影響街道綠化樟樹葉片黃化的土壤障礙因子

李利敏，于英翠，劉思春，吳良?xì)g，李曉明

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌712100；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310029)

樟樹(Cinnamomumcamphora)因其樹形能遮陰避雨，具有阻隔噪音和吸滯粉塵的能力，所散發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)和特殊香味能夠凈化有毒空氣和驅(qū)蟲，發(fā)達(dá)的主根有抗風(fēng)和涵養(yǎng)水源的作用，成為南方許多城市生態(tài)建設(shè)的首選樹種.但目前南方一些城市出現(xiàn)樟樹生長(zhǎng)不良現(xiàn)象，如近年來張家港城區(qū)道路兩旁出現(xiàn)的大面積黃化樟樹，嚴(yán)重影響了城市綠化和樟樹的健康生長(zhǎng).

為此，筆者以張家港市主要街道兩旁發(fā)生葉片黃化樟樹的立地土壤為對(duì)象，以葉片正常樟樹的立地土壤為對(duì)照，通過采集兩者0～20 cm及20～40 cm土層的土樣，進(jìn)行pH值、HCO3-、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅等理化性質(zhì)的測(cè)定，分析黃化樟樹與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系，并根據(jù)樟樹立地土壤營(yíng)養(yǎng)狀況提出施肥及管理方面的建議.

1 材料與方法

1.1 土樣采集

2018年8月在江蘇省張家港市南海路、中華路、長(zhǎng)江路和華昌路的街道兩旁分別隨機(jī)選取正常樟樹和黃化樟樹各5株，樹齡為 3 a，樹高為3.5～4.0 m，冠幅 1.5～2.0 m，胸徑5～10 cm.在上述樟樹東南西北4個(gè)方向滴水線附近的0～20 cm及20～40 cm土層內(nèi)分別采取土樣，將5株樟樹土樣進(jìn)行混合、風(fēng)干和過篩，待測(cè).

1.2 土樣理化性質(zhì)測(cè)定

pH值用濃度為0.01 mol·L-1CaCl2浸提，pH計(jì)測(cè)讀(水土質(zhì)量比為2.5 ∶1)[1].有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定[1].HCO3-按水土質(zhì)量比為5 ∶1提取，堿度法測(cè)定[2].土壤速效氮用濃度為1.00 mol·L-1的KCl 浸提，流動(dòng)注射分析儀測(cè)定NH4+-N和NO3--N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)用二者之和表示[3].速效磷用濃度為0.50 mol·L-1的NaHCO3浸提，比色法測(cè)定[1].速效鉀用濃度為1.00 mol·L-1醋酸銨浸提，火焰光度法測(cè)定[1].有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)浸提，采用ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7500a)測(cè)定[1].所有試劑均為分析純.

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 21.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，同一位點(diǎn)正常株和黃化株土壤因子的差異顯著性采用配對(duì)T檢驗(yàn)進(jìn)行分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值及HCO3-和有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

表1為土壤pH值及HCO3-和有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較.

表1 土壤pH值及HCO3-和有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

由表1可知：不同采樣點(diǎn)pH值變化較大，pH值變化區(qū)間為7.65～8.42；0～20 cm土層和黃化株立地土壤中pH值較高；0～20 cm土層土樣中，南海路和華昌路正常株和黃化株差異達(dá)到極顯著水平，中華路和長(zhǎng)江路正常株和黃化株差異達(dá)到顯著水平，其中以南海路pH值最高(8.25)，其次為華昌路(8.11)，最低為中華路(8.00)；20～40 cm土層土樣中，南海路正常株和黃化株差異達(dá)顯著水平，其余3條街道采樣點(diǎn)正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平，其中以長(zhǎng)江路pH值最高(8.00)，南海路次之(7.95)，中華路最低(7.81).

由表1還可知：不同采樣點(diǎn)HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為270.25～378.20 g·kg-1，HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)與pH值基本一致，與田霄鴻等[4]提出的供應(yīng)HCO3-溶液能明顯提高灌水土層土壤pH的結(jié)論一致；0～20 cm土層和黃化株立地土壤中HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；0～20 cm土層中，華昌路正常株和黃化株立地土壤中HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)顯著水平，其余3條街道采樣點(diǎn)正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平；20～40 cm土層中南海路和中華路正常株和黃化株差異達(dá)顯著水平，長(zhǎng)江路和華昌路正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平；0～20 cm和20～40 cm土層中HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以南海路最高(分別為346.63和335.74 g·kg-1)，其次為長(zhǎng)江路(分別為335.76和326.36 g·kg-1)，最低為華昌路(分別為327.07和313.15 g·kg-1).

