古树根境土壤改良及复壮效果评价——以重庆市铜梁区黄葛古树为例

2021-07-16张国豪蔡孔瑜田艳陈桂芳蒲勇蒲永兰肖波

安徽农业科学 2021年12期

张国豪蔡孔瑜田艳陈桂芳蒲勇蒲永兰肖波

摘要通過拆除硬质铺装和原石板树池，更换根系土壤等复壮保护措施，对重庆市铜梁区龙都路2号院内2株黄葛古树进行复壮保护。为评价古树复壮效果，以光合作用速率、新生梢生长量和叶绿素相对含量（SPAD），并结合树体外部形态变化为评价指标，于2018—2020年进行跟踪调查。结果表明，2株古树生长势有明显改善。复壮后，2株黄葛古树CO2日同化量均呈持续增长趋势，增幅在72.58%～141.87%;2株古树新生梢枝条长度、叶片数量、干物质量、叶面积以及SPAD均显著增加。在跟踪调查期间，叶片未出现提前落叶、枝条干枯等现象，树体生长势趋于正常水平。根际土壤改良是直接有效的古树复壮保护方法，能从根本上改善古树生产效能，提高叶片光合速率、SPAD和新梢生长量等表征生长能力指标，这些指标可对古树复壮效果作出指示性评价。

关键词古树;复壮保护;土壤改良;光合作用;生长量

中图分类号 S-156 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）12-0103-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.026

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Evaluation on Soil Improvement and Rejuvenation Effect of the Ancient Trees—Taking Ancient Ficus virens in Tongliang District of Chongqing as an Example

ZHANG Guo hao1，2，CAI Kong yu1，TIAN Yan1 et al （1.Chongqing Key Laboratory of Forest Ecology，Protection and Restoration in Three Gorges Reservoir Region，Forestry Academy of Chongqing，Chongqing 400036;2.Chongqing Mountain Type Urban Forest Ecosystem National Posotioning Observatory and Research Station，Chongqing 400036）

Abstract Two ancient trees of Ficus virens Ait.var.sublanceolata （Miq.） Corner were rejuvenated and protected by removing hard pavement，original slate tree pool and changing root soil. To evaluate the rejuvenation effect of ancient trees，this study took photosynthetic rate，growth of new shoots and relative chlorophyll content （SPAD），and combined with the external morphological changes of trees as evaluation indexes to conduct follow up investigation from 2018-2020. The results showed that the growth potential of the two ancient trees had been significantly improved.After rejuvenation，the daily CO2 assimilation amount of the two ancient trees showed a trend of continuous increase，ranging from 72.58% to 141.87%.The length of new shoots，the number of leaves，the dry matter mass，the leaf area and SPAD of the two ancient trees increased significantly.During the follow up investigation，there were no early deciduous leaves or dried branches，and the growth potential of the trees tended to a normal level.Rhizosphere soil improvement is a direct and effective method for rejuvenation of ancient trees.It can fundamentally improve the production efficiency of ancient trees，improve the photosynthetic rate of leaves，relative content of chlorophyll and growth of new shoots，which can make an indicative evaluation for the rejuvenation effect of ancient trees.

Key words Ancient trees;Rejuvenation;Soil amelioration;Photosynthesis;Increment

黄葛树（Ficus virens Ait.var.sublanceolata （Miq.） Corner），重庆市市树，属落叶乔木，喜光和酸性土壤，生长迅速，分布广泛[1-2]。据《重庆市第二次古树名木资源普查》结果，全市现存9 392株黄葛古树，占古树总量的36.6%。通过对重庆北碚、城口和丰都等19个区县11 896株古树生长状态进行汇总分析，发现自然和人为原因是导致古树衰弱、濒危的主要因素，包括自然衰老、立地条件变差、病虫草侵害、工程建设、人为破坏、风灾、移植、雷击和雪灾霜冻等。

重庆市铜梁区龙都路50号院内现存2株黄葛古树，据历史文献记载，该古树栽植于1832年，曾见证了铜梁地区人类社会发展和历史自然的变迁，是铜梁历史文化底蕴的象征。自2016年以来，受自然衰老和人类活动等因素影响，逐渐表现出叶片变黄，提前脱落，侧枝大量干枯死亡等现象，长势衰弱，亟需采取有效复壮保护措施加以保护。该研究以重庆市铜梁区龙都路50号院内2株黄葛古树为研究对象，调查古树生境情况，提出复壮措施，以期为同类型古树复壮保护提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 生境概况复壮古树位于重庆市铜梁区龙都路50号院内，2株呈左右对称分布，相距6.32 m，位于106.05°E，29.85°N，海拔230 m，古树等级均为3级。树高、冠幅、胸径及位置信息见表1。2000年，政府以修建石板树池（高145 cm、长520 cm、宽约350 cm，厚50 cm）来保护古树，2树池内侧为硬质公路，外侧各有约20 m2长方形裸露绿地;但2016年因道路重新规划，硬质公路改为人行步道，树冠外侧绿地改为硬质铺装公路，仅保留树池内18.2 m2土壤供古树生长利用。原树池内填充大量建筑垃圾（图1）。

