桥梁绿化中不同种植年限小叶紫花三角梅生长差异研究

阮沐宁，叶少萍，温鹏花，陈彦霖，张丽华

(1.广州市林业和园林科学研究院，广东 广州 510405; 2.广东省城市园林工程技术研发中心，广东 广州 510405)

桥梁绿化是利用园林植物将人行桥梁、立交桥、高架桥桥面两侧加以绿化的一种造景方式，是增加城市绿化面积、提升城市景观的重要手段。实践表明，建设高品质的桥梁绿化需要克服种植空间有限、环境因素干扰大、养护管理要求高等问题[1]，因此，国内学者围绕桥梁绿化建设与养护技术开展了大量的研究，目前已在桥梁绿化植物品种选育与栽培、花期调控、水肥管理、种植土改良等方面取得良好进展[2-6]。

近年来，广州市积极推广应用桥梁绿化，桥梁绿化建设和养护技术水平得到显著提高，截至“十三五”末完成建设426座桥梁绿化，绿化长度超过350 km，养护水平达到四季有花、四季常绿。然而，随着种植年限的增加，桥梁绿化容易出现植物养分吸收不均衡、开花质量下降、种植土质量下降等问题，在一定程度上影响了桥梁绿化的景观效果[1，4]。此外，广州市要求园林绿化事业必须全面坚持科学绿化，对桥梁绿化精细化养护也提出了更高的要求。

光叶子花，即三角梅(Bougainvilleaglabra)是华南地区重要的观赏植物，具有观赏价值高、抗逆性强、耐修剪等特点，目前已成为广州市桥梁绿化主要推广应用的植物品种[2]。为进一步了解桥梁绿化建设质量与养护现状，本研究以广州市桥梁绿化植物小叶紫花三角梅(Bougainvillea‘Royal Purple’ )为研究对象，调查分析种植12、14、16、18年的小叶紫花三角梅生长指标和种植土养分指标差异，为科学提升桥梁绿化精细化养护水平提供理论支撑。

1 试验区概况

广东省广州市(112°57′—114°03′E，22°26′—23°56′N)地处中国南部、广东省中南部、珠江三角洲中北缘，是西江、北江、东江三江汇合处，属海洋性亚热带季风气候，年平均气温20～22 ℃，平均相对湿度77%，市区年降雨量约为1720 mm；属于丘陵地带，地势东北高、西南低，背山面海；全年水热同期、雨量充沛，利于植物生长，为四季常绿、花团锦簇的“花城”。

2 材料与方法

2.1 试验材料

调查植物为不同桥梁种植12、14、16、18年的小叶紫花三角梅，桥梁绿化基本情况见表1。种植容器为塑料种植盆，其规格为97.5 cm×37.0 cm×46.0 cm(长度×宽度×高度)，内部由下往上依次铺设陶粒(厚度约5.0 cm)、隔网、种植土(厚度约20.0 cm)，每个盆内栽种有2株小叶紫花三角梅。

2.2 试验布置与方法

采用原位观察方法，于每座桥梁随机选取4盆小叶紫花三角梅统计其生长指标，其中叶片SPAD值采用SPAD—502叶绿素计测定，以花朵面积占植株整体表面积的比例表示花朵密度[7]，叶片全N、全P、全K含量测定分别采用凯氏定氮法、钼锑抗比色法、火焰分光光度计法[8]；采集根际种植土测定养分指标，其中碱解N测定采用碱解扩散法，有效P测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效K测定采用乙酸铵浸提-火焰光度计法[8]。分别于2021年6月15日、7月18日、9月13日、10月25日、11月12日、12月12日测定叶片SPAD值、花朵密度，12月12日测定叶片全N、全P、全K含量以及种植土碱解N、有效P、速效K含量。

2.3 数据处理与分析

采用IBM SPSS Statistics 21.0软件对试验数据进行统计分析，对不同种植年限、不同观测时间的小叶紫花三角梅生长指标、种植土养分指标进行单因素方差分析，对小叶紫花三角梅生长指标和种植土养分指标进行双变量相关性分析；图形绘制采用Excel 2010软件完成。

