杭州湖濱景區古樟樹不同立地土壤性狀分析

戚元春，王小德，肖昆侖，吳家森，錢小平，丁水龍

（1.浙江農林大學 園林學院，浙江 臨安 311300；2.杭州市園林文物局 湖濱管理處，浙江 杭州 310002；3.浙江農林大學 林業與生物技術學院，浙江 臨安 311300）

樟樹Cinnamomum camphora是杭州市市樹，在杭州市的古樹名木中占有較大比例。湖濱景區是杭州西湖風景區的 “門廳”和 “地標”，是品鑒濱湖陰晴雨霧的詩情玉帶，更是古木遺存、古跡豐蘊的文化寶地。自2000年杭州市政府啟動西湖綜合保護工程以來，景區沿線景觀得到了良好的修復和整治，通過新建西湖隧道、實施路面改造、開挖溝通水系[1]等一系列措施，實現湖濱景區湖城合璧的風貌特色。但這一改造措施也使得景區內古樟的自然生境受到不同程度的影響，主要包括施工時挖去古樟地表部分土層，地面改造采用不透水硬鋪裝、建筑拆除后遺留下磚塊、水泥等建筑垃圾等干擾因素，造成部分古樟生長勢呈逐年下降的趨勢。因此，對湖濱景區古樟樹冠投影下土壤理化性質和肥力狀況進行研究，剖析土壤性狀對古樟生長狀況的影響，有針對性地提出古樟的救治復壯措施，從而提升濱湖景區的綠化養護水平。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗點位于西湖湖濱景區的望湖樓、少年宮廣場、圣塘閘、湖濱公園、大華飯店、錢王祠綠地及湖心三潭映月綠地。根據西湖從海灣到瀉湖演進的歷史進程，湖東因沙淤成堤形成沖擊平原，進而形成最初的湖濱[2-3]，成土母質為泥沙沉積物。景區內現有百年以上古樟34株，其中，樹齡在500 a以上的有2株，300～499 a的有10株，且多生長于臨湖的樹池、公園綠地和草坪中，部分古樟與建筑相鄰。因湖濱地面改造及西湖隧道建設，處于救治狀態的古樟1株，古樟現有生長環境發生重大改變的有1株。園區綠化管理以日常維護為主，隔3個月對古樟施1次緩效顆粒肥（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1）（2.0 kg·株-1）， 冬季統一撒豆餅肥（3.0 kg·株-1）。

1.2 采樣及分析方法

于2009年11月對景區內古樟樹冠投影下土壤進行取樣。采用對角線取樣法[4]：即在樹冠投影內均勻取12個樣點（樹冠投影邊緣6個，樹冠投影邊緣向內1/3處再取6個），采樣深度0～30 cm，共采集樣地33個。同時，用環刀取表層土作土壤容重的測定，土壤孔隙度根據土壤密度和容重計算得出。

土壤樣品采回風干后，去雜過篩，并將樣品混勻后用四分法留取適量作pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂和微量元素的分析。土壤pH值測定采用電位法，有機質測定采用硫酸重鉻酸鉀外加熱法，全磷、全鉀測定采用酸溶法，堿解氮測定采用堿性擴散法，速效磷測定采用Brayetall 945法，速效鉀測定采用火焰光度法，交換性鈣、交換性鎂測定采用偏硼酸鋰熔融-多道直讀光譜法（ICP）法，有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效鉬和有效硼的測定采用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）[4-6]。

2 結果與分析

2.1 不同立地環境下土壤理化性質及養分差異分析

湖濱景區位于城市與風景區交界處，主要分為環湖公園和湖心三潭景區2個主要區塊。按古樟樹受環境變遷及人為活動影響的程度不同，古樟立地環境可分為湖心三潭綠地，環湖公園綠地，草坪，樹池（陶粒、樹皮覆蓋），樹池（草皮覆蓋）等5種。其中，綠地特指地表被喬灌草或灌草層覆蓋的具有復層群落結構的人工林地。三潭綠地因處于湖心，地下水位高于環湖公園。

