆蓋度的測定，雜草覆蓋度以地塊上生長的雜草的垂直投影面積作為雜草覆蓋面積，估算每個地塊上的雜草投影面積，并進(jìn)行記錄，雜草投影面積除以地塊面積即為各地塊的雜草覆蓋度，每個覆蓋處理進(jìn)行3個地塊的雜草覆蓋度記錄。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與圖表制作

所有取樣點遵循隨機(jī)取樣的原則;數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析使用SPSS22.0軟件進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差與顯著性分析，顯著性由鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗，P<0.05表示差異顯著;使用Origin8.0軟件對圖表進(jìn)行制作。

2結(jié)果與分析

2.1不同覆蓋物對土壤溫度的影響

由圖3-A可知，與裸地相比，各種覆蓋材料下的土壤溫度穩(wěn)定性均優(yōu)于未覆蓋的地塊;夏季高溫期間，有覆蓋材料的地塊溫度顯著低于裸地，在2019年8月未覆蓋地塊的土壤溫度超過42℃，而有覆蓋材料的地塊土壤溫度在32～38℃之間，顯著低于裸地，其中覆蓋8cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊土壤溫度最低，顯著低于其他覆蓋物;相比較而言，覆蓋有機(jī)覆蓋物的地塊土壤溫度要低于無機(jī)覆蓋物地塊的土壤溫度。2019年9—10月的試驗結(jié)果與2019年8月的試驗結(jié)果類似，同樣覆蓋5cm覆蓋物時，木趣有機(jī)覆蓋物的降溫效果優(yōu)于其他覆蓋材料，8cm木趣有機(jī)覆蓋物的降溫效果優(yōu)于5cm。

當(dāng)冬季氣溫下降時，各種覆蓋物對土壤的影響顯示出不同的結(jié)果，以2020年2月對土壤溫度的測定結(jié)果為例，低溫期間各種覆蓋材料對土壤均具有保溫作用，未覆蓋的裸地土壤溫度僅為11.70℃，而有覆蓋材料的地塊土壤溫度在13.40～18.07℃之間，顯著高于裸地，覆蓋了8cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊土壤溫度達(dá)到18.07℃，顯著高于裸地，而覆蓋了5cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊土壤溫度達(dá)到了16.63℃，與其他覆蓋材料間存在顯著性差異。在2019年11月至2020年4月之間的試驗結(jié)果均呈現(xiàn)類似的趨勢。

綜合圖3可知，無論是5cm土壤還是20cm土壤，覆蓋了地表覆蓋材料的地塊溫度與裸地相比均呈現(xiàn)了差異性，夏季高溫時各種覆蓋材料降低了土壤溫度，而在冬季低溫時各種覆蓋材料提高了土壤溫度，就5cm土壤而言，臨界值約為20℃，20cm土壤的臨界值約為15℃，即說明裸地土塘溫度在臨界值以上時覆蓋物能夠降低土壤溫度，在臨界值以下時能夠提高土壤溫度，說明各種覆蓋材料均具有維持土壤溫度穩(wěn)定的作用。對于木趣有機(jī)覆蓋物而言，鋪設(shè)厚度越大，則對于土壤溫度恒定性的維持作用越明顯。

2.2不同覆蓋物對土壤濕度的影響

由圖4-A可知，不同覆蓋物對比裸地而言，濕度均有增加，以2019年8月為例，此時正值夏季，天氣較為干燥，裸地的土壤濕度僅為27.33%，而覆蓋了火山巖和陶粒2種無機(jī)覆蓋物的地塊土壤濕度達(dá)到34.00%，覆蓋了松針和5cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊土壤溫度分別達(dá)到35.33%、36.00%;以2020年3月為例，此時雖為冬春更替時節(jié)，但氣溫仍舊較低，各種覆蓋物對比裸地而言，濕度仍顯著高于裸地，覆蓋了8cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊土壤濕度相較于裸地提高13.00%，5cm木趣有機(jī)覆蓋物覆蓋下的土壤濕度相較于裸地提高10.66%。

由圖4-B可知，與5cm土壤類似，各種覆蓋物下20cm土壤濕度均高于未覆蓋的裸地土壤，但整體的差異性要低于5cm土壤。由此可說明，各種覆蓋物無論對淺層土壤還是深層土壤均具有保濕作用，且對于5cm淺層土壤的保濕效果比20cm深層土壤更顯著。無論是在夏季高溫期還是冬季低溫期，各種覆蓋物覆蓋均能提高土壤濕度，并且由結(jié)果可知，木趣有機(jī)覆蓋物在幾種覆蓋物中具有最佳的保濕效果，當(dāng)覆蓋厚度相同時，木趣有機(jī)覆蓋物覆蓋下的土壤濕度均明顯高于其他覆蓋物。

2.3不同覆蓋物對土壤pH值的影響

該試驗地的土壤原pH值約為6.82，為中性偏弱酸性土壤。由圖5-A可知，在2019年8月至2020年4月這段試驗期內(nèi)，該試驗地土壤pH值有一定程度的下降，其中，覆蓋了無機(jī)覆蓋物火山巖和陶粒的地塊pH值變化趨勢基本與裸地相同，并未產(chǎn)生大的顯著性差異，說明無機(jī)覆蓋物對該地塊的pH值變化影響較小。而對于有機(jī)覆蓋物而言，覆蓋了松針和不同厚度木趣有機(jī)覆蓋物的地塊pH值則產(chǎn)生了顯著性變化，在2020年4月，松針覆蓋的地塊pH值下降至6.53，覆蓋了2、5、8cm木趣有機(jī)覆蓋物的地塊pH值則分別下降至6.57、6.40、6.33，使該地塊土壤向酸性轉(zhuǎn)化，說明有機(jī)覆蓋物能夠調(diào)節(jié)土壤的pH值，同等厚度的松針和木趣有機(jī)覆蓋物相比，木趣有機(jī)覆蓋物具有更好的調(diào)節(jié)土壤pH值的能力。

