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(广州市林业和园林科学研究院，广东 广州 510405)

0 引 言

绿化土壤作为城市绿地生态系统的重要组成部分，是园林植物的生长介质和养分的供给者，是土壤微生物的栖息地，更是城市污染物的汇集地和净化器，对维持良好的城市生态环境以及可持续发展具有重要意义[1]。受各种外在和内在因素影响，城市绿化土壤物理性质较差，特别是压实比较严重，压实导致城市土壤容重变大，土壤渗透性、透气性变差，已严重影响到植物的生长发育，阻碍和限制了城市绿化的发展。

在大多研究关注农作物土壤修复改良的同时，城市绿化土壤改良也越来越成为园林绿化行业的研究热点，虽然大部分报道集中在土壤养分、酸碱度改良以及改良材料筛选和研发方面，但城市绿化土壤物理性质方面的改良技术以及改良剂对绿化植被生长发育的影响研究也备受关注。目前，有关物理性质改良材料方面的研究较多，例如伍海兵等[2]发现，有机材料和脱硫石膏混合使用对典型城市绿地土壤物理性质改良效果最佳。园林废弃物堆肥产品对提高城市土壤肥力，改善土壤结构，增加土壤水分蓄积，降低土壤侵蚀和地表径流等都有重要作用[3-6]。秦玲等[7]认为，草炭可有效改善土壤结构，降低土壤容重，改善土壤孔隙分布，提高土壤持水能力，对植物生长有良好的促进作用。王健鹏等[8]研究发现，有机肥可以增加砂质土壤有机质和腐殖质含量，增加土壤孔隙度和田间持水量，改善土壤通气和水分状况，提高农作物产量。也有研究发现，不同炭类材料和秸秆腐熟物能够显著影响土壤团聚体的数量分布和稳定性，从而改善土壤理化性质[9-12]。

簕杜鹃(Bougainvlleaglabra)是珠三角地区多个城市的市花，在街头、绿化带、立交桥上、人行天桥上、公园、小区院落及住户阳台上，常常能看到一簇簇、一丛丛娇艳夺目，三个花瓣喇叭似地张开的紫色小花朵缀满枝头的簕杜鹃花，别名“三角梅”。簕杜鹃原产于南美巴西、秘鲁和阿根廷，为常绿木质大藤本植物，枝条常拱形下垂。喜温暖湿润、阳光充足的环境，不耐寒，中国除南方地区可露地栽培越冬，其它地区都需盆栽和温室栽培，喜土壤以排水良好的砂质壤土。簕杜鹃作为广州市立交桥和人行天桥常见绿化植物，十几年来，形成了极具特色的城市空中绿廊、花廊，美化了生活空间，增加了广州市特色，有效改善了城市居民的生活环境。然而，随着城市的发展，城市绿化种植土甚至桥面簕杜鹃种植土化学性质退化，土壤物理结构变差等问题逐渐显现。为更好地改善绿化种植土质量，本研究利用绿化废弃物堆肥、泥炭、生物炭混合物(木质生物炭与稻壳灰)、醋渣、微生物菌剂及磷矿粉等材料，按一定比例配制改良剂，通过簕杜鹃栽培试验探究自主配制的改良剂对绿化种植土的实际改良效果，以期能为改良剂研发和城市绿化土壤改良修复提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物：紫花簕杜鹃(Bougainvlleaglabra)扦插苗，株高30 cm，冠幅10 cm。

种植土pH 7.16， EC 0.26 mS·cm-1，有机质21.6 g·kg-1，全氮1.06 g·kg-1，全磷0.64 g·kg-1，全钾4.46 g·kg-1，速效氮126 mg·kg-1，速效磷84 mg·kg-1，速效钾368 mg·kg-1。复合肥含N、P2O5、K2O各15%，总养分为45%的三元复混肥料。

改良剂：由广州市林业和园林科学研究院利用泥炭、生物炭混合物(木质生物炭与稻壳灰)、醋渣、微生物菌剂、磷矿粉及绿化废弃物堆肥产品等原料，按不同比例配制而成。依据配方不同分别标记为：改良剂A(已在规模化生产应用，下同)、改良剂B、改良剂C、改良剂D、改良剂E、改良剂F、改良剂G和改良剂H。

簕杜鹃扦插苗：试验前，在广州市林业和园林科学研究院白云苗圃内，剪取多年生簕杜鹃向阳带叶老枝，保证径粗和长度一致，利用沙壤土进行扦插生根，待扦插苗成活后，选取生长一致幼苗备用。

种植盆：高22 cm，口径28 cm，底部直径19 cm。

1.2 试验设计

本试验以种植土为对照1(CK0)、以改良剂A按体积比1∶1添加到种植土混匀为对照2(CK1)，同时使用其他7种改良剂(改良剂B-H)分别与种植土按体积比1∶1混匀，依次设置为7个处理(T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7)，详见表1。利用种植盆进行紫花簕杜鹃栽培试验，每个处理种植20盆，每盆栽植1株簕杜鹃幼苗。生长期内各处理保持相同的水肥管理：分别在簕杜鹃定植30 d、60 d和120 d时施用20 g复合肥，每天上午9点向每个种植盆淋水1 L左右。

表1 试验设计Table 1 The experiment design

注：各改良剂均按体积比1∶1添加到种植土中混匀。

Note:Each amendment is added to the planting soil in a volume ratio of 1∶1.