为明确2株古树根际土壤的理化性质，用钻孔机分别在树池内（2个）、树池外硬质铺装区域（2个）以及古树间铺装区域（1个），选择5个位置打孔获取土样，打孔深度为1.70～2.50 m。从土壤组成来看，树池内0～0.60 m深处为正常土壤层，无明显吸收根;0.61～2.30 m深处为建筑垃圾层，多为碎石子、水泥块、方砖等;2.30 m以下为硬土层。树池外侧硬质铺装区域最上层为混凝土层（0～0.50 m），中层为建筑垃圾（>0.50～1.60 m），下层为回填土和硬土层（>1.60～2.50 m）。在2株古树之间自上而下分别为混凝土层（厚0.55 m）、条石路基层（厚0.15 m）、建筑垃圾层（厚0.65 m）、硬土层（厚0.40 m）。从土壤pH来看，所有取样点均呈弱碱性（测定仪器为PHSJ-4F型酸度计），平均为8.52±0.25。2016年以来，古树长势逐渐衰弱的真正原因系工程建设，地面硬质铺装降低了土壤通透性，减弱了土壤与大气间的水气交换，再加上长期在碱性环境下生长，生长势趋向衰弱甚至死亡。

1.2 试验方法

1.2.1 拆除树池、地面硬质铺装。

彻底清除树冠投影范围内所有硬质铺装，包括2个树池、混凝土层及建筑废弃物层，拆除面积440 m2;为避免机械设备对根系产生伤害，先用大型机械设备挖开混凝土层，大块混凝土被运走后，剩余小块及其他建筑废弃物用洋镐、钢叉、铁锹等进行人工清除。累计清理混凝土及其他建筑废弃物594 m3，含池内建筑垃圾42 m3。

1.2.2 土壤改良。将根际土壤中的水泥渣、石砾等杂物清理干净后，用50%多菌灵可湿性粉剂和生根粉稀释500倍液后浇灌根际其余土壤，最后回填土壤。回填土壤时，均匀混合旧土、新鲜园土、5%腐叶土、1%～2%腐熟有机肥和适量发酵锯末。回填后整平踏实，并保证略高于原表土。为避免根系长时间裸露，树池和硬质铺装拆除与改良作业分批次进行，同时对裸露根系每隔0.5 h喷雾补水1次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 光合速率及叶绿素相对含量测定。

分别于2018年8月10日、2019年8月17日和2020年7月15日，采用便携式光合测量系统LI-6400型（LI-COR，USA），测定8～10片成熟叶片净光合速率（photosynthetic rate，Pn）、蒸腾速率（transpiration rate，Tr）、气孔导度（stomatal conductance，Cond）、胞间CO2浓度（intercellular CO2 concentration，Ci）日变化情况，测定时间为07：30、09：30、11：30、13：30、15：30和17：30，重复测定4次[2]。采用TYS-B叶绿素仪（浙江托普云农科技有限公司）测定叶片叶绿素相对含量（SPAD）[3]，即分别在东、西、南、北4个方位及冠层中部选取30片成熟叶进行测定，重复测定3次。

1.3.2 新生长量测定。在古树东、西、南和北侧以及冠层中部，采集当年新生梢，带回实验室用自来水冲洗后，用20 mmol/L EDTA溶液浸泡10 min，洗去表面吸附的金属离子，再用去离子水冲洗3次，吸水纸吸干表面水分，分别装入信封中，经105 ℃迅速杀青、80 ℃烘干至质量恒定后，用电子天平称量其干物质量[4]。

在烘干测定新生梢葉片干物质量之前，先统计新生梢叶片数量、叶片大小及近似叶面积[5]等指标。

1.4 数据统计采用SPSS Statistics 22.0对试验数据进行单因素方差分析（One-way ANOVA），平均数的多重比较采用最小显著性差异法（Least-Significant Difference，LSD，P<0.05）。所有图表的制作在OriginPro 9.1中完成。

2 结果与分析

2.1 光合速率黄葛古树（50015101008）Pn（图2 A）和Tr（图2 B）日变化曲线均呈双峰型，Pn 2个峰值分别出现在09：30和15：30左右，Tr的2个峰值在11：30和15：30左右，且第2峰值较第1峰值低，在13：30左右出现峰谷，有光合“午睡”现象。通过以Pn对时间进行积分，计算出复壮保护前（2018年）该古树CO2日同化量即日积分值约292.10 mmol/（m2·d）;采取复壮保护措施后1～2年，CO2日同化量呈持续增长趋势，增幅分别为72.58%（2019年日积分值504.13 mmol/（m2·d））和88.20%（2020年日积分值549.75 mmol/（m2·d））。从图2C、图2D可以看出，Cond随光照强度增加而增大，Ci在07：30左右最高，随着Pn增加而降低，午后略有升高。

黄葛古树（50015101009）Pn（图3A）和Tr（图3B）日变化曲线均呈双峰型。通过以Pn对时间进行积分，计算出复壮保护前（2018年）该古树CO2日同化量即日积分值约245.66 mmol/（m2·d）;采取复壮保护措施后，CO2日同化量呈持续增长趋势，2019和2020年日积分值增幅分别为141.87%[594.20 mmol/（m2·d）]和106.13%[506.39 mmol/（m2·d）]，光合效率明显增强。

