土壤高温对榕树新根生长的影响
郭健桦+谢腾芳+李银+李秋静+谭广文
摘要：榕树Ficus microcarpa是岭南地区主要的乡土园林树种之一。探究了未腐熟基质二次发酵产生的高温对刚移植的榕树大树新根生长的影响，结果表明：在基质发酵产生高温的情况下，榕树新根的生长与土壤温度成负相关；环沟控温处理可有效降低基质发酵产生的高温，给新根提供适宜的生长温度。
关键词：基质二次发酵；土壤高温；新根生长；榕树
中图分类号：S688
文献标志码：A
文章编号：1671-2641（2017）03-0069-04
收稿日期：2017-03-17
修回日期：2017-04-18
Abstract： Ficus microcarpa is a primarily kind of native landscape tree in Lingnan area. This study explored the effects of soil temperature on the new root growth of Ficus microcarpa under the condition of secondary fermentation of undecomposed cultivation medium. The results show that Ficus microcarpa root growth was negatively correlated with soil temperature under high temperature leaded by fermentation. The management of temperature by circular groove effectively reduced the high temperature induced by substrate fermentation， and suitable soil temperature were given.
Key words： Secondary fermentation； Soil high temperature； New root growth； Ficus microcarpa
引言
土壤温度是影响植物根系生长的关键因子之一，不适合的土壤温度一方面会增加植物根系病害，另一方面会导致植物根系生长不良甚至植株死亡。Liu X M等[1]对辣椒的研究表明，土壤温度与疫霉病的发生有关。宋敏丽等[2]认为，土壤温度过高会导致植物根系受到严重阻碍甚至停止生长。作为植物根系的直接载体，栽培基质的理化性质与土壤的温度有密切关系[3]。目前，市场上栽培基质的有机原料主要包括泥炭、椰糠、木屑、稻壳、甘蔗渣、芦苇末、花生壳、动物粪便等有机残体。朱凤香等[4]研究发现，目前固体废弃物的堆肥生产工艺存在较大差异，并且腐熟度评价方法有很大的局限性[5]，且还未有公认的腐熟度评价标准，因此许多栽培基质未完全腐熟便用于种植，出现基质二次发酵导致土壤温度过高引起植物生长不良甚至死亡的情况[6]。为降低基质发酵产生的高温，加大灌溉量可以在一定程度上降低土壤温度，但同时也增加了土壤湿度，易生成高温高湿的土壤环境，导致植物根系生长不良甚至烂根的现象。因此，在园林绿化工程中，一方面要慎重选择栽培基质；另一方面，也要在栽培基质未完全腐熟的情况下，探索有效的控温方法，研究土壤温度与植物新根生长的作用机理，从而提高园林植物的成活率，减少损耗增加效益。
榕树Ficus microcarpa是岭南地区主要的乡土园林树种，在城市绿化中有很高的应用频率[7]。已有研究表明，虽然榕树具有一定的耐热性，但是城市极端高温天气的频繁出现对榕树地上部的生长起到了明显的抑制作用[8]。本文研究土壤高温对刚移植的榕树大树新根生长的影响，并总结出绿化工程中具有可操作性的控温方法，为解决植物在高温土壤环境下根系生长不良的问题提供理论依据和技术参考。
1材料与方法
1.1试验材料
6株原栽于广东中山的榕树大树（编号F1 ～ F6，具体大小见表1），采用全冠移植方法，土球约为胸径的8倍，于2016年10月26日移栽于深圳市龙岗区华为研发楼中庭（N22°39′，E114°03′，下文简称中庭）。该地区属亚热带海洋性季风气候，四季温和，降雨充沛，年均气温22.3°C，年均降雨量1 933 mm。
