高寒凍土層地區(qū)不同土壤改良方式對(duì)花葉海棠生長(zhǎng)的影響

袁雅麗+李焱+司劍華

摘要：研究不同比例的森林土、泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖改良土壤對(duì)花葉海棠生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同土壤改良配比對(duì)花葉海棠生長(zhǎng)均有不同程度的改善和促進(jìn)作用，其中向試驗(yàn)地40 cm×40 cm×50 cm的樹坑中添加50%的森林土和固定比例的其他4種改良劑，花葉海棠各項(xiàng)生理參數(shù)最高，平均株高45.6 cm，平均新生枝條數(shù)4.3條，平均枝條長(zhǎng)度30.6 cm，平均地徑1.36 cm。可見(jiàn)，該改良方案是提高高寒凍土層地區(qū)花葉海棠生長(zhǎng)量的最佳土壤改良方式。

關(guān)鍵詞：高寒凍土層；土壤改良；花葉海棠；生長(zhǎng)量

中圖分類號(hào)： S156文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）04-0117-04

天峻縣位于青海湖西北部，柴達(dá)木盆地東部[1]，地理位置為96°49′42″～99°41′48″E、36°53′～48°39′12″N[2]。以山地為主，呈東南西北走向，全縣最高海拔5 826.8 m，最低海拔 2 850 m，相對(duì)高差近3 000 m[3]。該地區(qū)為高原寒帶氣候，干旱多風(fēng)[4]，全年無(wú)絕對(duì)無(wú)霜期[5]，凍土面積較廣、厚度較大，為青藏高原重要的氣候生態(tài)系統(tǒng)之一，屬于全球氣候變化敏感和生態(tài)系統(tǒng)脆弱的典型區(qū)域[6]。

花葉海棠（Malus transitoria）為薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（Malus）灌木或小喬木，海拔主要分布在3 000～3 200 m，散生或多在河谷、坡腳、宅旁、農(nóng)地等處形成幾十株的聚落[7]，是青藏高原東南緣山原區(qū)農(nóng)林牧交錯(cuò)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重要植物種之一，被藏區(qū)牧民稱為“藏茶”[8]。花葉海棠分布廣，適應(yīng)性強(qiáng)，耐瘠薄土地，具有耐熱、耐鹽、抗旱、耐寒等多種抗逆性[9]，是極重要的蘋果種質(zhì)資源[10]，尤其是其適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)，對(duì)生態(tài)綠化和生態(tài)公益林建設(shè)有重要意義[11]。

土壤改良劑的研究始于19世紀(jì)末，研究較多的有沸石、粉煤灰、污泥、綠肥、聚丙烯酰胺等單一改良劑，但其存在改良效果不全面或有不同程度的負(fù)面影響等問(wèn)題[12-13]。從20世紀(jì)50年代開始，隨著人工合成化工技術(shù)的發(fā)展，土壤改良劑的研究工作就從天然土壤改良劑過(guò)渡到人工合成土壤改良劑研究時(shí)期。Sarathchandra等研究發(fā)現(xiàn)，甲殼素改良土壤使土壤細(xì)菌數(shù)增加13倍，真菌數(shù)增加2.5倍，同時(shí)還能抑制土壤中有害細(xì)菌如霉菌、絲狀菌的繁殖與生長(zhǎng)，防治土傳病，如能有效控制棉花黃萎病的發(fā)生[14]。Elfstrand等研究了不同綠肥形式對(duì)土壤微生物量、微生物群落組成、土壤酶活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤中直接加入紅三葉草植株能有效提高和維持較高微生物量和酶活性[15]。陳燕霞等研究表明，施用石灰或石灰加沸石可以顯著或極顯著降低菜園酸化土壤中的交換性鋁含量，減少鋁毒，提高土壤pH值[16]。沸石具有貯水能力，施入土壤后可提高耕層土壤的含水量1%～2%，在干旱條件下使耕層土壤田間持水量增加5%～15%[17]。研究人員[HJ1.4mm]用膨潤(rùn)土改良沙土，可使土壤含水量增加[18-19]。粉煤灰可降低土壤容重，增加孔隙度，調(diào)節(jié)三相比，提高地溫[20-21]。有機(jī)質(zhì)物料作為土壤改良劑應(yīng)用較多的是泥炭，而關(guān)于炭改良土壤的研究報(bào)道較少。陳伏生等研究表明，泥炭改良風(fēng)沙土能提高土壤保水能力[22]。

