影响街道绿化樟树叶片黄化的土壤障碍因子

李利敏，于英翠，刘思春，吴良欢，李晓明

(1.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌712100；2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310029)

樟树(Cinnamomumcamphora)因其树形能遮阴避雨，具有阻隔噪音和吸滞粉尘的能力，所散发出的化学物质和特殊香味能够净化有毒空气和驱虫，发达的主根有抗风和涵养水源的作用，成为南方许多城市生态建设的首选树种.但目前南方一些城市出现樟树生长不良现象，如近年来张家港城区道路两旁出现的大面积黄化樟树，严重影响了城市绿化和樟树的健康生长.

为此，笔者以张家港市主要街道两旁发生叶片黄化樟树的立地土壤为对象，以叶片正常樟树的立地土壤为对照，通过采集两者0～20 cm及20～40 cm土层的土样，进行pH值、HCO3-、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜和有效锌等理化性质的测定，分析黄化樟树与土壤理化性质之间的关系，并根据樟树立地土壤营养状况提出施肥及管理方面的建议.

1 材料与方法

1.1 土样采集

2018年8月在江苏省张家港市南海路、中华路、长江路和华昌路的街道两旁分别随机选取正常樟树和黄化樟树各5株，树龄为 3 a，树高为3.5～4.0 m，冠幅 1.5～2.0 m，胸径5～10 cm.在上述樟树东南西北4个方向滴水线附近的0～20 cm及20～40 cm土层内分别采取土样，将5株樟树土样进行混合、风干和过筛，待测.

1.2 土样理化性质测定

pH值用浓度为0.01 mol·L-1CaCl2浸提，pH计测读(水土质量比为2.5 ∶1)[1].有机质用重铬酸钾氧化外加热法测定[1].HCO3-按水土质量比为5 ∶1提取，碱度法测定[2].土壤速效氮用浓度为1.00 mol·L-1的KCl 浸提，流动注射分析仪测定NH4+-N和NO3--N的质量分数，速效氮质量分数用二者之和表示[3].速效磷用浓度为0.50 mol·L-1的NaHCO3浸提，比色法测定[1].速效钾用浓度为1.00 mol·L-1醋酸铵浸提，火焰光度法测定[1].有效铁、有效锰、有效铜和有效锌用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)浸提，采用ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7500a)测定[1].所有试剂均为分析纯.

1.3 数据处理

试验数据用SPSS 21.0软件统计分析，同一位点正常株和黄化株土壤因子的差异显著性采用配对T检验进行分析.

2 结果与分析

2.1 pH值及HCO3-和有机质的质量分数比较

表1为土壤pH值及HCO3-和有机质的质量分数比较.

表1 土壤pH值及HCO3-和有机质的质量分数比较

由表1可知：不同采样点pH值变化较大，pH值变化区间为7.65～8.42；0～20 cm土层和黄化株立地土壤中pH值较高；0～20 cm土层土样中，南海路和华昌路正常株和黄化株差异达到极显著水平，中华路和长江路正常株和黄化株差异达到显著水平，其中以南海路pH值最高(8.25)，其次为华昌路(8.11)，最低为中华路(8.00)；20～40 cm土层土样中，南海路正常株和黄化株差异达显著水平，其余3条街道采样点正常株和黄化株差异达极显著水平，其中以长江路pH值最高(8.00)，南海路次之(7.95)，中华路最低(7.81).

由表1还可知：不同采样点HCO3-质量分数变化较大，变化区间为270.25～378.20 g·kg-1，HCO3-质量分数变化趋势与pH值基本一致，与田霄鸿等[4]提出的供应HCO3-溶液能明显提高灌水土层土壤pH的结论一致；0～20 cm土层和黄化株立地土壤中HCO3-质量分数较高；0～20 cm土层中，华昌路正常株和黄化株立地土壤中HCO3-质量分数差异达显著水平，其余3条街道采样点正常株和黄化株差异达极显著水平；20～40 cm土层中南海路和中华路正常株和黄化株差异达显著水平，长江路和华昌路正常株和黄化株差异达极显著水平；0～20 cm和20～40 cm土层中HCO3-质量分数均以南海路最高(分别为346.63和335.74 g·kg-1)，其次为长江路(分别为335.76和326.36 g·kg-1)，最低为华昌路(分别为327.07和313.15 g·kg-1).