种植时使用人工配制的基质，其配方为：药渣等固体废弃物堆肥︰河沙︰陶粒︰黄土 = 6︰2︰1︰1（体积比）。基质的理化性质为：pH 7.70± 0.05，电导率1.23 ± 0.16 ms·cm-1，有机质90.19 ± 7.51 g·kg-1，全氮4.53 ±0.57 g·kg-1，全磷0.83 ± 0.09 g·kg-1，全钾12.15 ± 3.52 g·kg-1，碱解氮254.78 ± 25.21 mg·kg-1，速效磷32.78± 4.98 mg·kg-1，速效钾1 114.36 ±83.10 mg·kg-1。由于堆肥未完全腐熟，会使其进行二次发酵，从而导致土壤温度过高。
1.2试验方法
1.2.1土壤温度测定
采用apuhua TM-902C温度计，在距离每株大树的土球边缘30 cm处随机选4个样点，将K型感温线探头埋入地下深80 cm处，于2016年11月12—25日每天定时测量并记录各个样点的温度。
1.2.2根系数量和长度测定
分别于2016年11月18日和25日，随机在大树土球边缘选择3个根系观察样点（深60 cm），小心挖开基质，露出原土球，在土球侧表面统计20 cm×20 cm范围内新根的數量，并随机选5条新根测量长度。
1.2.3土壤温度控制
采用环沟法控制土壤温度，根据地形情况在距离土球边缘40 cm处挖1～4条宽50 cm、深1 m的环沟（图1）。其中对照组（CK）为F1、F2和F3，环沟处理组（CG）为F4、F5和F6（11月12日挖环沟）。为保证该项目所有大树的成活，在确定了环沟法降温的效果之后，11月14日对CK组的大树也进行了环沟处理。
1.3统计和分析方法
采用Person相关性分析大树根系发育与土壤温度和湿度的相关性，单因素方差分析（one-wayANOVA）比较环沟法降温效果、根系密度和长度变化。
2结果与分析
2.1大树新根生长与土壤温度的相关性
通过Pearson相关分析发现，榕树的新根密度和长度均与土壤温度成负相关关系，而且具有显著性（r = - 0.437，p < 0.01，图2；r = -0.557，p < 0.01，图3）。土壤温度范围为28℃～42℃范围内，更低的温度有助于榕树的新根生长，主要表现为根系密度和长度增加。有研究表明，土壤温度过高或者过低都不利于植物根系的生长[3， 9]，而在本试验中，榕树的根系生长表现为低温促进、高温抑制，说明此温度范围在榕树的耐受阈值内。有学者认为根系温度超过25℃植物生长就会受到影响[10]，而本研究中榕树可耐受较高的土壤温度，这可能是与其根系发达、扎根较深有关[3]。基于此，本研究着重对榕树土球周围的基质进行了降温处理。
2.2环沟法降低土壤温度
根据相关分析的结果，采用环沟法对榕树土球周围的基质进行了降温处理。如图4所示，在挖环沟的第2天，环沟处理组（CG）与对照组（CK）的温度变化情况差异极显著（p < 0.01），未经处理的CK组温度变化不明显，而环沟处理的CG组降温效果显著，处理后次日平均降温3.11℃。
本试验在验证了环沟法的效果之后，14日对CK组也进行了环沟处理。如图8所示，挖环沟之后，12—17日土壤温度呈缓慢下降趋势，17—21日温度维持在35℃左右（12—21日气温变化不明显，证明是环沟作用降温），这也证明种植基质的发酵活动逐渐减弱并稳定。21日下午用基质回填环沟，由于23日气温下降且有阵雨，土壤温度有所下降。经过温度控制，在试验期的土壤温度范围内，榕树新根生长趋势良好（图7），与18日相比，25日的新根密度略有增加（p > 0.05，图5），而新根的长度极显著增加（p < 0.01，图6）。
此结果表明，操作简便的环沟法可以有效降低种植基质二次发酵的高温。与以往单纯靠塑料管、空心竹筒、透气袋等散热技术相比[11]，环沟法既增加了土壤的散热面积，又保留了在土球周围的部分种植基质，为新根生长提供了足够的基质空间，并使其不至于裸露在空气中。因此，在基质二次发酵产生高温的情况下，环沟法可以有效解决土球周围种植基质温度过高的问题，为新根的生长提供适宜的温度条件。
3结论与讨论
