黃登婧，張 靜，霍建強(qiáng) ，程曉月，張建旗，廖偉彪

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州市園林科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730070)

法桐(Platanusorientalis)，又名三球懸鈴木、法國(guó)梧桐、凈土樹(shù)、鴆摩羅什樹(shù)、祛汗樹(shù)。為大喬木，樹(shù)高可達(dá)20～30 m，樹(shù)冠呈闊鐘形；干皮灰褐綠色至灰白色，呈薄片狀剝落；花期4～5月，果實(shí)9～10月成熟[1]。作為國(guó)際上甄選的4大優(yōu)良行道樹(shù)之一，具有行道樹(shù)之王的美稱[2]。其遮陰效果好，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，又具有凈化空氣、減少噪音的作用，被世界各地廣泛栽植[3-4]。法桐的缺點(diǎn)是幼葉表面絨毛脫落會(huì)造成環(huán)境污染，也會(huì)引起少數(shù)行人發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)。但法桐絨毛和果實(shí)脫落時(shí)正好在雨季，它所造成的污染相對(duì)較小[5-6]。法桐根系分布淺、耐修剪、喜濕潤(rùn)溫暖、適宜于酸性或中性,且排水條件良好的土壤。鑒于以上的各種優(yōu)點(diǎn)及蘭州的栽培條件，張瑜等[7]、唐紅等[8]報(bào)道蘭州市應(yīng)該更多推廣應(yīng)用法桐。有關(guān)蘭州市行道樹(shù)的調(diào)查結(jié)果顯示，蘭州市行道樹(shù)搭配相對(duì)比較單一，包括法桐在內(nèi)的新樹(shù)種的栽植量依舊很小，僅占39%，且法桐多以幼、中齡樹(shù)為主，老樹(shù)少，長(zhǎng)勢(shì)較好[7]。近幾年，雖然蘭州市的行道樹(shù)逐漸變得多元化，新樹(shù)種被大量引進(jìn)，但在栽植后發(fā)現(xiàn)包括法桐在內(nèi)的一些樹(shù)種出現(xiàn)了生長(zhǎng)緩慢，樹(shù)葉早期發(fā)黃、枯稍、死頂、枯邊、枯枝等現(xiàn)象[9]。法桐在蘭州和其他地方也存在類似的現(xiàn)象，如蘇州古城區(qū)和北京市等地的法桐都有逐漸衰老的現(xiàn)象，其葉片發(fā)黃、長(zhǎng)勢(shì)衰弱和病蟲(chóng)害增多等現(xiàn)象[10-11]。根據(jù)法桐的生長(zhǎng)特性，針對(duì)以上問(wèn)題有相關(guān)研究提出了相應(yīng)的改善措施，如培育生長(zhǎng)快、壽命長(zhǎng)、抵抗強(qiáng)的速生苗或者直接進(jìn)行大樹(shù)移栽；及時(shí)進(jìn)行整枝修剪管理；改善土壤條件、病蟲(chóng)害防治等[4,12]。

對(duì)蘭州市行道樹(shù)的相關(guān)研究，主要集中在行道樹(shù)樹(shù)種的選擇與搭配、養(yǎng)護(hù)與管理、土壤養(yǎng)分含量及鹽堿性測(cè)定和施用有機(jī)肥對(duì)土壤肥力的影響等方面。而對(duì)法桐生長(zhǎng)過(guò)程中樹(shù)體及其立地土壤養(yǎng)分狀況的研究目前報(bào)道較少。因此，采用葉分析法和土壤診斷法對(duì)蘭州市具有代表性的4個(gè)區(qū)內(nèi)法桐的葉片營(yíng)養(yǎng)及立地土壤養(yǎng)分等進(jìn)行測(cè)定，并分析了兩者之間的相關(guān)性，為蘭州市行道樹(shù)法桐的生長(zhǎng)管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

2016年10月15日和2017年5月15日分別在蘭州市西固區(qū)(重工業(yè)區(qū))、安寧區(qū)(居民區(qū))、七里河區(qū)(交通樞紐區(qū))和城關(guān)區(qū)(交通樞紐及工業(yè)區(qū))進(jìn)行取樣，每個(gè)區(qū)隨機(jī)選取4個(gè)街道進(jìn)行取樣。每個(gè)街道4個(gè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)之間間隔15 m。取樣時(shí)在樹(shù)冠外圍東、南、西、北4個(gè)方向，用高枝剪分別剪取外圍新梢中部生長(zhǎng)健康、無(wú)病蟲(chóng)害的葉片各25片，編號(hào)后放入保鮮盒。用土鉆分別采集與葉片取樣相對(duì)應(yīng)樹(shù)木的立地土壤，隨機(jī)在距樹(shù)干20～30 cm處分別取0～20，20～40和40～60 cm土層的土壤各3份，混勻后分別裝入自封袋編號(hào)待用。

