七葉樹葉片營養與立地土壤狀況的相關性分析

張建旗，趙峰，黃蓉，程曉月

(蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州 730070)

葉片是樹木的營養器官，是樹木生命活動所需能量的主要來源之一；葉片中營養元素含量會對葉片的健康造成影響，與整個樹體健康狀態密切相關。土壤是城市園林植物生長的介質和養分供應者，是影響行道樹生長的重要環境因子，其質量的好壞直接影響園林植物能否健康生長[1-2]。因此，研究城市園林樹木營養狀況是建設國家園林城市的重要內容。南京、上海、深圳、哈爾濱、沈陽等地的科研工作者對本地區城市土壤(多為城市綠地和工業污染區)進行了實地監測，對城市土壤的特性、分類、污染狀況等進行了研究，城市土壤對樹木生長的影響等也有大量的研究報道[3]。蘭州市對果樹葉片營養和土壤養分的相關性有報道[4]，但對園林樹木土壤和葉片養分關系的研究才剛剛起步，報道較少。

七葉樹(Aesculushippocastanum)屬于七葉樹科七葉樹屬，是世界著名的行道樹種之一。樹體高大雄偉，樹干挺拔，樹冠寬闊，綠蔭濃密，樹形優美，花大秀麗，果形奇特，是觀葉觀花觀果不可多得的樹種。在園林配置上，最適宜作為遮陰樹及行道樹，可在建筑前對植、路邊列植、或孤植、叢植于山坡、草地[5-6]。現歐美、日本等地將七葉樹作為行道樹、庭蔭樹廣泛栽培[7]。在蘭州市主城區七葉樹主要用于行道樹栽植，故本文對七葉樹葉片營養和立地土壤狀況相關因子進行分析，以期為蘭州市七葉樹的健康生長、合理施肥提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

蘭州市主城區(城關、七里河、西固、安寧區)地理坐標N 35°50′～36°55′，E 103°19′～103°59′，面積1 112.20 km2。市區海拔平均為1 520 m。屬溫帶干旱氣候，干燥少雨，年均氣溫9.8℃，極端最高溫39.8℃，極端最低溫-19.7℃，氣溫平均日較差12.9℃，年較差29.1℃，≥10℃的積溫為3 242.0℃，年均降水量311.7 mm，年最大降水量546.7 mm，最小降水量155.3 mm，降水主要集中在6～9月，占全年降水量的60%以上，全年日照時數平均2 446 h，年蒸發量1 600 mm，為年降水量的4～6倍，年相對濕度58%；無霜期185～200 d，最大凍土層1.2 m。主要土壤類型為黃綿土和淡灰鈣土[8]。

1.2 材料的采集

選取主城區內行道樹中可以代表蘭州市七葉樹生長現狀且樹齡10年左右的植株(表1)，于夏季(2016年7月)和秋季(2016年10月)在同一時間段利用高枝剪和土鉆分別對每棵樹的葉片和立地土壤進行采集，每個區隨機選取1個街道進行取樣，每個街道取6個樣點，樣點之間間隔15 m，共24棵樹。葉片主要從樹冠外圍東、西、南、北方向采集，各取外圍的新梢中部健康葉片(生長正常，無病蟲害)100片左右，裝入自封袋，編號后放入保鮮盒，及時帶回試驗室放入5℃冰箱中保存；土壤在離根際20～40 cm處，采集0～60 cm土層深度的土樣，每個樹穴重復3次，樣品混合裝入自封袋，編號后帶回試驗室備用。

表1 調查樹種的基本情況與調查地點

1.3 樣品處理

葉片經清水、蒸餾水沖洗后用濾紙吸干表面水分，及時測定葉片相對含水量(RWC)；其余葉片放入105℃鼓風烘箱中殺青20 min，然后在75℃下烘干至恒重，粉碎后置于滅菌后的玻璃瓶中。土壤經自然風干去雜質后，研細分別過1 mm和0.25 mm孔徑的篩子，裝入信封保存備用。

1.4 測定方法

葉片相對含水量采用稱重法；葉綠素利用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測定儀測定；全N采用H2SO4混合加速劑—蒸餾法；全P采用鉬銻抗比色法；全K采用火焰光度計法；全Ca和全Mg采用干灰化—原子吸收分光光度法；全Cu和全Fe采用原子吸收分光光度法[9-12]。

