杭州湖滨景区古樟树不同立地土壤性状分析

戚元春，王小德，肖昆仑，吴家森，钱小平，丁水龙

（1.浙江农林大学 园林学院，浙江 临安 311300；2.杭州市园林文物局 湖滨管理处，浙江 杭州 310002；3.浙江农林大学 林业与生物技术学院，浙江 临安 311300）

樟树Cinnamomum camphora是杭州市市树，在杭州市的古树名木中占有较大比例。湖滨景区是杭州西湖风景区的 “门厅”和 “地标”，是品鉴滨湖阴晴雨雾的诗情玉带，更是古木遗存、古迹丰蕴的文化宝地。自2000年杭州市政府启动西湖综合保护工程以来，景区沿线景观得到了良好的修复和整治，通过新建西湖隧道、实施路面改造、开挖沟通水系[1]等一系列措施，实现湖滨景区湖城合璧的风貌特色。但这一改造措施也使得景区内古樟的自然生境受到不同程度的影响，主要包括施工时挖去古樟地表部分土层，地面改造采用不透水硬铺装、建筑拆除后遗留下砖块、水泥等建筑垃圾等干扰因素，造成部分古樟生长势呈逐年下降的趋势。因此，对湖滨景区古樟树冠投影下土壤理化性质和肥力状况进行研究，剖析土壤性状对古樟生长状况的影响，有针对性地提出古樟的救治复壮措施，从而提升滨湖景区的绿化养护水平。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验点位于西湖湖滨景区的望湖楼、少年宫广场、圣塘闸、湖滨公园、大华饭店、钱王祠绿地及湖心三潭映月绿地。根据西湖从海湾到泻湖演进的历史进程，湖东因沙淤成堤形成冲击平原，进而形成最初的湖滨[2-3]，成土母质为泥沙沉积物。景区内现有百年以上古樟34株，其中，树龄在500 a以上的有2株，300～499 a的有10株，且多生长于临湖的树池、公园绿地和草坪中，部分古樟与建筑相邻。因湖滨地面改造及西湖隧道建设，处于救治状态的古樟1株，古樟现有生长环境发生重大改变的有1株。园区绿化管理以日常维护为主，隔3个月对古樟施1次缓效颗粒肥（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1）（2.0 kg·株-1）， 冬季统一撒豆饼肥（3.0 kg·株-1）。

1.2 采样及分析方法

于2009年11月对景区内古樟树冠投影下土壤进行取样。采用对角线取样法[4]：即在树冠投影内均匀取12个样点（树冠投影边缘6个，树冠投影边缘向内1/3处再取6个），采样深度0～30 cm，共采集样地33个。同时，用环刀取表层土作土壤容重的测定，土壤孔隙度根据土壤密度和容重计算得出。

土壤样品采回风干后，去杂过筛，并将样品混匀后用四分法留取适量作pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和微量元素的分析。土壤pH值测定采用电位法，有机质测定采用硫酸重铬酸钾外加热法，全磷、全钾测定采用酸溶法，碱解氮测定采用碱性扩散法，速效磷测定采用Brayetall 945法，速效钾测定采用火焰光度法，交换性钙、交换性镁测定采用偏硼酸锂熔融-多道直读光谱法（ICP）法，有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效钼和有效硼的测定采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[4-6]。

2 结果与分析

2.1 不同立地环境下土壤理化性质及养分差异分析

湖滨景区位于城市与风景区交界处，主要分为环湖公园和湖心三潭景区2个主要区块。按古樟树受环境变迁及人为活动影响的程度不同，古樟立地环境可分为湖心三潭绿地，环湖公园绿地，草坪，树池（陶粒、树皮覆盖），树池（草皮覆盖）等5种。其中，绿地特指地表被乔灌草或灌草层覆盖的具有复层群落结构的人工林地。三潭绿地因处于湖心，地下水位高于环湖公园。

