2種基質理化性質分析及對小葉紫花三角梅生長的影響*

阮沐寧 葉少萍 溫鵬花

橋梁綠化是利用植物對高架橋、立交橋、人行天橋等橋體進行綠化和美化的一種立體綠化形式。由于橋梁綠化體量一般較其他類型立體綠化大，所產(chǎn)生的影響范圍也更廣，可有效降低汽車產(chǎn)生的噪音和凈化汽車尾氣，發(fā)揮固氮釋氧、調節(jié)小氣候、減噪、凈化空氣、美學功能等生態(tài)系統(tǒng)服務價值[1]。深圳市自1994年以來開展立交橋、人行天橋、高架橋等橋梁美化和綠化工作，《深圳市綠地系統(tǒng)規(guī)劃（2014—2030）》提出“至2020年，全市50%的立交橋和人行天橋實現(xiàn)掛綠；至2030年，全市70%的立交橋和人行天橋實現(xiàn)掛綠”[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2019年深圳市已完成綠化立交橋80余座、人行天橋120余座[3]。然而，隨著橋梁綠化的發(fā)展，其植物生長品質下降、植物根系過密、種植土質量下降等養(yǎng)護管理問題日益凸顯[4～5]。為解決橋梁綠化建設品質不高、景觀衰退的問題，自2018年以來，深圳市逐步開展橋梁綠化品質提升工作，從設計、施工、種植、管養(yǎng)等環(huán)節(jié)重點實施品質提升，取得了良好進展。

橋梁綠化植物生長環(huán)境比傳統(tǒng)綠化形式惡劣，為更好地提升橋梁綠化景觀效果，國內學者在適生植物品種優(yōu)選[6～7]、花期調控[8]、水肥精準控制[9～10]、改良基質優(yōu)選[4]等方面開展了大量研究工作。栽培基質是植物生長的基礎，由于橋梁綠化荷載不能過重，基質一般需要具備輕質、養(yǎng)分釋放持久、排水和持水性能良好等特性，同時環(huán)境友好型基質材料在橋梁綠化中也得到了推廣應用[11～12]。然而，隨著植物生長年限的增加，基質營養(yǎng)供給容易出現(xiàn)短缺情況，而過度的施肥管理容易引起營養(yǎng)過盛，導致植物出現(xiàn)生長過快或營養(yǎng)不良的現(xiàn)象，影響橋梁綠化觀賞效果[4～5]。光葉子花（三角梅）Bougainvillea glabra是低矮的花灌木，品種多樣、花期長、抗逆性強，是華南地區(qū)重要的觀賞植物，在立體綠化尤其是橋梁綠化中應用廣泛[13～14]。本研究以深圳市福田區(qū)福新立交橋小葉紫花三角梅Bougainvillea‘Royal Purple’ 為研究對象，調查分析2種橋梁綠化基質理化性質變化，探討不同基質應用對小葉紫花三角梅生長和開花的影響，以期為提升橋梁綠化建設與養(yǎng)護技術水平提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物為小葉紫花三角梅Bougainvillea‘Royal Purple’，自2019年11月起種植于福新立交橋（N22°32′16″，E114°2′44″）。種植容器為塑料種植盆（長度97.5 cm×寬度36.0 cm×高度32.0 cm），由下往上依次為陶粒（厚度約5.0 cm）、隔網(wǎng)、基質（厚度約25.0 cm），每個盆內栽種3株小葉紫花三角梅扦插苗（株高約60.0 cm，冠幅約60.0 cm）。

