木趣有機覆蓋物對土壤穩定性的維持及對植物生長的影響

韋俊宇　田星凱　范愛淇　王鈺涵　李懿瑋

摘要：木趣有機覆蓋物是一種近年來引進我國的有機覆蓋材料，通過對比試驗比較火山巖、陶粒2種無機覆蓋材料和松針、木趣有機覆蓋物2種有機覆蓋材料對土壤的影響。結果表明，與其他覆蓋物相比而言，木趣有機覆蓋物能顯著維持土壤恒定溫度，在夏季能夠降低土壤溫度，冬季提高土壤溫度，在覆蓋期間能夠顯著增加土壤濕度、調節土壤pH值，并有效抑制雜草，對植物生長具有保護作用。通過不同厚度木趣有機覆蓋物的對比試驗發現，5cm覆蓋厚度能夠顯著改善土壤理化性質，并且比8cm覆蓋厚度能夠降低使用成本。

關鍵詞：木趣;覆蓋物;土壤;理化性質;植物

中圖分類號：X171.4文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）04-0185-06

作者簡介：韋俊宇（1994—），男，廣西河池人，碩士，助理工程師，從事有機覆蓋物開發和生態修復研究。Tel：（0510）82727772;E-mail：wjy1@misho.com.cn。

隨著我國經濟的發展，城市化進程的日益加速，我國城市綠地面積也在逐年增加[1]，且隨著人們物質生活水平的提高，對生態環境重要性的認識，也逐漸對綠地功能有了更多要求[2]。植物作為城市綠地的主體內容，不但能夠改善城市生態環境，為城市增加氧氣含量，還能起到減少城市噪音，吸滯空氣污染物等作用[3-4]。

植物在正常生長過程中離不開陽光、空氣、水分、土壤、微生物等多方面環境因素的協同作用[5]，而土壤作為植物生長的直接載體，土壤的狀態能夠直接影響植物的生長狀態[6]。研究表明，城市表層土壤受人類干擾嚴重，表層土壤惡化將會直接導致植物生長狀態變差，甚至死亡[7]。因此，如何維持城市表層土壤的穩定性，是一個亟待研究和解決的問題。

覆蓋物別稱地表覆蓋物，指在地表覆蓋一層具有一定功能性的材料，我國使用的覆蓋物分為無機覆蓋物和有機覆蓋物[8-9]。無機覆蓋物在我國已推廣多年，包括陶粒、火山巖、鵝卵石等多種覆蓋材料，但無機覆蓋物通常較厚重，疏水透氣性較差，且不能自然分解，容易造成土壤積水、板結、孔隙度變小等[10-12];因此，近年來我國開始推廣各種有機覆蓋材料，包括松針、棕櫚、松鱗等多種覆蓋材料，有機覆蓋材料通常具有容重小、疏松透氣、易自然分解等特點，在使用時不但能夠為土壤保水透氣，其分解后能夠產生有機質，為土壤提供營養[13-15]。

木趣有機覆蓋物是一種由樹皮、木材等經過粉碎、發酵等加工工藝后制成的片狀或塊狀覆蓋材料（圖1）[16-17]。在國外已推廣多年，但國內引進較晚，在我國是一種新型的有機覆蓋物，已有研究表明，木趣有機覆蓋物能夠維持土壤溫濕度穩定，調節土壤pH值，對土壤透氣性、抑制雜草和微生物活動等具有廣泛影響[18-20]。因此本研究以裸地和其他覆蓋物為對照，研究木趣有機覆蓋物對表層土壤溫度、濕度、pH值、雜草生長的影響，以及對植物生長的保護作用。

1材料與方法

1.1試驗地選擇與試驗材料種植

本試驗于2019年8月至2020年4月在江蘇省無錫市惠山區美尚生態古莊苗圃進行，該地區常年平均氣溫為16.2℃，平均降水量為1121.7mm，日照百分率為43%。

