故宫景福宫古树土壤肥力特征分析评价

高 星，贾慧果

（故宫博物院，北京 100006）

土壤是植物生长发育的基础，也是为植物输送营养物质的重要媒介。植物的健康生长与地下土壤环境条件有密切联系[1-2]。古树指树龄在100 a以上的树木[3]，相比于年轻树木，古树树龄较大，吸收代谢能力普遍下降[4]。古树土壤环境及肥力水平不佳及土壤物理和化学性质变差等问题更易引发树势衰弱甚至濒危[5]。研究表明，戒台寺衰弱古树周围土壤存在缺乏有机质、全氮、速效磷，pH值偏高等问题，不利于古树健康生长[1]。广东省广州市沙面古树群土壤大部分存在有机质含量低、土壤全磷和全氮含量偏低甚至缺乏现象，对该地区古树生长造成了负面影响[6]。上海市部分松柏古树生长势衰弱，与土壤容重偏大及通气孔隙度小等因素有关[7]。从过往研究来看，人为因素是造成土壤质量下降的重要原因，主要表现在过度践踏[8]、建筑垃圾污染[9]及过量硬质铺装[10]等。

土壤肥力是评价土壤质量的关键，土壤肥力评价也为高效利用及调节保护土壤资源提供了科学指导[5]。目前，土壤肥力评价趋于定量化和综合化，主要通过主成分分析法、Fuzzy综合评判法、内梅罗指数法、灰色关联分析法等[5，11-13]开展研究。我国很多城市也针对城市公园绿地土壤肥力特征进行了分析探讨[14-17]。北京市的古树主要生长在皇家园林及寺庙环境中，大部分古树生长于密集的古建筑群之间，针对该立地环境开展的古树土壤监测与评价鲜有报道，古建筑环境对周围古树地下环境的影响尚未深入探讨。故宫是明清两朝皇宫，是重要的世界文化遗产。景福宫位于故宫宁寿宫区的东北部，院落中的古树是具有生命的“活文物”，兼具文化与自然遗产双重身份[18]。为科学有效保障古树健康生长，及时准确对古树实施健康监测，本研究针对故宫景福宫18株古树周围土壤采集并测定其土壤化学性质，采用土壤单因子评价、综合评价、主成分分析及Pearson相关性分析等方法对景福宫古树土壤肥力开展分析评价，以期为今后更加科学高效地开展古树保护管理工作提供理论依据和方向指导。

1 材料和方法

1.1 研究区域基本情况

景福宫区域内共有古树18株，均为二级古树，其中，侧柏（Platycladus orientalis）8株、桧柏（Sabina chinensis）9 株、油松（Pinus tabuliformis）1 株。以院墙及古建筑作为划分，可以分为佛日楼区域、梵华楼区域、景福宫南区域、景福宫西区域、景福宫西南区域共计5个院落分区（以图1中虚线作为区域划分标准），各区域内均有古树分布。具体古树分布位置及院落环境情况见图1，各院落分区古树基本信息见表1。

图1 景福宫院落古树分布位置及部分院落土壤采样点Figure 1 Distribution of ancient trees and part of soil sampling sites in the Palace of Great Blessings

表1 景福宫古树及其土壤采样信息Table 1 Information of ancient trees and their soil sampling sites in the Palace of Great Blessings

1.2 样品采集

根据景福宫5个院落区域地下环境、古树分布位置及周围文物建筑分布等实际情况，使用土钻对景福宫各院落区域古树投影范围内土壤，进行不同深度的土壤样品采集。景福宫西南区域和景福宫西区域内在每株古树东南西北4个方向各取1个点采集土壤样品。景福宫西区域古侧柏110101B01722和110101B01723距离相对较远，且古桧柏110101B01728生长于假山上，因此在110101B01722和110101B01723两株古树之间随机选取2个点采集土壤样品。景福宫西南区域以文峰石为界，细分为南北2个小区域分别采样。其余院落因室外文物陈设或古建筑保护等因素，选取适宜开展土壤取样的点位采集土壤样品。佛日楼区域、梵华楼区域和景福宫南区域土壤样品采集位置在图1中使用五角星图案标注。

