上海松柏古樹生長與土壤肥力因子的關系

湯珧華，潘建萍，鄒福生，樂笑瑋，傅徽楠，周圣賢

（1 上海市綠化管理指導站，上海 200020；2 上海城市樹木生態應用工程技術研究中心，上海 200020；3 同濟大學，上海 200090；4 上海崇明區綠化管理所，上海 202150）

上海松柏古樹生長與土壤肥力因子的關系

湯珧華1,2，潘建萍1,2，鄒福生1,2，樂笑瑋1,2，傅徽楠1,2，周圣賢3,4

（1 上海市綠化管理指導站，上海 200020；2 上海城市樹木生態應用工程技術研究中心，上海 200020；3 同濟大學，上海 200090；4 上海崇明區綠化管理所，上海 202150）

【目的】松柏古樹是上海古樹的重要組成部分。土壤肥力狀況影響松柏古樹的生長，研究不同生長點的土壤性質，并分析其對松柏古樹生長的影響，為松柏古樹的土壤管理提供理論依據?！痉椒ā恳陨虾５貐^不同生長點的松柏古樹為試驗對象，測定了土壤的理化性質 (土壤容重、通氣孔隙度、pH值、EC值) 和養分 (有機質、水解氮、有效磷、速效鉀及鈣、鎂、鐵、鋅)，對土壤肥力進行了評價，并進一步分析了土壤對松柏古樹生長的影響。【結果】上海松柏古樹的土壤pH值為中性偏堿性，可溶性鹽分整體較適中，有機質、水解氮的供應水平較高，速效鉀供應充足，有效磷供應水平偏低，土壤中的鈣、鎂、鐵、鋅含量較為豐富，不存在中毒現象。松柏古樹的生長受根系的菌根侵染率影響，與根系的菌根侵染率呈顯著正相關，侵染率越高，生長越好；松柏古樹的生長與土壤的理化性質有關，與土壤通氣孔隙度呈顯著正相關、與容重呈顯著負相關，通氣孔隙度越大，容重越小，生長越好?！窘Y論】目前上海松柏古樹的土壤容重偏大，通氣孔隙度小，存在通氣不良現象。在實際保護松柏古樹過程中，宜采取提高菌根侵染率、提高土壤孔隙度、提供充足的有機質和降低土壤容重等措施。

松柏古樹；土壤肥力因子；菌根侵染率

古樹是指樹齡在百年以上的樹木，是上海城市綠化與歷史文化的重要組成部分，更是城市的重要自然資源，對它的保護是城市綠化建設的重要組成部分，古樹保護的好壞，對提升城市的歷史文化內涵起著至關重要的作用。目前生長在上海的松柏類古樹有白皮松、五針松、大王松、黑松、雪松、龍柏、檜柏等7個樹種320株，占總數的20%左右，但是，目前生長的松柏古樹中，許多生長不良，其中還有不少處于瀕危臨死狀態。

土壤是古樹生態環境的重要組成部分，也是古樹賴以生存的基本條件之一。由于上海處于建設發展的重要時期，隨著城市改造步伐的日益加快，上海古樹的生長環境尤其是古樹生長的土壤受到嚴重影響和干擾，古樹土壤的物理和化學性質必然也發生相應的變化，進而導致古樹生長受到嚴重影響[1–5]。因而，開展土壤對松柏古樹生長的研究，對進一步保護松柏古樹、促進松柏古樹健康生長具有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 研究材料

上海的松柏古樹有五針松、白皮松、大王松、黑松、雪松、龍柏、檜柏等7個樹種，各樹種古樹的數量和分布也不相同，有的是散生在郊外，有的是集中分布在一個單位或一座公園里，上海的地形大部分是平整的，但也有的分布在山上。2014年3月，根據上海地區的松柏古樹的樹種數量、樹種的分布情況、生長點地形、周邊開發建設情況等因素進行取樣，取樣原則為除大王松（因大王松只一株，且生長不良）外，各樹種均取樣；樹種集中分布時，即使數量較多也只取一個點；生長在平地上或山上的也均要取樣；若古樹周邊進行開發建設，也確定為取樣點。因松柏古樹的樹齡都是100年左右，因而，不再特意考慮松柏古樹的年齡。根據以上取樣原則，確定如下調查和取樣點（表1）。