土壤温度是影响植物根系生长的关键因子之一。Walker J M [12]研究表明，土壤温度1℃的变化就能使玉米的根系产生明显的生理变化。在本研究中，榕树的新根密度和长度与土壤温度成负相关关系，证明种植基质二次发酵高温抑制了榕树新根的生长。经过环沟的降温处理，榕树的根系在30℃～35℃时可保持良好的生长状态，也说明榕树根系具有较好的耐热性。宋敏丽等[3]研究发现，不同的植物根系对土壤高温的耐受阈值从25℃～40℃不等，并且植物根系越深，其耐热性也越强。因此，本研究中榕树对土壤高温表现为较高的耐受性，可能与其较为发达的根系有关。综上所述，榕树的根系具有一定的耐热性，可以作为高温地区的优良园林绿化树种，但适当的控温措施则更有利于其新根的生长。
本研究采用的环沟控温方法简单有效，除了应对基质二次发酵的问题，还可为其他类似土壤环境的植物种植和管养提供参考：1）热带亚热带地区雨热同期，植物在夏季面临高温高湿土壤环境，对一些抗逆性较差或移栽初期的植物采取相应的控温措施，可有效减少土壤高温导致的病害[13]，提高植物的成活率；2）我国南方滨海地区气候湿热，同样存在土壤高温的风险，因此在滨海植物养护中除了考虑抗风、抗盐碱等技术，还应考虑土壤温度的管控；3）作为岭南地区常见的绿化乡土树种，榕树新根生长与高温土壤条件的作用机理也可为岭南夏季高温气候的乡土植物养护提供理论依据。
参照前人的研究，榕树的根系与其他植物相比，对高温更具有一定的耐受能力。今后需要继续研究探索不同园林植物对温度的耐受性，筛选出更多的耐热树种，以满足各类高温环境区域的园林植物配置，应对城市的高温环境[8]。另外，由于目前未有公认的腐熟度评价指标和腐熟工艺的局限性[4～5]，园林种植基质产生二次发酵往往對植物产生不利的影响，因此在园林种植基质的选择上要更加慎重。当然，根据未腐熟基质二次发酵的机理，可以在以后的研究中挖掘其对冬季土壤的保温潜力，探索其对植物根系的御寒抗冻作用。
注：文中图表除注明外，均由作者拍摄或绘制。
参考文献：
[1] Liu X M，Zhou Y L，Li L J，et al. Effect of inoculum density，soil water matric potential and soil temperature on mortality of pepper caused by Phytophthora capsici [J]. Acta Phytopathologica Sinica，2004，34（3）：256-260.
[2] 宋敏丽，温祥珍，李亚灵. 根际高温对植物生长和代谢的影响综述[J]. 生态学杂志，2010，29（11）：2258-2264.[3] 张强，卫国安，王胜，等. 干旱区荒漠戈壁土壤结构参数和热力参数的垂直变化[J]. 干旱区研究，2003，20（1）：44-52.
[4] 李承强，魏源送，樊耀波，等. 堆肥腐熟度的研究进展[J]. 环境科学进展，1999，7（6）：1-11.
[5] 朱凤香，王卫平，杨友坤，等. 固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标[J]. 浙江农业科学，2010（1）：159-163.
[6] 张明. 未腐熟有机肥的危害[J]. 农家参谋，2016（7）：47.
[7] 温林凤，温秀军，孙朝晖，等. 广州城市绿地乔木种类及生长状况调查[J].中国城市林业，2014，12（5）：39-42.[8] 金松恒，李雪芹，王俊刚. 高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响[J]. 中国农学通报，2009，25（3）：83-87.
[9] 罗宁，魏湜，李晶，等. 低温胁迫对玉米苗期根系特征及电导率的影响[J]. 生态学杂志，2014，33（10）：2694-2699.[10] 连兆煌. 无土栽培原理与技术[M].北京：中国农业出版社，1994.
[11] 张奎汉，李映萍，谭建萍，等. 园林大树夏季全冠移植的几项关键技术[J].广东园林，2014，36（6）：69-71.
[12] Walker J M. One degree increment in soil temperature affects maize seeding behavior [J]. Progress Social Soil Science American，1969，33：729-736.
[13] 张裕岭. 蔬菜高温高湿条件下易发生的八种病害及防治技术[J]. 上海蔬菜，2008（4）：82-83.