有机质质量分数高有利于微生物活动，其分解产物有助于消除土壤污染和增加对铁的络合作用，从而提高土壤中铁的活化度和促进作物生长发育[5].表1表明：不同采样点有机质质量分数变化较大，变化区间为5.30～12.98 g·kg-1，0～20 cm土层和正常株立地土壤中有机质质量分数较高；0～20 cm土层中，中华路正常株和黄化株差异达显著水平，南海路和长江路正常株和黄化株差异达极显著水平，其中华昌路有机质质量分数最高(12.32 g·kg-1)，长江路次之(11.24 g·kg-1)，中华路最低(6.47 g·kg-1)；20～40 cm土层中，长江路和华昌路正常株和黄化株差异达显著水平，中华路正常株和黄化株差异达极显著水平，其中长江路有机质质量分数最高(8.28 g·kg-1)，华昌路次之(7.89 g·kg-1)，中华路最低(5.78 g·kg-1).

2.2 速效氮磷钾质量分数比较

表2为土壤中速效氮磷钾质量分数比较.由表2可知：不同采样点速效氮质量分数变化较大，变化区间为22.99～45.92 mg·kg-1，正常株和0～20 cm立地土壤土层速效氮质量分数较高；0～20 cm土层中南海路正常株和黄化株立地土壤速效氮质量分数差异达到显著水平，其余3条街道采样点正常株和黄化株差异达到极显著水平，其中以长江路速效氮质量分数最高(40.58 mg·kg-1)，其次为南海路(34.45 mg·kg-1)，最低为中华路(30.17 mg·kg-1)；20～40 cm土层中南海路、中华路和华昌路正常株和黄化株速效氮质量分数差异达到显著水平，其中以长江路速效氮质量分数最高(32.93 mg·kg-1)，其次为华昌路(29.79 mg·kg-1)，最低为南海路(24.52 mg·kg-1).

表2 土壤中速效氮磷钾质量分数比较 mg·kg-1

由表2可知：不同采样点速效磷质量分数变化较大，变化区间为6.18～17.95 mg·kg-1，以黄化株立地土壤和20～40 cm土层中速效磷质量分数较高；0～20 cm土层中，南海路和长江路正常株和黄化株立地土壤速效磷质量分数差异达显著水平，中华路和华昌路正常株和黄化株差异达极显著水平；20～40 cm土层中华昌路正常株和黄化株立地土壤速效磷质量分数差异达显著水平，其余3条街道采样点正常株和黄化株差异达极显著水平；0～20 cm和20～40 cm土层均以中华路速效磷质量分数最高(分别为17.71和15.74 mg·kg-1)，南海路次之(分别为14.23和12.92 mg·kg-1)，长江路最低(分别为12.5和6.47 mg·kg-1).

由表2还可知：不同采样点速效钾质量分数变化较大，变化区间为101.00～297.00 mg·kg-1，速效钾质量分数以正常株立地土壤和0～20 cm土层略高；4条街道采样点的0～20 cm土层和20～40 cm土层中正常株和黄化株立地土壤速效磷质量分数差异均达到极显著水平，以长江路速效磷质量分数最高(分别为294.08和281.52 mg·kg-1)，华昌路次之(分别为243.26和235.05 mg·kg-1)，中华路最低(分别为140.84和120.87 mg·kg-1).

2.3 有效态铁锰铜锌质量分数比较及营养元素相关性分析

土壤中含铁量较高，受各种因素影响不是所有的铁元素都能被植物吸收利用[6].表3为土壤中有效态铁锰铜锌质量分数比较.表4为土壤各因子质量分数间的相关性统计.由表3可知：不同采样点有效铁质量分数变化较大，变化区间为9.94～13.80 mg·kg-1，有效铁质量分数以20～40 cm土层和正常株立地土壤较高；4条街道采样点0～20 cm土层和20～40 cm土层中正常株和黄化株立地土壤有效铁质量分数差异均达到极显著水平；0～20 cm土层中，4条街道采样点中以长江路有效铁质量分数最高(11.94 mg·kg-1)，其次为中华路(11.49 mg·kg-1)，最低为华昌路(10.94 mg·kg-1)；20～40 cm土层中，4条街道采样点中以华昌路有效铁质量分数最高(12.68 mg·kg-1)，其次为长江路(12.26 mg·kg-1)，最低为中华路(12.11 mg·kg-1).