供試橋梁綠化基質2種，分別標記為基質A和基質B，主要由園林廢棄物腐熟堆肥、黃泥、有機肥等材料按照特定比例配制而成。種植前基質A基本理化性質為：pH 6.97， EC值0.42 mS·cm-1，有機質含量76.01 g·kg-1，全N、全P、全K含量分別為2.45 g·kg-1、0.79 g·kg-1、6.70 g·kg-1，堿解N、有效P、速效K含量分別為207.37 mg·kg-1、64.13 mg·kg-1、1 009.27 mg·kg-1；基質B基本理化性質為：pH 7.58，EC值0.30 mS·cm-1，有機質含量101.65 g·kg-1，全N、全P、全K含量分別為2.11 g·kg-1、1.60 g·kg-1、7.16 g·kg-1，堿解N、有效P、速效K含量分別為238.19 mg·kg-1、36.15 mg·kg-1、200.00 mg·kg-1。立交橋主路兩側（內側）采用基質A種植，分車帶（外側）采用基質B種植，種植數(shù)量分別為527盆、340盆。為保證小葉紫花三角梅生長效果，每隔30 d追施復合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，產(chǎn)自挪威海德魯有限公司）一次，施肥量為30 g/盆；水分管理采用定時滴灌系統(tǒng)，滴灌頻率設定為每天2次、每次間隔4～5 h，滴灌水量春季和夏季設定為每次2～3 L/盆、秋季和冬季設定為每次4～6 L/盆。

1.2 試驗方法

本研究采用原位觀察方法，每種基質隨機選取4盆小葉紫花三角梅，分別于種植后第18、19、20、21、22個月時統(tǒng)計花朵密度[15]，采用SPAD-502葉綠素計測定葉片SPAD值；于種植后第18個月時采集成熟新鮮葉片測定全N、全P、全K含量[16]，測定基質容重、pH、EC值、有機質含量、堿解N、有效P、速效K含量[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

采用IBM SPSS Statistics 21.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，對不同基質處理的小葉紫花三角梅葉片指標、基質理化性質指標進行單因素方差分析，對種植18個月的小葉紫花三角梅葉片指標和基質理化性質指標進行雙變量相關性分析；圖形繪制采用Excel 2010。

2 結果分析

2.1 兩種橋梁綠化基質理化性質變化

由表1可知，種植第18個月的基質A的容重、pH、EC值、有機質、堿解N、有效P、速效K含量分別為0.80 g·cm-3、5.63、0.11 mS·cm-1、51.20 g·kg-1、270.93 mg·kg-1、197.70 mg·kg-1、184.78 mg·kg-1，其中pH、EC值、有機質、速效K含量較種植前分別降低了1.35、0.31 mS·cm-1、24.81g·kg-1、824.50 mg·kg-1，堿解N、有效P含量則分別增加了63.56 mg·kg-1、133.57 mg·kg-1；基質B的容重、pH、EC值、有機質、堿解N、有效P、速效K含量分別為0.68 g·cm-3、5.95、0.10 mS·cm-1、

表1 第18個月2種橋梁綠化基質基本理化性質

88.03 g·kg-1、349.98 mg·kg-1、160.28 mg·kg-1、225.23 mg·kg-1，其中pH、EC值、有機質含量較種植前分別降低了1.63、0.20mS·cm-1、13.63g·kg-1，堿解N、有效P、速效K含量則分別增加了111.79 mg·kg-1、124.13 mg·kg-1、25.23 mg·kg-1。對照廣州市地方標準《園林種植土》（DB4401/T36—2019）[17]，2種基質的容重、pH、有機質、堿解N、有效P、速效K含量均符合通用種植土標準值范圍，EC值則低于標準值下限值（0.16 mS·cm-1）。此外，基質A的有效P含量顯著高于基質B（P＜0.05），其余指標則均無顯著差異（P＞0.05）。

2.2 基質對小葉紫花三角梅生長和開花的影響

2.2.1 葉片SPAD值

隨著種植時間的延長，小葉紫花三角梅葉片SPAD值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢（圖1）?；|A處理中，第18個月時葉片SPAD值最高，且顯著高于第21、22個月（P＜0.05）；基質B處理中，第18、19、20個月時葉片SPAD值均顯著高于第21、22個月（P＜0.05）。從不同基質處理來看，不同種植時間下基質B處理葉片SPAD值均高于基質A處理，其中第19個月時2個基質處理之間差異達到顯著水平（P＜0.05）。

