魏 丹 張 耕 楊佐兵 黃華毅

（1.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 ，廣東廣州510520）

古樹被譽為活化石，是寶貴的自然與文化遺產(chǎn)，在氣候變遷﹑植被演替﹑生態(tài)效應(yīng)以及人文歷史等方面都具有極高的研究價值[1]。國家近年來對古樹保護的力度逐步加大，2000 年建設(shè)部就制定《城市古樹名木保護管理辦法》，2020 年新《森林法》第四十條規(guī)定“國家保護古樹名木和珍貴樹木”，最高人民法院﹑最高人民檢察院聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于適用〈中華人民共和國刑法〉第三百四十四條有關(guān)問題的批復(fù)》，明確古樹屬于“珍貴樹木或者國家重點保護的其他植物”，為古樹名木提供了更強的法律保護。廣東省一直重視古樹保護工作，2004 年，廣東省完成了第一次全省古樹普查，2016 年啟動的新一輪古樹名木資源普查建檔工作，2017 年建立了古樹名木保護信息管理系統(tǒng)，2019 年，制定了《廣東省古樹名木保護與發(fā)展規(guī)劃（2020—2024 年）》，為全省古樹名木保護工作奠定了基礎(chǔ)。

目前國內(nèi)相關(guān)研究集中在古樹資源分布﹑生長特性﹑保護現(xiàn)狀﹑存在問題和保護建議等方面[2-5]以及古樹群落生態(tài)位的動態(tài)變化[6]，對古樹的生理生態(tài)進行研究的報道較少。古樹保護如何做到“防治于未病”及“精準(zhǔn)化復(fù)壯”是當(dāng)前古樹保護研究的重要課題[7-8]，但以往的古樹保護與復(fù)壯主要側(cè)重于病蟲害治理及物理損傷修復(fù)等可視因素的管控，雖取得了較大的成果，但仍局限于經(jīng)驗判斷及事后救治[5,9-10]。要解決這個問題就需要了解古樹衰弱的成因，除了正常的生物衰老周期﹑蟲害影響﹑人為擾動等因素外[11-12]，土壤營養(yǎng)的不足及重金屬污染的加劇也是重要的原因。

植物葉片是反映樹體營養(yǎng)狀況最敏感的器官，在一定程度上能體現(xiàn)樹體營養(yǎng)元素含量水平[13]。土壤是植物的物質(zhì)儲備庫，土壤理化性質(zhì)決定了古樹長勢好壞[14]。土壤中大量元素是土壤活性養(yǎng)分的儲庫以及植物生長所需養(yǎng)分的主要來源[15]。土壤重金屬含量對植物生長具有重要的影響，重金屬是植物生長不可或缺的微量元素，但土壤重金屬含量在植物體內(nèi)超出一定范圍，就會對植物體產(chǎn)生毒害作用，促使葉片失綠和抑制植物生長[16-19]。開展葉片營養(yǎng)元素化驗﹑檢測土壤養(yǎng)分含量及重金屬污染程度是判斷此類因素危害程度，開展古樹保護與復(fù)壯工作的重要基礎(chǔ)工作。

本研究以粵北地區(qū)5 種典型古樹為研究對象，測定和分析長勢衰弱株的綠葉和凋落葉的養(yǎng)分含量﹑土壤養(yǎng)分含量以及土壤重金屬含量，為其精準(zhǔn)養(yǎng)分管理和復(fù)壯養(yǎng)護提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域為粵北地區(qū)，包括韶關(guān)﹑河源﹑梅州﹑清遠﹑云浮5 個地級市，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.3 ℃，降水充沛，年平均降水量1 300～2 500 mm，雨熱同季，年蒸發(fā)量1 500～1 600 mm，土壤為赤紅壤。該地區(qū)在廣東省的區(qū)域發(fā)展格局中，被定位為“生態(tài)發(fā)展區(qū)”，生態(tài)區(qū)位十分重要，是廣東構(gòu)建森林生態(tài)屏障﹑打造粵北生態(tài)特別保護區(qū)和國家公園的重要陣地，也是當(dāng)前廣東構(gòu)建“一核一帶一區(qū)”協(xié)調(diào)發(fā)展新格局的重要組成部分。該區(qū)域共分布古樹20 885 株，占廣東省古樹名木數(shù)量的26%。