2.1.1 土壤容重和孔隙度 疏松或有團粒結構的土壤容重小，緊實板結的土壤容重大。土壤中空隙的數量越多，水分和空氣的容量就越大[6-7]，土壤的透水通氣能力就越好。測試樣地結果顯示：土壤容重為0.75～1.28 g·cm-3，孔隙度為51.86%～71.81%，表明樣土總體疏松多孔，而人為施加有機肥的管理措施可使容重減少。不同立地環境下，土壤容重及孔隙度差異見圖1。三潭綠地、環湖綠地和樹池（陶粒、樹皮覆蓋）中的土壤容重小于環湖草坪和環湖樹池（草皮覆蓋），并達到顯著性水平（P＜0.05），孔隙度則相反。不同地表覆蓋物，對土壤的物理性質會造成一定的影響。用草坪草覆蓋地表，容易形成密集而有彈性的根莖層草皮，固結表土，結成網狀草皮，從而減少土壤空氣與大氣之間的交換[8]，對樹木的生長造成水分和養分的競爭[9]。用陶粒、樹皮等無機或有機物覆蓋表土能夠防止土壤表面板結，改善土壤性狀，緩解降雨、沖刷對土壤表層的侵蝕，提高水分在土壤中的吸收和滲透，從而對樹木的生長起到良好的促進作用。因此，用陶粒、樹皮覆蓋的樹池，其土壤物理性狀優于用草皮覆蓋的樹池。但樹池 （陶粒、樹皮覆蓋）中的土壤受覆蓋物種類和覆蓋厚度影響，其變異系數大于單純用草皮覆蓋的樹池。

圖1 不同立地環境下土壤容重和孔隙度比較Figure 1 Comparision of soil bulk density and porosity in different natural stands conditions

2.1.2 土壤pH值特性 土壤酸堿度是土壤的重要化學性質，直接影響土壤微生物區系的分布、活性以及土壤養分元素的釋放、固定和遷移等[6-7]。樟樹對土壤酸堿度要求為pH 5.5～6.5至中性砂質壤土、輕沙壤土或沖擊壤土，忌石灰質、鹽堿土或瘠薄干燥的土壤[10]。根據土壤酸堿度分級：測試樣地內土壤pH值偏弱堿性，不同立地條件下土壤pH均值均在7.0以上，變異系數較小 （圖2）。其中，草坪土的pH值最高，部分土樣高達pH 7.5，此類土壤已處于堿性土壤范圍，不利于樟樹的生長。根據結果分析，造成湖濱景區土壤偏堿化的原因主要有以下幾個方面：①每年冬季管理處定期對景區內樹木基干涂摻有硫磺粉的石灰水，以殺滅藏匿于樹皮中的幼蟲或蟲卵，并起到對樹木保暖、殺菌的功效。風干脫落的石灰深入土壤中，容易中和土壤酸性，使土壤偏堿化。②湖濱景區設有少年宮、圣塘閘、涌金門等出水口，地下水位高。根據張志兵等[11]對西湖水質的監測，設于湖濱景區2個樣點的水質酸堿度分別為pH 7.00～9.18和pH 7.38～8.95，水質偏堿。濱湖景區以抽取西湖水作為公園綠地的澆灌用水，因此，西湖水質的酸堿度對濱湖土壤酸堿度也會造成一定的影響。③不同地面覆蓋物對樹池內的土壤酸堿度會造成一定的影響。湖濱景區內用樹皮、木片用作樹池覆蓋的古樟650號，其土壤酸堿度（pH 6.70）明顯低于用卵石覆蓋和用草皮覆蓋的樹池內的土壤。這與木片等有機物質在分解過程中會產生各種有機酸等物質，致使pH值下降[12]有關。土壤pH值的變化主要出現在有機覆蓋物下的土壤表面[13]，而樹池內的土壤取樣主要集中在淺土層，與分析結果相符。④湖濱景區處于湖城接壤處，經過景區改造后，土壤中常常混有建筑廢棄物、水泥、磚塊和其他堿性混合物及大量含碳酸鹽的灰塵沉降，這都可能引起土壤趨于堿化[14-15]。

圖2 不同立地環境下土壤pH值和有機質比較Figure2 Comparision of soil pH values and organic mattes in different natural stands conditions