摘要：榕树Ficus microcarpa是岭南地区主要的乡土园林树种之一。探究了未腐熟基质二次发酵产生的高温对刚移植的榕树大树新根生长的影响，结果表明：在基质发酵产生高温的情况下，榕树新根的生长与土壤温度成负相关；环沟控温处理可有效降低基质发酵产生的高温，给新根提供适宜的生长温度。
关键词：基质二次发酵；土壤高温；新根生长；榕树
中图分类号：S688
文献标志码：A
文章编号：1671-2641（2017）03-0069-04
收稿日期：2017-03-17
修回日期：2017-04-18
Abstract： Ficus microcarpa is a primarily kind of native landscape tree in Lingnan area. This study explored the effects of soil temperature on the new root growth of Ficus microcarpa under the condition of secondary fermentation of undecomposed cultivation medium. The results show that Ficus microcarpa root growth was negatively correlated with soil temperature under high temperature leaded by fermentation. The management of temperature by circular groove effectively reduced the high temperature induced by substrate fermentation， and suitable soil temperature were given.
Key words： Secondary fermentation； Soil high temperature； New root growth； Ficus microcarpa
引言
土壤温度是影响植物根系生长的关键因子之一，不适合的土壤温度一方面会增加植物根系病害，另一方面会导致植物根系生长不良甚至植株死亡。Liu X M等[1]对辣椒的研究表明，土壤温度与疫霉病的发生有关。宋敏丽等[2]认为，土壤温度过高会导致植物根系受到严重阻碍甚至停止生长。作为植物根系的直接载体，栽培基质的理化性质与土壤的温度有密切关系[3]。目前，市场上栽培基质的有机原料主要包括泥炭、椰糠、木屑、稻壳、甘蔗渣、芦苇末、花生壳、动物粪便等有机残体。朱凤香等[4]研究发现，目前固体废弃物的堆肥生产工艺存在较大差异，并且腐熟度评价方法有很大的局限性[5]，且还未有公认的腐熟度评价标准，因此许多栽培基质未完全腐熟便用于种植，出现基质二次发酵导致土壤温度过高引起植物生长不良甚至死亡的情况[6]。为降低基质发酵产生的高温，加大灌溉量可以在一定程度上降低土壤温度，但同时也增加了土壤湿度，易生成高温高湿的土壤环境，导致植物根系生长不良甚至烂根的现象。因此，在园林绿化工程中，一方面要慎重选择栽培基质；另一方面，也要在栽培基质未完全腐熟的情况下，探索有效的控温方法，研究土壤温度与植物新根生长的作用机理，从而提高园林植物的成活率，减少损耗增加效益。
榕树Ficus microcarpa是岭南地区主要的乡土园林树种，在城市绿化中有很高的应用频率[7]。已有研究表明，虽然榕树具有一定的耐热性，但是城市极端高温天气的频繁出现对榕树地上部的生长起到了明显的抑制作用[8]。本文研究土壤高温对刚移植的榕树大树新根生长的影响，并总结出绿化工程中具有可操作性的控温方法，为解决植物在高温土壤环境下根系生长不良的问题提供理论依据和技术参考。
1材料与方法
1.1试验材料
6株原栽于广东中山的榕树大树（编号F1 ～ F6，具体大小见表1），采用全冠移植方法，土球约为胸径的8倍，于2016年10月26日移栽于深圳市龙岗区华为研发楼中庭（N22°39′，E114°03′，下文简称中庭）。该地区属亚热带海洋性季风气候，四季温和，降雨充沛，年均气温22.3°C，年均降雨量1 933 mm。
