基于TRU系統對三種不同立地條件下川山茶根系空間分布的研究

鄒世慧，李玲莉，田 中，何永鉥，周 利，宋春艷

（1.重慶市風景園林科學研究院，重慶 401329；2.重慶市城市園林綠化工程技術研究中心，重慶 401329；3.重慶市大足區公園管理所，重慶 402360；4.重慶市南山植物園管理處，重慶 400065）

樹木雷達檢測系統（tree radar unit，以下簡稱TRU）自引入中國后，被廣泛用于樹干空腐檢測和根系空間分布無損檢測，如康越程［1］對黃陵古側柏空腐規律進行研究，肖夏陽等［2］對頤和園古柳木樹木軀干內部缺陷探測識別，田凌鴻［3］對天水市伏羲廟古側柏健康無損傷診斷與評價，賴娜娜等［4］對側柏古樹進行根系分析，紀文文等［5］對小興安嶺典型樹種粗根分布進行研究等。TRU系統作為高效的淺層探測方法，具有操作簡單靈活、剖面直觀、無損性等優點［6］。近年來，隨著園林綠化事業的高速發展，TRU系統在無損檢測樹木根系空間分布、探索城市綠地中植物根系分布規律等領域具有廣闊的應用前景。

川山茶（Camellia szechuanensisChien）作為山茶的一個重要品系，因其主要分布在四川地區而得名［7］。1986年7月，原四川省重慶市第十屆人民代表大會常務委員會第十九次會議就已經確定山茶花為重慶市市花［8］。因川山茶在園林應用中存在種得活、養不好、緩苗期過長等問題，極大地限制了其推廣應用。目前，國內規模較大的川山茶搜集、生產和園林應用地點中，以南山植物園山茶園收集、展示川山茶品種類型最為齊全，并于2016年入選首批國家花卉種質資源庫；龍茶花海位于四川珙縣境內，種植茶花超過333 hm2，被國際茶花協會主席格利高里·戴維斯贊譽為“世界最大的茶花基地”；永川區以茶竹為文化特色，在園林綠化中大量應用川山茶，是重慶市川山茶應用數量較多、效果較好的區縣。

本文采用TRU系統，對南山植物園山茶園、龍茶花海和永川道路、公園綠地內的川山茶植株進行根系非破壞性檢測，探索粗度≥1 cm的根系在3個調查地點的分布特點，以期探索限制川山茶園林應用的因子，為其市街推廣應用提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

以南山植物園山茶園、龍茶花海和永川區道路、公園綠地的川山茶植株為試驗對象。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗測定方法 試驗采用產自美國的樹木雷達檢測系統（900 MHz雷達天線，可分辨最小根系直徑1 cm），探測掃描以樹為圓心，半徑為0.5 m和1 m圓斷面上，0～72 cm土層中直徑≥1 cm的根系分布情況。根據生長場地實際情況，分別測定距樹干基部0.5 m與1.0 m圓斷面處≥1 cm粗的根系分布情況。

1.2.2 單株選擇方法 選擇距樹干2 m以內無灌木、無大型雜草生長的川山茶植株。其中，山茶園和龍茶花海選擇地徑3～12 cm 10個徑級長勢較好的茶樹植株，每個徑級不少于3棵；永川區選擇興龍大道、紅河大道、望賢公園、興龍湖公園和靈猴廣場的典型植株，每個地點不少于5棵。

1.2.3 土壤質量測定方法 采用混合采樣法，在距樹干30 cm處采取0～30 cm深的土壤樣品，共計7個，送至重慶市土壤質量檢測中心，測定pH、EC值、有機質含量、有效氮、有效磷、速效鉀、＞2 mm礫石含量和土壤質地等8項指標。

1.3 數據處理

采用Excel和SPSS 19.0對試驗數據進行匯總、方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 土壤質量基本情況