根据土壤采集实施具体情况：试验计划采集0～90 cm深度的土壤样品，每30 cm为一个层次，每个层次样品再平均分为上下两层，保留其中较深一层作为土壤样品。佛日楼区域、景福宫西南区域（南）地下土壤情况较好，按照试验计划采集到0～90 cm深度的土壤样品，依据土壤深度划分为15～30、45～60、75～90 cm 3个土壤层次。景福宫西区域、景福宫西南区域（北）土壤采集可能存在古代地下砖石结构，最终采集0～75 cm深度的土壤样品，依据土壤深度划分为15～30、45～60、60～75 cm 3个土壤层次。梵华楼区域、景福宫南区域在土壤采集过程中发现地面铺装30～45 cm处有大量原始砖石垫层结构，其中景福宫南区域土层厚度仅30 cm左右，因此，根据采集点位实际情况调整土壤样品采集数量及深度：梵华楼区域采集0～45 cm深度的土壤样品，依据土壤深度划分为15～30、30～45 cm 2个土壤层次。景福宫南区域因土壤限制较大，仅可以采集到0～30 cm的土壤样品，土壤深度划分为0～15、15～30 cm 2个土壤层次。将同一院落中相同土壤深度的样品均匀混合为一个土壤样品，共采集到16个古树土壤样品。将其及时装入密封袋保存，马克笔编号标记并带回实验室开展土壤检测工作。各院落采样深度、采样点数及样品数见表1。

1.3 测定方法

全部土壤样品委托北京市园林绿化科学研究院进行化学性质分析检测。水解性氮采用碱解-扩散法测定，速效钾采用火焰光度计法测定，有效磷采用钼锑抗比色法测定，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定，pH值采用电位法测定，水溶性钠采用火焰光度法测定，水溶性盐采用质量法测定，氯离子采用硝酸银滴定法测定，有效态铁、锰、铜、锌采用DTPA浸提—原子吸收分光光度法测定。

1.4 土壤肥力单项指标评价

根据北京市《园林绿化种植土壤技术要求》（DB11/T 864—2020）[19]，对故宫博物院景福宫院内古树土壤水解性氮（hydrolyzed nitrogen，AN）、有效磷 （available phosphorus，AP）、速效钾（available potassium，AK）、有机质（soil organic matter，SOM）、pH值、水溶性盐总量（total content of water-soluble salt，TWS）、水溶性钠（water-soluble sodium，WS）、氯离子（chlorideion，Cl-）、有效态铁 （available Fe，AFe）、有效态锰（available Mn，AMn）、有效态铜（available Cu，ACu）、有效态锌（available Zn，AZn）共计12项指标进行单项指标评价（表2）。

表2 北京市土壤肥力技术要求Table 2 Soil fertility technical requirements of Beijing

1.5 隶属度函数和土壤肥力评价

隶属度函数以数学表达式的形式描述指标评价与植物生长曲线之间的关系，依据参考文献［20］中的方法建立抛物线型和S型隶属度函数对各肥力指标进行标准化处理以消除量纲差异。选择水解性氮、速效钾、有效磷、有机质、pH值、有效态铁、有效态锰、有效态铜、有效态锌作为评价指标。

水解性氮、有效磷、速效钾、有机质、有效态铁、有效态锰、有效态铜、有效态锌属于S型隶属度函数。函数表达式为

土壤pH值属于抛物线型隶属度函数，函数表达式为

式中，f（x）为土壤肥力的隶属度数值；x1、x2、x3、x4为隶属度函数的不同拐点，拐点取值根据北京地区土壤肥力特征，并参考北京市《园林绿化种植土壤技术要求》及相关研究成果[16，20]确定（表3、表4）。

表3 S型隶属度函数转折点取值Table 3 Values of turning points in S-type membership function

表4 抛物线型隶属度函数转折点取值Table 4 Values of turning points in parabola-type membership function

对各肥力指标的标准化数据进行Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）检验和 Bartlett球形检验，判断其是否适合进行主成分分析。采用主成分分析法计算出各指标的公因子方差和权重系数[16]。采用模糊数学中的权重加权求和来计算土壤综合肥力指数（integrated fertility index，IFI）。公式为

式中，n为土壤评价指标的数量；fi为第i个指标的隶属度；wi为第i个指标的权重系数。隶属度值及IFI的取值范围为0.1～1.0，数值越高说明土壤肥力越高。

1.6 数据处理

使用Excel 2010软件计算数据的平均值、标准差、极值、极差、变异系数，并绘制柱形图。使用SPSS 21.0统计学软件进行主成分分析和Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 景福宫古树土壤肥力指标分析