表3 土壤中有效态铁锰铜锌的质量分数比较 mg·kg-1

表4 土壤各因子质量分数间的相关性

由表3还可知：不同采样点有效锰质量分数变化较大，变化区间为11.15～19.29 mg·kg-1，20～40 cm土层和正常株立地土壤有效锰质量分数较高；4条街道采样点0～20 cm和20～40 cm土层正常株和黄化株立地土壤有效锰质量分数差异均达到极显著水平，以华昌路有效锰质量分数最高(分别为17.32和18.13 mg·kg-1)，长江路次之(分别为16.24和16.49 mg·kg-1)，南海路最低(分别为12.25 和14.77 mg·kg-1).

表3表明：不同采样点有效铜质量分数变化较大，变化区间为8.31～12.18 mg·kg-1；4条街道采样点的土壤有效铜质量分数都较高，以0～20 cm土层和黄化株立地土壤最高；4条街道采样点0～20 cm和20～40 cm土层正常株和黄化株有效铜质量分数差异均达到极显著水平；0～20 cm土层中，以南海路有效铜质量分数最高(11.37 mg·kg-1)，其次为中华路(11.18 mg·kg-1)，最低为华昌路(10.28 mg·kg-1)；20～40 cm土层中，以中华路有效铜质量分数最高(10.06 mg·kg-1)，其次为南海路(9.46 mg·kg-1)，最低为长江路(8.79 mg·kg-1).

表3还表明：不同采样点有效锌质量分数变化较大，变化区间为8.11～10.46 mg·kg-1，正常株立地土壤有效锌质量分数较高；除南海路外，其余3条街道采样点均以0～20 cm土层质量分数较高；4条街道采样点中，0～20 cm和20～40 cm土层正常株和黄化株有效锌质量分数差异均达到极显著水平；0～20 cm土层中，华昌路土样有效锌质量分数最高(10.00 mg·kg-1)，其次为长江路(9.72 mg·kg-1)，最低为南海路(8.28 mg·kg-1)；20～40 cm土层中，南海路土样有效锌质量分数最高(9.29 mg·kg-1)，其次为中华路(8.60 mg·kg-1)，最低为长江路(8.31 mg·kg-1).

由表4可知：有效铁质量分数wFe与速效磷质量分数wP、pH值、HCO3-质量分数wHCO3-及有效铜质量分数wCu之间呈负相关，相关性差异均达到极显著水平；相关性最高为wHCO3-(0.91)，wCu次之(0.81)，wP较低(0.53)；wFe与速效氮质量分数wN、速效钾质量分数wK、有机质质量分数w有、有效锰质量分数wMn及有效锌质量分数wZn之间呈正相关；有效铁质量分数与速效钾质量分数及有效锰质量分数之间相关性差异达到极显著水平，与有效锌质量分数之间相关性差异达到显著水平.

3 讨 论

已有研究表明土壤pH高是导致樟树黄化的主要原因之一.李云腾等[7]通过对茶树土壤进行化验分析，提出大部分黄化茶园是由于土壤pH值偏高，从而影响茶树对铁的吸收造成的.金晶等[8]通过试验研究，发现pH值高明显影响樟树生长及其存活率，对樟树黄化有重要影响.引起土壤pH值偏高的原因可能如下：① 土壤中碳酸盐等石灰类物质含量高；② 施用生理碱性肥料使土壤碱性增强；③ 不施或施用过少有机肥导致土壤缓冲能力下降；④ 长期使用地下富钙离子的碱性水浇灌，导致土壤变成碱性土等.

有关HCO3-与植物失绿关系已有人进行了大量研究.何天明等[9]提出上层土壤中高浓度HCO3-对土壤铁的活化与运输有潜在的影响.任丽轩等[10]提出HCO3-存在的条件下，营养液中根系的铁(Ⅲ)还原酶活性降低.武建林等[11]提出HCO3-是石灰性土壤地区植物黄化的重要原因，肥料以重碳酸盐的形式供给时，植物发生黄化或黄化加重，当水培液中有HCO3-存在时黄化加重.导致采样点土壤HCO3-含量较高的原因可能如下：① 南方多雨促进了游离碳酸钙的溶解，进而增加了HCO3-含量；② 城市地面被水泥严密覆盖、大型机械碾压和人为活动导致透气性降低.HCO3-含量高是引起黄化的主要因素之一[12]，建议注意樟树立地土壤的洼地排水，对于板结土壤可通过采取疏松、通气措施，降低HCO3-含量.