种植时使用人工配制的基质，其配方为：药渣等固体废弃物堆肥︰河沙︰陶粒︰黄土 = 6︰2︰1︰1（体积比）。基质的理化性质为：pH 7.70± 0.05，电导率1.23 ± 0.16 ms·cm-1，有机质90.19 ± 7.51 g·kg-1，全氮4.53 ±0.57 g·kg-1，全磷0.83 ± 0.09 g·kg-1，全钾12.15 ± 3.52 g·kg-1，碱解氮254.78 ± 25.21 mg·kg-1，速效磷32.78± 4.98 mg·kg-1，速效钾1 114.36 ±83.10 mg·kg-1。由于堆肥未完全腐熟，会使其进行二次发酵，从而导致土壤温度过高。
1.2试验方法
1.2.1土壤温度测定
采用apuhua TM-902C温度计，在距离每株大树的土球边缘30 cm处随机选4个样点，将K型感温线探头埋入地下深80 cm处，于2016年11月12—25日每天定时测量并记录各个样点的温度。
1.2.2根系数量和长度测定
分别于2016年11月18日和25日，随机在大树土球边缘选择3个根系观察样点（深60 cm），小心挖开基质，露出原土球，在土球侧表面统计20 cm×20 cm范围内新根的數量，并随机选5条新根测量长度。
1.2.3土壤温度控制
采用环沟法控制土壤温度，根据地形情况在距离土球边缘40 cm处挖1～4条宽50 cm、深1 m的环沟（图1）。其中对照组（CK）为F1、F2和F3，环沟处理组（CG）为F4、F5和F6（11月12日挖环沟）。为保证该项目所有大树的成活，在确定了环沟法降温的效果之后，11月14日对CK组的大树也进行了环沟处理。
1.3统计和分析方法
采用Person相关性分析大树根系发育与土壤温度和湿度的相关性，单因素方差分析（one-wayANOVA）比较环沟法降温效果、根系密度和长度变化。
2结果与分析
2.1大树新根生长与土壤温度的相关性
通过Pearson相关分析发现，榕树的新根密度和长度均与土壤温度成负相关关系，而且具有显著性（r = - 0.437，p < 0.01，图2；r = -0.557，p < 0.01，图3）。土壤温度范围为28℃～42℃范围内，更低的温度有助于榕树的新根生长，主要表现为根系密度和长度增加。有研究表明，土壤温度过高或者过低都不利于植物根系的生长[3， 9]，而在本试验中，榕树的根系生长表现为低温促进、高温抑制，说明此温度范围在榕树的耐受阈值内。有学者认为根系温度超过25℃植物生长就会受到影响[10]，而本研究中榕树可耐受较高的土壤温度，这可能是与其根系发达、扎根较深有关[3]。基于此，本研究着重对榕树土球周围的基质进行了降温处理。
2.2环沟法降低土壤温度
根据相关分析的结果，采用环沟法对榕树土球周围的基质进行了降温处理。如图4所示，在挖环沟的第2天，环沟处理组（CG）与对照组（CK）的温度变化情况差异极显著（p < 0.01），未经处理的CK组温度变化不明显，而环沟处理的CG组降温效果显著，处理后次日平均降温3.11℃。
本试验在验证了环沟法的效果之后，14日对CK组也进行了环沟处理。如图8所示，挖环沟之后，12—17日土壤温度呈缓慢下降趋势，17—21日温度维持在35℃左右（12—21日气温变化不明显，证明是环沟作用降温），这也证明种植基质的发酵活动逐渐减弱并稳定。21日下午用基质回填环沟，由于23日气温下降且有阵雨，土壤温度有所下降。经过温度控制，在试验期的土壤温度范围内，榕树新根生长趋势良好（图7），与18日相比，25日的新根密度略有增加（p > 0.05，图5），而新根的长度极显著增加（p < 0.01，图6）。
此结果表明，操作简便的环沟法可以有效降低种植基质二次发酵的高温。与以往单纯靠塑料管、空心竹筒、透气袋等散热技术相比[11]，环沟法既增加了土壤的散热面积，又保留了在土球周围的部分种植基质，为新根生长提供了足够的基质空间，并使其不至于裸露在空气中。因此，在基质二次发酵产生高温的情况下，环沟法可以有效解决土球周围种植基质温度过高的问题，为新根的生长提供适宜的温度条件。
3结论与讨论