2.1.1 土壤大量元素及有机质含量水平

由表5和图2可知，故宫景福宫区域古树土壤中水解性氮、有效磷、速效钾的含量分别为28.79～122.77、4.10～30.70、122.00～239.00 mg/kg，平均值分别为82.33、10.75、173.38 mg/kg。有效磷的变异系数相对较大，为63%，水解性氮变异系数为31%、速效磷变异系数为22%。除景福宫西南（北）区域60～75 cm深度土样水解性氮含量明显高于浅深度土壤外，其余土样检测结果均显示随土壤采集深度增加，水解性氮含量逐渐降低。除景福宫南、梵华楼区域30～45 cm深度处开始出现砖石垫层结构，无法继续深度采样外，其余水解性氮未达到北京市《园林绿化种植土壤技术要求》中规定的土壤样品深度均大于40 cm。

表5 景福宫古树土壤肥力指标描述统计Table 5 Descriptive statistics of soil fertility indexes of ancient trees in the Palace of Great Blessings

图2 景福宫古树土壤大量元素及有机质含量分布情况Figure 2 Content distribution of soil macro elements and organic matter of ancient trees in the Palace of Great Blessings

景福宫区域内古树土壤速效钾含量均符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》，水解性氮及有效磷表现为部分点位含量不足。其中，景福宫西区域内15～30 cm深度土壤有效磷含量偏低，但该区域平均值达到标准，判断该区域这3项指标基本符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》；景福宫西南区域有少量采样点位指标稍低于标准值，但区域平均值均符合标准，可以判定景福宫西南区域这3项指标基本符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》；佛日楼区域土壤水解性氮、有效磷含量处于较低水平，只有15～30 cm采样点的水解性氮含量较充足；景福宫南区域、梵华楼区域的有效磷含量偏低，直接表现为古树土壤有效磷含量不足。由此可见，景福宫区域土壤的主要养分中，有效磷含量整体偏低，检测数据中56%未达到北京市《园林绿化种植土壤技术要求》标准值。造成这种现象的原因可能是区域内土壤中石灰等碱性废料较多导致钙镁离子富集而降低了磷的有效性[21-22]。

土壤有机质含量为15.00～66.90 g/kg，平均值为39.44 g/kg，符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》规定标准。其中，景福宫西区域内古树土壤有机质含量达到50.00 g/kg以上，处于较高水平。有机质变异系数为39%，土壤有机质是土壤养分的重要来源，除了从有机肥料、生物残渣、底土或母质中获取外，植物落叶等残留物回归土壤也可以形成养分循环[23]。故宫景福宫目前属非开放区域，古树土壤环境受人为因素干扰较少，有利于维持有机质循环。从结果来看，除景福宫西南区域（北）60～75 cm深度土壤有机质含量明显高于更浅深度土壤外，其余均为采集土样深度和土壤有机质含量呈负相关。

2.1.2 土壤pH值及盐分水平

由表5和图3可知，景福宫古树土壤pH值变幅在7.49～10.88，平均值为8.68，其中有5个采样点超过了北京市《园林绿化种植土壤技术要求》标准值。梵华楼区域、景福宫南区域土壤pH值达到9.22～10.88，属于强碱性土壤[24]。景福宫西南区域（北）45～60 cm深度土壤pH值达到8.52，属于强碱性土壤，但因超出部分仅为0.02，且该区域其他5个点位pH值均在8.50以下，认为该区域土壤pH值基本符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》。其余区域土壤pH值均在6.00～8.50的标准区间内。土壤pH值变异系数为12%，变异强度较低，说明景福宫各院落土壤pH值差距较小，整体处于较高的碱性水平。这与北京市[25-26]、上海市[16]、成都市[27]等城市绿地土壤情况基本一致。这可能主要由于土壤中混有石灰渣、建筑垃圾等所造成[25，28]。在对景福宫进行古树土壤取样时曾发现古建筑砖下土壤中存在白灰碎块等，土壤40～90 cm深度处砂浆层及砖石结构较多，这些建筑材料都有可能对土壤起到碱化作用。景福宫各区域间pH值与土壤深度无明显联系，且各采样点不同深度之间pH值变化不明显。

图3 景福宫古树土壤pH值及盐分水平Figure 3 Soil pH value and salinity level of ancient trees in the Palace of Great Blessings