7個樣地的土壤理化指標測定結果見表1。7個樣地的土壤質地為壤土或砂質壤土，在土壤pH方面，川山茶更適宜生長在酸性及中性土壤中［7］。龍茶花海為強酸性土壤，山茶園、永川區興龍公園和靈猴廣場為酸性和中性土壤，永川區興龍大道、紅河大道和望賢公園為堿性土壤；在EC值方面，山茶園和龍茶花海的EC值較低（0.262 mS/cm和0.105 mS/cm），永川區5個樣地的EC值主要分布于0.288～0.351 mS/cm之間；有機質含量方面，山茶園和龍茶花海的有機質含量較高，為55.6 g/kg和59.2 g/kg，其次為永川區紅河大道28.7 g/kg，永川區其他4個樣地的有機質含量較低，在9.16～18.1 g/kg之間，是山茶園和龍茶花海的1/6～1/3；在有效氮、有效磷和速效鉀含量方面，以山茶園最高，永川區紅河大道和龍茶花海次之，永川區其他4個樣地含量較低；＞2 mm礫石含量方面，除了山茶園和龍茶花海無＞2 mm礫石外，永川區5個樣地均有不同程度的＞2 mm礫石，含量在11.3%～39.4%之間。

表1 土壤理化指標測定結果

由此可見，山茶園和龍茶花海的土壤呈酸性和中性，有機質含量、有效氮和有效磷含量較高，無＞2mm礫石，更適合川山茶的生長。結合調查發現，永川區紅河大道和興龍湖公園茶樹長勢較好，紅河大道茶樹可能與其土壤中較高的有機質含量、有效氮、有效磷和速效鉀含量有關，興龍湖公園茶樹可能與其酸性土壤更有利于營養吸收相關。

2.2 山茶園茶樹根系分布

2.2.1 粗度≥1 cm根系縱向分布 不同土層深度中，山茶園茶樹≥1 cm粗的根數多重比較結果見表2。由表2可知，隨著土壤深度的增加，距樹干0.5 m和1.0 m根數均呈先增加后減少的趨勢，約有51%粗度≥1 cm的根分布在深度20～40 cm土層中，并與深度0～20 cm和40～72 cm土層中的根數均達極顯著差異。其中，距樹干0.5 m的圓斷面處，深度40～72 cm（6個）土層中的根數雖然比0～20 cm（5個）的多，但未達到極顯著差異；距樹干1.0 m的圓斷面處，深度40～72 cm土層中的根數（12）較0～20 cm（5）的多，達到極顯著差異。

表2 山茶園茶樹不同土層深度中粗度≥1 cm根數多重比較結果

由此可見，山茶園茶樹78%～85%的粗度≥1 cm的根分布在深度20～72 cm的土層中，其中約一半的根分布在20～40 cm深的土層中，深度0～20 cm土層中，粗度≥1 cm的根數較少。

2.2.2 粗度≥1 cm根系橫向分布情況 距樹干0.5m和1.0 m圓斷面處，粗度≥1 cm根系分布多重比較結果見表3。由表3可知，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數為20個，較距樹干1.0 m處少，并達到極顯著水平；距樹干0.5 m和1.0 m處根系分布的最深深度和最淺深度無顯著變化，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根系主要分布在12.89～56.19 cm的土層中，距樹干1.0 m處根系主要分布在9.79～59.24 cm的土層中。

表3 山茶園距樹干0.5 m和1.0 m處茶樹根系分布多重比較結果

由此可見，隨距樹干距離增加，粗度≥1 cm的根數從20增加至35，根系的分布范圍進一步擴大，主要分布于深度9.79～59.24 cm的土層中。

2.2.3 徑級對根系分布的影響 距樹干0.5 m圓斷面處，10個徑級茶樹的≥1 cm粗根系分布多重比較結果見表4。由表4可知，隨著茶樹地徑粗度的增加，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數呈減少趨勢，粗度≥1 cm根系的最深分布深度和最淺分布深度無顯著差異。其中，地徑7.0～7.9 cm茶樹植株的根數與其他徑級的無顯著差異，可見以地徑7.0～7.9 cm為界，地徑3.0～6.9 cm的茶樹每株長有粗度≥1 cm的根數為27～33，地徑8.0～12.9 cm茶樹每株長有粗度≥1cm的根數為15～26；10個徑級茶樹中，粗度≥1 cm根系的最深分布深度范圍是53.04～62.08 cm，最淺分布范圍是5.86～12.67 cm。

