覆蓋木屑對(duì)土壤理化性質(zhì)及櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

侯世星 黃柏榮 胡娜 李大鵬 陳貴君 繆英

摘要 為了探究覆蓋木屑對(duì)土壤理化性質(zhì)及其櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為園林植物土壤覆蓋標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。測(cè)定了鋪設(shè)木屑后土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的變化。結(jié)果表明，覆蓋木屑可以顯著改良土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)櫻花根系生長(zhǎng)。覆蓋木屑后土壤容重顯著降低，土壤質(zhì)量含水量、體積含水量、貯水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度顯著增加；覆蓋木屑后土壤pH顯著降低，土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、全鐵以及全鋅含量顯著高于未鋪木屑的土壤；覆蓋木屑可以促進(jìn)櫻花根系生長(zhǎng)，覆蓋木屑后櫻花根系的總長(zhǎng)度超過(guò)不覆蓋的10倍。相關(guān)性分析結(jié)果表明容重和非毛管孔隙度與櫻花根系生長(zhǎng)顯著相關(guān)，容重越小、非毛管孔隙度越大，可能越有利于櫻花根系的生長(zhǎng)。綜上所述，櫻花園內(nèi)土壤覆蓋木屑能夠改良土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)櫻花根系生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 玉淵潭公園；櫻花；土壤覆蓋；土壤理化性質(zhì)；根系生長(zhǎng)發(fā)育

中圖分類號(hào) S 685.99? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）12-0153-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.033

Effects of Mulching Wood Chips on Soil Physicochemical Properties and Root Growth of Cherry Blossom

HOU? Shi-xing1，HUANG? Bai-rong2，HU Na1 et al

（1.The Administration of Yuyuantan Park，Beijing 100142;2.College of Forestry，Beijing Forestry University，Beijing 100083）

Abstract In order to provide theoretical basis for soil mulching standards，the effects of mulching wood chips on soil physicochemical properties and the growth and development of cherry blossom roots were investigated.The changes of soil physical and chemical properties and root growth of cherry blossoms after laying wood chips were measured.The results showed that mulching wood chips could significantly improve soil physicochemical properties and promote root growth of cherry blossoms.After mulching wood chips，the soil bulk density decreased significantly，while the soil mass water content，volumetric water content，water storage capacity，maximum water capacity，capillary water capacity，minimum water capacity，non-capillary porosity，capillary porosity and total porosity increased significantly.The pH value decreased significantly after covering wood chips，and the soil organic matter content，available phosphorus，available potassium，nitrate nitrogen，total iron and total zinc contents were significantly higher than those of soil without wood chip covering.Covering with wood chips could promote the growth of cherry blossom roots，and the total length of cherry blossom roots after covering with wood chips was more than 10 times that without covering.The correlation analysis results showed that the soil bulk density and non-capillary porosity were significantly correlated with the root growth of cherry blossom.The smaller the soil bulk density and the larger the non-capillary porosity were，the more favorable the root growth of cherry blossom.In summary，the soil covered with wood chips in cherry blossom garden could improve the physical and chemical properties of soil and promote the growth of cherry blossom roots.

Key words Yuyuantan Park;Cherry blossom;Soil mulch;Soil physicochemical properties;Root growth

基金項(xiàng)目 北京市公園管理中心科技課題項(xiàng)目“櫻花褐斑穿孔病品種抗性研究及防治藥劑篩選”（zx2022017）；北京市公園管理中心科技課題項(xiàng)目“不同土壤覆蓋方式對(duì)櫻花生長(zhǎng)發(fā)育的影響”（zx2018011）。