盐碱土的盐分主要以氯化钠为主[23]。土壤中水溶性盐总量、水溶性钠及氯离子含量直接反映出土壤的盐渍化水平。景福宫区域内古树土壤中，水溶性盐总量、水溶性钠、氯离子的含量变幅分别为0.90～2.60 g/kg、2.87～29.57 mg/kg、7.10～122.12 mg/kg，平均值分别为 1.39 g/kg、13.81 mg/kg、38.87 mg/kg。从平均值来看，整个景福宫区域3项反映土壤盐分的指标均符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》。从各区域情况来看，梵华楼区域的水溶性盐总量、氯离子含量出现稍高于标准值的情况，但数值均小于3.00 g/kg，对植物生长基本影响不大[29]；其他区域土壤盐分含量均处于正常水平。土壤盐渍化表现为土壤盐分在土壤表层积累的现象[30]，景福宫古树土壤深度与水溶性盐含量无明显关联，说明区域内基本未出现土壤盐渍化情况，同时也反映出景福宫区域古树土壤养护管理情况良好，土壤容重及通气度符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》。

2.1.3 土壤中微量元素含量

由表5和图4可知，土壤中微量元素有效态铁、有效态锰、有效态铜、有效态锌的含量分别为3.50～63.40、0～11.60、0.87～54.53 和 0～8.52 mg/kg，平均值分别为18.71、4.67、17.69和2.68 mg/kg。其中，有效态铁的变异系数达到89%，变异强度大，反映出采样点间的较大差异性。对于土壤有效态铁而言，景福宫南区域0～15 cm深度土壤有效态铁含量低于5.00 mg/kg，其余区域均达到标准值，但景福宫南区域15～30 cm有效态铁含量为63.40 mg/kg，超过标准值30.00 mg/kg，但区域平均值符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》。对于土壤有效态锰，除梵华楼区域和景福宫南区域15～30 cm深度土壤中未检测到有效态锰外，其余土壤样品均符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》。土壤含锰量随母质变化较大，我国北方地区因属于石灰土壤，锰的有效性较低[31]，因此推测部分土壤样品有效态锰缺乏可能与区域内土壤碱化程度有关。整个景福宫院落土壤有效态铜含量均大于北京市《园林绿化种植土壤技术要求》规定的0.50 mg/kg，且绝大部分点位数值超过标准值5.00 mg/kg。该要求中同时指出土壤中铜含量应小于等于80.00 mg/kg，根据陈同斌等[32]研究介绍，北京市土壤铜的背景值为18.00 mg/kg，除山区以外，大部分绿地类型土壤含铜量均大于35.00 mg/kg，从而分析得出景福宫土壤有效态铜含量处于正常且充足的水平。土壤有效态锌的平均值符合北京市《园林绿化种植土壤技术要求》规定的1.00～10.00 mg/kg标准，但是梵华楼区域及景福宫南区域15～30 cm深度土壤样品未检测到有效态锌，表现出有效态锌缺乏状态；佛日楼区域45～60 cm深度土壤样品有效态锌含量低于15～30 cm和75～90 cm，表现出该区域土壤有效态锌分布不均的现象。

图4 景福宫古树土壤微量元素含量分布情况Figure 4 Content distribution of soil trace elements of ancient trees in the Palace of Great Blessings

2.1.4 景福宫古树土壤肥力单项指标评价

雷达图常用于多项指标的综合分析，每个坐标轴上的点距离圆心越近则隶属度值越低，说明该项土壤肥力指标偏低，反之则偏高。由图5可知，雷达图中实线代表景福宫古树土壤肥力平均水平，虚线代表不同院落中土壤肥力隶属度值情况。5个独立院落中古树土壤肥力水平基本一致，但也存在差异。景福宫整体古树土壤隶属度值为0.128～0.943，不同指标间隶属度值差异较大。其中，水解性氮（0.500）、速效钾（0.727）、有机质（0.943）、有效态铁（0.700）、有效态铜（0.843）的隶属度值高于0.500，表现出较高的肥力水平[20]。有效磷隶属度值仅为 0.128，pH值（0.300）和有效态锰（0.201）的隶属度值也处于较低水平。由图5可知，景福宫西区域和景福宫西南区域整体土壤肥力指标的隶属度值高于或持平于整体平均值，说明这两个区域土壤肥力水平相对较高；佛日楼区域水解性氮含量明显低于平均水平；梵华楼区域和景福宫南区域大部分土壤肥力指标的隶属度值均低于平均水平，说明这两个区域的土壤肥力水平相对较低。