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 樣品采集 土壤樣品的采集方法為在古樹冠幅內的東、南、西、北方向挖剖面3～4個，在深度約40 cm處采集土壤樣品。土壤樣品于室內通風陰涼處風干后，磨細，過篩后備用。

1.2.2 測定方法 生長量直接量?。蝗~綠素測定采用用分光光度法[6]；菌根侵染率采用染色法[7]；根系活力采用TTC法測定。

土壤pH值采用電位法測定；電導率用DDS型電導儀測定；有機質用重鉻酸鉀法測定；水解氮用擴散吸收法測定；有效磷用碳酸氫鈉法測定；速效鉀用火焰光度法測定；鈣、鎂、鐵、鋅采用硝酸–氫氟酸–高氯酸消煮，原子吸收光度法測定。

1.3 數據分析

相關分析采用SPSS軟件進行。

2 結果與分析

2.1 古樹土壤理化性質分析

2.1.1 土壤容重和土壤孔隙度 容重反映了土壤的疏松狀況及人類活動對它的壓實作用[8–11]，土壤孔隙度反映了土壤的通氣狀況。容重較大的土壤，土壤緊實，根系生長困難；孔隙度過低，會引起古樹根系缺氧和二氧化碳濃度過高，引發根系中毒的現象。

表2表明，土壤容重在1.28～1.64 g/cm3之間，平均為1.42 g/cm3，僅有西郊賓館古五針松和嘉定博樂路古雪松2個古樹生長點達到 ≤ 1.30 g/cm3的標準，土壤孔隙度有4個生長點達到 ≥ 50%的要求，分別是西郊賓館的古五針松、嘉定中醫院的古雪松、周公館的古雪松和嘉定博樂路的古雪松，這4個古樹生長點環境近二十年沒有變化，容重最大和通氣孔隙度小的生長點為市精神病院兩株古雪松，此處測試前古雪松周邊進行了開發建設，建設時在古雪松上堆了許多客土。因而，目前松柏古樹生長點存在土壤容重總體偏大，通氣孔隙度小的情況，不利于松柏古樹的生長。

2.1.2 土壤pH值和EC值 土壤pH值是土壤化學性質的綜合表現，土壤微生物的活動、有機質的合成與分解、氮磷等營養元素的形態轉化與釋放等都與土壤的pH值有關[9–14]。EC值即土壤溶液的導電強度，EC值過低，說明土壤中的可溶性養分含量較低，不能滿足古樹的正常生長；過高則說明土壤含鹽量過高，對古樹根系吸收水分和養分造成困難。

土壤pH值在5.99～8.51之間，平均為8.08，整體偏堿，只有5個生長點的土壤pH值達到 ≤ 8.0的上海地方標準，合格率僅為19%，pH值最高的生長點為市精神病院的古雪松。EC值在0.08～0.24 mS/cm之間，平均為0.15 mS/cm，按EC值上海地方標準0.15～1.2 mS/cm，有8個取樣點的EC值偏低外，其它點符合上海地方標準，合格率達61.5%。

表1 松柏古樹生長調查和土壤取樣點Table 1 Location of the sampling sites and species of old pine and old cypress trees

2.1.3 土壤有機質、水解氮、有效磷和速效鉀 有機質不但為松柏古樹生長提供了各種營養元素，而且改良了土壤的物理性質和化學性質。測試點有機質含量在13.6～44.7 g/kg之間，平均為26.88 g/kg，測試的26個古樹生長點都符合上海地方標準12～80 g/kg，整體屬于有機質含量較高的土壤。

氮是構成蛋白質的主要元素之一，具有促進營養生長的作用；磷是植物細胞核的重要成分，對細胞分裂和植物各器官組織的分化發育特別是開花結實具有重要影響；鉀對葉片氣孔的調節具有重要作用，是植物體內生理代謝活動必不可少的一種元素[10–12]。