2.1.1 土壤容重和孔隙度 疏松或有团粒结构的土壤容重小，紧实板结的土壤容重大。土壤中空隙的数量越多，水分和空气的容量就越大[6-7]，土壤的透水通气能力就越好。测试样地结果显示：土壤容重为0.75～1.28 g·cm-3，孔隙度为51.86%～71.81%，表明样土总体疏松多孔，而人为施加有机肥的管理措施可使容重减少。不同立地环境下，土壤容重及孔隙度差异见图1。三潭绿地、环湖绿地和树池（陶粒、树皮覆盖）中的土壤容重小于环湖草坪和环湖树池（草皮覆盖），并达到显著性水平（P＜0.05），孔隙度则相反。不同地表覆盖物，对土壤的物理性质会造成一定的影响。用草坪草覆盖地表，容易形成密集而有弹性的根茎层草皮，固结表土，结成网状草皮，从而减少土壤空气与大气之间的交换[8]，对树木的生长造成水分和养分的竞争[9]。用陶粒、树皮等无机或有机物覆盖表土能够防止土壤表面板结，改善土壤性状，缓解降雨、冲刷对土壤表层的侵蚀，提高水分在土壤中的吸收和渗透，从而对树木的生长起到良好的促进作用。因此，用陶粒、树皮覆盖的树池，其土壤物理性状优于用草皮覆盖的树池。但树池 （陶粒、树皮覆盖）中的土壤受覆盖物种类和覆盖厚度影响，其变异系数大于单纯用草皮覆盖的树池。

图1 不同立地环境下土壤容重和孔隙度比较Figure 1 Comparision of soil bulk density and porosity in different natural stands conditions

2.1.2 土壤pH值特性 土壤酸碱度是土壤的重要化学性质，直接影响土壤微生物区系的分布、活性以及土壤养分元素的释放、固定和迁移等[6-7]。樟树对土壤酸碱度要求为pH 5.5～6.5至中性砂质壤土、轻沙壤土或冲击壤土，忌石灰质、盐碱土或瘠薄干燥的土壤[10]。根据土壤酸碱度分级：测试样地内土壤pH值偏弱碱性，不同立地条件下土壤pH均值均在7.0以上，变异系数较小 （图2）。其中，草坪土的pH值最高，部分土样高达pH 7.5，此类土壤已处于碱性土壤范围，不利于樟树的生长。根据结果分析，造成湖滨景区土壤偏碱化的原因主要有以下几个方面：①每年冬季管理处定期对景区内树木基干涂掺有硫磺粉的石灰水，以杀灭藏匿于树皮中的幼虫或虫卵，并起到对树木保暖、杀菌的功效。风干脱落的石灰深入土壤中，容易中和土壤酸性，使土壤偏碱化。②湖滨景区设有少年宫、圣塘闸、涌金门等出水口，地下水位高。根据张志兵等[11]对西湖水质的监测，设于湖滨景区2个样点的水质酸碱度分别为pH 7.00～9.18和pH 7.38～8.95，水质偏碱。滨湖景区以抽取西湖水作为公园绿地的浇灌用水，因此，西湖水质的酸碱度对滨湖土壤酸碱度也会造成一定的影响。③不同地面覆盖物对树池内的土壤酸碱度会造成一定的影响。湖滨景区内用树皮、木片用作树池覆盖的古樟650号，其土壤酸碱度（pH 6.70）明显低于用卵石覆盖和用草皮覆盖的树池内的土壤。这与木片等有机物质在分解过程中会产生各种有机酸等物质，致使pH值下降[12]有关。土壤pH值的变化主要出现在有机覆盖物下的土壤表面[13]，而树池内的土壤取样主要集中在浅土层，与分析结果相符。④湖滨景区处于湖城接壤处，经过景区改造后，土壤中常常混有建筑废弃物、水泥、砖块和其他碱性混合物及大量含碳酸盐的灰尘沉降，这都可能引起土壤趋于碱化[14-15]。

图2 不同立地环境下土壤pH值和有机质比较Figure2 Comparision of soil pH values and organic mattes in different natural stands conditions

