覆盖木屑对土壤理化性质及樱花根系生长发育的影响

侯世星 黄柏荣 胡娜 李大鹏 陈贵君 缪英

摘要 为了探究覆盖木屑对土壤理化性质及其樱花根系生长发育的影响，以期为园林植物土壤覆盖标准提供理论依据。测定了铺设木屑后土壤物理性质、化学性质和樱花根系生长发育的变化。结果表明，覆盖木屑可以显著改良土壤理化性质，促进樱花根系生长。覆盖木屑后土壤容重显著降低，土壤质量含水量、体积含水量、贮水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度显著增加；覆盖木屑后土壤pH显著降低，土壤有机质含量、有效磷、速效钾、硝态氮、全铁以及全锌含量显著高于未铺木屑的土壤；覆盖木屑可以促进樱花根系生长，覆盖木屑后樱花根系的总长度超过不覆盖的10倍。相关性分析结果表明容重和非毛管孔隙度与樱花根系生长显著相关，容重越小、非毛管孔隙度越大，可能越有利于樱花根系的生长。综上所述，樱花园内土壤覆盖木屑能够改良土壤理化性质，促进樱花根系生长。

关键词 玉渊潭公园；樱花；土壤覆盖；土壤理化性质；根系生长发育

中图分类号 S 685.99  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）12-0153-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.033

Effects of Mulching Wood Chips on Soil Physicochemical Properties and Root Growth of Cherry Blossom

HOU  Shi-xing1，HUANG  Bai-rong2，HU Na1 et al

（1.The Administration of Yuyuantan Park，Beijing 100142;2.College of Forestry，Beijing Forestry University，Beijing 100083）

Abstract In order to provide theoretical basis for soil mulching standards，the effects of mulching wood chips on soil physicochemical properties and the growth and development of cherry blossom roots were investigated.The changes of soil physical and chemical properties and root growth of cherry blossoms after laying wood chips were measured.The results showed that mulching wood chips could significantly improve soil physicochemical properties and promote root growth of cherry blossoms.After mulching wood chips，the soil bulk density decreased significantly，while the soil mass water content，volumetric water content，water storage capacity，maximum water capacity，capillary water capacity，minimum water capacity，non-capillary porosity，capillary porosity and total porosity increased significantly.The pH value decreased significantly after covering wood chips，and the soil organic matter content，available phosphorus，available potassium，nitrate nitrogen，total iron and total zinc contents were significantly higher than those of soil without wood chip covering.Covering with wood chips could promote the growth of cherry blossom roots，and the total length of cherry blossom roots after covering with wood chips was more than 10 times that without covering.The correlation analysis results showed that the soil bulk density and non-capillary porosity were significantly correlated with the root growth of cherry blossom.The smaller the soil bulk density and the larger the non-capillary porosity were，the more favorable the root growth of cherry blossom.In summary，the soil covered with wood chips in cherry blossom garden could improve the physical and chemical properties of soil and promote the growth of cherry blossom roots.

Key words Yuyuantan Park;Cherry blossom;Soil mulch;Soil physicochemical properties;Root growth

基金项目 北京市公园管理中心科技课题项目“樱花褐斑穿孔病品种抗性研究及防治药剂筛选”（zx2022017）；北京市公园管理中心科技课题项目“不同土壤覆盖方式对樱花生长发育的影响”（zx2018011）。

作者简介 侯世星（1986—），男，河北衡水人，高级工程师，博士，从事园林植物病虫害研究。

收稿日期 2023-08-22

北京市玉渊潭公园是北方最大的樱花专类园，全园栽植樱花3 000余株，每年吸引了大量的游客前来踏春赏樱［1-2］。由于城市公园的特点以及绿化养护管理不善造成公园土壤理化性质恶化，主要有以下几个特点：长时间、大面积、单一种植樱花造成土壤养分失衡；水肥管理不到位，公园樱花常年缺肥。樱花开花量大，对土壤养分的需求量大，养分吸收量与实际归还量失衡最终导致土壤养分含量下降［3］；城市公园土壤多数为城市回填土，再加上游人踩踏，造成公园内土壤物理性质发生变化，土壤孔隙度下降，土壤板结严重［4］。针对上述问题，玉渊潭公园从2015年开始采用土壤覆盖木屑的方法来解决北京夏季高温、冬季干旱和土壤板结等问题，起到了改善微环境、改良土壤、阻止杂草生长和防止游人践踏的效果［5-6］。