植物選擇了茶梅、小葉梔子、紫薇等3種材料，每棵植物種植在1m×1m的地塊內，不同植物種植時中間間隔1m。

火山巖、陶粒、松針和木趣有機覆蓋物被用作地表覆蓋處理，鋪設時均勻填充1m×1m的植物種植地塊，以不覆蓋任何材料的裸露地塊作為對照，火山巖、陶粒、松針的鋪設厚度為5cm，而木趣有機覆蓋物則分別鋪設2、5、8cm厚度作為處理，每個覆蓋材料處理鋪設3個地塊，按照隨機分布的原則鋪設于各地塊上。種植與鋪設后的實際情況如圖2所示。

1.2土壤溫度、濕度、pH值測定

使用溫度計對土壤溫度進行測定，將玻璃溫度計垂直插入土壤待測深度，讀數穩定后進行記錄，每種鋪面處理重復測定3次。

用高精度土壤檢測儀檢測土壤的濕度和pH值，將土壤檢測儀垂直插入土壤的待測深度，穩定1min后進行讀數并記錄，每種鋪面處理重復測定3次。

土壤溫濕度和pH值均分別檢測5、20cm等2種深度，于每月的15日進行測定，作為當月的土壤狀況數據。

1.3雜草覆蓋度測定

該試驗地在進行本研究前進行了1次較徹底的雜草清除，在2020年4月研究結束時進行了雜草覆蓋度的測定，雜草覆蓋度以地塊上生長的雜草的垂直投影面積作為雜草覆蓋面積，估算每個地塊上的雜草投影面積，并進行記錄，雜草投影面積除以地塊面積即為各地塊的雜草覆蓋度，每個覆蓋處理進行3個地塊的雜草覆蓋度記錄。

1.4數據統計分析與圖表制作

所有取樣點遵循隨機取樣的原則;數據統計分析使用SPSS22.0軟件進行平均值、標準差與顯著性分析，顯著性由鄧肯氏新復極差法檢驗，P<0.05表示差異顯著;使用Origin8.0軟件對圖表進行制作。

2結果與分析

2.1不同覆蓋物對土壤溫度的影響

由圖3-A可知，與裸地相比，各種覆蓋材料下的土壤溫度穩定性均優于未覆蓋的地塊;夏季高溫期間，有覆蓋材料的地塊溫度顯著低于裸地，在2019年8月未覆蓋地塊的土壤溫度超過42℃，而有覆蓋材料的地塊土壤溫度在32～38℃之間，顯著低于裸地，其中覆蓋8cm木趣有機覆蓋物的地塊土壤溫度最低，顯著低于其他覆蓋物;相比較而言，覆蓋有機覆蓋物的地塊土壤溫度要低于無機覆蓋物地塊的土壤溫度。2019年9—10月的試驗結果與2019年8月的試驗結果類似，同樣覆蓋5cm覆蓋物時，木趣有機覆蓋物的降溫效果優于其他覆蓋材料，8cm木趣有機覆蓋物的降溫效果優于5cm。

當冬季氣溫下降時，各種覆蓋物對土壤的影響顯示出不同的結果，以2020年2月對土壤溫度的測定結果為例，低溫期間各種覆蓋材料對土壤均具有保溫作用，未覆蓋的裸地土壤溫度僅為11.70℃，而有覆蓋材料的地塊土壤溫度在13.40～18.07℃之間，顯著高于裸地，覆蓋了8cm木趣有機覆蓋物的地塊土壤溫度達到18.07℃，顯著高于裸地，而覆蓋了5cm木趣有機覆蓋物的地塊土壤溫度達到了16.63℃，與其他覆蓋材料間存在顯著性差異。在2019年11月至2020年4月之間的試驗結果均呈現類似的趨勢。