作者簡(jiǎn)介 侯世星（1986—），男，河北衡水人，高級(jí)工程師，博士，從事園林植物病蟲害研究。

收稿日期 2023-08-22

北京市玉淵潭公園是北方最大的櫻花專類園，全園栽植櫻花3 000余株，每年吸引了大量的游客前來(lái)踏春賞櫻［1-2］。由于城市公園的特點(diǎn)以及綠化養(yǎng)護(hù)管理不善造成公園土壤理化性質(zhì)惡化，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：長(zhǎng)時(shí)間、大面積、單一種植櫻花造成土壤養(yǎng)分失衡；水肥管理不到位，公園櫻花常年缺肥。櫻花開花量大，對(duì)土壤養(yǎng)分的需求量大，養(yǎng)分吸收量與實(shí)際歸還量失衡最終導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量下降［3］；城市公園土壤多數(shù)為城市回填土，再加上游人踩踏，造成公園內(nèi)土壤物理性質(zhì)發(fā)生變化，土壤孔隙度下降，土壤板結(jié)嚴(yán)重［4］。針對(duì)上述問(wèn)題，玉淵潭公園從2015年開始采用土壤覆蓋木屑的方法來(lái)解決北京夏季高溫、冬季干旱和土壤板結(jié)等問(wèn)題，起到了改善微環(huán)境、改良土壤、阻止雜草生長(zhǎng)和防止游人踐踏的效果［5-6］。

土壤理化性質(zhì)反映土壤質(zhì)地、養(yǎng)分水平、土壤資源利用狀況及其抗退化流失能力，決定林地生產(chǎn)力水平［7］。園林綠化垃圾粉碎后覆蓋土壤不僅可以實(shí)現(xiàn)園林綠化垃圾的循環(huán)利用，而且具有改良土壤（降低土壤蒸發(fā)率、保持土壤含水量、調(diào)節(jié)土壤溫度、改善土壤結(jié)構(gòu)）、增強(qiáng)土壤肥力、阻止裸露地表土壤揚(yáng)塵、減少水土流失等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市公園綠化中［8-9］。櫻花屬于淺根系植物［6］，土壤覆蓋在直接影響土壤理化性質(zhì)的同時(shí)，對(duì)櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響更為直接和明顯。為了進(jìn)一步明確覆蓋木屑對(duì)土壤理化性質(zhì)及其櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響，筆者測(cè)定了覆蓋木屑后土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、櫻花根系變化，并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)性分析，為櫻花專類園科學(xué)合理的土壤覆蓋提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

在玉淵潭公園櫻花園內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。樣地內(nèi)櫻花品種為染井吉野櫻花（Cerasus yedoensis），樹齡為18年，平均胸徑約為20 cm，平均樹冠直徑約為6 m。櫻花樹下種植冷季型草坪草。澆灌模式采用依靠經(jīng)驗(yàn)的粗放的澆灌模式。樣地內(nèi)土壤表層為壤土，40 cm以下混有少量城市回填土。

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)該樣地內(nèi)櫻花樹覆蓋生態(tài)木屑，以櫻花樹主干為中心的1.5 m范圍內(nèi)鋪設(shè)5～10 cm厚的木屑，以不鋪設(shè)木屑的櫻花樹為對(duì)照組試驗(yàn)（CK）。木屑覆蓋2年后在該樣地內(nèi)進(jìn)行取樣，測(cè)定覆蓋生態(tài)木屑后土壤理化性質(zhì)和櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的變化。

1.2.1 覆蓋木屑對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。

在設(shè)立的樣地內(nèi)，避開樹干基部，去除表層覆蓋物，采用多點(diǎn)（3點(diǎn)）法采集0～20 cm土層土樣用于測(cè)定土壤養(yǎng)分含量，采樣后混合均勻，裝入密封樣品袋，帶回實(shí)驗(yàn)室備用。以不覆蓋木屑的櫻花為對(duì)照組。每組重復(fù)4次。具體檢測(cè)方法見(jiàn)表1。

