蘭州市行道樹法桐葉片營養和土壤養分 相關性分析

黃登婧，張 靜，霍建強 ，程曉月，張建旗，廖偉彪

(1.甘肅農業大學 園藝學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州 730070)

法桐(Platanusorientalis)，又名三球懸鈴木、法國梧桐、凈土樹、鴆摩羅什樹、祛汗樹。為大喬木，樹高可達20～30 m，樹冠呈闊鐘形；干皮灰褐綠色至灰白色，呈薄片狀剝落；花期4～5月，果實9～10月成熟[1]。作為國際上甄選的4大優良行道樹之一，具有行道樹之王的美稱[2]。其遮陰效果好，對環境適應性強，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]。法桐的缺點是幼葉表面絨毛脫落會造成環境污染，也會引起少數行人發生過敏反應。但法桐絨毛和果實脫落時正好在雨季，它所造成的污染相對較小[5-6]。法桐根系分布淺、耐修剪、喜濕潤溫暖、適宜于酸性或中性,且排水條件良好的土壤。鑒于以上的各種優點及蘭州的栽培條件，張瑜等[7]、唐紅等[8]報道蘭州市應該更多推廣應用法桐。有關蘭州市行道樹的調查結果顯示，蘭州市行道樹搭配相對比較單一，包括法桐在內的新樹種的栽植量依舊很小，僅占39%，且法桐多以幼、中齡樹為主，老樹少，長勢較好[7]。近幾年，雖然蘭州市的行道樹逐漸變得多元化，新樹種被大量引進，但在栽植后發現包括法桐在內的一些樹種出現了生長緩慢，樹葉早期發黃、枯稍、死頂、枯邊、枯枝等現象[9]。法桐在蘭州和其他地方也存在類似的現象，如蘇州古城區和北京市等地的法桐都有逐漸衰老的現象，其葉片發黃、長勢衰弱和病蟲害增多等現象[10-11]。根據法桐的生長特性，針對以上問題有相關研究提出了相應的改善措施，如培育生長快、壽命長、抵抗強的速生苗或者直接進行大樹移栽；及時進行整枝修剪管理；改善土壤條件、病蟲害防治等[4,12]。

對蘭州市行道樹的相關研究，主要集中在行道樹樹種的選擇與搭配、養護與管理、土壤養分含量及鹽堿性測定和施用有機肥對土壤肥力的影響等方面。而對法桐生長過程中樹體及其立地土壤養分狀況的研究目前報道較少。因此，采用葉分析法和土壤診斷法對蘭州市具有代表性的4個區內法桐的葉片營養及立地土壤養分等進行測定，并分析了兩者之間的相關性，為蘭州市行道樹法桐的生長管理提供理論依據。

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(重工業區)、安寧區(居民區)、七里河區(交通樞紐區)和城關區(交通樞紐及工業區)進行取樣，每個區隨機選取4個街道進行取樣。每個街道4個樣點，樣點之間間隔15 m。取樣時在樹冠外圍東、南、西、北4個方向，用高枝剪分別剪取外圍新梢中部生長健康、無病蟲害的葉片各25片，編號后放入保鮮盒。用土鉆分別采集與葉片取樣相對應樹木的立地土壤，隨機在距樹干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待用。

1.2 樣品處理

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

1.3 指標的測定

葉片葉綠素含量用SPAD-502Plus便攜式葉綠素測定儀測定；全氮—H2SO4混合加速劑—蒸餾法；全磷—鉬銻抗比色法；全鉀—火焰光度計法；鈣、鎂、銅、鐵—干灰化—原子吸收分光光度法。土壤pH-酸度計電位法；土壤有機質—高溫外加熱重鉻酸鉀容量法；速效氮—堿解擴散法；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 數據分析

用Microsoft Excel 2010進行數據記錄和處理；用SPSS 22.0統計分析軟件進行顯著性分析，并用Duncan法進行多重比較，用Pearson法進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 葉片相對含水量、葉綠素和營養元素含量分析

在夏季，4個區內葉片的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含量在西固區顯著高于安寧區和七里河區；秋季，葉片RWC、全N、全P、全K、Mg和Fe的含量在各區都無顯著差異，城關區葉片的葉綠素、安寧區葉片的Ca含量顯著低于其他區，并且這2個區中葉片的Cu含量都顯著低于另外2個區。在4個試驗區中，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，其余指標在各區夏季秋季之間變化不顯著。安寧區的葉片RWC和Ca含量比其他區低，但差異不顯著。葉片所含的各種礦質營養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 法桐夏秋季葉片營養元素的含量

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 土壤養分含量分析

蘭州市的土壤整體偏堿性且養分含量也比較低，尤其是有機質的含量。土壤pH和速效N的含量呈秋季高于夏季的狀態，后者在安寧區、七里河區和城關區內夏、秋季間的含量差異顯著。其余指標基本都是夏季含量高于秋季。有機質的含量，除了安寧區，在其他3個區夏、秋季差異顯著；速效K在西固區兩季的含量存在顯著差異。忽略季節整體分析，安寧區土壤pH為4個區中最高，即其堿性最強，其次為城關區。此外，安寧區土壤的有機質、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，而速效K和交換性Ca的含量與其他區的含量間不存在顯著差異。土壤有效Cu的含量在西固區要顯著高于其他區。有效Fe的含量在夏、秋季和各區之間都基本無差異(表2)。

表2 法桐夏秋季土壤狀況

2.3 葉片相對含水量、葉綠素及營養元素之間的相關性分析

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

表3 法桐葉片各測定指標間的相關性

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

2.4 土壤養分間的相關性分析

土壤各礦質元素之間存在相互作用，法桐立地土壤的pH與其他各測定指標的含量呈負相關，其中與有機質、速效P含量相關性較大，相關系數分別為-0.93和-0.90。土壤有機質、速效N、速效P含量與各營養元素含量都呈正相關，但都不顯著。速效P含量與有機質和速效N的含量相關性較大，分別為0.88和0.87。土壤交換性Ca與交換性Mg顯著正相關，相關系數為0.999(P<0.01)(表4)。