图5 景福宫各院落土壤肥力指标平均隶属度雷达图Figure 5 Radar plot of average membership degree of soil fertility indexes of different yards in the Palace of Great Blessings

2.2 景福宫古树土壤肥力综合评价

景福宫古树土壤水解性氮、速效钾、有效磷、有机质、pH值、有效态铁、有效态锰、有效态铜、有效态锌9项指标KMO检测结果为0.541，Bartlett球形度检验显著性系数为0.00（P＜0.05），可以进行主成分分析。由表6主成分分析结果可知，前4个主成分特征值分别为 3.367、2.131、1.663、1.051，方差贡献率分别为 37.413%、23.677%、18.475%、11.678%，涵盖了原始信息总量的91.244%，基本可以代表原始数据信息。

将这4个主成分作为综合变量来分析故宫景福宫古树土壤情况。由表7可知，第一主成分中系数相对较大的包括pH值、有效态锰；第二主成分系数较大的是水解性氮、有机质。前两个主成分贡献率达到了61.09%，可以解释一半以上的土壤肥力情况。基于公因子方差求得权重系数表现为pH值（0.119）＞有效态铜（0.115）＞有机质（0.114）=有效态锰（0.114）＞速效钾（0.112）＞有效态铁（0.111）=水解性氮（0.111）＞有效磷（0.104）＞有效态锌（0.099），说明pH值、水解性氮和有机质是对土壤肥力贡献率较大的化学因子，微量元素中有效态铜、有效态锰的贡献率较大。

表7 景福宫古树土壤肥力指标主成分分析Table 7 Principal component analysis of soil fertility indexes of ancient trees in the Palace of Great Blessings

由表8可知，景福宫古树土壤综合肥力指数（IFI）结果，数值处于 0.462～0.633，平均值为 0.54。其中，景福宫西区域和景福宫西南区域土壤综合肥力指数均高于平均水平，说明这2个区域古树土壤肥力水平相对较高；佛日楼区域、梵华楼区域和景福宫南区域土壤综合肥力指数低于平均水平，说明其古树土壤肥力水平相对较低。根据相关研究成果[33]，景福宫古树土壤肥力整体属于较好水平（IFI≥0.5），其中，景福宫西区域、景福宫西南区域及佛日楼区域古树土壤肥力水平为优（IFI≥0.5），梵华楼区域和景福宫南区域古树土壤肥力水平良好（0.5＞IFI≥0.4）。

表8 景福宫古树土壤综合肥力指数Table 8 Integrated fertility index of soil of ancient trees in the Palace of Great Blessings

采集各区域土壤样品时发现，梵华楼区域和景福宫南区域地面铺装下30～45 cm处有坚硬的砖石层或垫层结构，导致最终土壤采样品数量减少至2个，其中景福宫南区域土层厚度仅30 cm左右，可供古侧柏和古桧柏根系生存利用的土壤空间及营养面积较小。而古树土壤环境较好的景福宫西区域是景福宫院落中唯一没有硬质铺装的区域，可以较好地实现古树地上地下营养循环。故宫景福宫整体区域面积较小且各区域间的古树土壤环境条件差异明显，不同区域间古树土壤肥力情况与地下环境条件显示出一定的相关性。故宫博物院是明清两代的皇宫，地下环境较为复杂，推测环境因素是影响景福宫区域土壤状况的一个重点。综合景福宫古树土壤肥力指标、IFI值及现场实际情况，景福宫古树土壤肥力质量水平由高至低顺序为：景福宫西区域＞景福宫西南区域＞佛日楼区域＞梵华楼区域＞景福宫南区域。

2.3 景福宫古树土壤肥力指标相关性分析

通过12个土壤肥力指标的Pearson相关性分析可知（表9），水解性氮和有机质相关性系数为0.762，呈极显著正相关（P＜0.01）。氮主要以有机态的形式存在于土壤有机质中，是其重要的组成元素[23]，这也是两者极显著相关的一个主要原因。有效磷与速效钾相关性系数为0.526，呈显著正相关（P＜0.05）。水解性氮与有机质呈极显著正相关（P＜0.01），而有机质、水解性氮分别与速效钾、有效磷等化学因子无显著相关联系，该结果与部分研究结果[5，16-17，26]不一致，这可能与土壤pH值较高降低了有效磷的有效性有关。北方地区速效钾含量普遍较高，且有机质主要组成元素为 C、H、O、N、P、S等，可以提供的 K 元素较少[23]。这说明景福宫区域古树土壤以原生土壤为主。

