天津市綠化樹木生長及健康狀況對不同節(jié)水灌溉模式的響應

摘要 以天津市3種常見綠化植物國槐、白蠟及海棠為研究對象，分別采用傳統漫灌技術、滴灌節(jié)水技術、粘土寶根灌節(jié)水集成技術3種節(jié)水灌溉管理方式，調查分析試驗樹種的株高、直徑、胸徑以確定不同灌溉方式對樹木生長情況的影響，分析不同灌溉處理對綠化植物健康評價指標和綜合健康評價的影響。結果表明，灌溉方式對樹高并無顯著性影響；滴灌和粘土寶根灌相較于漫灌對照處理有增加植物直徑、胸徑的趨勢，可以良好滿足植物正常生長。滴灌和粘土寶根灌均沒有對植物健康評價指標和綜合健康評價造成顯著的影響，并且國槐和海棠2種植物在滴灌和粘土寶根灌方式下健康程度高于漫灌對照。

關鍵詞 園林；綠化；節(jié)水；植物；健康評價

中圖分類號 S731.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）21-0107-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.022

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Response of the Growth and Health Status of Green Trees to Different Water-Saving Irrigation Modes in Tianjin

LIU Hong1， LIU Cheng-bao1， HU Xue-feng2 et al

（1.Tianjin Green Landscape Ecological Construction Co.， Ltd.， Tianjin 300384; 2.College of Life Sciences， Tianjin Normal University， Tianjin 300392）

Abstract In this study， three common greening plants， Sophora japonica Linn.， Malus spectabilis and Fraxinus chinensis， were selected as research objects at the Liangtou Seedling Base of Jinghai District， Tianjin City. The experiment was conducted over a one-year period， during which time the three kinds of greening plants were irrigated using three different techniques： traditional diffuse irrigation technology， drip irrigation water-saving technology， and clay root irrigation treasure water-saving integrated technology. The height， diameter， and diameter at breast height of the experimental trees were investigated and analysed to determine the effects of different irrigation methods on the growth of the trees. The results demonstrated that there was no significant effect of the irrigation methods on the height of the trees. However， drip irrigation and clay root irrigation treasure exhibited a tendency to increase the diameter and diameter at breast height of the plants compared with the control treatment of diffuse irrigation. This could be attributed to the satisfactory growth of the plants under these treatments. Subsequently， the impact of the implementation of water-saving technologies on the health evaluation indexes and comprehensive health evaluation of greening plants was clarified by measuring and analysing the tree health evaluation indexes under different irrigation treatments. The results demonstrated that neither drip irrigation nor clay treasure root irrigation had a significant impact on plant health evaluation indexes and comprehensive health evaluation. Furthermore， the health degree of the two plants， Sophora japonica Linn. and Fraxinus chinensis， was found to be higher than that of the irrigation control under drip irrigation and clay root irrigation treasure.

Key words Gardens;Greening;Water conservation;Plants;Health evaluation

基金項目 天津市重點研發(fā)計劃科技支撐重點項目（23YFZCSN00100，23YFZCSN00210，15ZCZDSF00410）。

作者簡介 柳紅（1984—），女，內蒙古呼倫貝爾人，高級工程師，碩士，從事園林綠化工程管理及工程造價工作。*通信作者，高級工程師，碩士，從事園林綠化工程管理及技術研發(fā)。

收稿日期 2024-06-14；修回日期 2024-07-23

伴隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，“生態(tài)城市”“森林城市”等概念的相繼提出，我國城市綠化需求日益增多［1］。傳統綠化產業(yè)的發(fā)展往往依托于較大的水資源消耗，而我國水資源的匱乏與分布的不均衡直接限制了某些區(qū)域的綠化產業(yè)發(fā)展。在如何平衡解決資源和發(fā)展的矛盾的背景下，我國圍繞著“節(jié)水型灌溉管理方式”開展了大量的相關研究。綜合目前的研究發(fā)現：滴灌、粘土寶根灌是適宜于我國北方地區(qū)且能大面積推廣的有效節(jié)水灌溉管理模式之一［2］。