1.2.2 覆蓋木屑對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響。

避開樹干基部，去除土壤表層覆蓋物，利用環(huán)刀法采集0～20 cm土層土樣，測(cè)定土壤容重、土壤質(zhì)量含水量、土壤體積含水量、土壤貯水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量（田間持水量）、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度和土壤通氣度等。以不鋪生態(tài)木屑的櫻花為對(duì)照組。每組重復(fù)4次。具體測(cè)定方法參照“森林土壤水分-物理性質(zhì)的測(cè)定 LY/T 1215—1999”方法。

1.2.3 覆蓋木屑對(duì)櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

在距離主干1 m的地方，去除土壤表層木屑，利用直徑10 cm的根鉆進(jìn)行根系取樣，每個(gè)樣點(diǎn)挖掘0～20 cm度的土樣，用根鉆將帶根土樣全部取出，裝入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室備用。將采集的帶根土樣用清水清洗干凈，去除死根、枯枝等雜質(zhì)，吸除根系表面水分備用。以不鋪生態(tài)木屑的櫻花為對(duì)照組。每組重復(fù)4次。利用加拿大Regent Instrument inc公司生產(chǎn)的專用根系掃描儀得到根系掃描圖，并用根系形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用系統(tǒng)Win RHIZO圖形掃描和分析系統(tǒng)測(cè)定根的總長(zhǎng)度和根尖計(jì)數(shù)等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析 利用Excel和SPSS17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均計(jì)算、獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋木屑后土壤化學(xué)性質(zhì)變化

覆蓋木屑后0～20 cm的土壤化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化（表2）。覆蓋木屑后土壤pH下降到7.79，顯著低于未覆蓋木屑的土壤pH；覆蓋木屑后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，為未覆蓋木屑土壤有機(jī)質(zhì)含量的3倍多；覆蓋木屑后土壤有效磷、速效鉀約為未覆蓋木屑含量的2倍；覆蓋木屑后土壤硝態(tài)氮含量為19.70 mg/kg，而未鋪木屑的土壤硝態(tài)氮含量?jī)H為2.83 mg/kg；覆蓋木屑后土壤全鐵和全鋅含量顯著高于未鋪木屑的土壤。參考《全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，覆蓋木屑后土壤pH雖然顯著降低，但仍屬于堿性土壤；覆蓋木屑前土壤有機(jī)質(zhì)含量屬于三級(jí)，覆蓋木屑后土壤有機(jī)質(zhì)含量屬于一級(jí)。

2.2 覆蓋木屑后土壤物理性質(zhì)變化

覆蓋木屑后0～20 cm的土壤物理性質(zhì)發(fā)生顯著變化（表3）。覆蓋木屑后土壤容重下降至1 232.79 kg/m3，顯著于低未覆蓋木屑的對(duì)照組；覆蓋木屑后土壤質(zhì)量含水量和體積含水量顯著增加，分別從169.13 g/kg和267.88 g/L增加到266.72 g/kg和326.75 g/L；覆蓋木屑后土壤貯水量、最大持水量、毛管持水量和最小持水量顯著增加；覆蓋木屑后土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度顯著高于未鋪木屑的土壤，分別從6.32%、29.77%和36.09%增加到9.17%、35.06%和44.23%。覆蓋木屑后土壤通氣度雖然高于未覆蓋木屑的土壤，但兩者不存在顯著差異。

2.3 覆蓋木屑后櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育情況

覆蓋木屑后0～20 cm 的土壤中櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育情況發(fā)生顯著變化（表4）。覆蓋木屑后櫻花根總長(zhǎng)度、根投影面積、根表面積、根尖計(jì)數(shù)和<1 mm根的總長(zhǎng)度均顯著高于對(duì)照組。覆蓋生態(tài)木屑后櫻花根總長(zhǎng)度為704.62 cm，顯著高于對(duì)照組的168.93 cm；覆蓋生態(tài)木屑后櫻花根投影面積為89.76 cm2，顯著高于對(duì)照組的19.55 cm2；覆蓋生態(tài)木屑后櫻花根表面積為281.98 cm2，約為未覆蓋木屑的櫻花根系的4倍；覆蓋生態(tài)木屑后根尖計(jì)數(shù)為1 037.75個(gè)，約為對(duì)照組的4倍；覆蓋木屑后<1 mm 根的總長(zhǎng)度為440.36 cm，顯著高于對(duì)照組。