表9 景福宫古树土壤肥力指标Pearson相关性分析Table 9 Pearson correlation analysis of soil fertility indexes of ancient trees in the Palace of Great Blessings

土壤pH值与水溶性盐总量、氯离子含量均呈极显著正相关（P＜0.01），说明土壤盐渍化和碱性状态常常会同时出现。水溶性盐总量和氯离子相关系数 0.793，呈极显著正相关（P＜0.01），水溶性钠、有效态铁与pH值无显著相关性，但与水溶性盐总量、氯离子均呈显著正相关（P＜0.05），说明水溶性盐总量、水溶性钠、氯离子在土壤中的含量变化是相互影响作用的，但与氯离子组成水溶性盐的水溶性金属离子可能不止水溶性钠一个。有效态锰、有效态铜、有效态锌与土壤pH值呈负相关，其中，有效态锰与pH值呈极显著负相关（P＜0.01），有效态铜、有效态锌均与pH值呈显著负相关（P＜0.05）。当土壤的碱性较高时会造成磷、锌等元素钝化，植物吸收困难等情况[24]，说明土壤的碱性程度对土壤中微量元素含量有较大影响，在碱性土壤环境中较高的土壤pH值会抑制土壤微量元素的有效性。从景福宫的具体情况看，梵华楼区域、景福宫南区域古树土壤中有效磷、有效态锰、有效态锌等营养元素含量偏低，推测可能与土壤碱性程度相关。这说明土壤pH值对古树土壤养分的存在形态有直接影响，通过土壤酸碱度程度来判断有效养分情况也较可靠[34-35]。

微量元素与其他指标也存在相关性联系。有效态锰、有效态铜、有效态锌3者均与水溶性盐总量、氯离子呈负相关，且有效态铜分别与水溶性盐总量、氯离子呈显著负相关（P＜0.05）和呈极显著负相关（P＜0.01）。因此减轻土壤的盐碱化程度对于提升土壤中的微量元素含量有重要作用。

3 讨论

3.1 环境条件对土壤养分的影响

故宫景福宫院落整体面积不大，但因景福宫地上部分古建筑密集，地下环境比较复杂，且不同院落地面铺装情况也存在差异，不同环境立地条件可能对土壤肥力质量造成影响。周章义等[9]在探究七王坟古油松濒死原因时发现，古庙遗址处三合土块及石灰石的存在使得土壤趋于碱性，且碱性土壤中铁、锰、铜、锌等微量元素的有效性均会受到制约。原忠林等[8]分析千山古油松衰亡原因，认为主要是气候变化、游客增多导致的土壤及古树根系被破坏致使树势衰弱。李丹丹[29]曾以承德避暑山庄古油松为研究对象，指出宫殿区、山峦区及平原区的土壤养分情况存在较大差异，且土壤含水量、土壤酸碱度及水解性氮等指标对古油松生长有一定影响。本研究在对景福宫进行土样采集时发现，梵华楼区域、景福宫南区域地砖下30～45 cm深度开始出现坚硬的砖石层或垫层结构，且考虑到文物保护问题，并未继续向下采集更深层次土样。这也直接说明这两个区域古树土壤厚度较浅，可供古侧柏和古桧柏根系生存利用的土壤空间较小，古树营养面积比较受限。检测结果还显示，梵华楼区域、景福宫南区域IFI数值在整个景福宫院落中相对较低。王玉东[35]通过采集不同铺装环境下古柏土壤并检测其养分状况发现，人为活动频率及地面环境均会对古树土壤养分造成影响。刘家雄等[13]研究指出，保持土壤原生环境、受人为影响小的土壤综合肥力情况更佳。故宫景福宫目前属于非开放区域，受人为踩踏影响较小，但地面铺装、地下砖石垫层结构及院内古建筑庭院环境等因素可能对古树土壤造成影响。检测结果显示，景福宫西区域的土壤肥力质量在整个院落中是最好的，且该院落也是整个景福宫院落内唯一没有硬质铺装的区域，可以较好地实现古树地上地下营养循环。曾有学者研究发现[10]，古树下的硬质铺装比例与树体健康状况呈极显著负相关，且裸露土地可以保证土壤基本的透水透气性及生态循环营养交换[29]，说明立地条件对土壤养分存在一定影响。故宫博物院是世界文化遗产由密集的古建筑群组成，地下存在砖石垫层结构是古建筑营造过程中不可缺少的部分，院落中的硬质铺装也均为具有历史文化价值的文物，需要最大限度地进行文物保护，包括在本研究土壤样品采集时，需全面考虑室外文物陈设及古建筑情况并筛选出可以进行土壤采样的点位，这也使得本研究具有一定的局限性。本研究选择故宫景福宫18株古树下土壤作为试验对象，探究土壤肥力情况及古建筑周围地下环境对土壤养分的影响，试验区域及试验样品数量有限，今后可针对该问题增加土壤样品数量等影响因素以提升研究结果的科学性与实用性。皇家园林中古树保护管理工作精细复杂，需要全面考虑古树及文物的保护问题，也将是未来持续研究探讨的重要方向。