有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高有利于微生物活動(dòng)，其分解產(chǎn)物有助于消除土壤污染和增加對(duì)鐵的絡(luò)合作用，從而提高土壤中鐵的活化度和促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育[5].表1表明：不同采樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為5.30～12.98 g·kg-1，0～20 cm土層和正常株立地土壤中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；0～20 cm土層中，中華路正常株和黃化株差異達(dá)顯著水平，南海路和長(zhǎng)江路正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平，其中華昌路有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(12.32 g·kg-1)，長(zhǎng)江路次之(11.24 g·kg-1)，中華路最低(6.47 g·kg-1)；20～40 cm土層中，長(zhǎng)江路和華昌路正常株和黃化株差異達(dá)顯著水平，中華路正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平，其中長(zhǎng)江路有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(8.28 g·kg-1)，華昌路次之(7.89 g·kg-1)，中華路最低(5.78 g·kg-1).

2.2 速效氮磷鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

表2為土壤中速效氮磷鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較.由表2可知：不同采樣點(diǎn)速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為22.99～45.92 mg·kg-1，正常株和0～20 cm立地土壤土層速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；0～20 cm土層中南海路正常株和黃化株立地土壤速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)到顯著水平，其余3條街道采樣點(diǎn)正常株和黃化株差異達(dá)到極顯著水平，其中以長(zhǎng)江路速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(40.58 mg·kg-1)，其次為南海路(34.45 mg·kg-1)，最低為中華路(30.17 mg·kg-1)；20～40 cm土層中南海路、中華路和華昌路正常株和黃化株速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)到顯著水平，其中以長(zhǎng)江路速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(32.93 mg·kg-1)，其次為華昌路(29.79 mg·kg-1)，最低為南海路(24.52 mg·kg-1).

表2 土壤中速效氮磷鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較 mg·kg-1

由表2可知：不同采樣點(diǎn)速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為6.18～17.95 mg·kg-1，以黃化株立地土壤和20～40 cm土層中速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；0～20 cm土層中，南海路和長(zhǎng)江路正常株和黃化株立地土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)顯著水平，中華路和華昌路正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平；20～40 cm土層中華昌路正常株和黃化株立地土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)顯著水平，其余3條街道采樣點(diǎn)正常株和黃化株差異達(dá)極顯著水平；0～20 cm和20～40 cm土層均以中華路速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(分別為17.71和15.74 mg·kg-1)，南海路次之(分別為14.23和12.92 mg·kg-1)，長(zhǎng)江路最低(分別為12.5和6.47 mg·kg-1).

由表2還可知：不同采樣點(diǎn)速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為101.00～297.00 mg·kg-1，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)以正常株立地土壤和0～20 cm土層略高；4條街道采樣點(diǎn)的0～20 cm土層和20～40 cm土層中正常株和黃化株立地土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均達(dá)到極顯著水平，以長(zhǎng)江路速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(分別為294.08和281.52 mg·kg-1)，華昌路次之(分別為243.26和235.05 mg·kg-1)，中華路最低(分別為140.84和120.87 mg·kg-1).

2.3 有效態(tài)鐵錳銅鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較及營(yíng)養(yǎng)元素相關(guān)性分析

土壤中含鐵量較高，受各種因素影響不是所有的鐵元素都能被植物吸收利用[6].表3為土壤中有效態(tài)鐵錳銅鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較.表4為土壤各因子質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相關(guān)性統(tǒng)計(jì).由表3可知：不同采樣點(diǎn)有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為9.94～13.80 mg·kg-1，有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)以20～40 cm土層和正常株立地土壤較高；4條街道采樣點(diǎn)0～20 cm土層和20～40 cm土層中正常株和黃化株立地土壤有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均達(dá)到極顯著水平；0～20 cm土層中，4條街道采樣點(diǎn)中以長(zhǎng)江路有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(11.94 mg·kg-1)，其次為中華路(11.49 mg·kg-1)，最低為華昌路(10.94 mg·kg-1)；20～40 cm土層中，4條街道采樣點(diǎn)中以華昌路有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(12.68 mg·kg-1)，其次為長(zhǎng)江路(12.26 mg·kg-1)，最低為中華路(12.11 mg·kg-1).

表3 土壤中有效態(tài)鐵錳銅鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較 mg·kg-1

表4 土壤各因子質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相關(guān)性

由表3還可知：不同采樣點(diǎn)有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為11.15～19.29 mg·kg-1，20～40 cm土層和正常株立地土壤有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；4條街道采樣點(diǎn)0～20 cm和20～40 cm土層正常株和黃化株立地土壤有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均達(dá)到極顯著水平，以華昌路有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(分別為17.32和18.13 mg·kg-1)，長(zhǎng)江路次之(分別為16.24和16.49 mg·kg-1)，南海路最低(分別為12.25 和14.77 mg·kg-1).