表4 山茶園距樹干0.5 m處10個徑級茶樹根系分布多重比較結果

2.3 龍茶花海茶樹根系分布

2.3.1 粗度≥1 cm根系縱向分布 不同土層深度中，龍茶花海茶樹≥1 cm粗根數多重比較結果見表5。由表5可知，隨著土壤深度的增加，距樹干0.5 m和1.0 m處根數均呈逐漸減少的趨勢，0～20 cm和20～40 cm土層深度中，粗度≥1 cm根數相似（分別為14和13、19和18個），并無極顯著差異，卻與40～72 cm土層中的根數達到極顯著差異。可見0～40 cm深的土層中，距樹干0.5 m和1.0 m的圓斷面處，粗度≥1 cm根數占總根數比例達80～82%。其中，深度0～20 cm和20～40 cm的土層中，根數占比較平均（約40%）。

表5 龍茶花海茶樹不同土層深度中粗度≥1 cm根數多重比較結果

2.3.2 粗度≥1 cm根系橫向分布情況 距樹干0.5m和1.0 m圓斷面處，粗度≥1 cm根系分布多重比較結果見表6。由表6可知，距樹干0.5 m和1.0 m處粗度≥1 cm根數分別為34個和46個，距樹干0.5 m處的根數較距樹干1.0 m處少，并達到極顯著水平；距樹干0.5 m和1.0 m處根系分布的最深深度無顯著差異，分布在54.44～56.71 cm深的土層中。距樹干0.5 m和1.0 m處根系分布的最淺深度有顯著差異，分布在深度0.89～2.08 cm土層中；距樹干0.5 m處，粗度≥1 cm根系主要分布于深度2.08～54.44cm的土層中；距樹干1.0 m處，粗度≥1 cm根系主要分布于深度0.89～56.71cm的土層中。

表6 龍茶花海距樹干0.5 m和1.0 m處茶樹根系分布多重比較結果

由此可見，隨距樹干距離增加，龍茶花海茶樹的粗度≥1 cm根數從34個增加至46個，根系的分布范圍進一步擴大，主要分布于0.89～56.71 cm深的土層中。

2.3.3 徑級對根系分布的影響 距樹干0.5 m圓斷面處，10個徑級茶樹粗度≥1 cm的根系分布多重比較結果見表7。由表7可知，隨著茶樹地徑粗度的增加，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數呈先增加后減少的趨勢，粗度≥1 cm根系的最深分布深度和最淺分布深度無顯著差異。其中，地徑5～7.9 cm茶樹的根數較多，分別為38、43和37；10個徑級中，粗度≥1 cm根系最深分布深度范圍是45.06～60.56 cm，最淺分布范圍是0.63～5.07 cm。

表7 龍茶花海距樹干0.5 m處10個徑級茶樹根系分布多重比較結果

2.4 永川區園林栽植茶樹根系分布

2.4.1 粗度≥1 cm根系縱向分布情況 不同土層深度中，永川區園林栽植茶樹的粗度≥1 cm根數多重比較結果見表8。由表8可知，隨著土壤深度的增加，距樹干0.5 m和1.0 m根數均呈逐漸減少的趨勢，深度0～40 cm的土層中，粗度≥1 cm根數分別占總根數的82%和77%，其中深度0～20 cm土層中粗度≥1 cm根數占比為45%和54%。由此可見，永川區園林栽植茶樹根系分布較淺，主要分布在0～20 cm深的土層中。