天津市地處我國華北平原北部，東臨渤海，北依燕山，是我國北方最大的沿海開放城市。天津水資源總量18.16億m3，人均占有量160 m3，是全國平均值的1/15［3］，遠低于世界公認的人均占有量1 000 m3的缺水警戒線，是全國水資源人均占有量非常缺乏的城市之一［4］。因此，天津市亟待通過新型節(jié)水型灌溉管理方式來緩解水資源短缺與城市綠化發(fā)展之間的矛盾。雖然節(jié)水灌溉管理方式能夠降低水資源的利用量［5］，但是是否會對節(jié)水灌溉管理下樹種的生長情況造成不利影響，尚未有明確的結論?；诖耍蕴旖蚴袨檠芯康攸c，通過對傳統漫灌和目前廣泛推廣的滴灌、粘土寶根灌管理技術下的3種樹種的生長情況及健康評價指標進行研究，旨在從樹木生長情況的角度對滴灌和粘土寶根灌技術做出評價，為天津市園林業(yè)發(fā)展提供理論支撐和實踐案例。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

在天津市靜海區(qū)梁頭種苗基地開展，該基地位于天津市靜海區(qū)西5 km，靜文公路北側，東鄰靜海鎮(zhèn)和雙塘鎮(zhèn)，西接王口鎮(zhèn)，南至陳官屯鎮(zhèn)、子牙鎮(zhèn)。研究區(qū)共占地300 hm2，是天津市綠化樹種的重要輸送基地。研究區(qū)屬暖溫帶季風性大陸氣候，年平均氣溫11.9 ℃，年降水938.8 mm，年日照時數2 699 h。

1.2 試驗設計

采用漫灌、滴灌和粘土寶根灌3種灌溉方式為試驗處理，以天津市主要的綠化樹種：國槐、白蠟、海棠為研究對象，開展為期一年灌溉處理試驗。不同樹種均以傳統漫灌為對照處理，對國槐采用漫灌、滴灌和粘土寶根灌3種灌溉處理，對白蠟和海棠分別進行漫灌、滴灌2種灌溉處理。在經過一年不同的灌溉管理方式下，分別調查分析不同試驗樹種的株高、直徑、胸徑等指標以確定不同灌溉方式對樹木生長情況的影響。

1.2.1 傳統灌溉。

傳統漫灌技術即不使用任何的遮擋、溝壑。澆灌時任由水資源在地表肆意流淌，借助自然重力澆灌植物、農作物［6］。其灌溉方式即“放任自流”，方式粗獷。該技術為該研究的傳統灌溉對照處理。

1.2.2 滴灌。

滴灌是通過低壓管道系統與安裝在軟管上的灌水器通過直徑約5 mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進行局部灌溉，既均勻又緩慢地將水劑營養(yǎng)物滴入植物根部土壤中的澆灌技術［7］。

1.2.3 粘土寶根灌。

粘土寶根灌是一種喬灌木根系生長專利產品，屬于新型的節(jié)水裝置。它內部存在一個龐大緊密相連的復雜集水系統，即裝滿輕型無機基質的透氣軟管產品，可在黏土區(qū)喬木根部豎向埋置，水分流經植物根部土壤時，慢慢滲入土壤，粘土寶首先減緩水流的下滲，給予植物充分的吸收時間。然后集水系統發(fā)揮作用，將部分未能被吸收的水儲存于集水系統之中，通過其中一系列的系統與結構之間的樞紐和運輸，使水分得到二次吸收，達到樹木根部通風通氣、土壤通透、根系高效利用灌溉水的目標。

1.2.4 樹種選擇。

由于受到生態(tài)環(huán)境的限制，天津市綠化植物的品種較為單一，以常見喬木為主［8］。該研究通過對天津市土壤條件、氣候條件、綠化需求等多方面因素的考量，擬采用天津市園林綠化中具有高度普遍性和代表性的國槐、白蠟、海棠作為主要研究對象［9］。

1.2.5 樹木生長情況調查。

該項研究選擇在綠化植物生長的高峰期，每年的8月上旬，調查漫灌、滴灌及粘土寶根灌技術3種節(jié)水方式下，天津市主要綠化喬木國槐、白蠟、海棠的地上生長情況。每一個處理在調查的過程中均選擇樹齡為5年的6顆樹木，并保證樹木的平行性。詳細調查方法如下：