1.2 研究對象

為確保古樹樹種代表性，按照以下要求對研究區(qū)內(nèi)古樹樹種進行篩選：1）典型樹種，篩選廣東省優(yōu)勢古樹種類，廣東省古樹數(shù)量占比位于前4 的科由多到少依次為：桑科（30.74%）>無患子科（21.44%）>樟科（8.38%）>殼斗科（6.89%），合計占總數(shù)的67.45%；且所選樹種所在科在廣東省分布的Ⅰ﹑Ⅱ級古樹中，數(shù)量所占比例均能排前5 位；2）合適樹齡，研究篩選的古樹樹齡介于400～800 a 之間，雖樹齡較高但未達樹齡極限，通過科學(xué)合理的修復(fù)措施，具有復(fù)壯的可能性，而樹齡800 a 以上的古樹，復(fù)壯的難度更大，不在本次研究范圍；3）典型生境，處于人為干擾較少的粵北鄉(xiāng)村，且未受明顯嚴重病蟲害影響。最終選出5 個樹種分別為：樟Cinnamomum camphora﹑苦櫧Castanopsis sclerophylla﹑雅榕Ficus concinna﹑榕樹Ficus microcarpa和秋楓Bischofia javanica，對每個樹種進一步篩選出衰弱株各一株，5 株古樹的生長和樣地概況詳見表1。所選衰弱樹種具有修復(fù)的可能性，土壤營養(yǎng)元素不足作為其衰老的主要成因，具有典型性，屬于“精準(zhǔn)修復(fù)”研究對象。

表1 5 株古樹的生長和樣地概況Tab.1 Growth performance and general condition of five old trees

表2 5 株古樹土壤養(yǎng)分含量 Tab.2 The soil nutrient content in soil of five old trees

1.3 研究方法

1.3.1 樣品采集 2018 年10 月，分別采集5 株古樹枝條新生無病蟲害﹑無損傷的枝頭綠葉和剛掉落的葉片各10 片，密封標(biāo)注帶回實驗室。用4 點取樣法選取距離古樹1～5 m 周邊人為破壞少的0～40 cm 土壤約1 kg，分成2 袋，帶回實驗室分別用于土壤養(yǎng)分和土壤重金屬（鎘Cd﹑汞Hg﹑砷As﹑鉛Pb﹑鉻Cr﹑銅Cu﹑鋅Zn﹑鎳Ni）的測定。

1.3.2 葉片養(yǎng)分、土壤養(yǎng)分和重金屬測定 將綠葉和凋落葉放在烘箱中以75 ℃的狀態(tài)下烘干24 h后至恒質(zhì)量取出稱重，將葉片的干重樣品粉碎后進行養(yǎng)分分析。用重鉻酸鉀－濃硫酸消煮后以凱氏定氮法測定氮含量（N）；樣品用硫酸－雙氧水消煮處理后，用鉬銻抗比色法測定磷含量（P），用火焰光度法測定鉀含量（K）；用原子吸收分光光度法測定鈣含量（Ca）﹑鎂含量（Mg）和硫含量（S）[20]。

土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀滴定法測定；全氮含量用半微量凱氏法測定；用氫氧化鈉堿熔法將土壤樣品溶融后提取待測液，用鉬藍比色法測全磷含量，用火焰光度計測全鉀含量；堿解氮用堿解擴散法測定；用0.5 mol·L-1的碳酸氫鈉提取土壤樣品后，用鉬藍比色法測有效磷；用1 mol·L-1的中性醋酸鈉提取土壤樣品后，用火焰光度計測有效鉀；用鹽酸－氫氟酸－高氯酸－硝酸消煮土壤樣品后定容，采用等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）測定土壤重金屬（Cd﹑Hg﹑As﹑Pb﹑Cr﹑Cu﹑Zn﹑Ni）[20]。分析測試結(jié)果參照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》GB15618—2018[21]，可確定土壤中重金屬含量水平。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2003 對葉片養(yǎng)分﹑土壤養(yǎng)分和重金屬指標(biāo)進行處理并作圖；采用SAS8.2對數(shù)據(jù)進行多重比較，對土壤養(yǎng)分采用Duncans法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同古樹鮮葉與凋落葉的葉片養(yǎng)分含量比較