目前，測試點水解氮在47.3～214.2 mg/kg之間，平均為119.7 mg/kg，除市精神病院編號0521古雪松生長點偏低外，其余生長點都達到了上海地方標準中的較高供應水平，不需補充。有效磷在2.5～8.6 mg/kg之間，除編號12-003、12-017兩個取樣點速效磷含量較高外，其余均屬于偏低水平，應對其生長點的土壤進行磷的補充。速效鉀在117.1～308.7 mg/kg之間，平均為174.6 mg/kg，均達到國家土壤質量三級水平 (100～150 mg/kg)，有6個生長點達到國家土壤質量一級水平 (≥ 200 mg/kg)，因而，土壤中的速效鉀供應充足，無需補充。

2.1.4 土壤鈣、鎂、鐵、鋅 土壤中的鈣、鎂、鐵、鋅等金屬元素是植物正常生長發育所必需的營養元素，它們是組成酶、維生素和生長激素的成分，直接參與有機體的代謝過程[13]。植物對金屬元素的需要量是很少的，過多或過少都會影響植物生長，過多會使植物中毒[14–17]。

Zn 22221312312122312331321222(m g/kg)Fe g/kg)(m 3435323531393734392937343531364226353734233123302134 Mg g/kg)9785908255739199(m 103104112121114124127102118103121111122135127121102126 Ca g/kg)50311601582442223659279062(m 3134373620342012171719191831424216192719101515131713 g/k g)(m 6 6 1 resstrees 效Available K鉀124.8 12154.8 180.2 222.9 190.3 17151.7 125.2 117.1 168.7 150.8 133.2 168.6 189.2 128.9 142.7 199.9 176.9 203.8 184.1 188.4 308.7 20218.3 208.2速g/kg)(m 4.35.24.24.93.22.52.94.95.16.13.75.24.93.34.54.83.94.27.45.82.744.73.88.68.2性pineand old cyp效Available P磷質 有)理化ld g/kg的(m 98.5 95.5 9978.2 83.2 98.2 89.7 97.9 47.3壤189.8 104 190.8 122.7 175127 112.9 214.2 145.5 106.2 102.4 109.4 108.7 143102 150.1 122土s o f theo氮解Av ailable N樹 水古柏g)2 松(g/k質OM 2533.7 23.5 32.5 21.8 33.4 15.5 19.1 22.4 26.8 26.6 26.8 2132.2 38.6 44.7 22.7 30.5 16.9 13.6 23.7 25.3 44.6 15.4 32.8 29.8表oil characteristicsin field機有)Table 2 S EC S/cm(m 0.18 0.18 0.13 0.13 0.15 0.18 0.16 0.17 0.24 0.08 0.10.10.12 0.20.15 0.17 0.18 0.13 0.14 0.15 0.16 0.14 0.12 0.12 0.14 0.13 pH 7.78 8.16 8.15 8.29 8.19 8.17 8.37 8.13 8.07 7.28.36 7.67 8.21 8.22 8.22 7.95 8.32 8.42 8.51 8.31 8.37 5.99 8.29 8.38 8.18.4)(%隙ilporosity度孔So 46.64 48.3 45.08 51.09 44.15 45.4 44.5 46.89 47.92 45.28 43.98 46.42 47.17 47.55 45.28 48.67 44.68 50.72 49.13 38.26 50.18 51.89 47.17 40.42 49.47 46.42(g/cm 3)容Soild ensity重1.41 1.37 1.46 1.31.48 1.45 1.47 1.41.38 1.45 1.49 1.42 1.41.39 1.45 1.36 1.47 1.31 1.35 1.64 1.32 1.28 1.41.58 1.38 1.42號od e編樹TreeC木0557 0560 0562 0563 0527 0530 0531 0534 0535 0541 0542 1595 0500 0567 0572 0574 0581 0517 0522 0521 0580 1587 0525 1523 12-003 12-017

表3表明，鈣含量在102～422 mg/kg之間，平均為158 mg/kg，鎂含量在55～135 mg/kg之間，平均為106 mg/kg，鐵含量在21～42 mg/kg之間，平均為 33 mg/kg，鋅含量在1～3 mg/kg之間，平均為2 mg/kg，鈣、鎂、鐵、鋅四種養分含量較為豐富，在正常范圍之內，雖然土壤中有效鐵含量較高，但古樹仍然容易缺鐵，是因為土壤高pH值降低了鐵的活性所致。