綜合圖3可知，無論是5cm土壤還是20cm土壤，覆蓋了地表覆蓋材料的地塊溫度與裸地相比均呈現了差異性，夏季高溫時各種覆蓋材料降低了土壤溫度，而在冬季低溫時各種覆蓋材料提高了土壤溫度，就5cm土壤而言，臨界值約為20℃，20cm土壤的臨界值約為15℃，即說明裸地土塘溫度在臨界值以上時覆蓋物能夠降低土壤溫度，在臨界值以下時能夠提高土壤溫度，說明各種覆蓋材料均具有維持土壤溫度穩定的作用。對于木趣有機覆蓋物而言，鋪設厚度越大，則對于土壤溫度恒定性的維持作用越明顯。

2.2不同覆蓋物對土壤濕度的影響

由圖4-A可知，不同覆蓋物對比裸地而言，濕度均有增加，以2019年8月為例，此時正值夏季，天氣較為干燥，裸地的土壤濕度僅為27.33%，而覆蓋了火山巖和陶粒2種無機覆蓋物的地塊土壤濕度達到34.00%，覆蓋了松針和5cm木趣有機覆蓋物的地塊土壤溫度分別達到35.33%、36.00%;以2020年3月為例，此時雖為冬春更替時節，但氣溫仍舊較低，各種覆蓋物對比裸地而言，濕度仍顯著高于裸地，覆蓋了8cm木趣有機覆蓋物的地塊土壤濕度相較于裸地提高13.00%，5cm木趣有機覆蓋物覆蓋下的土壤濕度相較于裸地提高10.66%。

由圖4-B可知，與5cm土壤類似，各種覆蓋物下20cm土壤濕度均高于未覆蓋的裸地土壤，但整體的差異性要低于5cm土壤。由此可說明，各種覆蓋物無論對淺層土壤還是深層土壤均具有保濕作用，且對于5cm淺層土壤的保濕效果比20cm深層土壤更顯著。無論是在夏季高溫期還是冬季低溫期，各種覆蓋物覆蓋均能提高土壤濕度，并且由結果可知，木趣有機覆蓋物在幾種覆蓋物中具有最佳的保濕效果，當覆蓋厚度相同時，木趣有機覆蓋物覆蓋下的土壤濕度均明顯高于其他覆蓋物。

2.3不同覆蓋物對土壤pH值的影響

該試驗地的土壤原pH值約為6.82，為中性偏弱酸性土壤。由圖5-A可知，在2019年8月至2020年4月這段試驗期內，該試驗地土壤pH值有一定程度的下降，其中，覆蓋了無機覆蓋物火山巖和陶粒的地塊pH值變化趨勢基本與裸地相同，并未產生大的顯著性差異，說明無機覆蓋物對該地塊的pH值變化影響較小。而對于有機覆蓋物而言，覆蓋了松針和不同厚度木趣有機覆蓋物的地塊pH值則產生了顯著性變化，在2020年4月，松針覆蓋的地塊pH值下降至6.53，覆蓋了2、5、8cm木趣有機覆蓋物的地塊pH值則分別下降至6.57、6.40、6.33，使該地塊土壤向酸性轉化，說明有機覆蓋物能夠調節土壤的pH值，同等厚度的松針和木趣有機覆蓋物相比，木趣有機覆蓋物具有更好的調節土壤pH值的能力。

由圖5-B可知，各種覆蓋物對深層土壤的pH值影響相對較小且結果與淺層土壤的試驗結果類似，2種無機覆蓋物并未對土壤pH值產生顯著性影響，有機覆蓋物雖然對土壤pH值產生了影響，但整體變化幅度小于其對淺層土壤產生的影響。在各種覆蓋處理下，對土壤pH值變化影響最大的是8cm木趣有機覆蓋物，在試驗結束時其pH值下降至6.56。

