基于TRU 系統對南山植物園川山茶根系空間分布規律的研究

李玲莉，周 利 ，何永鉥 ，田 中 ，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.重慶市南山植物園管理處，重慶 400065；4.重慶市大足區公園管理所，重慶 402360）

樹木雷達檢測系統（tree radar unit，以下簡稱TRU）的基本原理是利用高頻雷達波（1 MHz～1 GHz），以脈沖形式通過發射天線被定向地送入探測體內。雷達波在傳播過程中，當遇到存在電性差異的介質時，電磁波便發生反射，由接收天線接收。在對接收天線接收到的雷達波進行處理、分析的基礎上，根據接收到的雷達波波形、強度、時間等推斷樹木根系的空間位置、結構、電性質及幾何形態，從而達到對樹木根系的探測［1］。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［2］。自引入中國后，被廣泛用于古樹樹干空腐檢測和根系空間分布無損檢測［3-6］。

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省而得名［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。目前，國內以南山植物園收集、展示川山茶品種類型最為齊全，現有川山茶傳統品種110 個，古樹 100 多株［8］，并于 2016 年入選首批國家花卉種質資源庫。為此，本研究采用TRU 系統，對南山植物園山茶園內的川山茶植株進行根系非破壞性檢測，探索粗度≥1 cm 的根系空間分布特點，以期為南山植物園川山茶的日常養護提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

以南山植物園山茶園長勢較好的川山茶植株為試驗對象，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。其中地徑3～12 cm 10 個徑級的茶樹每個徑級不少于3 棵，共測定34 棵。對草坪孤植的3 棵茶樹單獨測定。

1.2 試驗方法

1.2.1 根系空間分布測定方法 試驗采用產自美國Treeradar 公司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）。

1）圓形斷面掃描。選擇樹干間距不少于2.5 m的34 棵茶樹，以樹干為圓心，根據生長地實際情況，測定半徑 0.5 m 和 1 m 圓斷面處，0～72 cm 土層中粗度≥1 cm 的根系分布情況。

2）扇形斷面掃描。以3 棵孤植茶樹為試驗對象，以樹干為圓心，選擇受周圍樹木影響較小的90°扇面方向，在距樹干基部5 m 內，每隔0.5 m 測定0～72 cm 土層中直徑≥1 cm 的根系分布情況。

1.2.2 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，送至重慶市土壤質量檢測中心，測定pH、EC、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。

1.2.3 生長指標測定方法 采用鋼卷尺和游標卡尺測定每棵山茶植株的株高、冠幅、地徑。

1.3 數據處理

采用Excel 和SPSS 19.0 軟件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

由表1 可知，山茶園為中性壤土，有機質、有效氮和有效磷含量較高，且土壤中未見＞2 mm 礫石。結合日常養護發現，山茶園每年都要為每棵茶樹施入腐熟的油餅肥，同時起到了改良土壤的作用。

表1 土壤理化指標測定結果

2.2 供試茶樹基本生長情況

2.2.1 供試茶樹生長指標變化規律 對34 棵供試茶樹的地徑、株高和冠幅進行分析，結果（表2）發現，隨著地徑粗度的增加，供試茶樹的株高和冠幅呈逐漸增加的趨勢。其中，株高從2.03 m 增至3.93 m，以徑級7.0～7.9 cm 為分界點，株高開始增至3 m；冠幅從 1.53 m 增至 3.30 m，以徑級 6.0～6.9 cm 和 11.0～11.9 cm 為分界點，冠幅開始增至2 m 和3 m。

表2 供試茶樹地徑、苗高和冠幅調查結果

2.2.2 供試茶樹生長指標與距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數相關性分析 將34 棵茶樹的地徑、株高、冠幅與距樹干0.5 m 處粗度≥1 cm 的根數進行雙變量相關性分析，結果見表3。由表3 可以看出，地徑、株高和冠幅之間呈極顯著正相關，相關系數從0.752 至0.907；距樹干 0.5 m 處粗度≥1 cm 的根數與地徑、株高和冠幅負相關，并與地徑和冠幅達極顯著負相關，相關系數分別為-0.605 和-0.468。由此可見，隨著地徑粗度的增加，供試茶樹的冠幅不斷增大，距樹干0.5 m 處粗度≥1 cm 的根數卻逐漸減少。

表3 生長指標與距樹干0.5 m處粗度≥1 cm根數相關性分析

2.3 供試茶樹根系分布

2.3.1 粗度≥1 cm 根系縱向分布 測定不同土層深度中，供試茶樹粗度≥1 cm 的根數多重比較結果見表4。由表4 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%的粗度≥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 土層中的根數雖然比 0～20 cm 的多，但未達到顯著差異；距樹干1.0 m 的圓斷面處，深度40～72 cm 土層中的根數較 0～20 cm 的多，并達到極顯著差異。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51%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。