2.1.3 土壤有机质与养分状况 土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机化合物，一般占土壤总量的1%～20%。土壤有机质质量分数的多少，基本上可以反映土壤肥力水平的高低。在一定范围内，有机质质量分数与土壤肥力水平呈正相关[6-7]。在所测的33个样本中，有机质最高达78.8 g·kg-1，最低为16.1 g·kg-1。其中，有机质为20～60 g·kg-1的样本数最多，占总样本数的87.9%，说明景区内大部分土壤有机质质量分数处于中上水平；低于20 g·kg-1的有1个样本，为草坪土。不同立地环境下，绿地中土壤有机质最高，草坪中的有机质最低（图2）。有覆盖物的树池有机质质量分数大于单纯用草皮作为覆盖物的树池，这与陈玉娟[16]研究的不同覆盖方式对土壤有机质的影响相一致：单独覆盖有机物＞单独覆盖草皮，用树皮松针作为覆盖物可增加有机质的质量分数。根据环湖草坪、绿地、树池等4种立地类型的土样均值（37.65 g·kg-1）与三潭绿地的土样均值（67.73 g·kg-1）相比较（图2）得出，三潭绿地中的土壤有机质质量分数明显高于环湖公园，并达到极显著水平（P＜0.01）。这可能由于三潭景区的成土主要由湖底淤泥堆积而成，西湖淤泥的显著特点是沉积物中的营养物质量分数非常高[17]，表层和软泥层直接影响到西湖的水质，底泥则是影响湖水富营养化的关键，由此造成三潭景区的有机质质量分数总体高于环湖公园。

2.1.4 土壤养分及其供肥性能 土壤中的养分全量一般分为速效养分和迟效养分。通常各种速效养分的质量分数反映了植物能直接吸收利用的养分数量，是衡量土壤供肥能力的重要指标[6-7]。土壤中的养分质量分数受土温、酸碱度、含水量和光照等环境影响，差异较为显著，而速效养分质量分数受供应数量、供应速度及供应时间长短和植物生理特点是否协调等因素，其差异性更为显著，表现为速效养分的变异系数大于全量养分。测试样地内土壤全氮质量分数多介于1.00～2.50 g·kg-1，占总样本数的87.9%；低于1.00 g·kg-1的样本有1个，为草坪土；高于2.50 g·kg-1的有3个样本，均位于三潭景区。土壤中全氮质量分数的消长与土壤有机质质量分数的变化一致，主要取决于各地区有机质的积累和分解作用的相对强度[6]，因此造成了三潭景区的全氮质量分数高于环湖公园。碱解氮质量分数为96.30～437.50 mg·kg-1，供应较高，变异系数大。全磷及速效磷质量分数普遍较高。速效磷质量分数为20.00～80.00 mg·kg-1的样本占总样本数的93.9%，大于80.00 mg·kg-1的古樟生长于树池（陶粒、树皮覆盖）中，这可能与该样本pH值较低、有机质较高有关；速效磷质量分数最低的古樟生长于草坪中，其有机质质量分数也较低。土壤全钾量反映了土壤钾素的潜在供应能力。钾的输入主要有大气沉降和矿物风化释放[6-7]，变异系数较全氮、全磷、碱解氮和速效磷小。不同立地环境下，土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾质量分数比较见图3～5。其中，三潭绿地的全氮、全磷质量分数极显著高于环湖公园的4种立地类型（P＜0.01），碱解氮质量分数显著高于环湖公园的4种立地类型（P＜0.05），速效磷质量分数与环湖草坪和有树池（草皮覆盖）有显著差异（P＜0.05），这与三潭景区的土壤有机质质量分数高有一定的相关性。草坪内全钾质量分数与三潭绿地有极显著差异（P＜0.01），与树池有显著性差异（P＜0.05），速效钾质量分数与三潭绿地和树池（草皮覆盖）有极显著差异（P＜0.01），与环湖绿地和树池（陶粒、树皮覆盖）有显著性差异（P＜0.05）。草坪中土壤全氮、全钾、碱解氮、速效钾的变异系数均大于绿地、三潭绿地以及用陶粒树皮和草皮覆盖的树池，说明草坪中土壤的养分稳定性差，对钾元素的固定和供应能力低，对古樟的生长会造成一定的影响。西湖作为城区湿地，其土壤中的磷质量分数明显高于城市边缘地区的湿地及城区居民区土壤，具有更强的磷富集[18]，这也会对景区内土壤的全磷质量分数构成一定的影响。

