高寒凍土層地區(qū)不同土壤改良方式對花葉海棠生長的影響

袁雅麗+李焱+司劍華

摘要：研究不同比例的森林土、泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖改良土壤對花葉海棠生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同土壤改良配比對花葉海棠生長均有不同程度的改善和促進作用，其中向試驗地40 cm×40 cm×50 cm的樹坑中添加50%的森林土和固定比例的其他4種改良劑，花葉海棠各項生理參數(shù)最高，平均株高45.6 cm，平均新生枝條數(shù)4.3條，平均枝條長度30.6 cm，平均地徑1.36 cm。可見，該改良方案是提高高寒凍土層地區(qū)花葉海棠生長量的最佳土壤改良方式。

關(guān)鍵詞：高寒凍土層；土壤改良；花葉海棠；生長量

中圖分類號： S156文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0117-04

天峻縣位于青海湖西北部，柴達木盆地東部[1]，地理位置為96°49′42″～99°41′48″E、36°53′～48°39′12″N[2]。以山地為主，呈東南西北走向，全縣最高海拔5 826.8 m，最低海拔 2 850 m，相對高差近3 000 m[3]。該地區(qū)為高原寒帶氣候，干旱多風[4]，全年無絕對無霜期[5]，凍土面積較廣、厚度較大，為青藏高原重要的氣候生態(tài)系統(tǒng)之一，屬于全球氣候變化敏感和生態(tài)系統(tǒng)脆弱的典型區(qū)域[6]。

花葉海棠（Malus transitoria）為薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（Malus）灌木或小喬木，海拔主要分布在3 000～3 200 m，散生或多在河谷、坡腳、宅旁、農(nóng)地等處形成幾十株的聚落[7]，是青藏高原東南緣山原區(qū)農(nóng)林牧交錯區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重要植物種之一，被藏區(qū)牧民稱為“藏茶”[8]?；ㄈ~海棠分布廣，適應性強，耐瘠薄土地，具有耐熱、耐鹽、抗旱、耐寒等多種抗逆性[9]，是極重要的蘋果種質(zhì)資源[10]，尤其是其適應性和抗逆性強，對生態(tài)綠化和生態(tài)公益林建設(shè)有重要意義[11]。

土壤改良劑的研究始于19世紀末，研究較多的有沸石、粉煤灰、污泥、綠肥、聚丙烯酰胺等單一改良劑，但其存在改良效果不全面或有不同程度的負面影響等問題[12-13]。從20世紀50年代開始，隨著人工合成化工技術(shù)的發(fā)展，土壤改良劑的研究工作就從天然土壤改良劑過渡到人工合成土壤改良劑研究時期。Sarathchandra等研究發(fā)現(xiàn)，甲殼素改良土壤使土壤細菌數(shù)增加13倍，真菌數(shù)增加2.5倍，同時還能抑制土壤中有害細菌如霉菌、絲狀菌的繁殖與生長，防治土傳病，如能有效控制棉花黃萎病的發(fā)生[14]。Elfstrand等研究了不同綠肥形式對土壤微生物量、微生物群落組成、土壤酶活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤中直接加入紅三葉草植株能有效提高和維持較高微生物量和酶活性[15]。陳燕霞等研究表明，施用石灰或石灰加沸石可以顯著或極顯著降低菜園酸化土壤中的交換性鋁含量，減少鋁毒，提高土壤pH值[16]。沸石具有貯水能力，施入土壤后可提高耕層土壤的含水量1%～2%，在干旱條件下使耕層土壤田間持水量增加5%～15%[17]。研究人員[HJ1.4mm]用膨潤土改良沙土，可使土壤含水量增加[18-19]。粉煤灰可降低土壤容重，增加孔隙度，調(diào)節(jié)三相比，提高地溫[20-21]。有機質(zhì)物料作為土壤改良劑應用較多的是泥炭，而關(guān)于炭改良土壤的研究報道較少。陳伏生等研究表明，泥炭改良風沙土能提高土壤保水能力[22]。