3.2 古树周边土壤环境条件对古树健康的影响

土壤养分有效性对植物吸收养分有直接影响，是植物健康生长的基础和保障[30]。土壤养分下降对古树的健康状况存在不利影响[5]。刘家雄[36]研究得出，上海古银杏、古香樟的生长势与土壤有效氮、速效磷等含量显著相关，直接影响古树健康状况。邹瑀琦等[37]研究发现，北京古侧柏的健康情况与土壤中矿物质元素有密切联系，其中，锌含量与古树健康等级呈正相关，镁含量为负相关，钙含量及铁含量在某个数值对古树健康等级影响最优。但也有学者持不同观点，赵娟等[38]研究指出，中山公园不同长势古侧柏周围土壤的pH值、氮、磷、钾及钙、镁元素含量没有显著差异，认为古树健康情况判定与土壤含量无关。

景福宫古树土壤不同院落的情况差异性较大，土壤大量元素中水解性氮、速效钾及有机质含量基本充足，但有效磷含量不足情况比较普遍，其中约56%的采样点显示古树土壤有效磷含量偏低，成为主要的限制因子。该结果与张宇超[23]、田宇[25]、杜田甜等[26]等的研究结果基本一致，也是北方地区较为常见的土壤状态。景福宫内梵华楼区域及景福宫南区域pH值超过8.50，属于强碱性土壤，且表现为与土壤盐分水平及部分微量元素显著相关。这与目前大部分城市土壤状况一致[16]。李丹丹[29]研究发现，土壤水溶性盐含量及pH值对古油松健康状况相关，汤珧华等[7]则提出适当降低土壤pH值有利于古树健康生长，并可以协同提升土壤中微量元素的有效性。因此，合理改善土壤pH值并及时补充磷肥是未来古树养护工作中一个重要方向。

4 结论

故宫景福宫古树土壤主要呈碱性至强碱性，水解性氮、速效钾、有机质、有效态铁、有效态锰、有效态铜含量基本处于充足状态，其中约56%的采样点显示古树土壤有效磷含量偏低，梵华楼区域、景福宫南区域采样点出现有效态锰、有效态锌存在未检出情况。有效磷及微量营养元素小区域间差异明显。主成分分析结果显示，土壤pH值的权重系数最大（0.119），与水溶性盐总量、氯离子呈极显著正相关（P＜0.01），与有效态锰呈极显著负相关（P＜0.01）；同时水解性氮（0.111）及有机质（0.114）权重系数也相对较大，且两者呈极显著正相关（P＜0.01），表明土壤pH值、水解性氮、有机质含量在古树土壤肥力中起重要作用。故宫景福宫古树土壤综合肥力指数（IFI）为0.462～0.633，平均值为0.540。景福宫区域古树土壤肥力水平整体较好（IFI≥0.5），综合景福宫古树土壤肥力指标、IFI值及现场实际情况，景福宫古树土壤肥力质量水平由高至低顺序为：景福宫西区域＞景福宫西南区域＞佛日楼区域＞梵华楼区域＞景福宫南区域。

针对故宫景福宫内古树土壤情况，今后将继续有针对性地开展古树养护管理工作。一是重点改善古树土壤pH值，适量施用酸性肥料；二是提升土壤养分水平，根据景福宫不同区域内古树土壤养分实际状况，重点施用磷肥、微量元素肥料等以调节土壤肥力。目前国内古树土壤环境不理想的情况较为普遍，这不仅需要古树保护管理者们的不懈努力，更是需要其他行业人员提高古树保护意识，共同为守护好这些“活文物”贡献力量。