2.1.3 土壤有機質與養分狀況 土壤有機質是指存在于土壤中的所有含碳的有機化合物，一般占土壤總量的1%～20%。土壤有機質質量分數的多少，基本上可以反映土壤肥力水平的高低。在一定范圍內，有機質質量分數與土壤肥力水平呈正相關[6-7]。在所測的33個樣本中，有機質最高達78.8 g·kg-1，最低為16.1 g·kg-1。其中，有機質為20～60 g·kg-1的樣本數最多，占總樣本數的87.9%，說明景區內大部分土壤有機質質量分數處于中上水平；低于20 g·kg-1的有1個樣本，為草坪土。不同立地環境下，綠地中土壤有機質最高，草坪中的有機質最低（圖2）。有覆蓋物的樹池有機質質量分數大于單純用草皮作為覆蓋物的樹池，這與陳玉娟[16]研究的不同覆蓋方式對土壤有機質的影響相一致：單獨覆蓋有機物＞單獨覆蓋草皮，用樹皮松針作為覆蓋物可增加有機質的質量分數。根據環湖草坪、綠地、樹池等4種立地類型的土樣均值（37.65 g·kg-1）與三潭綠地的土樣均值（67.73 g·kg-1）相比較（圖2）得出，三潭綠地中的土壤有機質質量分數明顯高于環湖公園，并達到極顯著水平（P＜0.01）。這可能由于三潭景區的成土主要由湖底淤泥堆積而成，西湖淤泥的顯著特點是沉積物中的營養物質量分數非常高[17]，表層和軟泥層直接影響到西湖的水質，底泥則是影響湖水富營養化的關鍵，由此造成三潭景區的有機質質量分數總體高于環湖公園。

2.1.4 土壤養分及其供肥性能 土壤中的養分全量一般分為速效養分和遲效養分。通常各種速效養分的質量分數反映了植物能直接吸收利用的養分數量，是衡量土壤供肥能力的重要指標[6-7]。土壤中的養分質量分數受土溫、酸堿度、含水量和光照等環境影響，差異較為顯著，而速效養分質量分數受供應數量、供應速度及供應時間長短和植物生理特點是否協調等因素，其差異性更為顯著，表現為速效養分的變異系數大于全量養分。測試樣地內土壤全氮質量分數多介于1.00～2.50 g·kg-1，占總樣本數的87.9%；低于1.00 g·kg-1的樣本有1個，為草坪土；高于2.50 g·kg-1的有3個樣本，均位于三潭景區。土壤中全氮質量分數的消長與土壤有機質質量分數的變化一致，主要取決于各地區有機質的積累和分解作用的相對強度[6]，因此造成了三潭景區的全氮質量分數高于環湖公園。堿解氮質量分數為96.30～437.50 mg·kg-1，供應較高，變異系數大。全磷及速效磷質量分數普遍較高。速效磷質量分數為20.00～80.00 mg·kg-1的樣本占總樣本數的93.9%，大于80.00 mg·kg-1的古樟生長于樹池（陶粒、樹皮覆蓋）中，這可能與該樣本pH值較低、有機質較高有關；速效磷質量分數最低的古樟生長于草坪中，其有機質質量分數也較低。土壤全鉀量反映了土壤鉀素的潛在供應能力。鉀的輸入主要有大氣沉降和礦物風化釋放[6-7]，變異系數較全氮、全磷、堿解氮和速效磷小。不同立地環境下，土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀質量分數比較見圖3～5。其中，三潭綠地的全氮、全磷質量分數極顯著高于環湖公園的4種立地類型（P＜0.01），堿解氮質量分數顯著高于環湖公園的4種立地類型（P＜0.05），速效磷質量分數與環湖草坪和有樹池（草皮覆蓋）有顯著差異（P＜0.05），這與三潭景區的土壤有機質質量分數高有一定的相關性。草坪內全鉀質量分數與三潭綠地有極顯著差異（P＜0.01），與樹池有顯著性差異（P＜0.05），速效鉀質量分數與三潭綠地和樹池（草皮覆蓋）有極顯著差異（P＜0.01），與環湖綠地和樹池（陶粒、樹皮覆蓋）有顯著性差異（P＜0.05）。草坪中土壤全氮、全鉀、堿解氮、速效鉀的變異系數均大于綠地、三潭綠地以及用陶粒樹皮和草皮覆蓋的樹池，說明草坪中土壤的養分穩定性差，對鉀元素的固定和供應能力低，對古樟的生長會造成一定的影響。西湖作為城區濕地，其土壤中的磷質量分數明顯高于城市邊緣地區的濕地及城區居民區土壤，具有更強的磷富集[18]，這也會對景區內土壤的全磷質量分數構成一定的影響。