土壤理化性质反映土壤质地、养分水平、土壤资源利用状况及其抗退化流失能力，决定林地生产力水平［7］。园林绿化垃圾粉碎后覆盖土壤不仅可以实现园林绿化垃圾的循环利用，而且具有改良土壤（降低土壤蒸发率、保持土壤含水量、调节土壤温度、改善土壤结构）、增强土壤肥力、阻止裸露地表土壤扬尘、减少水土流失等优点，被广泛应用于城市公园绿化中［8-9］。樱花属于浅根系植物［6］，土壤覆盖在直接影响土壤理化性质的同时，对樱花根系生长发育的影响更为直接和明显。为了进一步明确覆盖木屑对土壤理化性质及其樱花根系生长发育的影响，笔者测定了覆盖木屑后土壤物理性质、化学性质、樱花根系变化，并对其进行了相关性分析，为樱花专类园科学合理的土壤覆盖提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样地选择

在玉渊潭公园樱花园内进行试验。样地内樱花品种为染井吉野樱花（Cerasus yedoensis），树龄为18年，平均胸径约为20 cm，平均树冠直径约为6 m。樱花树下种植冷季型草坪草。浇灌模式采用依靠经验的粗放的浇灌模式。样地内土壤表层为壤土，40 cm以下混有少量城市回填土。

1.2 试验方法

对该样地内樱花树覆盖生态木屑，以樱花树主干为中心的1.5 m范围内铺设5～10 cm厚的木屑，以不铺设木屑的樱花树为对照组试验（CK）。木屑覆盖2年后在该样地内进行取样，测定覆盖生态木屑后土壤理化性质和樱花根系生长发育的变化。

1.2.1 覆盖木屑对土壤化学性质的影响。

在设立的样地内，避开树干基部，去除表层覆盖物，采用多点（3点）法采集0～20 cm土层土样用于测定土壤养分含量，采样后混合均匀，装入密封样品袋，带回实验室备用。以不覆盖木屑的樱花为对照组。每组重复4次。具体检测方法见表1。

1.2.2 覆盖木屑对土壤物理性质的影响。

避开树干基部，去除土壤表层覆盖物，利用环刀法采集0～20 cm土层土样，测定土壤容重、土壤质量含水量、土壤体积含水量、土壤贮水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量（田间持水量）、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度等。以不铺生态木屑的樱花为对照组。每组重复4次。具体测定方法参照“森林土壤水分-物理性质的测定 LY/T 1215—1999”方法。

1.2.3 覆盖木屑对樱花根系生长发育的影响。

在距离主干1 m的地方，去除土壤表层木屑，利用直径10 cm的根钻进行根系取样，每个样点挖掘0～20 cm度的土样，用根钻将带根土样全部取出，装入自封袋中带回实验室备用。将采集的带根土样用清水清洗干净，去除死根、枯枝等杂质，吸除根系表面水分备用。以不铺生态木屑的樱花为对照组。每组重复4次。利用加拿大Regent Instrument inc公司生产的专用根系扫描仪得到根系扫描图，并用根系形态学和结构分析应用系统Win RHIZO图形扫描和分析系统测定根的总长度和根尖计数等指标。

1.3 数据分析 利用Excel和SPSS17.0对数据进行平均计算、独立样本t检验和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 覆盖木屑后土壤化学性质变化