①株高測定。采用測桿或測高器為工具，在測樹高時一定要以測量者能看到樹木頂端為條件，盡量減少誤差，以m為計量單位。

②直徑測定。采用卡尺為工具。

③胸徑測定。用高1.37 m的桿子，這樣可以保證能準確地確定對象木的胸徑位置，以cm為計量單位。首先把測桿靠樹放置，以指示出胸徑的位置。測桿的放置方法取決于地面的坡度和樹的形狀；如果對象木在胸高位置分叉，則需要測量2個分叉，并在數據表中作為2株樹作記錄；如果對象木已經倒伏，但仍然存活，則將測桿放在樹的根部測量胸高，其方法和樹直立生長時相同。如果樹上仍然有綠葉，則認為是活樹，即便是樹上僅有1或2片樹葉，也把它當成活樹看待。胸徑尺在一端有勾，把有勾的一段壓入樹皮中，然后把測繩向右拉開。

1.2.6 樹木生長指標測定。

1.2.6.1 樹勢測定。測量植株垂直照射下在地面上的陰影直徑，用m作為計量單位，通常以“p”表示。

1.2.6.2

干基腐朽測定。通過觀察腐朽病害數量，計數統計。

1.2.6.3

樹干損傷測定。利用計數法，尋找面積超過1 cm2非人為標記的自然損傷的部分，發(fā)現一個則記作為1，從下至上觀察地上整顆植株后記下總數算作完畢。

1.2.6.4

樹干洞穴測定。采用計數法的手段，對于地面以上植被進行觀察計數，發(fā)現直徑大于0.5 cm而且周圍木質發(fā)黃黑色的洞記作1，仔細尋找到全部洞穴，并且確認沒有遺漏后，進行下一株的測定。

1.2.7 樹木生長情況綜合評價方法。

樹木如同人類，是一個內部各因素間相互配合、相互影響的系統，系統內設置整體狀況指標才可以有效地避免由于個體自身的不同對系統整體的影響［10］。而整體狀況即包含長勢（C1）與傾斜（C2）2個指標。樹冠即喬木樹干最低1個分枝以上連同集生枝葉的部分，包括了枝和葉2個部分。樹冠的指標是評價樹木健康的外觀指標中使用最廣泛的［11］。選擇對樹木健康生長影響較大的幾種現象為指標，具體包含：腐枝（C3）、頂梢枯死（C4）、葉斑或變色（C5）、枝葉病害（C6）、枝葉蟲害（C7）、寄生（C8）、腐朽度（C9）、洞穴數量（C10）、損傷度（C11）、樹干病蟲害（C12）、根部損傷（C13）及根部通氣透水性（C14），綜合2個方面便組成了評價樹木健康的14個指標，按照綠化樹木健康評價模型的14個指標進行1～5等級的量化打分［12］。

綠化樹木健康程度A值的計算公式如下：

A=C1×0.201+C2×0.025+C3×0.040+C4×0.140+C5×0.039+C6×0.095+C7×0.062+C8×0.017+C9×0.143+C10×0.095+C11×0.039+C12×0.062+C13×0.025+C14×0.017

（1）

式中，C1、C2……C14是評價指標，數字是相應指標的權重值。

綠化樹木健康程度A值范圍為1～5，具體劃分如下：1≤A<2為生長很差，存在嚴重問題；

2≤A<3為生長差，存在較嚴重的問題；

3≤A<4為生長一般，存在一定的問題；

4≤A<5為基本健康，僅存在輕微的問題；

A=5為健康，不存在問題。

1.3 數據分析與處理

研究數據處理采用Excel對樹木的生長情況和生長指標進行相關運算，并使用SPSS 26.0進行t檢驗（t-test）、單因素方差分析（one-way ANOVA）及處理間Duncan比較，顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉方式對樹木生長情況的影響

2.1.1 不同灌溉方式對樹木高度的影響。

分析不同灌溉方式下不同樹種的樹木高度發(fā)現（圖1），對比國槐樹高，漫灌對照組的略高于滴灌和粘土寶根灌2種處理下的樹木高度；在白蠟中，滴灌處理下白蠟的樹高略低于漫灌對照；海棠的樹高在2種灌溉處理下基本相同。