1.2 樣品處理

及時(shí)清洗帶回的新鮮葉片，用濾紙吸去水分，測(cè)定葉片相對(duì)含水量(RWC)。其余葉片清洗干凈并吸干表面水分經(jīng)20 min，105℃殺青，置于75℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干之后粉碎，貯存于無(wú)菌玻璃瓶中，貼標(biāo)簽備用。將土壤自然風(fēng)干并去除雜物，研磨后經(jīng)1 mm孔徑篩子過(guò)篩，貯存于信封中做標(biāo)注備用。

1.3 指標(biāo)的測(cè)定

葉片葉綠素含量用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定；全氮—H2SO4混合加速劑—蒸餾法；全磷—鉬銻抗比色法；全鉀—火焰光度計(jì)法；鈣、鎂、銅、鐵—干灰化—原子吸收分光光度法。土壤pH-酸度計(jì)電位法；土壤有機(jī)質(zhì)—高溫外加熱重鉻酸鉀容量法；速效氮—堿解擴(kuò)散法；速效磷—碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀—醋酸銨浸提—火焰光度法；交換性鈣、鎂和有效銅、鐵—原子吸收分光光度法[13-14]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理；用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行顯著性分析，并用Duncan法進(jìn)行多重比較，用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片相對(duì)含水量、葉綠素和營(yíng)養(yǎng)元素含量分析

在夏季，4個(gè)區(qū)內(nèi)葉片的RWC、葉綠素、全N、全P、全K、Ca、Mg和Fe的含量變化均不顯著，而Cu含量在西固區(qū)顯著高于安寧區(qū)和七里河區(qū)；秋季，葉片RWC、全N、全P、全K、Mg和Fe的含量在各區(qū)都無(wú)顯著差異，城關(guān)區(qū)葉片的葉綠素、安寧區(qū)葉片的Ca含量顯著低于其他區(qū)，并且這2個(gè)區(qū)中葉片的Cu含量都顯著低于另外2個(gè)區(qū)。在4個(gè)試驗(yàn)區(qū)中，葉片的RWC、全P和Cu的含量都為夏季高于秋季，其中Cu的含量差異顯著。而葉片Ca、Mg含量都為秋季高于夏季，但差異不顯著，其余指標(biāo)在各區(qū)夏季秋季之間變化不顯著。安寧區(qū)的葉片RWC和Ca含量比其他區(qū)低，但差異不顯著。葉片所含的各種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素中含量最高的是全N(25.22～27.59 g/kg)其后依次為Ca、全K、全P、Mg、Fe，最少的是Cu(表1)。

表1 法桐夏秋季葉片營(yíng)養(yǎng)元素的含量

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 土壤養(yǎng)分含量分析

蘭州市的土壤整體偏堿性且養(yǎng)分含量也比較低，尤其是有機(jī)質(zhì)的含量。土壤pH和速效N的含量呈秋季高于夏季的狀態(tài)，后者在安寧區(qū)、七里河區(qū)和城關(guān)區(qū)內(nèi)夏、秋季間的含量差異顯著。其余指標(biāo)基本都是夏季含量高于秋季。有機(jī)質(zhì)的含量，除了安寧區(qū)，在其他3個(gè)區(qū)夏、秋季差異顯著；速效K在西固區(qū)兩季的含量存在顯著差異。忽略季節(jié)整體分析，安寧區(qū)土壤pH為4個(gè)區(qū)中最高，即其堿性最強(qiáng)，其次為城關(guān)區(qū)。此外，安寧區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K、交換性Ca和交換性Mg的含量都很低，尤其是速效N和速效P都顯著低于其他區(qū)，而速效K和交換性Ca的含量與其他區(qū)的含量間不存在顯著差異。土壤有效Cu的含量在西固區(qū)要顯著高于其他區(qū)。有效Fe的含量在夏、秋季和各區(qū)之間都基本無(wú)差異(表2)。