表3 松柏古樹生長量、葉綠素、侵染率和根系活力Table 3 Growth, chlorophyll, infection rate and root activity of the old pine and cypress trees

2.2 松柏古樹的生長指標分析

生長量是指枝條一年中生長的長度，枝條的年生長量越多，生長越快；葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，葉綠素含量反映了葉片光合性能強弱[6]。菌根侵染率是指在測試根系中侵染真菌的根占總根的比率。菌根侵染率越高，宿主植物的吸收面積越大，越有利于宿主植物生長[7]。根系活力表現了根系的吸收能力，根系活力越大，表明其吸收能力越強。

表3表明，不同的樹種，在生長量、葉綠素、侵染率和根系活力方面表現不同，即使同一樹種，不同編號的古樹表現也不相同。在生長量方面，五針松古樹在4.5～12.7 cm之間，平均為7.4 cm；白皮松古樹在4.3～7.3 cm之間，平均為5.7 cm；檜柏古樹在4.1～6.8 cm之間，平均為5.1 cm；雪松古樹在1.0～15.0之間，平均為7.5 cm；黑松古樹在3.2～6.0 cm之間，平均為4.2 cm，從生長量來看，雪松 ＞五針松 ＞ 白皮松 ＞ 檜柏 ＞ 黑松；在葉綠素方面，五針松在0.30～0.63 mg/g之間，平均為0.38 mg/g，白皮松古樹在0.17～0.27 mg/g之間，平均為0.33 mg/g；檜柏古樹在0.63～1.38 mg/g之間，平均為0.94 mg/g；雪松古樹在0.40～0.63 mg/g之間，平均為0.58 mg/g；黑松古樹在0.60～0.82 mg/g之間，平均為 0.68 mg/g，從葉綠素看，檜柏 ＞ 黑松 ＞ 雪松 ＞五針松 ＞ 白皮松。在侵染率方面，五針松在15%～38%之間，平均為21%，白皮松古樹在0～27%之間，平均為13.3%；檜柏古樹在12%～26%之間，平均為18.4%；雪松古樹在0～35%之間，平均為17.4%；黑松古樹在12%～26%之間，平均為19.3%，從侵染率看，五針松 ＞ 黑松 ＞ 檜柏 ＞ 雪松 ＞白皮松。在根系活力方面，五針松在143.6～231.6 μg/(g·h) 之間，平均為 164.3 μg/(g·h)；白皮松古樹在206.6～224.8 μg/(g·h) 之間，平均為 225.4 μg/(g·h)；檜柏古樹在 258.0～379.9 μg/(g·h) 之間，平均為312.1 μg/(g·h)；雪松古樹在 39.3～175.2 μg/(g·h) 之間，平均為 112.3 μg/(g·h)；黑松古樹在 93.1～120.4 μg/(g·h) 之間，平均為 112.3 μg/(g·h)，從根系活力來看，檜柏最強，其次白皮松，依次為五針松、雪松和黑松。

2.3 土壤理化性狀對松柏古樹的影響

編號0521和編號0522的雪松古樹生長非常差，原因是前幾年在古雪松邊進行了開發建設，在古樹邊進行過堆土、開挖等破壞性行為，破壞了土壤原有的結構與性質。由于土壤的結構、性質、養分等肥力狀況直接影響著松柏古樹的生長，為了進一步了解它們對松柏古樹生長產生的影響程度，進行了相關分析。

表4表明，松柏古樹生長量除受根系侵染率和根系活力影響外，與土壤各因素有關，尤其與土壤孔隙度和容重關系密切，與土壤孔隙度為顯著正相關，與土壤容重呈負相關且達極顯著水平。松柏古樹的生長，受菌根侵染的影響很大，兩者呈極顯著正相關，這與松柏古樹為菌根樹種習性相符；松柏古樹的生長，與根系活力呈顯著相關說明根系活力強，其生長量也大。松柏古樹的生長，更容易受土壤容重和通氣狀況等土壤結構的影響，受土壤有效養分如氮、磷、鉀的影響較小，這也與松柏樹耐貧瘠的習性相符。松柏古樹的生長量、根系侵染率等與土壤中鈣、鎂、鐵、鋅含量相關不明顯，根系活力與土壤鐵含量呈顯著正相關。