表1 广州市部分桥梁绿化基本情况Tab.1 BasicinformationofbridgelandscapeinpartofGuangzhou区域桥梁名称种植年份种植年限/年绿化长度/m东风路正南路人行天桥200418278.4越秀区广园路金贵村人行天桥200616667.5寺右新马路军区礼堂人行天桥200814306.0中山一路省人大人行天桥201012488.0广州大道-天河北交叉口人行天桥200418510.3天河区瘦狗南路跨铁路人行天桥200616288.3广园快速路农干院人行天桥2008141041.4广园快速路五山人行天桥201012300.0广州大道北南方医院路段人行天桥200418224.0白云区广园路广园客运站人行天桥200616932.0白云大道元下田牌坊人行天桥200814260.0白云大道白云堡立交桥201012704.0

3 结果与分析

3.1 不同种植年限小叶紫花三角梅叶片SPAD值

叶片SPAD值表示叶绿素的相对含量，可以用于间接反映植物叶片叶绿素含量[9]。由表2可知，不同种植年限之间小叶紫花三角梅叶片SPAD值存在显著差异(P<0.05)，且不同观测时间下种植16年的叶片SPAD值最高。6月15日时，种植16年的叶片SPAD值(50.13)显著高于其他种植年限(P<0.05)，种植18年的叶片SPAD值(44.35)显著高于种植14年(P<0.05)；7月18日时，种植12年的叶片SPAD值均显著低于其他种植年限(P<0.05)；9月13日时，种植16年的叶片SPAD值为51.71，显著高于种植12年(P<0.05)；10月25日时，种植16年的叶片SPAD值较种植12、14年的分别显著高出24.00%、13.82%(P<0.05)，种植18年的叶片SPAD值较种植12年显著高出16.50%(P<0.05)；11月12日时，种植16年的叶片SPAD值为52.73，显著高于种植14、18年的叶片(P<0.05)；12月12日时，种植16年的叶片SPAD值显著高于种植12、18年(P<0.05)。

此外，不同种植年限叶片SPAD值在12月12日时最高、6月15日时最低，不同观测时间之间存在显著差异(P<0.05)。种植12年处理中，12月12日时叶片SPAD值显著高于其他观测时间(P<0.05)，11月12日显著高于6月15日(P<0.05)；种植14年处理中，12月12日时叶片SPAD值显著高于其他观测时间(P<0.05)，6月15日则显著低于其他观测时间(P<0.05)；种植16年处理中，12月12日时叶片SPAD值显著高于其他观测时间(P<0.05)，10月25日显著高于6月15日(P<0.05)；种植18年处理中，12月12日时叶片SPAD值显著高于6月15日、11月12日(P<0.05)，6月15日则显著低于7月18日、10月25日、12月12日(P<0.05)。

表2 不同种植年限小叶紫花三角梅叶片SPAD值Tab.2 LeafSPADvalueofBougainvillea‘RoyalPurple indifferentplantingyears种植年限/年叶片SPAD值6月15日7月18日9月13日10月25日11月12日12月12日1243.41±0.82BCc44.39±1.51Bbc43.73±1.43Bbc43.71±1.65Cbc47.80±1.54ABb53.00±1.61Ba1440.28±1.05Cc49.31±1.31Ab47.38±1.91ABb47.62±2.08BCb45.98±1.75Bb54.32±1.62ABa1650.13±1.54Ac52.39±0.82Abc51.71±1.48Abc54.20±1.25Ab52.73±1.67Abc58.76±1.46Aa1844.35±1.89Bc52.00±1.35Aab49.16±2.71ABabc50.92±2.25ABab47.28±2.13Bbc54.00±1.87Ba 注:同列各行间不同大写字母表示同一个观测时间不同种植年限处理之间差异显著(P<0.05),同列各行间不同小写字母表示同一个种植年限不同观测时间之间差异显著(P<0.05)。下同。