2.2 营养元素之间的相关性分析

对湖滨景区土壤营养元素进行相关性分析（表1）结果表明：全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷之间呈极显著正相关（P＜0.01），它们之间有增效作用；全钾与交换性镁呈显著负相关（P＜0.05），它们之间有拮抗作用；速效钾与全氮、全钾和碱解氮呈显著正相关（P＜0.05）；有效硼与有效铁、有效镍呈极显著正相关（P＜0.01），有效铜与有效镍呈极显著正相关（P＜0.01），与有效锌呈显著正相关（P＜0.05）；交换性钙、交换性镁和有效钼与大部分元素呈负相关或不相关，有效锰与大部分元素不相关。

图3 不同立地环境下土壤全氮和碱解氮比较Figure3 Comparision of soil total N and hydrolysable N in different natural stands conditions

图4 不同立地环境下土壤全磷速效磷比较Figure4 Comparision of soil total P and available P in different natural stands conditions

图5 不同立地环境下土壤全钾和速效钾比较Figure5 Comparision of soil total K and available K in different natural stands conditions

3 结论与建议

湖滨景区因其特殊的地理位置和水域特点，土壤酸碱度和有机质质量分数受西湖水质的影响较大，土壤中的营养元素受施肥习惯、客土来源等影响，微量元素的变异系数大于大量元素和中量元素。土壤中全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾之间存在着显著相关性，对提高土壤肥力有增效作用，但与微量元素之间的相关性不显著，与交换性钙、交换性镁的相关性不显著或有拮抗作用，在不同立地环境下会对古樟的生长势造成一定的影响。

表1 湖滨景区土壤营养元素相关性分析Table1 Correlation analysis among soil nutrition elements in the lakeside scenic area

不同立地环境下，古樟树冠投影下土壤的容重、孔隙度、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾均有不同程度的显著性差异，但微量元素的差异不显著。樟树土壤要求肥沃湿润、土层深厚，因此土质疏松，有机质质量分数高，供肥性能好，人为干扰相对较小的三潭景区，对古樟的生长最为有利。草坪土壤的容重大、孔隙度小，有机质、全钾、碱解氮和速效钾质量分数低，稳定性差，总体供肥性能低，对古樟的生长最为不利。

树池内不同覆盖物对土壤的理化性质和化学性质会造成一定的影响，并直接影响到古樟的生长状况。用陶粒、树皮作覆盖的树池，有机质、全磷、全钾、速效磷和速效钾的质量分数均大于用草皮覆盖的树池，容重却低于树池（草皮覆盖）。但总体而言，生长于树池中的古樟由于多处于人流较集中的步行道、庭院内，人为干扰系数大过生长于绿地和草坪中的古樟，所以生长状况受环境影响较明显，个体差异较大。

基于以上分析结果，建议在对古樟的救治复壮和日常养护中，注意以下几点：①优先选择树皮、木片等有机覆盖物覆盖树池，并根据树池内土壤性质及覆盖物颗粒碎片大小，选择合适的铺设厚度，从而减少冬季树干涂白后石灰粉末的下渗，有利于降低树池内土壤的酸碱度。②对于生长于草坪的古樟，铺设草皮和播草籽的范围尽量选在树冠投影线外，以避免草坪草的网状根系抑制古樟侧根的生长，有效提高土壤的通气、保水和保肥性。③加强土壤管理，尽可能清除景区改造后混杂在土壤中的水泥、石灰、砖块和混凝土等碱性物质，减少城市废弃物垃圾对土壤性状的不良影响。

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