表8 永川區園林栽植茶樹不同土層深度中粗度≥1 cm根數多重比較結果

2.4.2 粗度≥1 cm根系橫向分布 距樹干0.5 m和1.0 m圓斷面處，永川區園林栽植茶樹粗度≥1 cm根系分布多重比較結果見表9。由表9可知，距樹干0.5 m和1.0 m處粗度≥1 cm根數分別為11和13，距樹干0.5 m處的根數較距樹干1.0 m處少，未達到顯著水平；距樹干0.5 m和1.0 m處根系分布的最深深度和最淺深度無顯著差異；距樹干0.5 m處，粗度≥1 cm根系主要分布于深度9.40～40.34 cm的土層中；距樹干1.0 m處，粗度≥1 cm根系主要分布于深度10.70～44.79 cm的土層中。

由此可見，隨距樹干距離增加，粗度≥1 cm的根數從11增加至13，根系的分布范圍進一步擴大，主要分布于9.40～44.79 cm深的土層中。

2.5 3個調查地點根系分布差異對比

經調查發現，永川區園林栽植茶花的地徑為4.8～9.2 cm，與山茶園和龍茶花海相同徑級茶樹進行方差分析和多重比較，結果見表10。由表10可知，距樹干0.5 m圓斷面處，3個調查地點茶樹的粗度≥1 cm的根數有極顯著差異，從大到小順序為：龍茶花海（33）＞山茶園（25）＞永川區園林栽植（11）；3個調查地點的根系分布最深深度有極顯著差異，永川區園林栽植茶樹根系分布最深深度（41.35 cm）淺于山茶園（57.25 cm）和龍茶花海（54.45 cm）；3個調查地點的根系分布最淺深度有極顯著差異，龍茶花海茶樹根系分布最淺深度（2.72 cm）淺于山茶園（8.44 cm）和永川區園林栽植（9.76 cm）。

表10 3個調查地點距樹干0.5 m和1.0 m處根系分布多重比較結果

距樹干1.0 m圓斷面處，3個調查地點茶樹的粗度≥1 cm根數有極顯著差異，從大到小順序為：龍茶花海（45）＞山茶園（32）＞永川區園林栽植（12）；3個調查地點的根系分布最深深度無顯著差異，主要分布于深度45.22～57.04 cm土層中；3個調查地點的根系分布最淺深度有極顯著差異，龍茶花海茶樹根系分布最淺深度（1.01 cm）淺于山茶園（5.57 cm）和永川區園林栽植（11.12 cm）。

由此可見，與南山植物園山茶園和龍茶花海相比，永川區園林栽植茶樹的根數較少，粗度≥1 cm的根系主要分布于9.76～45.22 cm土層中，根系的延伸能力較差。結合表1發現，這與園林綠化中土壤質量較差有關。

3 小結與討論

整體而言，在距樹干1.0 m范圍內，川山茶粗度≥1 cm根系表現為：根系分布范圍進一步擴大，最深分布深度在62 cm左右，最淺分布深度可達地表，甚至肉眼可見；隨著地徑粗度的增加，距樹干0.5 m處根數呈先增加后減少的趨勢，山茶園以地徑7.0～7.9 cm為分界點，龍茶花海以地徑5.0～7.9 cm的根數最多，可見地徑超過5.0～7.9 cm后，茶樹根系的主要分枝已經基本形成，根系更側重于伸長生長，以拓展營養吸收空間。同時也發現，地徑5.0～7.9 cm的茶樹，粗度≥1 cm根系主要分布在距樹干0.5 m范圍內，可為苗木移栽過程中土球挖取范圍提供數據參考。

不同地點的根系分布特點及對比分析如下。

1）山茶園茶樹粗度≥1 cm根系分布特點。距樹干0.5 m和1.0 m圓斷面處，78%～85%粗度≥1 cm的根分布在20～72 cm深的土層中，其中約一半的根分布在20～40 cm深的土層中，深度0～20 cm土層中，粗度≥1 cm的根數相對較少；隨著距樹干距離增加，粗度≥1 cm的根數從20增加至35，分布范圍從12.89～56.19 cm擴大至9.79～59.24 cm；隨著茶樹徑級增加，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數呈減少趨勢，以地徑7.0～7.9 cm為分界點，地徑3.0～6.9 cm的茶樹每株長有粗度≥1 cm的根數為27～33，地徑8.0～12.9 cm茶樹每株長有粗度≥1 cm的根數為15～26；不同徑級茶樹粗度≥1 cm根系的最深分布深度范圍53.04～62.08 cm，最淺分布范圍5.86～12.67 cm。