表3表明：不同采樣點(diǎn)有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為8.31～12.18 mg·kg-1；4條街道采樣點(diǎn)的土壤有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)都較高，以0～20 cm土層和黃化株立地土壤最高；4條街道采樣點(diǎn)0～20 cm和20～40 cm土層正常株和黃化株有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均達(dá)到極顯著水平；0～20 cm土層中，以南海路有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(11.37 mg·kg-1)，其次為中華路(11.18 mg·kg-1)，最低為華昌路(10.28 mg·kg-1)；20～40 cm土層中，以中華路有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(10.06 mg·kg-1)，其次為南海路(9.46 mg·kg-1)，最低為長(zhǎng)江路(8.79 mg·kg-1).

表3還表明：不同采樣點(diǎn)有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，變化區(qū)間為8.11～10.46 mg·kg-1，正常株立地土壤有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；除南海路外，其余3條街道采樣點(diǎn)均以0～20 cm土層質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；4條街道采樣點(diǎn)中，0～20 cm和20～40 cm土層正常株和黃化株有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均達(dá)到極顯著水平；0～20 cm土層中，華昌路土樣有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(10.00 mg·kg-1)，其次為長(zhǎng)江路(9.72 mg·kg-1)，最低為南海路(8.28 mg·kg-1)；20～40 cm土層中，南海路土樣有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(9.29 mg·kg-1)，其次為中華路(8.60 mg·kg-1)，最低為長(zhǎng)江路(8.31 mg·kg-1).

由表4可知：有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)wFe與速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)wP、pH值、HCO3-質(zhì)量分?jǐn)?shù)wHCO3-及有效銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)wCu之間呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性差異均達(dá)到極顯著水平；相關(guān)性最高為wHCO3-(0.91)，wCu次之(0.81)，wP較低(0.53)；wFe與速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)wN、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)wK、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)w有、有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wMn及有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)wZn之間呈正相關(guān)；有效鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)與速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)及有效錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間相關(guān)性差異達(dá)到極顯著水平，與有效鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間相關(guān)性差異達(dá)到顯著水平.

3 討 論

已有研究表明土壤pH高是導(dǎo)致樟樹黃化的主要原因之一.李云騰等[7]通過對(duì)茶樹土壤進(jìn)行化驗(yàn)分析，提出大部分黃化茶園是由于土壤pH值偏高，從而影響茶樹對(duì)鐵的吸收造成的.金晶等[8]通過試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)pH值高明顯影響樟樹生長(zhǎng)及其存活率，對(duì)樟樹黃化有重要影響.引起土壤pH值偏高的原因可能如下：① 土壤中碳酸鹽等石灰類物質(zhì)含量高；② 施用生理堿性肥料使土壤堿性增強(qiáng)；③ 不施或施用過少有機(jī)肥導(dǎo)致土壤緩沖能力下降；④ 長(zhǎng)期使用地下富鈣離子的堿性水澆灌，導(dǎo)致土壤變成堿性土等.

有關(guān)HCO3-與植物失綠關(guān)系已有人進(jìn)行了大量研究.何天明等[9]提出上層土壤中高濃度HCO3-對(duì)土壤鐵的活化與運(yùn)輸有潛在的影響.任麗軒等[10]提出HCO3-存在的條件下，營(yíng)養(yǎng)液中根系的鐵(Ⅲ)還原酶活性降低.武建林等[11]提出HCO3-是石灰性土壤地區(qū)植物黃化的重要原因，肥料以重碳酸鹽的形式供給時(shí)，植物發(fā)生黃化或黃化加重，當(dāng)水培液中有HCO3-存在時(shí)黃化加重.導(dǎo)致采樣點(diǎn)土壤HCO3-含量較高的原因可能如下：① 南方多雨促進(jìn)了游離碳酸鈣的溶解，進(jìn)而增加了HCO3-含量；② 城市地面被水泥嚴(yán)密覆蓋、大型機(jī)械碾壓和人為活動(dòng)導(dǎo)致透氣性降低.HCO3-含量高是引起黃化的主要因素之一[12]，建議注意樟樹立地土壤的洼地排水，對(duì)于板結(jié)土壤可通過采取疏松、通氣措施，降低HCO3-含量.

通常認(rèn)為土壤磷含量較高將加重缺鐵失綠癥.武建林等[11]提出磷能夠從土壤、植物兩方面影響鐵的移動(dòng)性，使進(jìn)入葉綠體中的鐵含量減少，導(dǎo)致植物發(fā)生黃化或黃化加重，供給磷酸鹽也會(huì)導(dǎo)致植物發(fā)生黃化的程度加深.所以，建議張家港市區(qū)要減少對(duì)樟樹純磷肥的施用.