松柏古樹的根系侵染率和根系活力與土壤各因素有關，尤其與土壤容重、孔隙度和有機質的相關顯著。說明通氣性強、有機質含量高的土壤有利于菌根的生長，也有利于松柏古樹的生長。

表4 松柏古樹生長性狀與土壤理化性質之間的相關系數Table 4 Correlation coefficients between the growth indexes of the old pine and cypress trees and the soil characteristics

3 結論

目前上海松柏古樹生長地存在土壤pH值較高、整體偏堿、土壤容重偏大、通氣孔隙度小、通氣不良現象。土壤中的可溶性鹽分含量整體較適宜，有機質含量整體較高，水解氮的供應水平較高，有效磷的含量處于偏低水平，除編號0527、0567兩個樣點外，其余生長點的土壤可適當進行磷的補充。土壤中的速效鉀供應充足，無需補充。土壤中的鈣、鎂、鐵、鋅含量穩定，不存在污染情況。

土壤各因子都會影響松柏古樹生長，尤其以土壤容重和孔隙度對松柏古樹生長影響較大。若土壤通氣孔隙度較高，容重小，則松柏古樹生長量較多，菌根侵染率也較多，根系活力強，有利于松柏古樹生長。根據松柏古樹生長與土壤性質關系，在實際保護工作中，應注意土壤各因素對松柏古樹產生的影響，在一定范圍內，降低土壤中pH值，使土壤具有較高的通氣孔隙度和較小的容重，特別要避免開發建設對古樹的破壞，保持古樹原有生態環境。

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Relationship between soil fertility factors and growth of old pines and cypress in Shanghai

TANG Yao-hua1,2, PAN Jian-ping1,2, ZOU Fu-sheng1,2, LE Xiao-wei1,2, FU Hui-nan1,2, Zhou Sheng-xian3,4
(1 Shanghai Garden Administration & Direction Station, Shanghai 200020, China;2 Shanghai Urban Trees Ecological Application Engineering Technology Research Center, Shanghai 200020, China;3 Tongji University, Shanghai 200090, China; 4 Chongming District Greening Management Office, Shanghai 202150, China)

【Objectives】Old pine and old cypress trees are important parts of old trees in Shanghai. Soil fertility conditions affect growth of old pine and old cypress trees. This paper studied soil characteristics in fields of old pine and old cypress trees, and analyzed the effects on the growth for providing a theoretical basis of soil management of the old trees.【Methods】Soil physical, chemical properties (soil bulk density, porosity, pH and EC) and soil nutrient contents (include soil organic matter, alkali hydrolysable N and available P, K, Ca, Mg, Fe and Zn) were determined. The relationship between the growth of old pine and old cypress trees and soil fertility was evaluated.【Results】The soil pH was from neutrality to alkali, the contents of soil soluble salt were at a suitable level, the contents of soil organic matter were higher, the supply of available N was higher, the supply of available K was sufficient and the supply of available P was lower, and the contents of calcium, magnesium, iron and zinc in the soils were stable. The growth of the pine and cypress trees was influenced by the root mycorrhizal infection rate. The growth of the pine and cypress trees was also related to soil physical and chemical properties,and was positively correlated with the soil porosity.【Conclusions】There were higher values in the soil bulk density and lower in soil aeration porosity, and the soil air permeability was weak. We proposed to improve the mycorrhizal infection rate and soil aeration porosity, provide sufficient organic matter and reduce soil bulk densityin the process of actual protection of old pine and cypress trees.

old pine and cypress trees; soil fertility characteristics; mycorrhizal infection rate

2017–01–11 接受日期：2017–05–12

上海市綠化和市容管理局攻關項目（G140501）；上?？茖W技術委員會（17DZ2252000）資助。

湯珧華（1970—），女，江西永新人，碩士，高級工程師，主要從事古樹的保護、復壯等研究工作。E-mail：2073786014@qq.com