5 株古樹的鮮葉與凋落葉養(yǎng)分含量具有不同差異性，見圖1。

圖1 5 株古樹葉片養(yǎng)分含量Fig.1 Leaf nutrient content of five old trees

2.1.1 N 5 株古樹的鮮葉和凋落葉的N 含量具有顯著差異（P<0.05），其中，樟和雅榕落葉后的N含量分別增加0.84 g/kg 和2.17 g/kg，而苦櫧﹑榕﹑秋楓分別減少了0.73 g/kg﹑1.83 g/kg﹑3.15 g/kg。樟樹與雅榕鮮葉的N 含量顯著低于（P<0.05）凋落葉的N 含量，其他的古樹的綠葉N 含量顯著高于（P<0.05）凋落葉的N 含量。

2.1.2 P 5 株古樹鮮葉的P 含量顯著高于（P<0.05）凋落葉的P 含量，其中雅榕差值最大，減少1.57 g/kg。5 株古樹鮮葉的P 含量顯著高于（P<0.05）凋落葉的P 含量，其中雅榕落葉前后的P 含量變化最大。

2.1.3 K 5 株古樹的鮮葉和凋落葉的K 含量具有不同差異性，樟﹑苦櫧﹑榕﹑秋楓和雅榕落葉后的葉片K 含量分別減少4.15﹑1.34﹑0.42﹑4.06﹑8.48 g/kg。除了榕落葉前后的K 含量沒有明顯差異外，其他古樹綠葉的K 含量顯著高于（P<0.05）凋落葉的K 含量，其中雅榕落葉前后的K 含量變化最大。

2.1.4 Ca、Mg 和S 5 株古樹的鮮葉和凋落葉的Ca﹑Mg 和S 含量具有顯著差異（P<0.05）。樟樹和苦櫧落葉后的Ca 含量分別增加8.08﹑1.03 g/kg，而榕﹑秋楓和雅榕分別減少8.53﹑0.63﹑4.09 g/kg；樟樹﹑苦櫧﹑秋楓和雅榕落葉后的Mg 元素分別增加了0.84﹑0.51﹑0.27﹑1.97 g/kg，而榕減少0.53 g/kg；樟樹﹑苦櫧﹑榕和雅榕落葉后的S含量各增加0.16﹑0.205﹑0.054﹑0.36 g/kg，而秋楓減少0.234 g/kg。

2.2 古樹葉片養(yǎng)分與健康株比較

2.2.1 苦櫧 本研究中，苦櫧落葉N﹑P﹑K﹑Ca和Mg 含量均低于李茂等[22]研究發(fā)現(xiàn)苦櫧落葉N（10.27±1.90 g/kg）﹑P 含量（0.29±0.07 g/kg）﹑K（6.98±0.49 g/kg）﹑Ca（8.48±1.17g/kg）和Mg 含量（3.11±0.51 g/kg），是因為受到不同地區(qū)的氣候環(huán)境﹑樹種特性以及人為因素等影響，同時表明苦櫧的葉片凋落物養(yǎng)分較低，歸還率較低。

2.2.2 樟 張龍等[23]對樟樹人工林進行營養(yǎng)診斷，得出樟樹人工林葉片N﹑P﹑K﹑Ca 和Mg養(yǎng)分的適宜范圍分別為8.87±1.64 g/kg﹑1.95±0.38 g/kg﹑3.91±0.43 g/kg﹑11.66±1.34 g/kg和10.05±0.97 g/kg。 本 研 究 中 古 樟 的 葉 片N﹑P﹑K﹑Ca 和Mg 養(yǎng) 分 含 量11.36±3.41 g/kg﹑1.07±0.32 g/kg﹑7.87±2.36 g/kg﹑20.67±6.20 g/kg﹑2.96±0.89 g/kg 和0.57±0.17g/kg。 與張龍等的研究相比，N 和K 的含量較低，因此，可在古樟的日常維護管理中適當(dāng)調(diào)整營養(yǎng)元素的含量。

2.2.3 秋楓 本研究中秋楓的葉片N﹑P﹑K﹑Ca﹑Mg﹑S 營 養(yǎng) 元 素 含 量 分 別 為10.86±0.98 g/kg﹑0.94±0.24 g/kg﹑18.80±1.54 g/kg﹑13.59±1.54 g/kg 和3.44±0.25 g/kg﹑1.13±0.06 g/kg；凋落葉的營養(yǎng)元素含量分別為7.71±0.54 g/kg﹑0.62±0.12 g/kg﹑14.74±2.21 g/kg﹑12.96±2.21 g/kg﹑3.71±0.15 g/kg和0.90±0.04 g/kg。古樹長期生長吸收往往使根際土壤的N﹑P﹑K 等大量元素較貧乏，加之秋楓枯枝落葉等凋落物又帶走了養(yǎng)分元素，周邊原有土壤養(yǎng)分較缺乏，根系得到的營養(yǎng)物質(zhì)極為有限，更容易造成古樹的衰亡。