有效鐵與有效銅之間呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性差異達(dá)到極顯著水平，為防止鐵失去生理活性，盡量避免長(zhǎng)期對(duì)樟樹使用銅制劑農(nóng)藥.

張書捷等[13]提出施入硫酸銨+硝化抑制劑、磷酸和檸檬酸3種酸化劑，均可提高土壤有效鐵含量和水稻苗期根系活力，有助于克服水稻苗期缺鐵黃化，硫酸銨+硝化抑制劑效果最好.根據(jù)黃化樟樹立地土壤的營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分狀況，建議施入無機(jī)鐵鹽時(shí)配合施用有機(jī)肥、低磷復(fù)合肥及酸化介質(zhì)(如紅壤或酸化劑)，以降低立地土壤的pH值和有效磷含量，增加土壤有機(jī)質(zhì)、有效鐵等養(yǎng)分含量.

張家港市長(zhǎng)江路和華昌路土質(zhì)較好，有機(jī)質(zhì)和速效氮含量均較高，養(yǎng)分供應(yīng)充足，導(dǎo)致樟樹黃化的主要因子如pH值及速效磷、HCO3-和有效銅等的含量低，有利于樟樹生長(zhǎng)健康.可能由于長(zhǎng)江路和華昌路植被覆蓋率高，其枯枝落葉的積累和根系的分泌物都較多，這些均有助于土壤有機(jī)質(zhì)的增加，從而促進(jìn)樟樹對(duì)養(yǎng)分的吸收.

南海路和中華路黃化程度嚴(yán)重，可能與南海路、中華路是住宅區(qū)集中地，肥皂水、洗發(fā)水和洗潔精水等生活污水對(duì)樟樹根系造成直接毒害[14]，從而嚴(yán)重影響樟樹對(duì)養(yǎng)分的吸收.要從根本上解決土質(zhì)較差的南海路和中華路的黃化問題，必須改良土壤質(zhì)量.施肥及管理建議如下：① 增施腐殖酸和黃腐酸等土壤改良劑[15]或?qū)ν寥烙幸娴纳L(zhǎng)素，如萘乙酸、吲哚丁酸和細(xì)胞分裂素如芐氨基腺嘌呤等；② 引入被稱為“活犁耙”或“生物犁”的蚯蚓，因?yàn)轵球静粌H可改變土壤的理化性質(zhì)，還可以使板結(jié)貧瘠土壤變成疏松多孔、通氣透水和保墑肥沃的土壤，從而改善根際環(huán)境、促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)，有利于養(yǎng)分的吸收；③ 改進(jìn)施肥方式，因?yàn)橹苯邮┯描F肥，F(xiàn)e2+、Fe3+容易和磷肥中PO43-形成沉淀，不易被作物吸收，建議將肥料溶解于水中，通過管道直接輸送到樟樹根部，可以減少土壤對(duì)鐵肥的固定；④ 盡量采用“少量多次施用”原則進(jìn)行施肥，這樣既能滿足樟樹根系不間斷地吸收到養(yǎng)分，又能避免一次性大量施肥所造成的淋溶損失，從而減少施肥總量；⑤ 0～20 cm土層養(yǎng)分含量低，且表層易堆積廢棄物，使土壤質(zhì)量變差，必要時(shí)要考慮換土；⑥ 引入水溶性肥料和微蜜有機(jī)水溶肥等新型肥料.土壤澆灌水溶性肥料可以使樟樹根部接觸到肥料，保證根部快速吸收到養(yǎng)分，水肥同施，可發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)，使肥、水的利用效率均明顯提高.微蜜有機(jī)水溶肥的陽離子或陰離子基團(tuán)被聚谷氨酸高分子材料吸附，均可呈溶解態(tài)，先吸附貯存，再緩慢釋放至土壤中，保證對(duì)樟樹養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)，還可避免因灌溉及大雨沖刷所導(dǎo)致的肥力流失，從而不僅可以提高肥料利用率，補(bǔ)充土壤營(yíng)養(yǎng)，還能改善土壤結(jié)構(gòu).

4 結(jié) 論

1)對(duì)同一位點(diǎn)正常株和黃化株土壤因子的差異顯著性采用配對(duì)T檢驗(yàn)分析，可以發(fā)現(xiàn)黃化樟樹立地土壤pH值以及HCO3-、速效磷和有效銅的含量都較高，有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效鉀、有效鐵、有效錳及有效鋅的含量較低，即黃化樟樹立地土壤營(yíng)養(yǎng)元素的濃度較低，且比例失調(diào).

2)通過對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)元素間的相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有效鐵含量與pH值、速效磷、HCO3-以及有效銅的含量之間呈負(fù)相關(guān)，與速效氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、有效錳以及有效鋅的含量之間呈正相關(guān).