表2 法桐夏秋季土壤狀況

2.3 葉片相對(duì)含水量、葉綠素及營(yíng)養(yǎng)元素之間的相關(guān)性分析

法桐葉片中RWC的含量除了與全P含量呈負(fù)相關(guān)外(相關(guān)系數(shù)-0.65)，與其余各測(cè)定指標(biāo)均呈正相關(guān)，其中與Cu和Ca的相關(guān)性較大，相關(guān)系數(shù)分別為0.88和0.68。葉綠素含量與全N和Ca的含量呈負(fù)相關(guān)，與全P、全K、Mg、Cu呈正相關(guān)，與Fe含量顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.982(P<0.05)。葉片中全N含量與全P，Mg和Fe含量負(fù)相關(guān)，與全K，Ca和Cu呈正相關(guān)。葉片中Fe元素與全P正相關(guān)，與全K、Ca、Mg、Cu呈負(fù)相關(guān)，其中，Ca元素對(duì)Fe元素的抑制作用最顯著，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了-0.999(P<0.01)。全K含量與Mg含量負(fù)相關(guān)，與Ca、Cu、Fe呈正相關(guān)，其中與Fe的相關(guān)性系數(shù)很小，為0.02。葉片Ca含量與Fe含量負(fù)相關(guān)，與Mg和Cu成正相關(guān)。Mg含量與Cu、Fe含量、Cu含量與Fe含量皆為正相關(guān)(表3)。

表3 法桐葉片各測(cè)定指標(biāo)間的相關(guān)性

注：*表示P<0.05水平下顯著相關(guān)，**表示P<0.01水平下顯著相關(guān)，下同

2.4 土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性分析

土壤各礦質(zhì)元素之間存在相互作用，法桐立地土壤的pH與其他各測(cè)定指標(biāo)的含量呈負(fù)相關(guān)，其中與有機(jī)質(zhì)、速效P含量相關(guān)性較大，相關(guān)系數(shù)分別為-0.93和-0.90。土壤有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P含量與各營(yíng)養(yǎng)元素含量都呈正相關(guān)，但都不顯著。速效P含量與有機(jī)質(zhì)和速效N的含量相關(guān)性較大，分別為0.88和0.87。土壤交換性Ca與交換性Mg顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.999(P<0.01)(表4)。

2.5 土壤pH、養(yǎng)分和葉片相對(duì)含水量、葉綠素及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性分析

法桐土壤pH與葉片RWC、葉綠素、全N、全K、Ca和Cu的含量呈負(fù)相關(guān)，與葉片其余測(cè)定指標(biāo)呈正相關(guān)，其中與RWC相關(guān)性顯著，相關(guān)系數(shù)為0.962(P<0.05)。土壤有機(jī)質(zhì)含量與葉片RWC、葉綠素、全N、全K、Ca、Cu和Fe正相關(guān)，與全P和Mg呈負(fù)相關(guān)。土壤速效P與葉片中全N、全K、Ca、Mg、Cu和Fe都呈正相關(guān)，與葉片全P顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.955。土壤速效N和速效P與葉片全P顯著負(fù)相關(guān)分別為-0.955、-0.964(P<0.05)，而與Ca顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.962、0.967(P<0.05)。土壤有效Cu與葉片全K顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.999(P<0.01)。葉片中N、Ca、Cu和Fe與其在土壤中的含量呈正相關(guān)，而P和Mg負(fù)相關(guān)(表5)。

表4 法桐立地土壤各測(cè)定指標(biāo)間的相關(guān)性

表5 法桐立地土壤養(yǎng)分與其葉片營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性

3 討論

研究結(jié)果顯示，夏季和秋季蘭州市法桐葉片和立地土壤中的養(yǎng)分狀況有一定的差異，這與法桐的生長(zhǎng)規(guī)律和生長(zhǎng)機(jī)理密切相關(guān)。在生長(zhǎng)過(guò)程中，植物從土壤中吸收養(yǎng)分供應(yīng)植株生長(zhǎng)，而被運(yùn)送到生長(zhǎng)部位的養(yǎng)分又會(huì)通過(guò)調(diào)控庫(kù)—源關(guān)系的方式來(lái)滿足自身在不同的生長(zhǎng)階段對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)元素的種類和數(shù)量的需求[15]。因此，在夏、秋兩季對(duì)法桐葉片和立地土壤進(jìn)行養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果有所不同。法桐葉片中全K的秋季含量高于夏季，這與張靜等[16]對(duì)沙田柚的研究結(jié)果相反。因此時(shí)(10月)法桐的果實(shí)已經(jīng)成熟，鉀元素不再被更多地運(yùn)到果實(shí)而是轉(zhuǎn)移到葉片中，使得葉片中K的含量有所增加。法桐葉片中含量最高的是全N，其后依次為Ca、全K、全P、Mg、Fe，全P和Mg含量差異較小，含量最少的是Cu。這與黃開(kāi)順等[17]的研究結(jié)果一致。