1.3 测试指标

盆栽试验140 d后，测量簕杜鹃叶片叶绿素(SPAD值)、株高、冠幅、根系活力以及根系体积等生理生态指标；同时，检测种植土理化性质(pH、EC、有机质、养分含量、土壤容重、非毛细管孔隙度及入渗率等)。

1.4 测试方法

采用卷尺测定簕杜鹃株高及纵、横向冠幅，冠幅(W) =(纵向冠幅+横向冠幅)/2[13]；采用烘干称量法测定叶片生物量[14]；

采用TTC氧化还原方法测定根系活力[15]，公式如下：

TTC还原强度(mg·g-1(根鲜重)×h) =TTC还原量(mg)/根重(g)×时间(h)(时间为1 h)；

采用便携式叶绿素仪测定叶片叶绿素含量(SPAD-502Plus，美国产)，采用量筒用排水法测量根系总体积[16]。

参考鲁如坤[17]方法检测土壤pH、EC、有机质、养分含量、土壤容重、非毛细管孔隙度及入渗率等理化指标。

1.5 数据分析

利用EXCEL软件进行数据记录和整理，利用SPSS 20.0数据分析软件进行数据处理，运用最小显著差数法(LSD)进行显著性分析，运用OriginPro7.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 簕杜鹃地上部生理指标

2.1.1 簕杜鹃株高的变化。株高是植物形态学调查工作中最基本的指标之一，能客观表示植物生长的优劣[18]。定植140 d时，添加改良剂的处理簕杜鹃株高均高于未添加改良剂的对照(CK0)，增幅为1.42%～19.7%；其中T5处理(添加改良剂F)显著高于未添加改良剂的对照(CK0)(P<0.05)，但与另一对照(CK1)差异不显著，见图1。生长期内，各处理保持了相同的水肥管理，但各处理簕杜鹃株高不同，说明各改良剂不同程度地改善了土壤质量，促进了簕杜鹃的纵向生长。

2.1.2 簕杜鹃冠幅与叶绿素含量的变化。冠幅是用来衡量植物长势的参考标准[19]。簕杜鹃在定植140 d时，添加改良剂的处理簕杜鹃冠幅都高于未添加改良剂的对照(CK0)，增幅为2.53%～40.0%，其中CK1和T3、T4、T5处理显著高于CK0(P<0.05)，且T5处理(添加改良剂F)也显著高于另一对照(CK1)，见图2。簕杜鹃定植后140 d时，各处理簕杜鹃冠幅不同，说明各改良剂不同程度地改善了土壤质量，促进了簕杜鹃的横向生长。

注：不同小写字母代表处理在0.05水平上差异显著，下同。

2.1.3 簕杜鹃叶片叶绿素含量的变化。簕杜鹃定植后140 d时，添加改良剂的处理簕杜鹃叶片叶绿素含量(SPAD值)都高于未添加改良剂的对照(CK0)，增幅为6.79%～33.3%，而且各处理叶片叶绿素含量(SPAD值)也都显著高于另一对照(CK1)(P<0.05)，其中以T1处理(添加改良剂B)为最优，其次为T4处理(添加改良剂E)、T5处理(添加改良剂F)，见图3。

2.2 簕杜鹃地下部根系指标

根系活力是反映植株吸收功能的综合指标，影响着根系的生长、代谢和吸收功能，进而影响地上部的生长发育[20]。簕杜鹃定植后140 d时，添加改良剂的处理簕杜鹃根系活力最高为0.593 mg·g-1·h-1、最低为0.278 mg·g-1·h-1，都显著高于未添加改良剂的对照(CK0)(P<0.05)，增幅为17.3%～113%，其中尤以CK1、T3、T4和T5处理较好，见图4，说明添加改良剂能增强簕杜鹃根系活力，这与李伟明等[20]与孙延国等[21]研究结果类似。

2.3种植土理化性质分析

试验结束后(簕杜鹃定植140 d后)，采集了种植土样品测定其理化性质。结果表明，添加改良剂的处理种植土有机质含量在60.5～77.5 g·kg-1之间，有机质含量显著高于未添加改良剂的对照(CK0)(P<0.05)，见表2，改良剂大幅增加了种植土有机质含量，这与改良剂的主要原料为绿化废弃物堆肥产品有关；同时，添加改良剂的处理种植土中全氮、全磷、全钾、速效氮、有效磷和速效钾含量也均得到显著提高，一方面应该与改良剂自身含有一定量养分有关，另一方面应该也与改良剂的加入提高了种植土养分涵养能力，减少了养分流失有关。