2.2 營養元素之間的相關性分析

對湖濱景區土壤營養元素進行相關性分析（表1）結果表明：全氮、全磷、全鉀、堿解氮和速效磷之間呈極顯著正相關（P＜0.01），它們之間有增效作用；全鉀與交換性鎂呈顯著負相關（P＜0.05），它們之間有拮抗作用；速效鉀與全氮、全鉀和堿解氮呈顯著正相關（P＜0.05）；有效硼與有效鐵、有效鎳呈極顯著正相關（P＜0.01），有效銅與有效鎳呈極顯著正相關（P＜0.01），與有效鋅呈顯著正相關（P＜0.05）；交換性鈣、交換性鎂和有效鉬與大部分元素呈負相關或不相關，有效錳與大部分元素不相關。

圖3 不同立地環境下土壤全氮和堿解氮比較Figure3 Comparision of soil total N and hydrolysable N in different natural stands conditions

圖4 不同立地環境下土壤全磷速效磷比較Figure4 Comparision of soil total P and available P in different natural stands conditions

圖5 不同立地環境下土壤全鉀和速效鉀比較Figure5 Comparision of soil total K and available K in different natural stands conditions

3 結論與建議

湖濱景區因其特殊的地理位置和水域特點，土壤酸堿度和有機質質量分數受西湖水質的影響較大，土壤中的營養元素受施肥習慣、客土來源等影響，微量元素的變異系數大于大量元素和中量元素。土壤中全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀之間存在著顯著相關性，對提高土壤肥力有增效作用，但與微量元素之間的相關性不顯著，與交換性鈣、交換性鎂的相關性不顯著或有拮抗作用，在不同立地環境下會對古樟的生長勢造成一定的影響。

表1 湖濱景區土壤營養元素相關性分析Table1 Correlation analysis among soil nutrition elements in the lakeside scenic area

不同立地環境下，古樟樹冠投影下土壤的容重、孔隙度、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀均有不同程度的顯著性差異，但微量元素的差異不顯著。樟樹土壤要求肥沃濕潤、土層深厚，因此土質疏松，有機質質量分數高，供肥性能好，人為干擾相對較小的三潭景區，對古樟的生長最為有利。草坪土壤的容重大、孔隙度小，有機質、全鉀、堿解氮和速效鉀質量分數低，穩定性差，總體供肥性能低，對古樟的生長最為不利。

樹池內不同覆蓋物對土壤的理化性質和化學性質會造成一定的影響，并直接影響到古樟的生長狀況。用陶粒、樹皮作覆蓋的樹池，有機質、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀的質量分數均大于用草皮覆蓋的樹池，容重卻低于樹池（草皮覆蓋）。但總體而言，生長于樹池中的古樟由于多處于人流較集中的步行道、庭院內，人為干擾系數大過生長于綠地和草坪中的古樟，所以生長狀況受環境影響較明顯，個體差異較大。

基于以上分析結果，建議在對古樟的救治復壯和日常養護中，注意以下幾點：①優先選擇樹皮、木片等有機覆蓋物覆蓋樹池，并根據樹池內土壤性質及覆蓋物顆粒碎片大小，選擇合適的鋪設厚度，從而減少冬季樹干涂白后石灰粉末的下滲，有利于降低樹池內土壤的酸堿度。②對于生長于草坪的古樟，鋪設草皮和播草籽的范圍盡量選在樹冠投影線外，以避免草坪草的網狀根系抑制古樟側根的生長，有效提高土壤的通氣、保水和保肥性。③加強土壤管理，盡可能清除景區改造后混雜在土壤中的水泥、石灰、磚塊和混凝土等堿性物質，減少城市廢棄物垃圾對土壤性狀的不良影響。

[1]中共杭州市委黨史研究室，杭州西湖風景名勝區管委會.西湖歲月[M].杭州：杭州出版社，2008.