3.2 不同种植年限小叶紫花三角梅花朵密度

花朵密度是反映三角梅开花质量的关键指标之一[4]。调查结果显示，除了12月12日以外，其余观测时间不同种植年限处理之间小叶紫花三角梅花朵密度存在显著差异(P<0.05，见表3)。6月15日时，花朵密度由高至低排序为12年(68%)>14年(63%)>18年(44%)>16年(15%)，种植12、14年的花朵密度均显著高于种植16、18年(P<0.05)，种植16年与18年之间差异显著(P<0.05)；7月18日时，花朵密度仅为1%～17%，其中种植14年的花朵密度显著高于种植12、16年(P<0.05)；9月13日时，花朵密度在26%～48%之间，种植18年的花朵密度较种植14年的显著高出22%(P<0.05)；10月25日时，种植16年的花朵密度最高(75%)，种植12年的次之(72%)，种植14、18年的分别为53%、48%，其中种植16年与18年之间差异显著(P<0.05)；11月12日时，花朵密度由高至低排序为12年(56%)>16年(48%)>14年(29%)=18年(29%)，其中种植12年的花朵密度显著高于种植14、18年(P<0.05)；12月12日时，花朵密度在18%～43%之间，由高至低排序为12年>18年>16年>14年。

随着观测时间的延长，小叶紫花三角梅花朵密度呈现先下降后升高再下降的趋势，其中6月15日至7月18日期间花朵密度明显下降，7月18日至10月25日期间则明显上升，10月25日至12月12日期间花朵密度则缓慢下降，不同观测时间之间花朵密度存在显著差异(P<0.05)。种植12年处理中，6月15日、10月25日时花朵密度均显著高于7月18日、9月13日、12月12日(P<0.05)，11月12日显著高于7月18日、9月13日(P<0.05)，7月18日则显著低于9月13日、12月12日(P<0.05)；种植14年处理中，6月15日、10月25日时花朵密度均显著高于其他观测时间(P<0.05)；种植16年处理中，10月25日时花朵密度分别较其他观测时间显著高出27%～69%(P<0.05)，11月12日则分别较6月15日、7月18日、12月12日显著高出33%、42%、18%(P<0.05)；种植18年处理中，6月15日、9月13日、10月25日、12月12日时花朵密度分别较7月18日显著高出35%、39%、39%、29%(P<0.05)。

表3 不同种植年限小叶紫花三角梅花朵密度Tab.3 FlowerdensityofBougainvillea‘RoyalPurple indifferentplantingyears%种植年限/年花朵密度6月15日7月18日9月13日10月25日11月12日12月12日1268±4Aa1±0Bd33±8ABc72±7ABa56±10Aab43±10Abc1463±3Aa17±6Ab26±6Bb53±10ABa29±6Bb18±6Ab1615±2Cde6±1Be39±6ABbc75±5Aa48±7ABb30±11Acd1844±7Ba9±4ABb48±8Aa48±10Ba29±10Bab38±9Aa

3.3 不同种植年限小叶紫花三角梅叶片养分含量

从2021年12月12日叶片养分含量来看，小叶紫花三角梅叶片全N含量最高，全K含量次之，全P含量最低(见表4)。随着种植年限的增加，叶片全N、全K含量呈现先上升后降低的趋势，全P含量反而逐年降低。种植16年的叶片全N含量最高(46.86 g·kg-1)，较种植12年的显著高出17.24%(P<0.05)；种植12年的叶片全P含量为7.70 g·kg-1，较种植14、16、18年分别高出24.39%、27.06%、55.24%；叶片全K含量由高至低排序为16年>18年>14年>12年，然而不同种植年限之间差异不显著(P>0.05)。

表4 不同种植年限小叶紫花三角梅叶片全N、全P和全K含量Tab.4 LeaftotalN,PandKcontentsofBougainvillea‘RoyalPurple indifferentplantingyearsg·kg-1种植年限/年全N全P全K1239.97±1.23b7.70±0.59a11.61±1.34a1442.83±2.79ab6.19±0.97ab13.31±1.12a1646.86±2.73a6.06±0.58ab13.82±1.01a1842.39±1.19ab4.96±0.77b13.57±1.03a 注:表中数据观测时间为2021年12月12日,同列各行不同小写字母表示不同种植年限处理之间差异显著(P<0.05)。下同。