近幾年，在高寒凍土層地區(qū)通過(guò)改良土壤來(lái)改變其土壤理化性質(zhì)， 來(lái)達(dá)到樹木較好的存活率和生長(zhǎng)量的技術(shù)鮮有研[HJ]究，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)也逐步提高，處在高寒地區(qū)的人迫切須要改善自身的生存環(huán)境。加之國(guó)家對(duì)生態(tài)建設(shè)力度的日益加大，護(hù)林造林成為了生態(tài)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)，其中高海拔凍土層地區(qū)是我國(guó)西部生態(tài)建設(shè)的主要造林地區(qū)，可是高寒地區(qū)地理位置較為特殊，氣候條件較差，造林成活率低。近年來(lái)，隨著氣溫的不斷上升，降水量雖略有增加，但不能彌補(bǔ)由于氣溫升高造成的蒸發(fā)加劇，而植物在返青期除對(duì)溫度有一定要求外，在很大程度上還受限于土壤的墑情，因此高寒地區(qū)氣溫增高對(duì)植物的返青造成了一定得負(fù)面影響，使返青期推遲。對(duì)高原凍土層城鄉(xiāng)綠化工作帶來(lái)另一重考驗(yàn)。

為了保證高原地區(qū)城鄉(xiāng)綠化造林質(zhì)量、提高造林成活率，必須改進(jìn)高原地區(qū)人工造林的技術(shù)措施，因此在青海省天峻縣高海拔凍土層造林試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行造林試驗(yàn)，從土壤改良角度進(jìn)行造林試驗(yàn)研究，從而總結(jié)出一套有效的提高高原地區(qū)城鄉(xiāng)綠化樹種造林成活率及保存率的方法，以供生產(chǎn)者參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)新源鎮(zhèn)位于縣城25 km處，地勢(shì)平坦，交通便利，海拔3 400 m，年均降水量為300 mm；試驗(yàn)地土質(zhì)為沙質(zhì)壤土，pH值8.3～8.4，土壤含水量較高。

1.2試驗(yàn)材料

土壤配制包括森林土、泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖。試驗(yàn)苗木為1年生無(wú)病蟲害健壯花葉海棠幼苗。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

[JP2]試驗(yàn)共分為12個(gè)處理，其中處理1～6向40 cm×40 cm×[JP]50 cm的樹坑中添加10%～60%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理，每個(gè)處理均有10株幼[JP2]苗；處理7～11向40 cm×40 cm×50 cm的樹坑中添加20%～[JP]60%泥炭和固定比例的森林土、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理，每個(gè)處理均有10株幼苗；另設(shè)1個(gè)100%本土的無(wú)處理組為對(duì)照（表1）。于2015年10月對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)12個(gè)處理中的花葉海棠株高、枝長(zhǎng)、枝數(shù)、地徑進(jìn)行測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。

1.4指標(biāo)測(cè)定

在2015年6—9月的每月1日，對(duì)不同土壤改良處理組中選定的每株花葉海棠進(jìn)行生長(zhǎng)量的測(cè)定。用卷尺測(cè)量新生枝長(zhǎng)度及株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株地徑并記錄數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同土壤改良處理對(duì)花葉海棠株高的影響

在12個(gè)試驗(yàn)區(qū)中，于6、9月對(duì)花葉海棠株高進(jìn)行測(cè)量，利用塔尺測(cè)量株高，計(jì)算出每個(gè)區(qū)域內(nèi)株高的平均值。研

究發(fā)現(xiàn)，處理5平均株高大于其他處理，為45.6 cm。不同土壤改良處理的花葉海棠株高大體上顯著高于對(duì)照，處理5株高顯著高于其他處理（除了處理11外）（表2）。由此可見(jiàn)，土壤添加50%的森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理時(shí)，花葉海棠株高增長(zhǎng)最為明顯。

各個(gè)不同土壤改良處理組花葉海棠株高增長(zhǎng)率基本顯著高于對(duì)照，處理5花葉海棠株高生長(zhǎng)量較為明顯，增加了302 cm，其增長(zhǎng)率顯著大于其他11個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，增長(zhǎng)率為196.1%。對(duì)照花葉海棠株高生長(zhǎng)量最緩慢，平均增長(zhǎng) 15 cm，增長(zhǎng)率為96.8%（表3）。由此可見(jiàn)，土壤添加50%的森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理時(shí)，花葉海棠株高增長(zhǎng)率達(dá)到最大值。

