日照市城區(qū)綠地土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)

田緒慶，陳為峰，申宏偉

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安271018；2.日照市園林管理局，山東 日照276800）

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，城市生態(tài)環(huán)境受到普遍關(guān)注。城市園林綠化在改善城市生態(tài)環(huán)境、美化城市景觀(guān)方面起著不可替代的作用。綠地土壤是綠色植物的生長(zhǎng)介質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)供給者，其養(yǎng)分狀況對(duì)綠化質(zhì)量和綠地系統(tǒng)生態(tài)功能的發(fā)揮起著重要作用。由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，城市綠地土壤的理化特性大都發(fā)生了顯著的改變，且障礙因素頗多，嚴(yán)重影響和制約了城市綠地質(zhì)量和綠化效果。近年來(lái)，城市綠地土壤研究已成為熱點(diǎn)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)一些城市如濟(jì)南、上海、重慶、徐州、許昌、杭州、哈爾濱等地均對(duì)當(dāng)?shù)馗鞣N類(lèi)型綠地的土壤質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和研究［1－7］，這些研究成果在當(dāng)?shù)氐木G地建設(shè)中起到了重要的指導(dǎo)作用。日照市在這一領(lǐng)域的研究還存在較大空白，筆者研究了日照市不同綠地肥力質(zhì)量，以期為日照市綠地土壤的管理和改良提供理論依據(jù)，促進(jìn)生態(tài)城市的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

日照市位于山東省南部黃海之濱（118°25′—119°39′E，35°04′—36°04′N(xiāo)），屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均降水量868.5mm，多年平均氣溫12.6℃，無(wú)霜期213d，年平均日照2 520.2h，日照率為57%。構(gòu)成全市土壤主體的主要是棕壤土大類(lèi)，土層厚度一般在20—30cm。

1.2 采樣綠地功能區(qū)類(lèi)型的劃分

本試驗(yàn)采樣綠地功能區(qū)類(lèi)型有廣場(chǎng)綠地、公園綠地、道路綠地、居住區(qū)綠地、市政單位綠地、校園綠地、苗木生產(chǎn)區(qū)七種類(lèi)型；植被類(lèi)型主要有草坪類(lèi)、灌木類(lèi)、喬木類(lèi)三種類(lèi)型；采樣點(diǎn)的具體布設(shè)情況見(jiàn)表1。

1.3 土壤樣品的采集處理與測(cè)定

草坪地被采集0—20cm土壤，灌木類(lèi)采集0—20，20—40cm土壤，喬木類(lèi)采集0—20，20—40，40—60cm土壤。布設(shè)城市綠地土壤采樣點(diǎn)46個(gè)，1個(gè)城郊農(nóng)田采樣點(diǎn)和1個(gè)自然植被土壤采樣點(diǎn)，總計(jì)48個(gè)土壤采樣點(diǎn)，如表1所示；2013年8月采集混合土壤樣品101份，每個(gè)土樣均為多點(diǎn)混合樣，土壤樣品風(fēng)干、研磨、過(guò)篩后，待測(cè)土壤質(zhì)地、容重和養(yǎng)分等理化指標(biāo)。于2013年9月30日前完成101份土壤樣品理化指標(biāo)的測(cè)定。

表1 日照市城區(qū)綠地分類(lèi)及土壤采樣點(diǎn)布置

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤肥力質(zhì)量測(cè)定指標(biāo)包含土壤容重、pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀。土壤樣品理化指標(biāo)測(cè)定方法如下［8］。

土壤容重：環(huán)刀法；pH：水土比2.5∶1，懸液電位法；電導(dǎo)率：水土比5∶1，浸提電導(dǎo)法；有機(jī)質(zhì)：重鉻酸氧化，外加熱法；堿解氮：擴(kuò)散法；有效磷：Olsen法；速效鉀：1mol/L NH4OAc浸提，火焰光度法。