圖1 不同種植時間小葉紫花三角梅葉片SPAD值變化

2.2.2 花朵密度

由圖2可知，不同種植時間之間小葉紫花三角梅花朵密度差異顯著（P＜0.05），第21個月時花朵密度達到最大值，基質A、B處理分別為54%、75%?；|A處理中，花朵密度由高到低排序為：第21個月＞第18個月＞第19個月＞第22個月＞第20個月；基質B處理中，花朵密度由高到低排序為：第21個月＞第19個月＞第18個月＞第22個月＞第20個月。從不同基質處理來看，同一個種植時間下2種基質處理之間花朵密度均無顯著差異（P＞0.05）。

圖2 不同種植時間小葉紫花三角梅花朵密度變化

2.2.3 葉片養(yǎng)分含量

從葉片養(yǎng)分含量來看，第18個月時小葉紫花三角梅葉片全N含量最高，全P含量次之，全K含量最低（圖3）。其中，基質A處理葉片全N、P、K含量分別為48.17 g·kg-1、19.33 g·kg-1、13.39 g·kg-1，較基質B處理分別高出8.14%、0.52%、2.64%，但是2種基質處理之間葉片全N、P、K含量均無顯著差異（P＞0.05）。

圖3 第18個月小葉紫花三角梅葉片養(yǎng)分含量

2.3 小葉紫花三角梅生長指標與基質理化性質的相關性分析

相關性分析結果顯示，第18個月時小葉紫花三角梅花朵密度與葉片全K含量呈顯著正相關（P＜0.05），其余生長指標之間則無顯著相關性（P＞0.05）。此外，由表2可知，葉片SPAD值與基質有效P相關性系數(shù)為-0.744，呈顯著負相關（P＜0.05）；葉片全N與基質有機質、堿解N含量相關性系數(shù)分別為-0.793、-0.776，均呈顯著負相關（P＜0.05）；花朵密度、葉片全P和全K含量與基質理化指標均不存在顯著相關關系（P＞0.05）。

表2 第18個月小葉紫花三角梅生長指標與橋梁綠化基質理化性質相關性分析

3 結論與討論

與種植前相比，第18個月時2種橋梁綠化基質的pH、EC值、有機質含量下降，堿解N、有效P含量則增加，其中pH、容重、有機質、堿解N、有效P、速效K含量均符合通用種植土指標要求；基質A的有效P含量顯著高于基質B（P＜0.05），其余理化性質指標則無顯著差異（P＞0.05）。隨著種植時間的延長，小葉紫花三角梅葉片SPAD值呈現(xiàn)下降趨勢；不同種植時間之間花朵密度差異顯著（P＜0.05），第21個月時達到最大值，其中基質A、B處理分別為54%、75%。然而，2種橋梁綠化基質處理下小葉紫花三角梅生長和開花較為一致，其花朵密度、葉片SPAD值以及全N、全P、全K含量均無顯著差異（P＞0.05）。

橋梁綠化植物生長環(huán)境特殊，對栽培基質的要求不同于地面栽培植物。王定躍等[18]認為基質配比對三角梅‘同安紅’B. spectabilis‘Crimsonlake’ 生長影響較容器類型大，園土、泥炭、珍珠巖、河沙按照體積比2∶4∶3∶1配制的基質能顯著促進其根系的生長。本研究的2種橋梁綠化基質均由園林廢棄物腐熟堆肥、有機肥等環(huán)境友好型原材料混配獲得，種植第18個月后仍能滿足小葉紫花三角梅種植的要求。此外，隨著種植時間的延長，在植物生長代謝活動的影響下，栽培基質理化性質也隨著變化。李麗娟等[19]認為植物根系活動導致根際土壤有機質、全N、堿解N、有效P的顯著富集，表明植物能夠通過積極的生理調節(jié)改善土壤養(yǎng)分的生物有效性，以利于自身的營養(yǎng)吸收。橋梁綠化基質的堿解N、有效P含量較種植前增加，可能是由于橋梁綠化中種植盆空間有限[4]，小葉紫花三角梅大量根系集中生長在有限的空間內形成更多的根際區(qū)域，使得根系以及根際微生物積極參與基質材料養(yǎng)分轉化過程，從而有可能促進基質養(yǎng)分的釋放，使得基質堿解N、有效P含量維持在適宜的水平。磷素是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素之一，對于植物光合作用、呼吸作用等各種代謝過程有重要的意義[20]。栽培基質一般由有機、無機材料按照不同配比配制而成，其磷素供應能力受材料來源影響。大量研究表明，長期施用有機肥能夠通過降低土壤對P的吸附從而提升土壤有效P含量，而不同有機肥類型及用量對土壤有效P含量的影響存在差異[21～23]。本研究中基質A添加的有機肥成分為牛糞，基質B添加的有機肥成分為蚯蚓糞為主，基質A的有效P含量高于基質B，可見2種來源有機肥對于基質磷素含量的影響可能存在差異，但是目前這種影響仍未明確，因此下一步有必要針對有機肥影響2種基質磷素釋放效率的差異開展相關研究。