蘭州市的土壤偏堿性并且相對(duì)比較貧瘠[9,18]，這一結(jié)果在試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。其中有機(jī)質(zhì)含量極低，除了施肥管理不到位以外，與人類的清掃行為和道路擴(kuò)建與過(guò)度鋪裝等也有密切關(guān)系。道路擴(kuò)建和過(guò)度鋪裝減少了土壤與空氣的接觸面積，從而減少了土壤中微生物的活性，而人類對(duì)落葉和雜草等的清除使土壤不能夠通過(guò)微生物的降解作用來(lái)增加有機(jī)物質(zhì)的積累。在4個(gè)試驗(yàn)區(qū)中，安寧區(qū)法桐立地土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況最差且pH最大，這與前期有關(guān)蘭州市七葉樹(shù)立地土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況西固區(qū)土壤養(yǎng)分最差的結(jié)果不一致[9]，主要與取樣地點(diǎn)以及樹(shù)種不同有關(guān)。西固區(qū)葉片和土壤中的Cu含量都明顯高于其他區(qū)，這一結(jié)果主要是由于西固區(qū)是甘肅省和蘭州市的核心工業(yè)區(qū)，為中國(guó)西部最大的石油化工基地，其生產(chǎn)過(guò)程中排放的含Cu的污染物的量相比于其他區(qū)要明顯高于其他地區(qū)。

樹(shù)體中水分和營(yíng)養(yǎng)的供給主要來(lái)源于土壤，但葉片和土壤中的礦質(zhì)元素并不是孤立存在的，其之間有的會(huì)存在相互協(xié)同作用，而有的則會(huì)發(fā)生拮抗作用[19-20]，陳娟[10]對(duì)蘇州法桐的立地土壤進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)土壤呈弱堿性，同時(shí)鐵和磷的供應(yīng)不足，這與試驗(yàn)結(jié)果一致，因?yàn)檩^高的pH使得土壤中的磷和鐵元素處于不易被吸收的狀態(tài)，從而使可被利用的有效態(tài)含量減少。此外，土壤的pH與土壤的速效N、速效K、交換性Ca和有效Cu都呈負(fù)相關(guān)(表2)，因此pH較高時(shí)，從土壤吸收轉(zhuǎn)運(yùn)到葉片的相應(yīng)礦質(zhì)元素的含量也就比較少，從而使得土壤pH與這些礦質(zhì)元素在葉片中的含量呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而這些礦質(zhì)元素的減少又密切影響著樹(shù)體的光合、蒸騰等代謝過(guò)程，使RWC和葉綠素也有所減少。這與王莉莉[21]研究土壤pH對(duì)植物生長(zhǎng)及生理特性影響的結(jié)果一致。在法桐立地土壤中，與臧成鳳等[22]的研究結(jié)果一致，速效P與葉片中全N、全K、Ca、Mg、Cu和Fe含量都呈正相關(guān)，但也有研究發(fā)現(xiàn)磷肥會(huì)妨礙氮、鉀的吸收，在磷肥的量過(guò)多時(shí)發(fā)生[23]。此外也有研究顯示在果樹(shù)吸收過(guò)程中P與Cu存在拮抗的關(guān)系，可能與根際培養(yǎng)介質(zhì)中的氧化還原狀況、pH以及微生物環(huán)境有關(guān)，其具體的原因還需要做進(jìn)一步研究。近期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)銀杏對(duì)氮素和鉀的吸收具有協(xié)同作用[24]，這一結(jié)果同樣存在于蘭州市法桐中。在土壤條件最差的安寧區(qū)中，葉片與土壤養(yǎng)分之間的相互關(guān)系有較明顯的體現(xiàn)，如安寧區(qū)法桐葉片中Ca的含量低，同時(shí)它在土壤中的含量也很低，而葉片與土壤中Ca元素的相關(guān)性分析顯示兩者呈正相關(guān)，可見(jiàn)是土壤中Ca元素的不足導(dǎo)致其在葉片中的含量低的狀況。

4 結(jié)論

通過(guò)葉分析法和土壤養(yǎng)分診斷法測(cè)定并分析葉片營(yíng)養(yǎng)和土壤養(yǎng)分相互關(guān)系，蘭州市法桐立地土壤總體呈堿性，營(yíng)養(yǎng)狀況較差，尤其是安寧區(qū)，其土壤的有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P、速效K、交換性Ca和交換性Mg的含量都很低，且該區(qū)葉片的營(yíng)養(yǎng)狀況相對(duì)較差。4個(gè)區(qū)中法桐葉片和立地土壤中的營(yíng)養(yǎng)狀況在夏、秋季的狀況有差異，且法桐葉片中的營(yíng)養(yǎng)元素含量與其立地土壤中各元素的含量之間存在協(xié)同或拮抗作用。在對(duì)蘭州市法桐進(jìn)行施肥管理時(shí)，應(yīng)根據(jù)葉片和土壤的實(shí)際營(yíng)養(yǎng)狀況，結(jié)合不同生長(zhǎng)期對(duì)養(yǎng)分的需求合理施肥(尤其是安寧區(qū))，建議少施堿性肥料。