图3 簕杜鹃定植后140天时各处理叶片叶绿素含量Fig.3 The chlorophyll content of Bougainvillea glabra on 140th day after planting

图4 簕杜鹃定植后140天时各处理簕杜鹃根系活力Fig.4 The root activity of Bougainvillea glabra on 140th day after planting

表2 种植土养分含量Table 2 Nutrient contents of the planting soil

T5处理(添加改良剂F)种植土中有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、有效磷和速效钾含量等指标均低于对照CK1(添加改良剂A)，但其簕杜鹃株高、冠幅、叶片叶绿素含量及根系体积等指标均高于对照CK1，这说明在保证养分供应的前提下，土壤其他性状可能成为其主要限制因子。土壤物理性质是土壤质量评价重要指标，在一定程度上制约土壤肥力水平，进而影响植物生长[22]。改良剂提高了种植土的通气度、非毛管孔隙度及入渗系数，同时降低了土壤容重，其中T3处理(添加改良剂D)、T4处理(添加改良剂E)和T5处理(添加改良剂F)变化幅度较大，这与改良剂配制过程中加入了一定量的生物炭混合物有关，见图5。

利用Pearson对簕杜鹃生理指标和土壤理化指标相关性进行分析。结果表明，簕杜鹃株高与根系活力、有机质含量、入渗率以及容重等呈显著正相关关系，而与其他指标相关性不显著，见表3；根系活力与有机质含量、全磷含量、通气度和入渗率呈显著正相关关系，而与容重呈显著负相关关系。综上所述，植物长势与其生长的土壤有机质含量、物理性质(通气度、入渗率及容重等)密切相关。

图5 各处理种植土物理性质Fig.5 The soil physical properties with different treatments

3 讨论

广州市绿地种植土质量参差不齐，特别是道路绿化带种植土多为客土，长期踩踏压实，土壤板结，物理性质劣化[23]，在一定程度上会影响土壤养分的存在形态、转化和有效性，进而直接影响植物的生长发育[24]。伍海兵等[25]研究报道以绿化植物废弃物、草炭、有机肥和脱硫石膏等为主的改良剂，能有效改善土壤各项物理指标，提高土壤含水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度及总孔隙度等。十几年来，多类土壤无机改良剂研究多集中在农田土壤改良以及提高农作物产量方面[26-27]。张生田[28]发现，增施生物有机肥+改良剂对蔬菜地上部分和地下根系生长发育、产量及病虫害等有显著影响，而循环利用的环保有机改良剂在城市绿化种植土改良方面的报道却较少。于丹丹等[29]、吴志庄等[30]发现，园林废弃物腐熟物与生物有机肥进行综合利用，显著改善土壤孔隙状况、蓄水能力以及养分质量分数。

本研究利用绿化废弃物堆肥、生物炭混合物、醋渣、微生物菌剂及磷矿粉等材料配制土壤改良剂，结果表明不同配方的改良剂对土壤有不同的改良效果，相比未添加改良剂的种植土，添加堆肥产品或是生物炭混合物的栽培基质能提升簕杜鹃株高1.42%～19.7%；另外，添加炭类物质的栽培基质，簕杜鹃冠幅显著提高40.1%，簕杜鹃叶片SPAD值显著提高25.2%，簕杜鹃地下部根系活力提升113%，这是由于生物炭混合物的施加，大大提高了土壤的保水保肥能力以及土壤的透气性，有利于簕杜鹃对土壤养分的吸收和地下根系的发育。

表3 植物生理指标与种植土理化指标主要特征相关性分析Table 3 The correlation analysis between plant physiological parameters and soil physicalchemical properties

注：*代表相关性在0.05水平上显著(双尾)。

Note:*means significant correlation at 0.05 level(2-tailed).

整体而言，改良剂D、E、F对簕杜鹃生长具有较好的促进作用，而改良剂B、C、H对簕杜鹃生长的促进作用却不明显，这是否与选用的供试植物有关有待进一步研究，同时改良剂的配方仍需进一步优化，并且应该重视改良剂产品的市场接受程度，努力开发出性价比高的改良剂产品。本研究利用绿化废弃物作为主料开发土壤改良剂产品，符合废弃物循环利用的理念，并通过添加一些生物炭混合物、微生物菌剂来强化其功能，能够改善城市绿地种植土存在的养分流失及物理性质退化等问题，可以提升城市绿化景观及其生态功能，并可以提高土壤入渗率，为“海绵城市”建设提供支持。

4 结论

(1)不同改良剂可以不同程度地改善种植土理化性质，其中添加了生物炭混合物的改良剂E与改良剂F改良效果较优。

(2)添加不同改良剂可以不同程度地促进簕杜鹃生长，株高、冠幅、叶片叶绿素含量、根系活力及根系体积等均有所提高。

(3)簕杜鹃长势与其生长的土壤有机质含量、物理性质(通气度、入渗率及容重等)密切相关。

(4)改良剂中添加一定量的生物炭混合物可以提升其改良土壤物理性状的能力。