葉片SPAD值能夠反映葉綠素含量的多少，而葉綠素含量與氮素含量密切相關，因此SPAD 值也被用來衡量葉片氮素含量的高低[24]。由于植物水分條件、營養(yǎng)狀況、生長時期等因素對葉片SPAD值有不同程度的影響，應用SPAD值判斷氮素營養(yǎng)狀況時要綜合考慮各種影響因素[22～24]。本研究中小葉紫花三角梅葉片SPAD值隨著種植時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢，表明葉綠素含量逐漸降低，而氮素積累也可能受到了一定限制。結合基質理化性質來看，葉片全N與基質有機質和堿解N含量均呈顯著負相關 （P＜0.05），表明基質有機質和堿解N含量越高反而不利于葉片氮素積累。一方面，作物對氮素的吸收依賴根系的生長發(fā)育[25]，劉悅明等[4]證實斷根處理對小葉紫花三角梅葉片全N元素的積累產(chǎn)生了一定的負效應，本研究中小葉紫花三角梅根系盤旋和生長退化問題也可能抑制了氮素的吸收；另一方面，基質氮素含量偏高，可能降低了小葉紫花三角梅的蒸騰量及氣孔導度，降低光合速率，從而不利于氮素的積累，這與郝鳳等[25]研究一致。此外，植物根際環(huán)境磷素狀況對葉片SPAD值也有直接影響，例如低P水平增加了水稻幼苗葉片SPAD值，高P水平反而降低了葉片SPAD值，這種差異主要是P水平較低時促進了老葉中的P向新葉轉移，導致新葉SPAD值較高[22]。第18個月時2種基質有效P含量與小葉紫花三角梅葉片SPAD值呈顯著負相關（P＜0.05），這與劉旻霞[23]研究結果一致，表明基質有效P含量增加不利于植株磷素的積累，從而導致葉片SPAD值降低。

此外，三角梅開花質量是評價橋梁綠化景觀效果的重要指標。研究表明，三角梅開花過程受葉片內源激素含量變化、營養(yǎng)狀況以及光照等因素影響，因此實施花期調控可以采取控水、修剪、施肥、噴施生長調節(jié)劑等養(yǎng)護技術措施[26～28]。本研究中，小葉紫花三角梅花朵密度隨著種植時間的延長呈現(xiàn)明顯的動態(tài)變化，然而花朵密度總體偏低，且盛花期較短。第18個月時小葉紫花三角梅花密度與葉片全K含量呈顯著正相關（P＜0.05），推測植株出現(xiàn)低鉀狀況時可能會抑制小葉紫花三角梅開花過程。鉀素在植物生長和發(fā)育過程中起重要作用，宋志忠等[29]發(fā)現(xiàn)鉀素狀況改善時會促進桃花提前開花，這與KUP家族基因在開花不同時期轉錄水平的調控差異密切相關。目前有關鉀素參與小葉紫花三角梅花期調控的機制未見報道，建議后續(xù)研究分析小葉紫花三角梅鉀素吸收、積累和分配特性，進一步評價開花過程對鉀素的響應機制，同時加強鉀素營養(yǎng)調控技術措施，以改善小葉紫花三角梅開花質量，進而提升橋梁綠化景觀品質。