3.4 不同种植年限小叶紫花三角梅种植土养分含量

2021年12月12日调查结果显示(见表5)，小叶紫花三角梅种植土碱解N含量在529.46～892.55 mg·kg-1之间，不同种植年限由高至低排序为16年(892.55 mg·kg-1)>12年(779.60 mg·kg-1)>18年(718.20 mg·kg-1)>14年(529.46 mg·kg-1)；有效P含量在143.22～234.37 mg·kg-1之间，其中种植16年(234.37 mg·kg-1)的有效P含量分别较种植12年(146.05 mg·kg-1)、14年(143.22 mg·kg-1)的显著高出60.47%、63.64%(P<0.05)，种植18年的有效P含量(225.05 mg·kg-1)分别较种植12年、14年的显著高出54.09%、57.14%(P<0.05)；速效K含量在426.32～765.22 mg·kg-1之间，不同种植年限由高至低排序为16年(765.22 mg·kg-1)>14年(707.64 mg·kg-1)>18年(582.22 mg·kg-1)>12年(426.32 mg·kg-1)。此外，种植12年、14年和种植16年、18年之间种植土有效P含量差异显著(P<0.05)，然而，不同种植年限之间碱解N、速效K含量则均无显著差异(P>0.05)。

表5 不同种植年限小叶紫花三角梅种植土碱解N、有效P和速效K含量Tab.5 SoilalkalihydrolyzedN,availablePandKcontentsofBougainvillea‘RoyalPurple indifferentplantingyearsmg·kg-1种植年限/年碱解N有效P速效K12779.60±178.26a146.05±18.07b426.32±61.46a14529.46±55.17a143.22±24.84b707.64±208.77a16892.55±224.99a234.37±29.90a765.22±188.02a18718.20±68.16a225.05±19.01a582.22±124.76a

3.5 小叶紫花三角梅生长指标与种植土养分指标的相关性分析

由表6可知，小叶紫花三角梅叶片全P含量与叶片SPAD值呈极显著负相关(P<0.01)；叶片全K含量与花朵密度呈极显著负相关(P<0.01)，与叶片全N、全P含量则呈极显著正相关(P<0.01)；种植土碱解N与有效P含量呈极显著正相关(P<0.01)，与速效K含量呈显著正相关(P<0.05)；种植土速效K含量与叶片全N、全K含量均呈显著正相关(P<0.05)，与种植土有效P含量呈极显著正相关(P<0.01)；其余指标之间均不存在显著相关关系(P>0.05)。

表6 小叶紫花三角梅生长指标与种植土养分指标相关性分析Tab.6 CorrelationanalysisbetweengrowthindexandsoilnutrientindexofBougainvillea‘RoyalPurple’指标叶片SPAD叶片全N叶片全P叶片全K种植土碱解N种植土有效P种植土速效K花朵密度0.172-0.1920.041-0.419∗∗-0.221-0.007-0.007叶片SPAD1.000-0.044-0.437∗∗-0.229-0.0510.229-0.103叶片全N1.0000.2290.518∗∗0.2330.1890.300∗叶片全P1.0000.371∗∗-0.042-0.1040.165叶片全K1.0000.0060.2900.341∗种植土碱解N1.0000.482∗∗0.311∗种植土有效P1.0000.440∗∗种植土速效K1.000 注:表中数据观测时间为2021年12月12日,∗表示相关性显著(P<0.05),∗∗表示相关性极显著(P<0.01)。