土壤pH值、有機質(OM)、有效P、速效K、水解N、交換性Ca、交換性Mg、有效Fe和有效Cu含量參照文獻[9-12]的方法測定。

1.5 數據分析

采用Excel軟件進行數據錄入和處理，分季節分析各項指標(4個區的平均值)，并運用SPSS 17軟件和Pearson法進行葉片和立地土壤之間的相關性分析。依據全國第二次土壤普查技術規程[13-14]對土壤狀況進行分級(表2)。

表2 土壤養分等級分級標準

2 結果與分析

2.1 葉片營養含量分析

不同季節葉片營養元素含量不盡相同，隨著生長季節的變化而變化，并存在著一定的差異(表3)。葉片所含的各種礦質營養元素中含量最高的是全N(29.39 g/kg)，其后依次為全K、全Ca、全P、全Mg和全Fe，最少的是Cu(表3)。葉片相對含水量、葉綠素、全N、全P、全K和全Cu含量均為夏季>秋季，夏季比秋季分別高出5.67%、10.10%、5.48%、8.18%、7.26%和13.16%；葉片中全Ca、全Mg和全Fe含量秋季略高于夏季，分別高出6.75%、0.65%和1.39%。

表3 葉片營養含量

2.2 土壤狀況分析

夏季和秋季土壤pH值平均在8.5以上，且調查區域內秋季土壤pH值、水解N、交換性Ca、交換性Mg和有效Cu含量明顯高于夏季，尤其是交換性Ca含量，秋季比夏季高353.84 mg/kg；其余指標則相反，夏季>秋季，但變化幅度不大(表4)。整體上，蘭州市土壤偏堿性，有機質的含量較低。蘭州市土壤pH值、有機質和水解N含量屬于四級土壤，速效P、速效K和交換性Ca含量屬于一級土壤，土壤交換性Mg、有效Cu和有效Fe含量屬于三級(表4)。

表4 土壤各指標含量

2.3 葉片與土壤各指標相關性分析

2.3.1 夏季葉片與土壤各指標間相關性分析 葉片相對含水量與土壤速效P和速效K含量呈正相關，與其他養分含量呈負相關，且與土壤交換性Ca含量顯著(P<0.05)負相關，相關系數為-0.541。葉片葉綠素含量與土壤速效K、有效Cu和有效Fe含量呈正相關，與其他養分含量負相關，且與土壤有效Cu和有效Fe含量顯著正相關(P<0.05)，相關系數分別為0.585和0.586。葉片中全N、全P和全K含量均與土壤交換性Ca含量極顯著(P<0.01)正相關，相關系數分別為0.652、0.692和0.671，與土壤交換性Mg含量顯著正相關(P<0.05)，相關系數分別為0.607、0.559和0.641；并且葉片中全N和全K含量與土壤速效N和土壤速效K含量負相關，與其他養分含量呈正相關；葉片全P含量與土壤中各養分含量均呈正相關，但相關性均不顯著。葉片中全Ca含量與土壤有機質、交換性Ca和交換性Mg含量呈負相關，與其他養分含量呈正相關，相關性不顯著。葉片中全Mg含量與土壤有機質、速效N和速效P含量呈負相關，與其他養分含量呈正相關，相關性未達到顯著水平。葉片中全Cu含量與土壤交換性Mg和有效Fe含量呈正相關，與其他養分含量呈負相關，且與速效N、P含量負相關性顯著(P<0.05)，相關系數分別為-0.511和-0.532；葉片中全Fe含量與土壤pH值和速效N、P、K含量呈負相關，與其他養分含量正相關，相關性均不顯著(表5)。

