泰山不同海拔古树下土壤元素分析

牛庆霖等

摘 要：本研究选取泰山王母池、罗汉崖、中天门、南天门、花口顶5个不同海拔高度，长势相近古树（侧柏）下土壤为研究对象，测定土壤中N、P、K 及微量元素（Ca、Mg、Cu 、Zn）含量及pH。选取泰山王母池、罗汉崖、中天门、南天门、花口顶5个不同海拔高度，长势相近古树（侧柏）下土壤为研究对象，测定土壤中N、P、K及微量元素（Ca、Mg、Cu、Zn）含量及pH。结果显示：泰山随着海拔高度的增加，土壤pH逐渐降低，海拔165m以上，土壤中全氮含量随着海拔高度的升高先升高后降低；土壤全磷含量则是低海拔处最高达到25mg/kg，海拔300m左右为最低值；土壤含K量为先降低再升高的“U型”曲线，升高降低趋势明显，海拔847m左右为最低值；土壤含Ca量差异不显著，随着海拔高度的升高有下降的趋势，总体含量在700～800mg/kg；而土壤中Mg的含量则随着海拔的升高明显升高，各个海拔高度差异性显著；土壤中Cu的含量则呈现先下降后上升又下降的趋势，低海拔高度165m时，土壤含Cu量最高，高海拔1540m时最低；土壤中Zn的含量各个海拔高度差异显著，没有明显的变化趋势，300m处含量在1mg/kg以下。

关键词：泰山；古树名木；微量元素；不同海拔；复壮

中图分类号 S715.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）07-48-04

古树名木是又被称为“绿色的古董”和“活的文物”，是自然界和前人留给我们的宝贵财富，也是社会文明程度的标志。它们是历史的见证、文化的载体，它们镌刻着时代的印迹，具有很高的科研价值、文化价值、生态价值、景观价值、社会公益价值等。泰山100a以上的古树名木有9 810株，隶属27科46种，其中树龄达1000a以上的有7种，稀有珍贵的名木13种。其中有23株重点古树名木列入了遗产清单，可见古树名木对于泰山乃至整个社会和时代的重要性。然而景区内游人践踏、建筑及道路工程施工、古树旁任意填堆垃圾或摆摊设点等严重破坏了古树形态及其立地环境条件，使得生命力衰弱的古树逐渐衰退，甚至不乏一定数量的死亡。因此对于古树名木的保护迫在眉睫。

目前关于古树的复壮研究主要涉及地下及地上两部分。地上复壮措施以树体管理为主，包括树体修剪、修补、靠接、树干损伤处理、填洞、叶面施肥及病虫害防治等措施。地下复壮措施包括古树生长的立地条件的改善，古树根系活力诱导，通过地下系统工程创造适宜古树根系生长的营养物质条件、土壤含水通气条件，并施用植物生长调节剂，诱导根系发育。对于泰山上古树名木，前人研究多在结合复壮措施，对古树进行生理生化指标测定，判断复壮措施的有效性上，对于立地条件土壤的元素分析尚为稀缺。泰山海拔1 545m，每年接待客流量400多万人次，由于人为或自然因素使得泰山土壤营养缺乏，分布于土壤贫瘠或水土流失严重的丘陵、山坡、悬崖等处的古树，根系吸收的营养难以维持树体的营养，使古树营养不良而衰弱生长，甚至死亡。本研究立足根本，对5个不同海拔标志性景区内的古树名木（侧柏）林下土壤进行分析，为泰山古树名木复壮方案及抚育措施提供详尽理论参照。

1 试验地概况

泰山风景名胜区位于山东省泰安市境内，属半湿润大陆性季风气候，多年平均气温12.1℃，极端最低气温-28℃，极端最高气温40.3℃，多年平均降水量690.3mm，多年平均蒸散量为414.18mm，径流系数为0.1；面积为11 931.8hm2，有林地面积9 490hm2，森林覆盖率81.5%，是自然生态环境保存比较完好的森林生态系统，其生物资源核心为泰山风景区的针、阔叶林及其混交林，以及其他野生动植物资源。

2 材料与方法

2.1 土壤的选取与处理 王母池（165m）、罗汉崖（300m）、中天门（847m）、南天门（1 460m）、花口顶（1 540m）5个景点内的侧柏土壤，分别采集了0～20cm、20～40cm土层的土壤样品混匀，每景区采集3个样品，共采集15个土壤样品。所采土样经风干、磨细，分别过1.00mm筛，干燥处保存，5个海拔所取土壤编号为T1-1、T1-2、T1-3，T2-1、T2-2、T2-3，…，T5-1、T5-2、T5-3。

2.2 土壤的测定指标与方法 土壤酸碱度（pH）采用电位法进行测定。土壤全氮采用半微量开氏法进行测定。土壤全磷采用HClO4-H2SO4法进行测定。土壤速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法进行测定。土壤Ca、Mg、Cu、Zn使用Avanda PM型火焰原子吸收光谱仪测定。

3 结果与分析

3.1 不同海拔土壤类型及pH 泰山的主要土壤类型是酸性棕壤，广泛分布于十八盘以下，海拔200～1 000m；白浆化棕壤零星分布于中天门以下；十八盘到南天门之间主要为山地暗棕壤；南天门以上为山地山地灌丛草甸土。实验结果可以看出泰山土壤pH在5.81～7.6，各个海拔高度土壤pH相差不大，随着海拔高度的增加，pH有下降的趋势（图1）。