4 结论与讨论

(1)不同种植年限之间小叶紫花三角梅叶片SPAD值和花朵密度差异显著(P<0.05)，且随着观测时间的延长呈现出一定的动态变化。随着种植年限的增加，小叶紫花三角梅叶片SPAD值显著增加(P<0.05)，至种植16年时达到最大值；花朵密度则逐渐下降，其中6月15日、11月12日、12月22日时种植12年的花朵密度高于其他年限，说明种植年限增加开花质量反而有所下降。此外，叶片SPAD值在6月15日时最低、12月12日时最高，而花朵密度则呈现先下降后升高再下降的趋势，7月18日时最低、10月25日时最高。研究表明，光合作用是植物形成干物质的主要途径，叶绿素含量能够反映植物光合作用能力强弱[10]，种植年限增加时叶绿素含量表现出逐渐增加[11]或减弱的趋势[12]。此外，植物开花过程中叶绿素含量也会产生变化，例如矮牵牛(Petuniahybrida)花芽形成期和子房、花药成熟期叶绿素含量减低，雌雄蕊形成期和开花期则有所升高，营养物质供给变化是影响叶绿素含量变化的重要因素[13]。钟连香等[14]认为从盛花期到衰败期，植物叶绿素含量明显减少，这种情况可能与植株新陈代谢有关。本研究中种植16年的小叶紫花三角梅叶片仍保持较强的光合作用能力，有利于促进成花过程中营养物质的积累[10]。

(2)随着种植年限增加，小叶紫花三角梅叶片全N、全K含量呈现先上升后下降的趋势，其中种植16年时全N含量显著高于种植12年(P<0.05)；全P含量则逐渐下降，种植12年较其他种植年限高出24.39%～55.24%。这可能是由于种植年限增加时小叶紫花三角梅根系更新生长缓慢，加之种植土养分消耗大，引起植株养分吸收转运效率下降，进而导致养分积累量下降[4]。此外，叶片全P含量与SPAD值、全K含量与花朵密度之间均呈极显著负相关(P<0.01)，而全P与全K含量呈极显著正相关(P<0.01)，表明植物体内磷素、钾素积累具有协同性，其积累量增加时反而在一定程度上抑制了叶片光合、开花等生理过程。研究表明，营养是花芽分化及花器官形成与生长的物质基础，植物营养吸收增加有利于改善其开花品质[15]。小叶紫花三角梅在生殖生长时大量的营养物质向生殖器官运输，从而可能引起枝条、叶片养分积累量下降[16]。基于此，建议日常养护时根据小叶紫花三角梅不同生长时期对养分需求的变化，采取合理的养分调控措施，以改善其养分积累效率。

(3)从种植土养分含量变化来看，种植16年的小叶紫花三角梅种植土碱解N、有效P、速效K含量均高于其他种植年限，其中有效P含量分别较种植12年、14年时显著高出60.47%、63.64%(P<0.05)，表明种植16年的种植土仍维持着较高的磷素水平。磷素是植物生长发育的必需营养元素之一，对于植物光合作用、呼吸作用等各种代谢过程有着重要的意义[17]。研究发现，由于磷在土壤中的扩散效率低，需要持续的磷肥投入以维持植物生长，而长期施用磷肥会造成土壤磷的大量积累，例如16～20年苹果园土壤全P、无机P和有效P含量显著高于0～5年[17]，王奇等[18]也指出设施菜田土壤有效磷P含量随种植年限增加呈现增加的趋势。然而，王吉秀等[19]研究发现，桉树(Eucalyptus)人工林土壤有效P含量随种植年限增加呈显著下降的趋势，种植15年的有效P含量比未种植桉树的林地显著下降了3.11倍。在桥梁绿化中，小叶紫花三角梅生长旺盛、开花时间长，其生长代谢活动需要消耗大量的养分，日常养护时持续施肥也可能引起了种植土养分增加，同时由于大量根系集中生长在有限的空间内形成更多的根际区域，使得根系活动可能促进种植土养分转化，使得有效P含量明显增加。此外，种植土速效K含量与叶片全N、全K含量均呈显著正相关(P<0.05)，表明种植土钾素含量增加有利于小叶三角梅叶片氮素、钾素的积累。

综上所述，不同种植年限小叶紫花三角梅的生长存在差异，种植12年的开花质量较优、种植16年的叶片光合能力较优，同时养分在土壤与植株之间的积累差异也可能影响叶片光合、开花等生理过程，这些差异可能与环境因子或养护措施有关，后续仍需要进一步评价引起小叶紫花三角梅生长差异的原因，为小叶紫花三角梅精细化养护提供技术支撑。