2.2.4 榕 本研究中榕的葉片N﹑P﹑K﹑Ca﹑Mg營養(yǎng)元素含量分別為12.28±0.65 g/kg﹑1.54±0.15 g/kg﹑18.08±1.82 g/kg﹑23.75±1.82 g/kg和3.14±0.31 g/kg。李迎[24]研究表明，古榕樹葉 片N﹑P﹑K﹑Ca 和Mg 營 養(yǎng) 元 素 含 量 的 基本 標(biāo) 準(zhǔn) 分 別 為10.93±1.68 g/kg﹑0.60±0.04 g/kg﹑15.52±0.61 g/kg﹑7.18±1.15 g/kg 和0.39±62.20 g/kg。與李迎的研究相比，本研究的古樹營養(yǎng)元素含量較高。

2.2.5 雅榕 本研究中雅榕的葉片N﹑P﹑K﹑Ca﹑Mg﹑S 營養(yǎng)元素平均含量分別為7.69 g/kg﹑2.24 g/kg﹑28.22 g/kg﹑24.06 g/kg﹑0.81 g/kg 和0.41 g/kg；凋落葉的營養(yǎng)元素平均含量分別為9.86 g/kg﹑0.67 g/kg﹑19.74 g/kg﹑19.97 g/kg﹑2.78 g/kg 和0.77 g/kg。

2.3 土壤養(yǎng)分含量

5 株古樹土壤有機質(zhì)含量范圍為4.12～34.59 g/kg，其中，樟樹的土壤有機質(zhì)含量處于豐富水平，其他的古樹土壤有機質(zhì)均處于不達標(biāo)狀態(tài)，秋楓含量最少，含量僅0.412%，處極缺水平，而苦櫧和榕﹑雅榕有機質(zhì)含量分別處于中下和缺乏水平。

5 株古樹全N 含量范圍為0.23～1.72 g/kg，堿解N 含量范圍為7.57～111.68 mg/kg；全P 含量范圍為0.21～0.39 g/kg，有效P 含量范圍為2.46～12.90 mg/kg；全K 含量范圍為12.17～23.94 g/kg，土壤有效K含量范圍為11.46～32.62 mg/kg。土壤養(yǎng)分含量可以為植物生長提供物質(zhì)供應(yīng)，反映了土壤肥力。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)分級，除了樟樹的堿解N 含量，苦櫧﹑秋楓和雅榕的有效P 含量，榕的全K 含量處于中上水平，以及秋楓﹑雅榕的全K 含量處于豐富水平，其他養(yǎng)分含量均處于缺乏水平。因此，可有針對性對不同古樹補充適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分。

本研究中，秋楓的土壤養(yǎng)分含量全N﹑全P﹑全K﹑堿解N﹑有效P﹑有效K 含量分別為0.226±0.067 8 g/kg﹑0.253±0.075 9 g/kg﹑23.09±6.927 g/kg﹑7.57±2.271 mg/kg﹑10.8±3.24 mg/kg﹑32.62±9.786 mg/kg，陳香等[25]研究表明秋楓pH 值﹑全N﹑全P﹑全K﹑堿解N﹑有效P﹑有效K 含量分別為11.28±0.13 g/kg﹑0.68±0.01 g/kg﹑0.32±0.01 g/kg﹑12.84±0.04 g/kg﹑45.18±0.63 mg/kg﹑23.80±0.13 mg/kg 和45.56±0.25 mg/kg 的基質(zhì)下均能較好生長，特別是對其苗高生長影響顯著，其土壤養(yǎng)分元素含量較為豐富。根據(jù)秋楓的土壤養(yǎng)分含量和秋楓的葉片養(yǎng)分以及凋落葉養(yǎng)分，可以進行客土改善土壤，或在土壤中適當(dāng)施入速效的復(fù)合肥和有機肥，特別是補充氮磷和鎂肥，如施用0.50 kg 鈣鎂磷肥，緩解暫時的營養(yǎng)缺乏，或不定期進行葉面施肥，迅速改良植株營養(yǎng)狀況。