由圖5-B可知，各種覆蓋物對深層土壤的pH值影響相對較小且結(jié)果與淺層土壤的試驗結(jié)果類似，2種無機(jī)覆蓋物并未對土壤pH值產(chǎn)生顯著性影響，有機(jī)覆蓋物雖然對土壤pH值產(chǎn)生了影響，但整體變化幅度小于其對淺層土壤產(chǎn)生的影響。在各種覆蓋處理下，對土壤pH值變化影響最大的是8cm木趣有機(jī)覆蓋物，在試驗結(jié)束時其pH值下降至6.56。

該試驗地土壤在整個試驗階段內(nèi)整體呈現(xiàn)pH值下降的趨勢，排除掉各種覆蓋物所產(chǎn)生的影響外，猜測植物本身在生長過程中向環(huán)境中釋放的各種物質(zhì)也會對土壤pH值產(chǎn)生影響。

2.4不同覆蓋物對雜草覆蓋度的影響

由2020年4月實地拍攝的照片（圖6-A至圖6-G）和柱狀圖（圖6-H）可以看出，未覆蓋裸地和陶粒、松針2種覆蓋物覆蓋的地塊雜草覆蓋度最大，分別達(dá)到91.33%、87.33%、89.67%，且陶粒和松針覆蓋下的雜草覆蓋度與裸地間未存在顯著性差異，說明這2種覆蓋物對雜草不存在抑制作用;火山巖覆蓋下的雜草覆蓋度為52.00%，顯著低于裸地的雜草覆蓋度，說明火山巖對于雜草有一定程度的抑制作用;2、5、8cm木趣有機(jī)覆蓋物覆蓋下的雜草覆蓋度分別下降至33.33%、24.00%、15.67%，顯著低于裸地和其他覆蓋物，且2cm的覆蓋厚度已經(jīng)對雜草產(chǎn)生了顯著性的抑制作用，說明木趣有機(jī)覆蓋物能夠有效地抑制雜草的生長，降低雜草覆蓋度，對比其他覆蓋物而言具有優(yōu)勢。

2.5不同覆蓋物對植物生長的影響

由圖6中實地拍攝照片可以看出，裸地栽培的茶梅出現(xiàn)了凋亡現(xiàn)象，根據(jù)試驗觀察記錄凋亡時間約為2019年10月，猜測是由于2019年8—10月一直處于夏秋季高溫時期，植物的根系長時間處于較高溫度的土壤中，根系活力降低，且裸地濕度相比其他地塊低，植物未能正常獲取水分和營養(yǎng)，因此造成枯萎凋亡，而覆蓋了不同覆蓋物地塊上種植的植物均生長正常，說明覆蓋物對植物生長具有保護(hù)作用，木趣有機(jī)覆蓋物覆蓋的地塊生長的植物葉片顏色相較于其他覆蓋物更深，猜測是葉片中積累了更多的葉綠素，說明木趣有機(jī)覆蓋物對植物生長有更強(qiáng)的保育作用。

3討論

綜上所述，無論是無機(jī)覆蓋物還是有機(jī)覆蓋物均能夠?qū)ν寥赖睦砘再|(zhì)產(chǎn)生一定的影響。主要表現(xiàn)為覆蓋了各種覆蓋物后，對土壤能夠起到夏季降溫冬季保溫的作用，且在覆蓋期內(nèi)能夠顯著增加土壤濕度，對土壤整體穩(wěn)定性的維持具有積極影響，此結(jié)果與卜鵬圖等的研究結(jié)果[21-22]相似。

無機(jī)覆蓋物與有機(jī)覆蓋物相比而言，有機(jī)覆蓋物除了同樣具有調(diào)節(jié)土壤溫濕度外，還可以調(diào)節(jié)土壤pH值，在覆蓋了有機(jī)覆蓋物松針和木趣有機(jī)覆蓋物后，土壤的pH值有顯著降低，陳玉娟等的研究[23-25]也呈現(xiàn)了相似的結(jié)果，猜測是由于有機(jī)物在自然條件下發(fā)酵分解產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)和酸性物質(zhì)而增加了土壤中的H+含量，從而使土壤趨向酸性。

相比于其他覆蓋物而言，木趣有機(jī)覆蓋物具有的優(yōu)勢在于在同等厚度的覆蓋條件下，木趣有機(jī)覆蓋物具有維持土壤溫度恒定、保持土壤濕度的性能明顯優(yōu)于其他覆蓋物，且覆蓋了木趣有機(jī)覆蓋物后，能顯著降低地塊的雜草覆蓋度，且對于土壤pH值的調(diào)節(jié)也顯著優(yōu)于其他覆蓋物。

對于不同厚度的木趣有機(jī)覆蓋物的覆蓋效果評價而言，覆蓋越厚的木趣有機(jī)覆蓋物對于土壤溫濕度的穩(wěn)定性維持、pH值調(diào)節(jié)和雜草抑制具有更好的效果，但5cm厚度的木趣鋪設(shè)已經(jīng)能夠顯著優(yōu)于其他覆蓋物，因此在實際使用時，5cm厚度的木趣有機(jī)覆蓋物鋪設(shè)不但能夠顯著改善土壤的溫濕度、pH值等理化性質(zhì)，還能夠有效抑制雜草的生長，減小雜草覆蓋度，并且能夠節(jié)約成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、美觀和實用的目的。

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