近幾年，在高寒凍土層地區(qū)通過改良土壤來改變其土壤理化性質(zhì)， 來達到樹木較好的存活率和生長量的技術(shù)鮮有研[HJ]究，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、社會的進步，人類對保護生態(tài)環(huán)境的意識也逐步提高，處在高寒地區(qū)的人迫切須要改善自身的生存環(huán)境。加之國家對生態(tài)建設(shè)力度的日益加大，護林造林成為了生態(tài)建設(shè)的主戰(zhàn)場，其中高海拔凍土層地區(qū)是我國西部生態(tài)建設(shè)的主要造林地區(qū)，可是高寒地區(qū)地理位置較為特殊，氣候條件較差，造林成活率低。近年來，隨著氣溫的不斷上升，降水量雖略有增加，但不能彌補由于氣溫升高造成的蒸發(fā)加劇，而植物在返青期除對溫度有一定要求外，在很大程度上還受限于土壤的墑情，因此高寒地區(qū)氣溫增高對植物的返青造成了一定得負面影響，使返青期推遲。對高原凍土層城鄉(xiāng)綠化工作帶來另一重考驗。

為了保證高原地區(qū)城鄉(xiāng)綠化造林質(zhì)量、提高造林成活率，必須改進高原地區(qū)人工造林的技術(shù)措施，因此在青海省天峻縣高海拔凍土層造林試驗區(qū)進行造林試驗，從土壤改良角度進行造林試驗研究，從而總結(jié)出一套有效的提高高原地區(qū)城鄉(xiāng)綠化樹種造林成活率及保存率的方法，以供生產(chǎn)者參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗區(qū)新源鎮(zhèn)位于縣城25 km處，地勢平坦，交通便利，海拔3 400 m，年均降水量為300 mm；試驗地土質(zhì)為沙質(zhì)壤土，pH值8.3～8.4，土壤含水量較高。

1.2試驗材料

土壤配制包括森林土、泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖。試驗苗木為1年生無病蟲害健壯花葉海棠幼苗。

1.3試驗設(shè)計

[JP2]試驗共分為12個處理，其中處理1～6向40 cm×40 cm×[JP]50 cm的樹坑中添加10%～60%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理，每個處理均有10株幼[JP2]苗；處理7～11向40 cm×40 cm×50 cm的樹坑中添加20%～[JP]60%泥炭和固定比例的森林土、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理，每個處理均有10株幼苗；另設(shè)1個100%本土的無處理組為對照（表1）。于2015年10月對試驗區(qū)內(nèi)12個處理中的花葉海棠株高、枝長、枝數(shù)、地徑進行測量，對數(shù)據(jù)進行分析比較。

1.4指標測定

在2015年6—9月的每月1日，對不同土壤改良處理組中選定的每株花葉海棠進行生長量的測定。用卷尺測量新生枝長度及株高；用游標卡尺測量植株地徑并記錄數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同土壤改良處理對花葉海棠株高的影響

在12個試驗區(qū)中，于6、9月對花葉海棠株高進行測量，利用塔尺測量株高，計算出每個區(qū)域內(nèi)株高的平均值。研

究發(fā)現(xiàn)，處理5平均株高大于其他處理，為45.6 cm。不同土壤改良處理的花葉海棠株高大體上顯著高于對照，處理5株高顯著高于其他處理（除了處理11外）（表2）。由此可見，土壤添加50%的森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理時，花葉海棠株高增長最為明顯。

各個不同土壤改良處理組花葉海棠株高增長率基本顯著高于對照，處理5花葉海棠株高生長量較為明顯，增加了302 cm，其增長率顯著大于其他11個試驗區(qū)域，增長率為196.1%。對照花葉海棠株高生長量最緩慢，平均增長 15 cm，增長率為96.8%（表3）。由此可見，土壤添加50%的森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理時，花葉海棠株高增長率達到最大值。

2.2不同土壤改良處理對花葉海棠新生枝的影響

2.2.1不同土壤改良處理對花葉海棠新生枝長度的影響

于每月1日測定12個試驗區(qū)內(nèi)花葉海棠新生枝長度，利用線繩測量出花葉海棠新生枝的長度，然后用米尺量出線繩的長度，得出花葉海棠新生枝的長度，計算出平均值，然后對花葉海棠新生枝長度變化量的平均值進行對比、分析。研究發(fā)現(xiàn)，土壤改良對花葉海棠新生枝長度的增長影響十分明顯，不同土壤改良處理組新生枝的總長度均比對照組有顯著提高，所有處理中新生枝長度的增長量在8月達到最大值。從總增長量上來看，11個不同改良處理下新生枝長度的增長量都顯著高于對照，處理5新生枝長度增長最顯著（表4）。由此可見，土壤添加50%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理時，最有利于花葉海棠新生枝長度的增長。