2）龍茶花海茶樹粗度≥1 cm根系分布特點。距樹干0.5 m和1.0 m的圓斷面處，0～40 cm深的土層中，粗度≥1 cm根數占總根數比例達80%～82%。其中，深度0～20 cm和20～40 cm的土層中，根數占比較平均（約40%）；隨著距樹干距離增加，粗度≥1 cm的根數從34增加至46，分布范圍從2.08～54.44 cm擴大至0.89～56.71 cm；隨著茶樹地徑粗度的增加，距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數呈先增加后減少的趨勢，其中地徑5～7.9 cm的茶樹根數較多，分別為38、43和37；10個徑級中，粗度≥1 cm根系最深分布深度范圍是45.06～60.56 cm，最淺分布范圍是0.63～5.07 cm。

3）永川區園林栽植茶樹粗度≥1 cm根系分布特點。距樹干0.5 m和1.0 m的圓斷面處，0～40 cm深的土層中，粗度≥1 cm根數分別占總根數的82%和77%，其中0～20 cm土層中粗度≥1 cm根數占比為45%和54%，可見，永川區園林栽植茶樹根系分布較淺，主要分布在0～20 cm深的土層中；隨著距樹干距離增加，粗度≥1 cm的根數從11增加至13，根系的分布范圍從9.40～40.34 cm擴大至10.70～44.79 cm。

4）與南山植物園山茶園和龍茶花海相比，距樹干0.5 m和1.0 m的圓斷面處，永川區園林栽植的相同徑級茶樹≥1 cm粗的根數較少，近半數根系分布在0～20 cm的土層中，根系的延伸能力較差。這與賴娜娜等［4］的研究結果相似，在城市環境下樹木60%～90%的根系基本都分布在表層20 cm之內［4］。結合永川區土壤理化性質分析結果發現，山茶園和龍茶花海的土壤呈酸性和中性，有機質含量、有效氮、有效磷和速效鉀含量較高，更適合川山茶的生長；永川區5個調查樣點中，土壤整體呈中性至堿性，除紅河大道相對較好外，土壤較瘠薄，其中有機質含量僅為山茶園和龍茶花海的1/6～1/2，有效氮含量為山茶園的1/6～1/4。

5）南山植物園山茶園與龍茶花海的根系分布深度不同可能與其土壤質量和樹齡相關。南山植物園古茶苑建于1970年后期，地徑8 cm以上的試驗植株均來源于此。龍茶花海茶樹種于1990年前后，因立地條件相差較大，所以相同徑級茶樹，樹齡相差較大，導致根系分布特點有所不同；再者，試驗觀察發現，龍茶花海雖為壤土，卻分為黑色和黃色兩種，分布于0～30 cm和30 cm及以下土層中，經檢測發現，黑色壤土富含有機質和無機營養，黃色壤土相對貧瘠。

綜上所述，山茶花作為重慶市花，其園林推廣應用更能彰顯該市“山水之城，美麗之地”的人文特色。研究結果表明，川山茶≥1 cm粗的根系數量和分布深度與種植土壤質量密切相關。改善川山茶種植土壤質量，特別是調整pH、有機質含量和有效氮、有效磷和速效鉀含量，使之滿足川山茶生長需要，對縮短川山茶種植后的緩苗期、快速恢復長勢至關重要；建議改土深度不少于60 cm，因為賴娜娜等［4］研究表明，幾乎所有具有支撐作用的根系都分布在60 cm深的土壤中，川山茶作為常綠小喬木，植株高度可達9 m［9］，改土后更能促進茶樹深扎根，為地上部分的正常生長提供保障。