2.5 土壤pH、養分和葉片相對含水量、葉綠素及礦質營養的相關性分析

法桐土壤pH與葉片RWC、葉綠素、全N、全K、Ca和Cu的含量呈負相關，與葉片其余測定指標呈正相關，其中與RWC相關性顯著，相關系數為0.962(P<0.05)。土壤有機質含量與葉片RWC、葉綠素、全N、全K、Ca、Cu和Fe正相關，與全P和Mg呈負相關。土壤速效P與葉片中全N、全K、Ca、Mg、Cu和Fe都呈正相關，與葉片全P顯著負相關，相關系數為-0.955。土壤速效N和速效P與葉片全P顯著負相關分別為-0.955、-0.964(P<0.05)，而與Ca顯著正相關，相關系數分別為0.962、0.967(P<0.05)。土壤有效Cu與葉片全K顯著相關，相關系數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，而P和Mg負相關(表5)。

表4 法桐立地土壤各測定指標間的相關性

表5 法桐立地土壤養分與其葉片營養的相關性

3 討論

研究結果顯示，夏季和秋季蘭州市法桐葉片和立地土壤中的養分狀況有一定的差異，這與法桐的生長規律和生長機理密切相關。在生長過程中，植物從土壤中吸收養分供應植株生長，而被運送到生長部位的養分又會通過調控庫—源關系的方式來滿足自身在不同的生長階段對不同營養元素的種類和數量的需求[15]。因此，在夏、秋兩季對法桐葉片和立地土壤進行養分測定結果有所不同。法桐葉片中全K的秋季含量高于夏季，這與張靜等[16]對沙田柚的研究結果相反。因此時(10月)法桐的果實已經成熟，鉀元素不再被更多地運到果實而是轉移到葉片中，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。這與黃開順等[17]的研究結果一致。

蘭州市的土壤偏堿性并且相對比較貧瘠[9,18]，這一結果在試驗中得到了驗證。其中有機質含量極低，除了施肥管理不到位以外，與人類的清掃行為和道路擴建與過度鋪裝等也有密切關系。道路擴建和過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，而人類對落葉和雜草等的清除使土壤不能夠通過微生物的降解作用來增加有機物質的積累。在4個試驗區中，安寧區法桐立地土壤的營養狀況最差且pH最大，這與前期有關蘭州市七葉樹立地土壤的營養狀況西固區土壤養分最差的結果不一致[9]，主要與取樣地點以及樹種不同有關。西固區葉片和土壤中的Cu含量都明顯高于其他區，這一結果主要是由于西固區是甘肅省和蘭州市的核心工業區，為中國西部最大的石油化工基地，其生產過程中排放的含Cu的污染物的量相比于其他區要明顯高于其他地區。

樹體中水分和營養的供給主要來源于土壤，但葉片和土壤中的礦質元素并不是孤立存在的，其之間有的會存在相互協同作用，而有的則會發生拮抗作用[19-20]，陳娟[10]對蘇州法桐的立地土壤進行測定，發現土壤呈弱堿性，同時鐵和磷的供應不足，這與試驗結果一致，因為較高的pH使得土壤中的磷和鐵元素處于不易被吸收的狀態，從而使可被利用的有效態含量減少。此外，土壤的pH與土壤的速效N、速效K、交換性Ca和有效Cu都呈負相關(表2)，因此pH較高時，從土壤吸收轉運到葉片的相應礦質元素的含量也就比較少，從而使得土壤pH與這些礦質元素在葉片中的含量呈負相關的關系，而這些礦質元素的減少又密切影響著樹體的光合、蒸騰等代謝過程，使RWC和葉綠素也有所減少。這與王莉莉[21]研究土壤pH對植物生長及生理特性影響的結果一致。在法桐立地土壤中，與臧成鳳等[22]的研究結果一致，速效P與葉片中全N、全K、Ca、Mg、Cu和Fe含量都呈正相關，但也有研究發現磷肥會妨礙氮、鉀的吸收，在磷肥的量過多時發生[23]。此外也有研究顯示在果樹吸收過程中P與Cu存在拮抗的關系，可能與根際培養介質中的氧化還原狀況、pH以及微生物環境有關，其具體的原因還需要做進一步研究。近期試驗發現銀杏對氮素和鉀的吸收具有協同作用[24]，這一結果同樣存在于蘭州市法桐中。在土壤條件最差的安寧區中，葉片與土壤養分之間的相互關系有較明顯的體現，如安寧區法桐葉片中Ca的含量低，同時它在土壤中的含量也很低，而葉片與土壤中Ca元素的相關性分析顯示兩者呈正相關，可見是土壤中Ca元素的不足導致其在葉片中的含量低的狀況。

4 結論

通過葉分析法和土壤養分診斷法測定并分析葉片營養和土壤養分相互關系，蘭州市法桐立地土壤總體呈堿性，營養狀況較差，尤其是安寧區，其土壤的有機質、速效N、速效P、速效K、交換性Ca和交換性Mg的含量都很低，且該區葉片的營養狀況相對較差。4個區中法桐葉片和立地土壤中的營養狀況在夏、秋季的狀況有差異，且法桐葉片中的營養元素含量與其立地土壤中各元素的含量之間存在協同或拮抗作用。在對蘭州市法桐進行施肥管理時，應根據葉片和土壤的實際營養狀況，結合不同生長期對養分的需求合理施肥(尤其是安寧區)，建議少施堿性肥料。