表4 不同土層深度中粗度≥1 cm 根數分布情況

2.3.2 粗度≥1 cm 根系橫向分布

1）距樹干 0.5 m 和 1.0 m 處粗度≥1 cm 根系橫向分布。在距樹干0.5 m 和1.0 m 圓斷面處，測定34 棵供試茶樹粗度≥1 cm 根系分布，結果見表5。由表5可知，距樹干0.5 m 處粗度≥1 cm 根數為20，較距樹干1.0 m 處少，差異達極顯著水平；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 根系主要分布在深度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5 距樹干0.5 m 和1.0 m 處粗度≥1 cm 根數分布情況

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）距樹干5 m 內粗度≥1 cm 根系橫向分布。為了進一步探索川山茶根系的橫向延伸范圍和分布趨勢，選擇草坪內孤植的3 棵川山茶，測定其基本生長情況（表6）和粗度≥1 cm 根系空間分布（圖1、圖2 和圖3）。3 棵孤植茶樹于2003 年種植于坡向西南，坡度13°的草坪中，生長健壯，枝葉繁茂。

表6 3 棵孤植茶樹地徑、株高和冠幅的調查結果

圖1 距樹干5 m 內孤植樹1 根數及根系分布深度趨勢

圖2 距樹干5 m 內孤植樹2 根數及根系分布深度趨勢

圖3 距樹干5 m 內孤植樹3 根數及根系分布深度趨勢

由圖1、圖2 和圖3 可見，隨著距樹干距離的增加，粗度≥1 cm 根數逐漸增加，在樹冠滴水線附近，粗度≥1 cm 根數減少，隨后逐漸增加。其中，孤植樹1 的冠幅為 1.84 m，在距樹干 2.0 m 處，粗度≥1 cm 根數為24 條，低于1.5 m 處和2.5 m 處的根數；孤植樹2的冠幅為 2.84 m，在距樹干 3.0 m 處，粗度≥1 cm 根數為19 條，低于2.5 m 處和3.5 m 處的根數；孤植樹3的冠幅為 3.73 m，在距樹干 4.0 m 處，粗度≥1 cm 根數為 39 條，高于 3.5 m 處，低于 4.5 m 處的根數。

此外，隨著距樹干距離的增加，粗度≥1 cm 根系最淺分布在10 cm 左右的土壤深度中，粗度≥1 cm 根系最深分布變化較大，這可能與土壤質地、粒徑等有關。

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 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 的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 的茶樹每株有粗度≥1 cm 的根數為27～33，地徑8.0～12.9 cm 茶樹每株有粗度≥1 cm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為53.04～62.08 cm，最淺分布范圍為5.86～12.67 cm。

表7 距樹干0.5 m 處10 個徑級粗度≥1 cm 茶樹根系分布情況

3 小結與討論

南山植物園山茶園37 棵供試茶樹根系空間分布特征如下。

1）隨著地徑粗度從3.00 cm 增至12.9 cm，供試茶樹的株高和冠幅不斷增大，其中株高從2.03 m 增至3.93 m，冠幅從1.52 m 增至3.30 m。但在距樹干0.5 m 處，粗度≥1 cm 的根數與地徑和冠幅達極顯著負相關。

2）距樹干0.5 m 和1.0 m 圓斷面處，供試茶樹78%～85% 粗度≥1 cm 的根分布在 20～72 cm 深的土層中，其中約50%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。

3）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；孤植茶樹的粗度≥1 cm 的根數逐漸增多，卻在滴水線附近有所減少，隨后繼續增加。挖開土壤觀察發現，滴水線處茶樹根系較細，滴水線外粗度≥1 cm 根系很難確定為茶花根系。

4）隨著供試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。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根系的最深分布范圍為53.04～62.08 cm 和最淺分布范圍為5.86～12.67 cm。

綜上所述，受TRU 系統根系粗度測定范圍限制，本文僅對南山植物園川山茶粗度≥1 cm 的根系的根系空間分布進行研究，川山茶須根生長規律和空間分布仍需進一步研究。南山植物園山茶園作為川山茶種質資源的重要保存地，彰顯了重慶市作為“山水之城，美麗之地”的人文特色。同時，南山植物園山茶園的精細化養護措施、養護水平和養護成效代表了重慶市茶花養護的最高水平，為市街茶花養護指明了方向。根據本文研究結果，結合山茶園的養護措施，建議追肥時將肥料沿樹冠滴水線進行溝施，以便肥料被投放在細根較多的地方，從而實現肥料的快速高效吸收，促進根系向四周延展。