泰山不同海拔古樹下土壤元素分析

牛慶霖等

摘 要：本研究選取泰山王母池、羅漢崖、中天門、南天門、花口頂5個不同海拔高度，長勢相近古樹（側柏）下土壤為研究對象，測定土壤中N、P、K 及微量元素（Ca、Mg、Cu 、Zn）含量及pH。選取泰山王母池、羅漢崖、中天門、南天門、花口頂5個不同海拔高度，長勢相近古樹（側柏）下土壤為研究對象，測定土壤中N、P、K及微量元素（Ca、Mg、Cu、Zn）含量及pH。結果顯示：泰山隨著海拔高度的增加，土壤pH逐漸降低，海拔165m以上，土壤中全氮含量隨著海拔高度的升高先升高后降低；土壤全磷含量則是低海拔處最高達到25mg/kg，海拔300m左右為最低值；土壤含K量為先降低再升高的“U型”曲線，升高降低趨勢明顯，海拔847m左右為最低值；土壤含Ca量差異不顯著，隨著海拔高度的升高有下降的趨勢，總體含量在700～800mg/kg；而土壤中Mg的含量則隨著海拔的升高明顯升高，各個海拔高度差異性顯著；土壤中Cu的含量則呈現先下降后上升又下降的趨勢，低海拔高度165m時，土壤含Cu量最高，高海拔1540m時最低；土壤中Zn的含量各個海拔高度差異顯著，沒有明顯的變化趨勢，300m處含量在1mg/kg以下。

關鍵詞：泰山；古樹名木；微量元素；不同海拔；復壯

中圖分類號 S715.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）07-48-04

古樹名木是又被稱為“綠色的古董”和“活的文物”，是自然界和前人留給我們的寶貴財富，也是社會文明程度的標志。它們是歷史的見證、文化的載體，它們鐫刻著時代的印跡，具有很高的科研價值、文化價值、生態價值、景觀價值、社會公益價值等。泰山100a以上的古樹名木有9 810株，隸屬27科46種，其中樹齡達1000a以上的有7種，稀有珍貴的名木13種。其中有23株重點古樹名木列入了遺產清單，可見古樹名木對于泰山乃至整個社會和時代的重要性。然而景區內游人踐踏、建筑及道路工程施工、古樹旁任意填堆垃圾或擺攤設點等嚴重破壞了古樹形態及其立地環境條件，使得生命力衰弱的古樹逐漸衰退，甚至不乏一定數量的死亡。因此對于古樹名木的保護迫在眉睫。

目前關于古樹的復壯研究主要涉及地下及地上兩部分。地上復壯措施以樹體管理為主，包括樹體修剪、修補、靠接、樹干損傷處理、填洞、葉面施肥及病蟲害防治等措施。地下復壯措施包括古樹生長的立地條件的改善，古樹根系活力誘導，通過地下系統工程創造適宜古樹根系生長的營養物質條件、土壤含水通氣條件，并施用植物生長調節劑，誘導根系發育。對于泰山上古樹名木，前人研究多在結合復壯措施，對古樹進行生理生化指標測定，判斷復壯措施的有效性上，對于立地條件土壤的元素分析尚為稀缺。泰山海拔1 545m，每年接待客流量400多萬人次，由于人為或自然因素使得泰山土壤營養缺乏，分布于土壤貧瘠或水土流失嚴重的丘陵、山坡、懸崖等處的古樹，根系吸收的營養難以維持樹體的營養，使古樹營養不良而衰弱生長，甚至死亡。本研究立足根本，對5個不同海拔標志性景區內的古樹名木（側柏）林下土壤進行分析，為泰山古樹名木復壯方案及撫育措施提供詳盡理論參照。

1 試驗地概況

泰山風景名勝區位于山東省泰安市境內，屬半濕潤大陸性季風氣候，多年平均氣溫12.1℃，極端最低氣溫-28℃，極端最高氣溫40.3℃，多年平均降水量690.3mm，多年平均蒸散量為414.18mm，徑流系數為0.1；面積為11 931.8hm2，有林地面積9 490hm2，森林覆蓋率81.5%，是自然生態環境保存比較完好的森林生態系統，其生物資源核心為泰山風景區的針、闊葉林及其混交林，以及其他野生動植物資源。

2 材料與方法

2.1 土壤的選取與處理 王母池（165m）、羅漢崖（300m）、中天門（847m）、南天門（1 460m）、花口頂（1 540m）5個景點內的側柏土壤，分別采集了0～20cm、20～40cm土層的土壤樣品混勻，每景區采集3個樣品，共采集15個土壤樣品。所采土樣經風干、磨細，分別過1.00mm篩，干燥處保存，5個海拔所取土壤編號為T1-1、T1-2、T1-3，T2-1、T2-2、T2-3，…，T5-1、T5-2、T5-3。

2.2 土壤的測定指標與方法 土壤酸堿度（pH）采用電位法進行測定。土壤全氮采用半微量開氏法進行測定。土壤全磷采用HClO4-H2SO4法進行測定。土壤速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法進行測定。土壤Ca、Mg、Cu、Zn使用Avanda PM型火焰原子吸收光譜儀測定。

3 結果與分析

3.1 不同海拔土壤類型及pH 泰山的主要土壤類型是酸性棕壤，廣泛分布于十八盤以下，海拔200～1 000m；白漿化棕壤零星分布于中天門以下；十八盤到南天門之間主要為山地暗棕壤；南天門以上為山地山地灌叢草甸土。實驗結果可以看出泰山土壤pH在5.81～7.6，各個海拔高度土壤pH相差不大，隨著海拔高度的增加，pH有下降的趨勢（圖1）。