覆盖木屑后0～20 cm的土壤化学性质发生显著变化（表2）。覆盖木屑后土壤pH下降到7.79，显著低于未覆盖木屑的土壤pH；覆盖木屑后土壤有机质含量显著增加，为未覆盖木屑土壤有机质含量的3倍多；覆盖木屑后土壤有效磷、速效钾约为未覆盖木屑含量的2倍；覆盖木屑后土壤硝态氮含量为19.70 mg/kg，而未铺木屑的土壤硝态氮含量仅为2.83 mg/kg；覆盖木屑后土壤全铁和全锌含量显著高于未铺木屑的土壤。参考《全国第二次土壤普查养分分级标准》，覆盖木屑后土壤pH虽然显著降低，但仍属于碱性土壤；覆盖木屑前土壤有机质含量属于三级，覆盖木屑后土壤有机质含量属于一级。

2.2 覆盖木屑后土壤物理性质变化

覆盖木屑后0～20 cm的土壤物理性质发生显著变化（表3）。覆盖木屑后土壤容重下降至1 232.79 kg/m3，显著于低未覆盖木屑的对照组；覆盖木屑后土壤质量含水量和体积含水量显著增加，分别从169.13 g/kg和267.88 g/L增加到266.72 g/kg和326.75 g/L；覆盖木屑后土壤贮水量、最大持水量、毛管持水量和最小持水量显著增加；覆盖木屑后土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度显著高于未铺木屑的土壤，分别从6.32%、29.77%和36.09%增加到9.17%、35.06%和44.23%。覆盖木屑后土壤通气度虽然高于未覆盖木屑的土壤，但两者不存在显著差异。

2.3 覆盖木屑后樱花根系生长发育情况

覆盖木屑后0～20 cm 的土壤中樱花根系生长发育情况发生显著变化（表4）。覆盖木屑后樱花根总长度、根投影面积、根表面积、根尖计数和<1 mm根的总长度均显著高于对照组。覆盖生态木屑后樱花根总长度为704.62 cm，显著高于对照组的168.93 cm；覆盖生态木屑后樱花根投影面积为89.76 cm2，显著高于对照组的19.55 cm2；覆盖生态木屑后樱花根表面积为281.98 cm2，约为未覆盖木屑的樱花根系的4倍；覆盖生态木屑后根尖计数为1 037.75个，约为对照组的4倍；覆盖木屑后<1 mm 根的总长度为440.36 cm，显著高于对照组。

2.4 土壤理化性质与樱花根系生长发育相关性分析

土壤化学成分与樱花根系生长情况呈显著相关（表5）。樱花根总长度与全铁含量呈显著正相关（Pearson相关性系数为0.770），与全镁和全锌含量呈极显著负相关（Pearson相关性系数分别为-0.875和-0.928）。樱花根表面积与总长度呈极显著正相关（Pearson相关性系数为0.765），与全镁和全锌含量呈极显著负相关（Pearson相关性系数分别为-0.902和-0.826）。樱花根系与土壤中锌和镁的含量呈显著负相关可

能与土壤长期呈碱性，锌和镁在碱性土壤中很难被根系吸收，造成锌和镁长期富集有关。

土壤物理性质与樱花根系生长发育情况呈显著相关（表6）。樱花根总长度与土壤容重呈极显著负相关，Pearson相关性系数为-0.848；与非毛管孔隙度呈显著正相关，Pearson相关性系数为0.759。樱花根表面积与土壤容重呈显著负相关，Pearson相关性系数为-0.783；与根总长度呈极显著正相关，Pearson相关性系数为0.928。因此推测，土壤容重越低，非毛管孔隙度越高，土壤中的空气越多，越利于樱花根系的生长。

3 结论

覆盖木屑对于樱花根系具有明显的促进作用。覆盖木屑后樱花根总长度、根投影面积、根表面积、根尖计数和<1 mm 根的总长度均显著高于未覆盖木屑的樱花。覆盖木屑后樱花根总长度为704.62 cm，根投影面积为89.76 cm2，均显著高于对照组；覆盖木屑后樱花根表面积为281.98 cm2，根尖计数为1 037.75个，约为对照组的4倍。