2.3不同土壤改良處理對花葉海棠地徑的影響

于每月1日測定12個試驗區(qū)內(nèi)每株花葉海棠新生枝的地徑，然后對花葉海棠地徑變化量的總值進行對比、分析。研究發(fā)現(xiàn)，土壤改良對花葉海棠地徑的增長影響十分明顯，不同土壤改良處理地徑的總長度均比對照有顯著提高。各處理的地徑增長量在8月達到最大值。從總增長量上來看，11個不同改良處理下地徑的增長量都顯著高于對照，處理5地徑增長最顯著（表6）。由此可見，土壤添加50%森林土和固定比例的泥炭、腐熟羊糞、細沙、珍珠巖的改良處理時，最有利于花葉海棠地徑的增長。

3結(jié)論與討論

花葉海棠根系處的土壤經(jīng)過不同程度的改良處理后，花葉海棠的新生枝數(shù)量、新生枝長度、株高、地徑等生長指標相對于對照組均有明顯的提高。研究發(fā)現(xiàn)，土壤添加50%森林土和10%泥炭、10%腐熟羊糞、5%細沙、5%珍珠巖的改良處理為最佳處理。平均株高45.6 cm，增長率 196.1%；平均新生枝條數(shù)4.3枝，新生枝長度平均增長 30.6 cm，地徑平均增長量1.36 cm。

綜合各項指標，土壤添加50%森林土和10%泥炭、10%腐熟羊糞、5%細沙、5%珍珠巖時最有利于花葉海棠的生長；且在大氣溫度最高的8月，土壤改良和大氣溫度相結(jié)合，使得花葉海棠的各項生長指標的增長量達到最大值。

不同的光、熱、水、肥土壤生態(tài)因子條件下植物的生長情況呈現(xiàn)差異，土壤改良能改善土壤結(jié)構(gòu)和通透性，使各土層的土壤微生物量顯著提高[24]。本試驗研究高寒地區(qū)花葉海棠

生長量的變化，旨在根據(jù)花葉海棠的生態(tài)特性將其應用到林業(yè)實際生產(chǎn)中，從而改善天峻縣單一的生態(tài)系統(tǒng)[25]。研究表明，土壤改良劑的使用能夠改善土壤的肥力和土壤結(jié)構(gòu)，使土壤更有利于花葉海棠的生長。舒秀麗等的研究從土壤改良對微生物和酶活性的影響等方面論證了土壤改良對植物生長的影響，進一步驗證了本研究所得到的結(jié)論[26-27]。但由于試驗區(qū)的自然條件惡劣、氣候極端多變，使得本次試驗進展難度加大。

水土流失與荒漠化是我國十分嚴重的環(huán)境問題[28]，因此植樹造林越來越受到社會各級的關(guān)注[29]，同時育苗、造林技術(shù)的研究也逐漸向著科學化、具體化、專業(yè)化的方向發(fā)展。土壤成分對植物的生理生態(tài)效應已經(jīng)受到普遍的重視[30]，但是對于植物生長的影響還缺乏專業(yè)性的研究。因此，土壤成分對于植物生長影響更細、更深的研究將成為未來一段時間人們研究的熱點和重點[31]。

參考文獻：

[1]劉維香，馬壽，劉貴萍. 天峻縣“黑土灘”成因及治理對策[J]. 青海草業(yè)，2010，19（1）：21-24.

[2]完馬單智，諾科加，完么才郎，等. 青海省天峻縣高原型藏羊種質(zhì)特性[J]. 畜牧與獸醫(yī)，2012，44（3）：53-55.

[3]肖蓮桂，石明章，豆青芳. 1961—2013年天峻地區(qū)降水變化特征分析[J]. 青海農(nóng)林科技，2014（4）：16-19，71.

[4]烏仁. 天峻地區(qū)退化草地植被恢復戰(zhàn)略研究[J]. 中國草食動物科學，2012，32（3）：47-49.

[5]李忠秋，蔣志剛. 青海省天峻地區(qū)藏原羚的食性分析[J]. 獸類學報，2007，27（1）：64-67.

[6]石明章，肖蓮桂. 青海省天峻縣氣候變化特征及其對草原生態(tài)環(huán)境的影響[J]. 北京農(nóng)業(yè)，2014（36）：277-278.