3.2 不同海拔土壤N、P、K含量 土壤中氮素絕大多數為有機質的結合形態。土壤有機質和氮素的消長主要決定于生物積累和分解作用的相對強弱、氣候、植被、耕作制度諸因素，特別是水熱條件，對土壤有機質和氮素含量有顯著的影響。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基礎肥力，而土壤有效氮量與作物生長關系密切。土壤中缺磷時，植物根系的生長受到影響，鉀能促進植株莖稈健壯、改善果實品質、增強植株抗寒能力，鉀在植物體內促進氨基酸、蛋白質和碳水化合物的合成和運輸，可延遲植株衰老。實驗結果顯示泰山土壤中全N含量隨著海拔高度的升高表現出先升高后下降的趨勢（圖2）；土壤全P含量則是低海拔處最高達到25mg/kg，海拔300m左右為最低值（圖3）；土壤含K量為先降低再升高的“U型”曲線，升高降低趨勢明顯，海拔847m左右為最低值。

3.3 不同海拔土壤Ca、Mg、Cu、Zn含量 植物缺Ca時，根系發育不良，植株矮小，莖和葉及根尖的分生組織受損，缺Ca嚴重時，植物幼葉卷曲，新葉抽出困難，葉尖之間發生粘連現象，葉尖和葉緣發黃或焦枯壞死，根尖細胞腐爛死亡；Mg是葉綠素的組成部分，也是許多酶的活化劑，植物缺Mg會導致葉片枯萎、脫落；Cu是植物體內多種氧化酶的組成成分，它還參與植物的呼吸作用，缺Cu時，葉綠素減少，葉片出現失綠現象，最后葉片脫落，甚至影響生殖器官的發育；Zn也是植物體內酶的組成元素，是促進一些代謝反應的必需元素，Zn對于葉綠素生成和碳水化合物形成是必不可少的，缺Zn會出現小葉病和簇生現象。

試驗測定不同海拔高度古樹下土壤含Ca量差異不顯著，隨著海拔高度的升高有下降的趨勢，總體含量在700～800mg/kg（圖5）；而土壤中Mg的含量則隨著海拔的升高明顯升高，各個海拔高度差異性顯著（圖6）；土壤中Cu的含量則呈現先下降后上升又下降的趨勢，低海拔高度165m時，土壤含Cu量最高，高海拔1 540m時最低（圖7）；土壤中Zn的含量在各個海拔高度差異顯著，沒有明顯的變化趨勢，300m處含量在1mg/kg以下（圖8）。

4 結論與討論

國內外相當重視古樹名木的保護，德國一直很重視古樹的保護，在土壤中采用埋管、埋陶粒和氣筒打氣等方法解決通氣問題，用土鉆打孔灌液態肥料，用修補和支撐等外科手術保護古樹；日本20世紀90年代就研究出樹木強化器，埋于樹下來完成樹木的土壤通氣、灌水及供肥等工作；英國則重點探討土壤堅實、空氣污染等因素對古樹生長的影響，而采取相應防治措施；美國早期就研究出肥料氣釘，解決古樹表層土供肥問題。

保護古樹首先應調查當地古樹資源情況，為每株古樹備檔。然后根據經濟條件不同和地理概貌不同，對古樹進行機械或人工的定期監測，及時對病蟲害進行預測預報，因地制宜，對癥下藥。泰山古樹幾百年甚至幾千年固定生長在一個地方，原本土壤肥力有限，再加上景區內游人踩實，通氣不良，土壤板結，排水不暢，另外由于景區禁止規模改建，有些古樹由于位置關系，栽植時只能在樹坑中更換好土，樹木長大后未能擴展樹穴，根系的活動受到限制，加快樹木的衰老。對于泰山古樹的研究多集中在古樹生理生化特性方面，而忽視了泰山古樹土壤狀況及自然、人為因素所造成的土壤肥力下降、土層結構破壞及元素的過度流失。因此，可根據具體情況采取換土、澆水、增施有機肥等綜合措施，以改善其營養條件。施肥和深耕土壤有利于古樹復壯。測定泰山土壤元素含量，在進行土壤管理的過程中，因地而施、因樹而施，更有針對性。只有當土壤環境經改善后，加速微生物的活動，促進有機質的分解，才能使根系得以吸收利用。

對泰山不同海拔5個景點古樹下土壤N、P、K及微量元素（Ca、Mg、Zn、Cu）結果分析，結果顯示泰山隨著海拔高度的增加，土壤pH逐漸降低；海拔165m以上，土壤中全氮含量隨著海拔高度的升高先升高后降低；土壤全磷含量則是低海拔處最高達到25mg/kg，海拔300m左右為最低值；土壤含K量為先降低再升高的“U型”曲線，升高降低趨勢明顯，海拔847m左右為最低值；土壤含Ca量差異不顯著，隨著海拔高度的升高有下降的趨勢，總體含量在700～800mg/kg；而土壤中Mg的含量則隨著海拔的升高明顯升高，各個海拔高度差異性顯著；土壤中Cu的含量則呈現先下降后上升又下降的趨勢，低海拔高度165m時，土壤含Cu量最高，高海拔1 540m時最低；土壤中Zn的含量在各個海拔高度差異顯著，沒有明顯的變化趨勢，300m處含量在1mg/kg以下。本研究立足根本，在泰山垂直方向上測定基本元素的含量，因地制宜、適地適肥，力求為泰山古樹的管理復壯、土壤改良提供理論參考，但由于泰山古樹數量繁多，且生態及歷史的重要性，對于具體的土肥配方與施肥方案還有待于進一步研究。

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