表5 夏季葉片營養與土壤各指標間相關性

2.3.2 秋季葉片營養與土壤各指標間相關性分析 葉片相對含水量與土壤pH值、速效P、有效Cu和有效Fe含量呈負相關，與其他養分含量呈正相關，相關性不顯著。葉片葉綠素含量與土壤pH值和交換性Mg含量呈負相關，與其他元素含量正相關，相關性不顯著。葉片全N和全P含量均與土壤pH值和速效N含量負相關，與其他養分含量均呈正相關，但相關性也不顯著。葉片全K和交換性Mg含量除了與土壤pH值負相關外，與其他元素含量均呈正相關。葉片交換性Ca含量與土壤pH值、速效K、有效Cu和有效Fe含量呈負相關，與其他養分含量呈正相關，且與速效N含量正相關性顯著(P<0.05)，相關系數0.769；葉片中有效Cu含量與土壤pH值、交換性Mg和有效Fe含量呈正相關，與其他養分含量呈負相關，相關性不顯著。葉片有效Fe含量與土壤pH值、速效P和有效Fe含量呈負相關，與其他養分含量正相關，相關性均不顯著(表6)。

表6 秋季葉片營養與土壤各指標間相關性

3 討論

植物種(或生態類型)在生理上對某種元素的需求是基本恒定的，其在葉內含量上的差異主要是由環境條件、養分供應水平和其他管理技術所造成的[15-16]。葉片作為有機物的合成場所，是代謝活動最活躍的器官，其營養元素含量和變化不僅可以反映植物代謝的類型，也可以揭示礦質元素的吸收和積累的狀況[17-19]。因此，把葉片作為診斷器官進行分析可以判斷植株的養分狀況，特別是植株處于潛在養分失調狀態，葉片或其他器官尚未出現不良癥狀時，通過葉片分析指導施肥，可防止樹體不良癥狀的發生。本研究表明，七葉樹葉片各營養元素含量夏季均高于秋季，這是因為葉是植物進行光合作用的主要器官，在各營養器官中生理機能最活躍，夏季光合作用強，因此營養元素含量高，這與吳家森等研究結果類似[20]；七葉樹葉片所含的各種營養元素中含量最高的是全N，其后依次為全K、全Ca、全P、全Mg和全Fe，最少的是Cu，這與黃開順等的研究結果一致[21]。

土壤是生態環境的重要組成部分，是植物營養的主要來源，是不斷地供應和協調植物生長發育所必需的水分、養分、空氣、熱量和其他生活必需條件的載體，具有一定的肥力，為植物提供養分和水分，同時也作為植物根系伸展、固持的介質。城市中的落葉、殘枝作為垃圾被清除，造成土壤營養循環中斷，基本上沒有養分補給，土壤養分含量較低[22]。有機質是土壤的重要組成部分，雖然有機質含量只占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起著多方面的作用[23]。土壤有機質的含量與土壤肥力呈正相關，在很大程度上影響著土壤結構、持水性、穩定性、緩沖性及生物多樣性等，影響著土壤中其他營養元素的可利用狀態和土壤的肥力及植物的生長[24]。整體上蘭州市的土壤偏堿性并且有機質含量較低，且兩者呈負相關，這是由于有機質在分解過程中產生單寧、有機酸多，導致pH值下降，這和呂世麗等人的研究結果相吻合[25]。土壤中速效磷和速效鉀含量較高，這和甘肅省的土壤普查結果相吻合[26]。原因除了施肥管理不到位以外，與城市的清掃行為和道路擴建與過度鋪裝等也有密切關系。

葉片和土壤中各元素含量并不是孤立存在的，它們存在著相互協同作用，甚至有的會發生拮抗作用[27-28]。樹體中的水分和營養供給主要來源于土壤，蘭州市土壤pH值較高，從而使土壤吸收轉運到葉片的營養元素的含量減少，因此土壤pH值與這些礦質元素在葉片中的含量呈負相關的關系，這與王莉莉研究結果一致[29]。七葉樹葉片中全N、全P和全K含量均與土壤交換性Ca含量顯著正相關，可見土壤中Ca元素的不足會導致其葉片營養元素含量低的狀況。

4 結論

蘭州市七葉樹葉片營養元素夏季高于秋季，立地土壤pH值偏高，有機質、水解N、交換性Mg、有效Cu和有效Fe的含量較低；葉片營養元素含量和立地土壤狀況在夏秋季的差異性不盡相同。因此，在養護管理時，可以在樹穴中埋入PVC管，以此為媒介，在生長季結合澆水往管里灌氮磷比例高的有機肥溶液或復合肥，使其更好的發揮肥力效應，以便增加土壤養分含量，來滿足植物生長需求。