該試驗地土壤在整個試驗階段內整體呈現pH值下降的趨勢，排除掉各種覆蓋物所產生的影響外，猜測植物本身在生長過程中向環境中釋放的各種物質也會對土壤pH值產生影響。

2.4不同覆蓋物對雜草覆蓋度的影響

由2020年4月實地拍攝的照片（圖6-A至圖6-G）和柱狀圖（圖6-H）可以看出，未覆蓋裸地和陶粒、松針2種覆蓋物覆蓋的地塊雜草覆蓋度最大，分別達到91.33%、87.33%、89.67%，且陶粒和松針覆蓋下的雜草覆蓋度與裸地間未存在顯著性差異，說明這2種覆蓋物對雜草不存在抑制作用;火山巖覆蓋下的雜草覆蓋度為52.00%，顯著低于裸地的雜草覆蓋度，說明火山巖對于雜草有一定程度的抑制作用;2、5、8cm木趣有機覆蓋物覆蓋下的雜草覆蓋度分別下降至33.33%、24.00%、15.67%，顯著低于裸地和其他覆蓋物，且2cm的覆蓋厚度已經對雜草產生了顯著性的抑制作用，說明木趣有機覆蓋物能夠有效地抑制雜草的生長，降低雜草覆蓋度，對比其他覆蓋物而言具有優勢。

2.5不同覆蓋物對植物生長的影響

由圖6中實地拍攝照片可以看出，裸地栽培的茶梅出現了凋亡現象，根據試驗觀察記錄凋亡時間約為2019年10月，猜測是由于2019年8—10月一直處于夏秋季高溫時期，植物的根系長時間處于較高溫度的土壤中，根系活力降低，且裸地濕度相比其他地塊低，植物未能正常獲取水分和營養，因此造成枯萎凋亡，而覆蓋了不同覆蓋物地塊上種植的植物均生長正常，說明覆蓋物對植物生長具有保護作用，木趣有機覆蓋物覆蓋的地塊生長的植物葉片顏色相較于其他覆蓋物更深，猜測是葉片中積累了更多的葉綠素，說明木趣有機覆蓋物對植物生長有更強的保育作用。

3討論

綜上所述，無論是無機覆蓋物還是有機覆蓋物均能夠對土壤的理化性質產生一定的影響。主要表現為覆蓋了各種覆蓋物后，對土壤能夠起到夏季降溫冬季保溫的作用，且在覆蓋期內能夠顯著增加土壤濕度，對土壤整體穩定性的維持具有積極影響，此結果與卜鵬圖等的研究結果[21-22]相似。

無機覆蓋物與有機覆蓋物相比而言，有機覆蓋物除了同樣具有調節土壤溫濕度外，還可以調節土壤pH值，在覆蓋了有機覆蓋物松針和木趣有機覆蓋物后，土壤的pH值有顯著降低，陳玉娟等的研究[23-25]也呈現了相似的結果，猜測是由于有機物在自然條件下發酵分解產生有機質和酸性物質而增加了土壤中的H+含量，從而使土壤趨向酸性。

相比于其他覆蓋物而言，木趣有機覆蓋物具有的優勢在于在同等厚度的覆蓋條件下，木趣有機覆蓋物具有維持土壤溫度恒定、保持土壤濕度的性能明顯優于其他覆蓋物，且覆蓋了木趣有機覆蓋物后，能顯著降低地塊的雜草覆蓋度，且對于土壤pH值的調節也顯著優于其他覆蓋物。

對于不同厚度的木趣有機覆蓋物的覆蓋效果評價而言，覆蓋越厚的木趣有機覆蓋物對于土壤溫濕度的穩定性維持、pH值調節和雜草抑制具有更好的效果，但5cm厚度的木趣鋪設已經能夠顯著優于其他覆蓋物，因此在實際使用時，5cm厚度的木趣有機覆蓋物鋪設不但能夠顯著改善土壤的溫濕度、pH值等理化性質，還能夠有效抑制雜草的生長，減小雜草覆蓋度，并且能夠節約成本，達到經濟、美觀和實用的目的。

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