2.4 土壤重金屬含量

參照《土壤環(huán)境質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)分級，由表3 可知，5 株 古 樹 的 土 壤Cd 含 量 范 圍 為0.04～0.73 mg/kg，Cd 含量最高和最低分別為雅榕（0.73 mg/kg，三級）和苦櫧（0.04 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤Hg 含 量 范 圍 為0.08～0.43 mg/kg，Hg 含 量 最高和最低分別為雅榕（0.43 mg/kg，三級）和秋楓（0.08 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤As 含量范圍為15.47～24.28 mg/kg，As 含量最高和最低分別為樟樹（24.28 mg/kg，二級）和雅榕（15.47 mg/kg，二級）。5 株古樹的土壤Pb 含量范圍為30.95～58.66 mg/kg，Pb 含量最高和最低分別為苦櫧（58.66 mg/kg，二級）和秋楓（30.95 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤Cr 含量范圍為30.01～83.20 mg/kg，Cr 含量最高和最低分別為秋楓（83.20 mg/kg，一級）和榕（30.01 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤Cu 含量范圍為18.66～40.11 mg/kg，Cu 含量最高和最低分別為榕（40.11 mg/kg，二級）和苦櫧（18.66 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤Zn 含量范圍為53.40～114.45 mg/kg，Zn含量最高和最低分別為雅榕（114.45 mg/kg，二級）和秋楓（53.40 mg/kg，一級）。5 株古樹的土壤Ni 含量范圍為16.91～26.12 mg/kg，Ni 含量最高和最低分別為苦櫧（26.12 mg/kg，一級）和雅榕（16.91 mg/kg，一級）。

表3 5 株古樹土壤重金屬含量Tab.3 The heavy metal content in soil of five ancient trees

除了雅榕土壤Cd 和Hg 含量超標(biāo)，樟樹的土壤Hg 和Pb 含量，苦櫧的土壤Hg 和Pb 含量，榕的土壤Cu 和Pb 含量，雅榕的土壤Zn 和Pb 含量都在二級標(biāo)準(zhǔn)，5 株古樹其余的重金屬含量均在一級標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)整體而言本研究中五株古樹面臨土壤重金屬污染程度較輕?；谘砰诺耐寥繡d 和Hg 含量超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)開展相關(guān)土壤重金屬污染物治理工作，減少土壤重金屬含量，為古樹營造一個良好的土壤環(huán)境。

3 結(jié)論與討論

植物葉片養(yǎng)分可以反映植物對環(huán)境的適應(yīng)能力[17]和植物營養(yǎng)元素的豐缺情況[18-19]。古樹的衰弱致瀕與古樹體內(nèi)的礦質(zhì)營養(yǎng)元素有關(guān)，各種營養(yǎng)元素有一定的比例平衡關(guān)系，如何保證內(nèi)循環(huán)不被打破，是古樹保護與復(fù)壯的關(guān)鍵點之一。N﹑P﹑K 作為植物生長的必要元素，其變化反映了5株古樹不同的養(yǎng)分循環(huán)差異，在華南地區(qū)普遍缺乏P﹑K 環(huán)境下[26]，5 種古樹對P﹑K 元素的保存能力均較強，其中雅榕古樹對P﹑K 的養(yǎng)分保存能力最強。

造成5 株古樹的土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分較低的原因可能是由于古樹本身生長對養(yǎng)分的需求量較大，而土壤凋落物受到人工清理等因素的影響，導(dǎo)致回歸土壤的有機質(zhì)減少，使古樹土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分的歸還量遠遠不足以用于供給輸出，導(dǎo)致土壤營養(yǎng)不足。補充古樹營養(yǎng)應(yīng)以土壤施肥為主，對于一些古樹根系﹑枝干受損時候，可樹體輸送營養(yǎng)液來補充養(yǎng)分，施肥肥料主要應(yīng)以充分腐熟的有機肥為主，復(fù)合肥和微量元素肥料為輔[27-28]。

本研究中，雅榕的土壤環(huán)境中Cd 和Hg 含量超標(biāo)，土壤重金屬含量的超標(biāo)會加劇古樹的衰老。隨著工業(yè)化進程和城市的迅速發(fā)展，重金屬和化學(xué)農(nóng)藥等污染物通過大氣沉降﹑灌溉水等途徑進入土壤，使植物土壤受到污染，從而危害植物生長[15]。古樹中土壤重金屬含量問題是近幾年來廣受關(guān)注的新問題。古樹復(fù)壯過程中，應(yīng)關(guān)注土壤重金屬污染情況。