通常认为土壤磷含量较高将加重缺铁失绿症.武建林等[11]提出磷能够从土壤、植物两方面影响铁的移动性，使进入叶绿体中的铁含量减少，导致植物发生黄化或黄化加重，供给磷酸盐也会导致植物发生黄化的程度加深.所以，建议张家港市区要减少对樟树纯磷肥的施用.

有效铁与有效铜之间呈负相关，且相关性差异达到极显著水平，为防止铁失去生理活性，尽量避免长期对樟树使用铜制剂农药.

张书捷等[13]提出施入硫酸铵+硝化抑制剂、磷酸和柠檬酸3种酸化剂，均可提高土壤有效铁含量和水稻苗期根系活力，有助于克服水稻苗期缺铁黄化，硫酸铵+硝化抑制剂效果最好.根据黄化樟树立地土壤的营养养分状况，建议施入无机铁盐时配合施用有机肥、低磷复合肥及酸化介质(如红壤或酸化剂)，以降低立地土壤的pH值和有效磷含量，增加土壤有机质、有效铁等养分含量.

张家港市长江路和华昌路土质较好，有机质和速效氮含量均较高，养分供应充足，导致樟树黄化的主要因子如pH值及速效磷、HCO3-和有效铜等的含量低，有利于樟树生长健康.可能由于长江路和华昌路植被覆盖率高，其枯枝落叶的积累和根系的分泌物都较多，这些均有助于土壤有机质的增加，从而促进樟树对养分的吸收.

南海路和中华路黄化程度严重，可能与南海路、中华路是住宅区集中地，肥皂水、洗发水和洗洁精水等生活污水对樟树根系造成直接毒害[14]，从而严重影响樟树对养分的吸收.要从根本上解决土质较差的南海路和中华路的黄化问题，必须改良土壤质量.施肥及管理建议如下：① 增施腐殖酸和黄腐酸等土壤改良剂[15]或对土壤有益的生长素，如萘乙酸、吲哚丁酸和细胞分裂素如苄氨基腺嘌呤等；② 引入被称为“活犁耙”或“生物犁”的蚯蚓，因为蚯蚓不仅可改变土壤的理化性质，还可以使板结贫瘠土壤变成疏松多孔、通气透水和保墒肥沃的土壤，从而改善根际环境、促进作物根系生长，有利于养分的吸收；③ 改进施肥方式，因为直接施用铁肥，Fe2+、Fe3+容易和磷肥中PO43-形成沉淀，不易被作物吸收，建议将肥料溶解于水中，通过管道直接输送到樟树根部，可以减少土壤对铁肥的固定；④ 尽量采用“少量多次施用”原则进行施肥，这样既能满足樟树根系不间断地吸收到养分，又能避免一次性大量施肥所造成的淋溶损失，从而减少施肥总量；⑤ 0～20 cm土层养分含量低，且表层易堆积废弃物，使土壤质量变差，必要时要考虑换土；⑥ 引入水溶性肥料和微蜜有机水溶肥等新型肥料.土壤浇灌水溶性肥料可以使樟树根部接触到肥料，保证根部快速吸收到养分，水肥同施，可发挥水肥协同效应，使肥、水的利用效率均明显提高.微蜜有机水溶肥的阳离子或阴离子基团被聚谷氨酸高分子材料吸附，均可呈溶解态，先吸附贮存，再缓慢释放至土壤中，保证对樟树养分的持续供应，还可避免因灌溉及大雨冲刷所导致的肥力流失，从而不仅可以提高肥料利用率，补充土壤营养，还能改善土壤结构.

4 结 论

1)对同一位点正常株和黄化株土壤因子的差异显著性采用配对T检验分析，可以发现黄化樟树立地土壤pH值以及HCO3-、速效磷和有效铜的含量都较高，有机质、速效氮、速效钾、有效铁、有效锰及有效锌的含量较低，即黄化樟树立地土壤营养元素的浓度较低，且比例失调.

2)通过对土壤营养元素间的相关性进行分析，发现有效铁含量与pH值、速效磷、HCO3-以及有效铜的含量之间呈负相关，与速效氮、速效钾、有机质、有效锰以及有效锌的含量之间呈正相关.