滴灌處理國槐和白蠟的高度與對照相比分別降低了11.9%和2.8%，海棠增加了1.3%。此外，在施用粘土寶處理條件下，國槐的樹木高度與對照相比降低了10.8%。在不同灌溉方式下3種樹木高度的降低并不顯著（P>0.05），說明不同的灌溉處理對樹高的影響效果并不顯著。

2.1.2 不同灌溉方式對樹木直徑的影響。

通過分析不同灌溉方式下不同樹種的樹木直徑發(fā)現（圖2），不同灌溉處理下的國槐、白蠟的樹木直徑范圍在1～2 cm。滴灌和粘土寶根灌處理下的國槐直徑略高于漫灌對照處理，這說明滴灌和粘土寶根灌有增加國槐直徑的趨勢，但并不明顯；滴灌對白蠟和海棠有使其直徑增加的趨勢。在白蠟中，滴灌處理下的直徑比漫灌對照增加了5.8%；在海棠中，滴灌處理下的直徑與漫灌對照相比增加了17.2%。但在不同灌溉方式下3種樹木直徑的增加并不具有顯著性差異（P>0.05）。

2.1.3 不同灌溉方式對樹木胸徑的影響。

分析不同灌溉方式下不同樹種的樹木胸徑發(fā)現（圖3），3種灌溉處理下國槐的胸徑范圍5.0～5.5 cm。與傳統漫灌對照組相比，滴灌與粘土寶根灌2種處理下胸徑均增加了7.8%；在白蠟中，滴灌處理下的胸徑高于傳統漫灌處理；在海棠中，滴灌處理下的胸徑與漫灌對照組相比增加了33.3%。結果表明，滴灌和粘土寶根灌有增加國槐胸徑的趨勢，滴灌有增加白蠟和海棠胸徑的趨勢，且在海棠中表現更為明顯。但是與漫灌對照處理相比，滴灌和粘土寶根灌處理下不同樹種樹木胸徑的增加不具有顯著性差異（P>0.05）。

2.2 不同灌溉方式對樹木健康評價指標的影響

2.2.1 不同灌溉方式對樹木樹勢的影響。

分析不同灌溉方式下不同樹種的樹木樹勢發(fā)現（圖4），不同灌溉方式下3種樹木的樹勢均為4～5。具體來看：在國槐中，滴灌和粘土寶根灌處理有增加樹勢的趨勢，且滴灌的增加趨勢大于粘土寶根灌；在白蠟中，滴灌處理方式下的樹勢與漫灌對照組相比略有下降，但2種灌溉方式下的白蠟均長勢良好；在海棠中，滴灌處理方式下的樹勢與對照組相比增加了9.1%，說明滴灌處理下海棠的生長狀況優(yōu)于漫灌?？傮w來說，滴灌和粘土寶根灌處理下國槐、粘土寶根灌處理下海棠的樹勢相較于漫灌對照處理均有所增加；而白蠟在滴灌處理下的樹勢相較于漫灌對照沒有明顯改變。

2.2.2 不同灌溉方式對樹木干基腐朽的影響。

分析不同灌溉方式下不同樹種的樹木干基腐朽情況發(fā)現（圖5），不同灌溉方式下3種樹木的干基腐朽指數均在4～6。在國槐中，與傳統漫灌處理相比，滴灌方式下的干基腐朽評價指標減少了2.0%，但與其他2種灌溉方式相比無顯著差異，說明3種灌溉方式下國槐出現干基腐朽的現象較少；在白蠟中，傳統漫灌處理下的干基腐朽指數高于滴灌處理，滴灌方式下的干基腐朽評價指標與對照組相比減少了3.0%；在海棠中，滴灌方式下的干基腐朽評價指數與對照組相比增加了9.1%，說明在海棠中滴灌節(jié)水方式有減少干基腐朽的趨勢。但是不同灌溉方式下不同樹種的樹木干基腐朽指數相較于各自的漫灌對照處理均無顯著差異（P>0.05）。