[2]杭州市園林文物管理局.西湖風景園林（1949-1989）[M].上海：上海科學技術出版社，1990.

[3]陳文錦.發現西湖：論西湖的世界遺產價值[M].杭州：浙江古籍出版社，2007.

[4]林大儀.土壤學實驗指導[M].北京：中國林業出版社，2004.

[5]中國標準出版社第二編輯部.環境監測方法標準匯編土壤環境與固體廢物[S].2版.北京：中國標準出版社，2009.

[6]林大儀.土壤學[M].北京：中國林業出版社，2002.

[7]孫向陽.土壤學[M].北京：中國林業出版社，2005.

[8]王煥新.改善古樹立地土壤環境的復壯法效果分析[D].長春：東北師范大學，2006.WANG Huanxin.Evaluate the Effect of Perforate Stuffing Restoring [D].Changchun： Northeast Normal University，2006.

[9]王成，郄光發，彭鎮華.有機覆蓋物在城市林業建設中的應用價值[J].應用生態學報，2005，16（11）：2213-2217.WANG Cheng， QIE Guangfa， PENG Zhenhua.Application value of organic ground surface mulch in urban forestry construction [J].Chin J Appl Ecol， 2005， 16 （11）： 2213-2217.

[10]江西省林業廳造林處.香樟栽培[M].北京：中國林業出版社，1991.

[11]張志兵，施心路，劉桂杰，等.杭州西湖浮游藻類變化規律與水質的關系[J].生態學報，2009，29（6）：2980-2988.ZHANG Zhibing， SHI Xinlu， LIU Guijie， et al.The relationship between planktonic algae changes and the water quality the West Lake， Hangzhou， China [J].Acta Ecol Sin， 2009， 29 （6）： 2980-2988.

[12]LINDS C S.Impact ofmulches on landscape plants and the environment： a review [J].J Environ Hortic， 2007， 25 （4）：239-249.

[13]黃利斌，李榮錦，王成.國外城市有機地表覆蓋物應用研究概況[J].林業科技開發，2008，22（6）：1-8.HUANG Libin， LI Rongjin， WANG Cheng.Foreign cities of organic ground surface mulch application profile [J].China For Sci Technol， 2008， 22 （6）： 1-8.

[14]王良睦，王文卿，林鵬.城市土壤與城市綠化[J].城市環境與城市生態，2003，16（6）：180-181.WANG Liangmu， WANG Wenqing， LIN Peng.Urban soil and its relationship to landscape planting [J].Urban Environ Urban Ecol， 2003， 16 （6）： 180-181.

[15]盧瑛，甘海華，史正軍，等.深圳城市綠地土壤肥力質量評價及管理對策[J].水土保持學報，2005，19（1）：153-156.LU Ying， GAN Haihua， SHI Zhengjun， et al.Soil fertility quality assessment and managing measures for urban green space in Shenzhen City [J].J Soil Water Conserv， 2005， 19 （1）： 153-156.

[16]陳玉娟.有機覆蓋物對城市綠地土壤的影響[D].北京：中國林業科學研究院，2009.CHENYujuan.EffectsofOrganicMulchonthe Soil of Urban Green Space [D].Beijing： The Chinese Academy of Forestry，2009.

[17]吳芝瑛，虞左明，盛海燕，等.杭州西湖底泥疏浚工程的生態效應[J].湖泊科學，2008，20（3）：277-284.WUZhiying， YUZuoming， SHENG Haiyan， et al.Ecological effects of the dredging in the West Lake， Hangzhou [J].J Lake Sci， 2008， 20 （3）： 277-284.

[18]章明奎，周翠.杭州城市及其邊緣區濕地磷化學特征的研究[J].生態環境，2005，14（3）：301-304.ZHANG Mingkui，ZHOU Cui.Characterization of phosphorus chemistry in wetlands in Hangzhou City and its edge areas [J].Ecol Environ， 2005， 14 （3）： 301-304.