[7]王啟和，孫鵬，劉志斌，等. 花葉海棠表型性狀變異的研究[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2006，20（3）：17-20.

[8]呂才忠，李發(fā)金. 花葉海棠西寧地區(qū)播種育苗技術(shù)研究[J]. 青海農(nóng)林科技，2015（3）：24-26，49.

[9]成明昊，李曉林，張云貴. 蘋果優(yōu)良種質(zhì)——花葉海棠區(qū)系地理學研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2000，22（4）：287-289.

[10]陳斌. 花葉海棠作蘋果砧木利用的調(diào)查初報[J]. 重慶師專學報，2001，20（2）：108-109.

[11]吳建華，白云祥，閔有軍，等. 花葉海棠組織培養(yǎng)技術(shù)研究[J]. 中國園藝文摘，2015（8）：21-22，45.

[12]田福平，武高林，楊志強，等. 4種土壤改良劑對多年生黑麥草的生長特性影響研究[J]. 草業(yè)科學，2006，23（11）：28-34.

[13]吳增芳. 土壤結(jié)構(gòu)改良劑[M]. 北京：科學出版社，1976：24-34.

[14]Sarathchandra S U，Watson R N，Cox N R，et al. Effects of chitin amendment of soil on microorganisms，nematodes，and growth of white clover （Trifolium repens L.） and perennial ryegrass （Lolium perenne L.）[J]. Biology and Fertility of Soils，1996，22（3）：221-226.

[15]Elfstrand S，Bath B，Martensson A. Influence of various forms of green manure amendment on soil microbial community composition，enzyme activity and nutrient levels in leek[J]. Applied Soil Ecology，2007，36（1）：70-82.

[16]陳燕霞，唐曉東，游媛，等. 石灰和沸石對酸化菜園土壤改良效應研究[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學，2009，40（6）：700-704.

[17]姜淳，周恩湘，霍習良，等. 沸石改土保肥及增產(chǎn)效果的研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學學報，1993，16（4）：48-52.

[18]陳恩鳳，王汝墉. 有機質(zhì)改良鹽堿土的作用[J]. 土壤通報，1984（5）：193-196.

[19]李吉進，徐秋明，張宜霞，等. 膨潤土對土壤水分和玉米植株生育性狀的影響[J]. 北京農(nóng)業(yè)科學，2001，19（6）：18-20.

[20]?；ㄅ螅顒贅s，申俊峰，等. 粉煤灰與若干有機固體廢棄物配施改良土壤的研究進展[J]. 地球與環(huán)境，2006，34（2）：27-34.

[21]吳家華，董云中，劉繼青，等. 粉煤灰改土效應研究[J]. 土壤學報，1995，32（3）：534-540.

[22]陳伏生，王桂榮，張春興，等. 施用泥炭對風沙土改良及蔬菜生長的影響[J]. 生態(tài)學雜志，2003，22（4）：16-19.

[23]陳瓊賢，郭和蓉，彭志平，等. 營養(yǎng)性土壤改良劑對玉米的增產(chǎn)效果和對土壤肥力的影響[J]. 土壤通報，2005，36（3）：463-464.

[24]劉慧軍，劉景輝，于健，等. 土壤改良劑對燕麥土壤理化性狀及微生物量碳的影響[J]. 水土保持學報，2012，26（5）：68-72，77.

[25]雷延智，陳克龍，曹生奎，等. 天峻縣生態(tài)補償標準研究[J]. 綠色科技，2014（11）：3-6.

[26]舒秀麗，趙柳，孫學振，等. 不同土壤改良劑處理對連作西洋參根際微生物數(shù)量、土壤酶活性及產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2011，19（6）：1289-1294.

[27]邱莉萍，劉軍，王益權(quán)，等. 土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2004，10（3）：24-29.

[28]薛月園，周俊. 3S技術(shù)在水土保持與荒漠化防治中的應用[J]. 現(xiàn)代園藝，2015（8）：161-162.

[29]王晉雨. 植樹造林對礦區(qū)水土保持的重要性[J]. 能源與節(jié)能，2015（2）：104-105.

[30]邱莉萍，劉軍，王益權(quán)，等. 土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2004，10（3）：277-280.

[31]薩如娜，蘇米亞，吳榕，等. 杭錦2#土多元復混肥對菜地土壤生物活性及養(yǎng)分含量的影響[J]. 內(nèi)蒙古師范大學學報（自然科學版），2008，37（6）：770-774，784.