2.2.3 不同灌溉方式對樹木樹干洞穴的影響。

分析不同灌溉方式下不同樹種樹木樹干的洞穴發(fā)現（圖6），不同灌溉方式下3種樹木的樹干洞穴指數均為4～6。在國槐中，傳統漫灌處理下出現了樹干洞穴，生長情況劣于滴灌和粘土寶根灌；與對照組相比，滴灌處理下的樹干洞穴指數增加了4.5%，粘土寶根灌處理下的樹干洞穴指數增加了9.1%，說明這2種節(jié)水方式能減少國槐樹干洞穴的發(fā)生，生長狀況較好。滴灌處理相較于漫灌對照處理降低了白蠟的樹干洞穴指數；在海棠中，滴灌處理下的樹干洞穴指數為5，相比對照增加了8.7%。但是不同灌溉方式下不同樹種的樹干洞穴指數相較于各自的漫灌對照處理均無顯著差異（P>0.05）。

2.3 不同灌溉方式對樹木健康程度評價

通過對樹木健康相關的14個指標進行綜合分析，量化了不同灌溉方式下樹木的健康程度（圖7）。結果表明：不同灌溉方式下國槐的A值均為4～5，說明植株基本健康，僅存在輕微的問題。相比對照，滴灌處理高2.1％。在白蠟中，對照和滴灌處理下健康程度較好，生長狀態(tài)基本健康；與傳統漫灌相比，滴灌A值比對照約低1.62％。在海棠中，滴灌和漫灌節(jié)水方式下植株均能正常生長，基本處于健康狀態(tài)。但不同灌溉方式下不同樹種的植物健康程度A值相較于各自的漫灌對照處理均無顯著差異（P>0.05）。

3 討論與結論

天津市作為我國北方淡水資源相對匱乏的代表城市，節(jié)水灌溉技術的普及和應用將極大程度緩解水資源的大量需求同園林業(yè)綠色發(fā)展間的矛盾，并將會推動天津市園林綠化業(yè)的發(fā)展。樹木生長情況和其健康程度為評價和衡量節(jié)水灌溉技術是否可行的關鍵指標之一［13］。樹木的高度、直徑和胸徑均是樹木生長情況的重要評價指標。一般認為樹木的高度、直徑和胸徑越大，則樹木的生長情況越好［14］。在筆者的研究中滴灌、粘土寶根灌處理下樹木的高度、直徑和胸徑相較于傳統的漫灌對照處理并沒有顯著差異。這表明滴灌和粘土寶根灌這2種節(jié)水型灌溉處理不會對國槐、白蠟及海棠的生長情況造成不利影響。這可能與節(jié)水型灌溉處理提高了土壤中的含水量從而直接增加植物的水分利用率有直接的關系［15］。

除樹木生長情況外，樹木的健康情況也是評價節(jié)水型灌溉技術是否可以替代傳統漫灌管理方式的重要衡量標準之一［16］。在該研究中，分別采用了樹木的樹勢、樹木的干基腐朽情況及樹木的樹干洞穴情況進行了分析。樹勢是通過樹冠的密度、葉片的顏色和大小及新生枝條長度等多特征的樹木健康評價指標，可以表征樹木生長的活力和健康程度［17］。樹木的干基腐朽情況則是影響樹木健康的重要不利因素，其產生可能由病蟲害、環(huán)境壓力及疾病等多種因素導致［18］。樹干洞穴則是指樹木軀干上的洞穴，其常常是野生動物及害蟲的藏身之處，所以其多少直接會影響樹木生長的結構穩(wěn)定性［19］。筆者的研究結果發(fā)現，滴灌和粘土寶根灌處理下樹木的樹勢、干基腐朽情況及樹木的樹干洞穴情況相較于漫灌對照處理均不具有顯著差異，這表明滴灌和粘土寶根灌這2種節(jié)水型灌溉管理方式不會對樹木的健康情況造成不利的影響。此外通過14項樹木健康指標綜合而成的植物健康程度A值的分析，得出了與之一致的結論。并且就國槐和海棠樹而言，滴灌和粘土寶根灌處理增加了植物健康程度A值。

該項研究從植物生長情況和健康程度的角度說明了在天津地區(qū)滴灌和粘土寶根灌2種節(jié)水型灌溉管理技術相較于傳統的漫灌管理對國槐、白蠟及海棠樹木的生長和健康情況有利，表明其可以在減少灌溉所需水資源數量的同時保證樹木的正常的生長和健康情況。

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