覆盖木屑可以改良表层土壤理化性质。覆盖木屑后0～20 cm的土壤物理、化学性质均发生显著变化。覆盖木屑后土壤pH显著降低，有机质、有效磷、速效钾、硝态氮、全铁、全锌含量显著高于未铺木屑的土壤。覆盖木屑后土壤pH下降到7.79；土壤有机质含量约为未覆盖木屑土壤有机质含量的3倍；土壤有效磷、速效钾约是未覆盖木屑含量的2倍；覆盖木屑后土壤硝态氮含量为19.70 mg/kg，而未铺木屑的土壤硝态氮含量仅为2.83 mg/kg。覆盖木屑后土壤容重显著下降；土壤质量含水量、体积含水量、土壤贮水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度显著高于未铺木屑的土壤。

土壤理化性质直接影响樱花根系生长情况。相关性分析结果表明，土壤理化性质和樱花根系生长情况呈显著相关。樱花根总长度和樱花根表面积与土壤中镁和锌含量呈显著负相关，这可能是由于锌和镁在碱性土壤中很难被植物根系吸收，造成锌和镁长期富集有关。樱花根总长度和樱花根表面积与土壤容重呈负相关、与非毛管孔隙度呈正相关，表明容重越大、非毛管孔隙度越小，樱花根系生长发育越差，这与樱花喜欢肥沃的疏松土壤一致。

4 讨论

有机物覆盖能显著提高土壤肥力，一方面是因为有机物覆盖对土壤水、气等条件的改善，另一方面，覆盖物自身分解为土壤提供氮、磷、钾等营养元素［10-11］。研究表明，有机物覆盖能有效改善土壤物理性质，促进土壤团粒结构形成，增加土壤孔隙度和持水率，从而改善土壤通透性和保水保肥性［12］。该研究覆盖木屑后土壤容重显著降低，土壤质量含水量、体积含水量、贮水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度显著增加。不同有机覆盖物的分解在不同程度上增加了土壤有机质、营养元素含量，改善了土壤营养情况，增加了土壤肥力。秸秆和鲜草覆盖均能有效增加土壤有机质含量［13］；武杏菲［14］

研究证明不同覆盖材料对土壤化学指标有改善效果，覆盖后可以降低土壤pH，提高土壤有机质含量，提高土壤中的速效磷、速效钾的养分含量。该研究证明土壤表层覆盖木屑能够显著降低土壤pH，提高樱花园内土壤养分含量。

根是植物的重要组成部分，其通过土壤吸收水分和养分，同时对土壤具有一定的固持作用［15］。覆盖物通过改善土壤环境影响植物根系的生长［16-18］。范学山等［19］研究认为施用枝条堆肥促进了梨树根系生长，扩大了梨树吸收根和粗根的分布范围和分布密度；孙文泰等［20-21］也证明覆盖处理可以有效增大根系水平分布范围及垂直深度，增大根系的水肥吸收空间，且土壤理化性质与根系生长分布密动相关；王彬［22］也证明碳基肥能有效增加玉米根系总长度、根体积、根面积和根尖数。樱花属于浅根系植物，土壤覆盖在直接影响土壤理化性质的同时，对樱花根系生长发育的影响更为直接和明显。该研究中，土壤覆盖木屑后樱花根总长度、根投影面积、根表面积、根尖计数和<1 mm根的总长度均显著高于未覆盖木屑的樱花树。

园林绿化垃圾粉碎后覆盖土壤不仅可以实现园林绿化垃圾的循环利用，而且具有改良土壤、增强土壤肥力、阻止裸露地表土壤扬尘、减少水土流失等优点，被广泛应用于城市公园绿化中。然而，园林绿化垃圾粉碎后覆盖土壤过程中也面临一些问题。如木屑不经过腐熟造成病虫害发生严重；由于樱花浅根系的特点，覆盖木屑后造成樱花根系上浮严重，抗寒性、抗旱性减弱；覆盖木屑后，雨季排涝不及时容易产生涝害等。因此，建议在园林绿化垃圾的循环利用过程中注意腐熟处理，探索更优的木屑施用方式。

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