土壤温度是影响植物根系生长的关键因子之一。Walker J M [12]研究表明，土壤温度1℃的变化就能使玉米的根系产生明显的生理变化。在本研究中，榕树的新根密度和长度与土壤温度成负相关关系，证明种植基质二次发酵高温抑制了榕树新根的生长。经过环沟的降温处理，榕树的根系在30℃～35℃时可保持良好的生长状态，也说明榕树根系具有较好的耐热性。宋敏丽等[3]研究发现，不同的植物根系对土壤高温的耐受阈值从25℃～40℃不等，并且植物根系越深，其耐热性也越强。因此，本研究中榕树对土壤高温表现为较高的耐受性，可能与其较为发达的根系有关。综上所述，榕树的根系具有一定的耐热性，可以作为高温地区的优良园林绿化树种，但适当的控温措施则更有利于其新根的生长。
本研究采用的环沟控温方法简单有效，除了应对基质二次发酵的问题，还可为其他类似土壤环境的植物种植和管养提供参考：1）热带亚热带地区雨热同期，植物在夏季面临高温高湿土壤环境，对一些抗逆性较差或移栽初期的植物采取相应的控温措施，可有效减少土壤高温导致的病害[13]，提高植物的成活率；2）我国南方滨海地区气候湿热，同样存在土壤高温的风险，因此在滨海植物养护中除了考虑抗风、抗盐碱等技术，还应考虑土壤温度的管控；3）作为岭南地区常见的绿化乡土树种，榕树新根生长与高温土壤条件的作用机理也可为岭南夏季高温气候的乡土植物养护提供理论依据。
参照前人的研究，榕树的根系与其他植物相比，对高温更具有一定的耐受能力。今后需要继续研究探索不同园林植物对温度的耐受性，筛选出更多的耐热树种，以满足各类高温环境区域的园林植物配置，应对城市的高温环境[8]。另外，由于目前未有公认的腐熟度评价指标和腐熟工艺的局限性[4～5]，园林种植基质产生二次发酵往往對植物产生不利的影响，因此在园林种植基质的选择上要更加慎重。当然，根据未腐熟基质二次发酵的机理，可以在以后的研究中挖掘其对冬季土壤的保温潜力，探索其对植物根系的御寒抗冻作用。
注：文中图表除注明外，均由作者拍摄或绘制。
参考文献：
[1] Liu X M，Zhou Y L，Li L J，et al. Effect of inoculum density，soil water matric potential and soil temperature on mortality of pepper caused by Phytophthora capsici [J]. Acta Phytopathologica Sinica，2004，34（3）：256-260.
[2] 宋敏丽，温祥珍，李亚灵. 根际高温对植物生长和代谢的影响综述[J]. 生态学杂志，2010，29（11）：2258-2264.[3] 张强，卫国安，王胜，等. 干旱区荒漠戈壁土壤结构参数和热力参数的垂直变化[J]. 干旱区研究，2003，20（1）：44-52.
[4] 李承强，魏源送，樊耀波，等. 堆肥腐熟度的研究进展[J]. 环境科学进展，1999，7（6）：1-11.
[5] 朱凤香，王卫平，杨友坤，等. 固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标[J]. 浙江农业科学，2010（1）：159-163.
[6] 张明. 未腐熟有机肥的危害[J]. 农家参谋，2016（7）：47.
[7] 温林凤，温秀军，孙朝晖，等. 广州城市绿地乔木种类及生长状况调查[J].中国城市林业，2014，12（5）：39-42.[8] 金松恒，李雪芹，王俊刚. 高温胁迫对无柄小叶榕光合作用的影响[J]. 中国农学通报，2009，25（3）：83-87.
[9] 罗宁，魏湜，李晶，等. 低温胁迫对玉米苗期根系特征及电导率的影响[J]. 生态学杂志，2014，33（10）：2694-2699.[10] 连兆煌. 无土栽培原理与技术[M].北京：中国农业出版社，1994.
[11] 张奎汉，李映萍，谭建萍，等. 园林大树夏季全冠移植的几项关键技术[J].广东园林，2014，36（6）：69-71.
[12] Walker J M. One degree increment in soil temperature affects maize seeding behavior [J]. Progress Social Soil Science American，1969，33：729-736.
[13] 张裕岭. 蔬菜高温高湿条件下易发生的八种病害及防治技术[J]. 上海蔬菜，2008（4）：82-83.