3.2 不同海拔土壤N、P、K含量 土壤中氮素绝大多数为有机质的结合形态。土壤有机质和氮素的消长主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度诸因素，特别是水热条件，对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基础肥力，而土壤有效氮量与作物生长关系密切。土壤中缺磷时，植物根系的生长受到影响，钾能促进植株茎秆健壮、改善果实品质、增强植株抗寒能力，钾在植物体内促进氨基酸、蛋白质和碳水化合物的合成和运输，可延迟植株衰老。实验结果显示泰山土壤中全N含量随着海拔高度的升高表现出先升高后下降的趋势（图2）；土壤全P含量则是低海拔处最高达到25mg/kg，海拔300m左右为最低值（图3）；土壤含K量为先降低再升高的“U型”曲线，升高降低趋势明显，海拔847m左右为最低值。

3.3 不同海拔土壤Ca、Mg、Cu、Zn含量 植物缺Ca时，根系发育不良，植株矮小，茎和叶及根尖的分生组织受损，缺Ca严重时，植物幼叶卷曲，新叶抽出困难，叶尖之间发生粘连现象，叶尖和叶缘发黄或焦枯坏死，根尖细胞腐烂死亡；Mg是叶绿素的组成部分，也是许多酶的活化剂，植物缺Mg会导致叶片枯萎、脱落；Cu是植物体内多种氧化酶的组成成分，它还参与植物的呼吸作用，缺Cu时，叶绿素减少，叶片出现失绿现象，最后叶片脱落，甚至影响生殖器官的发育；Zn也是植物体内酶的组成元素，是促进一些代谢反应的必需元素，Zn对于叶绿素生成和碳水化合物形成是必不可少的，缺Zn会出现小叶病和簇生现象。

试验测定不同海拔高度古树下土壤含Ca量差异不显著，随着海拔高度的升高有下降的趋势，总体含量在700～800mg/kg（图5）；而土壤中Mg的含量则随着海拔的升高明显升高，各个海拔高度差异性显著（图6）；土壤中Cu的含量则呈现先下降后上升又下降的趋势，低海拔高度165m时，土壤含Cu量最高，高海拔1 540m时最低（图7）；土壤中Zn的含量在各个海拔高度差异显著，没有明显的变化趋势，300m处含量在1mg/kg以下（图8）。

4 结论与讨论

国内外相当重视古树名木的保护，德国一直很重视古树的保护，在土壤中采用埋管、埋陶粒和气筒打气等方法解决通气问题，用土钻打孔灌液态肥料，用修补和支撑等外科手术保护古树；日本20世纪90年代就研究出树木强化器，埋于树下来完成树木的土壤通气、灌水及供肥等工作；英国则重点探讨土壤坚实、空气污染等因素对古树生长的影响，而采取相应防治措施；美国早期就研究出肥料气钉，解决古树表层土供肥问题。

保护古树首先应调查当地古树资源情况，为每株古树备档。然后根据经济条件不同和地理概貌不同，对古树进行机械或人工的定期监测，及时对病虫害进行预测预报，因地制宜，对症下药。泰山古树几百年甚至几千年固定生长在一个地方，原本土壤肥力有限，再加上景区内游人踩实，通气不良，土壤板结，排水不畅，另外由于景区禁止规模改建，有些古树由于位置关系，栽植时只能在树坑中更换好土，树木长大后未能扩展树穴，根系的活动受到限制，加快树木的衰老。对于泰山古树的研究多集中在古树生理生化特性方面，而忽视了泰山古树土壤状况及自然、人为因素所造成的土壤肥力下降、土层结构破坏及元素的过度流失。因此，可根据具体情况采取换土、浇水、增施有机肥等综合措施，以改善其营养条件。施肥和深耕土壤有利于古树复壮。测定泰山土壤元素含量，在进行土壤管理的过程中，因地而施、因树而施，更有针对性。只有当土壤环境经改善后，加速微生物的活动，促进有机质的分解，才能使根系得以吸收利用。

对泰山不同海拔5个景点古树下土壤N、P、K及微量元素（Ca、Mg、Zn、Cu）结果分析，结果显示泰山随着海拔高度的增加，土壤pH逐渐降低；海拔165m以上，土壤中全氮含量随着海拔高度的升高先升高后降低；土壤全磷含量则是低海拔处最高达到25mg/kg，海拔300m左右为最低值；土壤含K量为先降低再升高的“U型”曲线，升高降低趋势明显，海拔847m左右为最低值；土壤含Ca量差异不显著，随着海拔高度的升高有下降的趋势，总体含量在700～800mg/kg；而土壤中Mg的含量则随着海拔的升高明显升高，各个海拔高度差异性显著；土壤中Cu的含量则呈现先下降后上升又下降的趋势，低海拔高度165m时，土壤含Cu量最高，高海拔1 540m时最低；土壤中Zn的含量在各个海拔高度差异显著，没有明显的变化趋势，300m处含量在1mg/kg以下。本研究立足根本，在泰山垂直方向上测定基本元素的含量，因地制宜、适地适肥，力求为泰山古树的管理复壮、土壤改良提供理论参考，但由于泰山古树数量繁多，且生态及历史的重要性，对于具体的土肥配方与施肥方案还有待于进一步研究。

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