2.4 土壤理化性質(zhì)與櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)性分析

土壤化學(xué)成分與櫻花根系生長(zhǎng)情況呈顯著相關(guān)（表5）。櫻花根總長(zhǎng)度與全鐵含量呈顯著正相關(guān)（Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.770），與全鎂和全鋅含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（Pearson相關(guān)性系數(shù)分別為-0.875和-0.928）。櫻花根表面積與總長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān)（Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.765），與全鎂和全鋅含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（Pearson相關(guān)性系數(shù)分別為-0.902和-0.826）。櫻花根系與土壤中鋅和鎂的含量呈顯著負(fù)相關(guān)可

能與土壤長(zhǎng)期呈堿性，鋅和鎂在堿性土壤中很難被根系吸收，造成鋅和鎂長(zhǎng)期富集有關(guān)。

土壤物理性質(zhì)與櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育情況呈顯著相關(guān)（表6）。櫻花根總長(zhǎng)度與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)，Pearson相關(guān)性系數(shù)為-0.848；與非毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)，Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.759。櫻花根表面積與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)，Pearson相關(guān)性系數(shù)為-0.783；與根總長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān)，Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.928。因此推測(cè)，土壤容重越低，非毛管孔隙度越高，土壤中的空氣越多，越利于櫻花根系的生長(zhǎng)。

3 結(jié)論

覆蓋木屑對(duì)于櫻花根系具有明顯的促進(jìn)作用。覆蓋木屑后櫻花根總長(zhǎng)度、根投影面積、根表面積、根尖計(jì)數(shù)和<1 mm 根的總長(zhǎng)度均顯著高于未覆蓋木屑的櫻花。覆蓋木屑后櫻花根總長(zhǎng)度為704.62 cm，根投影面積為89.76 cm2，均顯著高于對(duì)照組；覆蓋木屑后櫻花根表面積為281.98 cm2，根尖計(jì)數(shù)為1 037.75個(gè)，約為對(duì)照組的4倍。

覆蓋木屑可以改良表層土壤理化性質(zhì)。覆蓋木屑后0～20 cm的土壤物理、化學(xué)性質(zhì)均發(fā)生顯著變化。覆蓋木屑后土壤pH顯著降低，有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、全鐵、全鋅含量顯著高于未鋪木屑的土壤。覆蓋木屑后土壤pH下降到7.79；土壤有機(jī)質(zhì)含量約為未覆蓋木屑土壤有機(jī)質(zhì)含量的3倍；土壤有效磷、速效鉀約是未覆蓋木屑含量的2倍；覆蓋木屑后土壤硝態(tài)氮含量為19.70 mg/kg，而未鋪木屑的土壤硝態(tài)氮含量?jī)H為2.83 mg/kg。覆蓋木屑后土壤容重顯著下降；土壤質(zhì)量含水量、體積含水量、土壤貯水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度顯著高于未鋪木屑的土壤。

土壤理化性質(zhì)直接影響櫻花根系生長(zhǎng)情況。相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤理化性質(zhì)和櫻花根系生長(zhǎng)情況呈顯著相關(guān)。櫻花根總長(zhǎng)度和櫻花根表面積與土壤中鎂和鋅含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能是由于鋅和鎂在堿性土壤中很難被植物根系吸收，造成鋅和鎂長(zhǎng)期富集有關(guān)。櫻花根總長(zhǎng)度和櫻花根表面積與土壤容重呈負(fù)相關(guān)、與非毛管孔隙度呈正相關(guān)，表明容重越大、非毛管孔隙度越小，櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育越差，這與櫻花喜歡肥沃的疏松土壤一致。