2.2 年生长量及叶绿素相对含量变化

采取复壮措施后，50015101008号黄葛古树新生梢长度（F=19.066，df=2.58，P<0.001）、新生梢叶片数量（F=65.149，df=2.58，P<0.001）和新生梢干物质量（F=12.588，df=2.58，P<0.001）均显著增加（图4A～C）。50015101009号黄葛新生梢生长量呈显著复壮效果，新生梢長度增长79.02%（F=13.277，df=2.53，P<0.001），新生梢叶片数量增加75.16%（F=61.114，df=2.58，P<0.001）和新生梢干物质量增长91.91%（F=24.863，df=2.58，P<0.001）（图5A～C）。复壮后，2株黄葛古树叶面积均在2019年显著增加，2020年5001510108号古树降低到2018年复壮前水平（P=0.631），50015101009号古树仍显著高于2018年（P<0.001），但相较于2019年略有降低（P<0.001）（图4D、图5D）。叶绿素含量总体呈增加趋势（图4E、图5E）（50015101008号：F=419.717，df=2.312，P<0.001;50015101009号：F=294.055，df=2.312，P<0.001）。

2.3 古树复壮前后立地条件及外部形态特征

龙都路50号院内2株古树复壮前、后生长状况如图6（复壮前）和图7（复壮后）所示。除了拆除硬质铺装、树池以及改良土壤等措施外，还结合景观打造，设置通气孔与复壮沟、安装树体支撑材料，对树干和树洞进行修复等保护措施，并安排专人定期进行养护。综合以上保护措施，2株古树立地条件得到明显改善。复壮后，生长势开始由弱渐强，新生梢生长量连续2年呈增加趋势，枯梢量变少，叶片变大且不再异常脱落，从整体上不如周围相同树种枝繁叶茂。

3 结论与讨论

（1）该研究采用打孔取样，证实土壤理化性质直接影响树体健康状况。从土壤构成来讲，2株古树根境表层均为混凝土硬质铺装，中层为建筑垃圾，下层为回填土和硬土层，树池和地面硬质铺装几乎完全将根系密闭，导致立地生长环境变差，根系难以正常吸收养分、水分，根系生长受限。在土壤化学层面，原回填土壤多为建筑垃圾，导致树池内及根际土壤pH呈弱碱性（pH 7.97～8.75）。而大多数古树更适宜在酸性土壤中生存，碱性土壤易使其根系活力下降，侧根、须根发育较少。综合各种因素，导致根际土壤状况变差，根系吸收养分、水分等受阻，在外观上古树长势逐渐衰弱。根系环境改良是目前古树复壮保护常用、有效措施之一[6-7]。拆除树池、硬质铺装，改良土壤后，古树立地条件得到明显改善，土壤pH保持在6.8～7.0，适宜黄葛树生长。

（2）大多数古树生长势本身较弱，复壮后，短期内难以达到明显的复壮效果。叶片是古树发挥光合作用的主要器官，净光合作用大小决定其新生梢干物质量大小。程程[8]以周公庙不同树龄的国槐古树为研究对象，发现健康状况评级差的古树光能利用率低。古树因自然衰老、生长环境变差

等因素的影响，其净光合速率、叶绿素含量以及新梢生长量等较同种健壮个体低，甚至会出现负生长现象[9]。就古树复壮效果评价而言，1年内枝梢生长长度是反映树势强弱的指标之

一，能直观地衡量复壮效果[10-11]。

（3）通过跟踪调查，发现采取复壮措施后，2株古树生长势已有明显改善。在光合作用方面，2株黄葛古树CO2日同化量均呈

持续增长趋势，增长幅度达72.58%以上，最高可达141.87%，说明复壮后生长量显著增加，最终表现在新生梢枝条长度、叶片数量和干物质量等指标。复壮后，叶绿素相对含量总体显著提升，光合作用有效面积显著增加，导致植物干物质积累迅速，各项指标均

有利于提高净光合速率，树体生长势趋于正常水平。

（4）通过根际土壤改良，龙都路50号2株黄葛古树生长状况得到明显改善，但更值得人们反思的是在古树周边开展城市基础设施建设或重点打造古树景观时，不应该贪图施工便利、追求利益等人为破坏古树生长环境，必须留足生长空间;古树管护单位应该加强对施工单位进行监管，出现问题时要及时处理。

参考文献

[1]

重庆市园林局，重庆市风暴园林学会.园林景观规划设计师（风景园林师）培训教材（试用）：园林植物及生态[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：37.

[2] 刘磊，李旖旎，夏磊，等.重庆地区黄葛树夏季光合日变化与主要环境因子的关系[J].西南师范大学学报（自然科学版），2013，38（3）：120-126.

[3] 刘红明，李进学，杜玉霞，等.不同专用肥施肥水平对柠檬幼树光合生理特性的影响[J].中国土壤与肥料，2017（4）：112-117.