2.2不同土壤改良處理對(duì)花葉海棠新生枝的影響

2.2.1不同土壤改良處理對(duì)花葉海棠新生枝長(zhǎng)度的影響

于每月1日測(cè)定12個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)花葉海棠新生枝長(zhǎng)度，利用線繩測(cè)量出花葉海棠新生枝的長(zhǎng)度，然后用米尺量出線繩的長(zhǎng)度，得出花葉海棠新生枝的長(zhǎng)度，計(jì)算出平均值，然后對(duì)花葉海棠新生枝長(zhǎng)度變化量的平均值進(jìn)行對(duì)比、分析。研究發(fā)現(xiàn)，土壤改良對(duì)花葉海棠新生枝長(zhǎng)度的增長(zhǎng)影響十分明顯，不同土壤改良處理組新生枝的總長(zhǎng)度均比對(duì)照組有顯著提高，所有處理中新生枝長(zhǎng)度的增長(zhǎng)量在8月達(dá)到最大值。從總增長(zhǎng)量上來(lái)看，11個(gè)不同改良處理下新生枝長(zhǎng)度的增長(zhǎng)量都顯著高于對(duì)照，處理5新生枝長(zhǎng)度增長(zhǎng)最顯著（表4）。由此可見(jiàn)，土壤添加50%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理時(shí)，最有利于花葉海棠新生枝長(zhǎng)度的增長(zhǎng)。

2.3不同土壤改良處理對(duì)花葉海棠地徑的影響

于每月1日測(cè)定12個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)每株花葉海棠新生枝的地徑，然后對(duì)花葉海棠地徑變化量的總值進(jìn)行對(duì)比、分析。研究發(fā)現(xiàn)，土壤改良對(duì)花葉海棠地徑的增長(zhǎng)影響十分明顯，不同土壤改良處理地徑的總長(zhǎng)度均比對(duì)照有顯著提高。各處理的地徑增長(zhǎng)量在8月達(dá)到最大值。從總增長(zhǎng)量上來(lái)看，11個(gè)不同改良處理下地徑的增長(zhǎng)量都顯著高于對(duì)照，處理5地徑增長(zhǎng)最顯著（表6）。由此可見(jiàn)，土壤添加50%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細(xì)沙、珍珠巖的改良處理時(shí)，最有利于花葉海棠地徑的增長(zhǎng)。

3結(jié)論與討論

花葉海棠根系處的土壤經(jīng)過(guò)不同程度的改良處理后，花葉海棠的新生枝數(shù)量、新生枝長(zhǎng)度、株高、地徑等生長(zhǎng)指標(biāo)相對(duì)于對(duì)照組均有明顯的提高。研究發(fā)現(xiàn)，土壤添加50%森林土和10%泥炭、10%腐熟羊糞、5%細(xì)沙、5%珍珠巖的改良處理為最佳處理。平均株高45.6 cm，增長(zhǎng)率 196.1%；平均新生枝條數(shù)4.3枝，新生枝長(zhǎng)度平均增長(zhǎng) 30.6 cm，地徑平均增長(zhǎng)量1.36 cm。

綜合各項(xiàng)指標(biāo)，土壤添加50%森林土和10%泥炭、10%腐熟羊糞、5%細(xì)沙、5%珍珠巖時(shí)最有利于花葉海棠的生長(zhǎng)；且在大氣溫度最高的8月，土壤改良和大氣溫度相結(jié)合，使得花葉海棠的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的增長(zhǎng)量達(dá)到最大值。

不同的光、熱、水、肥土壤生態(tài)因子條件下植物的生長(zhǎng)情況呈現(xiàn)差異，土壤改良能改善土壤結(jié)構(gòu)和通透性，使各土層的土壤微生物量顯著提高[24]。本試驗(yàn)研究高寒地區(qū)花葉海棠

生長(zhǎng)量的變化，旨在根據(jù)花葉海棠的生態(tài)特性將其應(yīng)用到林業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，從而改善天峻縣單一的生態(tài)系統(tǒng)[25]。研究表明，土壤改良劑的使用能夠改善土壤的肥力和土壤結(jié)構(gòu)，使土壤更有利于花葉海棠的生長(zhǎng)。舒秀麗等的研究從土壤改良對(duì)微生物和酶活性的影響等方面論證了土壤改良對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究所得到的結(jié)論[26-27]。但由于試驗(yàn)區(qū)的自然條件惡劣、氣候極端多變，使得本次試驗(yàn)進(jìn)展難度加大。

水土流失與荒漠化是我國(guó)十分嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題[28]，因此植樹造林越來(lái)越受到社會(huì)各級(jí)的關(guān)注[29]，同時(shí)育苗、造林技術(shù)的研究也逐漸向著科學(xué)化、具體化、專業(yè)化的方向發(fā)展。土壤成分對(duì)植物的生理生態(tài)效應(yīng)已經(jīng)受到普遍的重視[30]，但是對(duì)于植物生長(zhǎng)的影響還缺乏專業(yè)性的研究。因此，土壤成分對(duì)于植物生長(zhǎng)影響更細(xì)、更深的研究將成為未來(lái)一段時(shí)間人們研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)[31]。

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