4 討論

有機(jī)物覆蓋能顯著提高土壤肥力，一方面是因?yàn)橛袡C(jī)物覆蓋對(duì)土壤水、氣等條件的改善，另一方面，覆蓋物自身分解為土壤提供氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素［10-11］。研究表明，有機(jī)物覆蓋能有效改善土壤物理性質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，增加土壤孔隙度和持水率，從而改善土壤通透性和保水保肥性［12］。該研究覆蓋木屑后土壤容重顯著降低，土壤質(zhì)量含水量、體積含水量、貯水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度顯著增加。不同有機(jī)覆蓋物的分解在不同程度上增加了土壤有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素含量，改善了土壤營(yíng)養(yǎng)情況，增加了土壤肥力。秸稈和鮮草覆蓋均能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量［13］；武杏菲［14］

研究證明不同覆蓋材料對(duì)土壤化學(xué)指標(biāo)有改善效果，覆蓋后可以降低土壤pH，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤中的速效磷、速效鉀的養(yǎng)分含量。該研究證明土壤表層覆蓋木屑能夠顯著降低土壤pH，提高櫻花園內(nèi)土壤養(yǎng)分含量。

根是植物的重要組成部分，其通過(guò)土壤吸收水分和養(yǎng)分，同時(shí)對(duì)土壤具有一定的固持作用［15］。覆蓋物通過(guò)改善土壤環(huán)境影響植物根系的生長(zhǎng)［16-18］。范學(xué)山等［19］研究認(rèn)為施用枝條堆肥促進(jìn)了梨樹根系生長(zhǎng)，擴(kuò)大了梨樹吸收根和粗根的分布范圍和分布密度；孫文泰等［20-21］也證明覆蓋處理可以有效增大根系水平分布范圍及垂直深度，增大根系的水肥吸收空間，且土壤理化性質(zhì)與根系生長(zhǎng)分布密動(dòng)相關(guān)；王彬［22］也證明碳基肥能有效增加玉米根系總長(zhǎng)度、根體積、根面積和根尖數(shù)。櫻花屬于淺根系植物，土壤覆蓋在直接影響土壤理化性質(zhì)的同時(shí)，對(duì)櫻花根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響更為直接和明顯。該研究中，土壤覆蓋木屑后櫻花根總長(zhǎng)度、根投影面積、根表面積、根尖計(jì)數(shù)和<1 mm根的總長(zhǎng)度均顯著高于未覆蓋木屑的櫻花樹。

園林綠化垃圾粉碎后覆蓋土壤不僅可以實(shí)現(xiàn)園林綠化垃圾的循環(huán)利用，而且具有改良土壤、增強(qiáng)土壤肥力、阻止裸露地表土壤揚(yáng)塵、減少水土流失等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市公園綠化中。然而，園林綠化垃圾粉碎后覆蓋土壤過(guò)程中也面臨一些問(wèn)題。如木屑不經(jīng)過(guò)腐熟造成病蟲害發(fā)生嚴(yán)重；由于櫻花淺根系的特點(diǎn)，覆蓋木屑后造成櫻花根系上浮嚴(yán)重，抗寒性、抗旱性減弱；覆蓋木屑后，雨季排澇不及時(shí)容易產(chǎn)生澇害等。因此，建議在園林綠化垃圾的循環(huán)利用過(guò)程中注意腐熟處理，探索更優(yōu)的木屑施用方式。

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［21］ 孫文泰，劉興祿，董鐵，等.隴東旱塬蘋果園不同覆蓋措施對(duì)土壤性狀、根系分布和果實(shí)品質(zhì)的影響［J］.果樹學(xué)報(bào)，2015，32（5）：841-851.

［22］ 王彬.炭基肥對(duì)玉米根際微環(huán)境、根系生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成的影響［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.