1.5 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.5.1 土壤單因素肥力評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn) 本研究參照全國(guó)第二次土壤普查及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（表2）對(duì)日照市城區(qū)綠地土壤速效氮磷鉀、有機(jī)質(zhì)、pH、電導(dǎo)率及水溶性鹽等分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.5.2 土壤綜合肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)方法 本研究采用改進(jìn)的內(nèi)梅洛綜合指數(shù)法［5］對(duì)日照市城區(qū)綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

參照第二次土壤普查中的土壤各屬性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表3）對(duì)所選指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化以消除各參數(shù)之間的量綱差別，標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法如下：當(dāng)屬性值屬于差的一級(jí)，即Ci≤Xa時(shí)，Pi＝Ci/Xa（Pi≤1）；

當(dāng)屬性值屬于中等一級(jí)，即Xa＜Ci≤Xb時(shí)，Pi＝1＋（Ci－Xa）/（Xb－Xa）（1＜Pi≤2）；

當(dāng)屬性值屬于較好一級(jí)，即Xb＜Ci≤Xc時(shí)，Pi＝2＋（Ci－Xb）/（Xc－Xb）（2＜Pi＜3）；

當(dāng)屬性值屬于好的一級(jí)，即Ci＞Xc時(shí)，Pi＝3。

上述各式中，Pi為屬性分系數(shù)，Ci為該屬性測(cè)定值，Xa，Xb，Xc為分級(jí)指標(biāo)。

根據(jù)調(diào)查測(cè)試情況，本研究采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后，同一級(jí)別的各屬性分肥力系數(shù)比較接近，便于對(duì)比分析，當(dāng)某屬性測(cè)定值超過(guò)好的標(biāo)準(zhǔn)（即Ci＞Xc）時(shí)，肥力系數(shù)也不再提高，反映植物生長(zhǎng)對(duì)某屬性的要求并不是越高越好，這與生產(chǎn)實(shí)踐是相符的。最后采用修正的內(nèi)梅羅公式計(jì)算綜合肥力系數(shù)：

式中：P——土壤綜合肥力系數(shù)；Pi——土壤各屬性分肥力系數(shù)的平均值；Pimin——土壤各屬性分肥力系數(shù)的最小值；n——參與評(píng)價(jià)的土壤屬性個(gè)數(shù)。

表2 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 土壤各屬性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 土壤綜合肥力系數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.5.3 土壤質(zhì)量退化評(píng)價(jià)方法 本研究采用土壤質(zhì)量退化指數(shù)法［9］對(duì)日照市城區(qū)綠地土壤質(zhì)量退化進(jìn)行評(píng)價(jià)。土壤退化指數(shù)的計(jì)算可依據(jù)Adejuwon提出的計(jì)算公式［10］，公式如下：

式中：DI——土壤質(zhì)量退化指數(shù)；xi——土壤質(zhì)量指示的物理和化學(xué)因子；ˉxi——自然林狀態(tài)下土壤物理化學(xué)因子的基準(zhǔn)值，即基準(zhǔn)土壤類(lèi)型各土壤屬性值。

本研究以城郊農(nóng)田土壤為基準(zhǔn)，采用的指標(biāo)有容重、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、電導(dǎo)率。需要說(shuō)明的是，由于土壤容重值增高通常表明土壤有退化的趨勢(shì)［11］，因此實(shí)際計(jì)算中采用容重差值的相反數(shù)。

計(jì)算出的土壤退化指數(shù)可反映出土壤從基準(zhǔn)狀況下變化的幅度，定量的體現(xiàn)了土壤退化和改善的程度，即正直表示土壤質(zhì)量有所改善，而負(fù)值表示土壤有退化的趨勢(shì)［12－13］。如果 DI值大于－5%，表明土壤沒(méi)有退化，在－5%～－10%表明了土壤有了輕微的退化，在－10%～－20%表明有了中度的退化，如果小于－20%則表明有了嚴(yán)重的退化［14］。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel及SAS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、相關(guān)性及顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市綠地土壤理化性質(zhì)分析

（1）土壤容重。圖1數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤容重變幅為1.347～1.504g/cm3，平均值為1.435g/cm3，大于自然植被土壤（1.380g/cm3）和城郊農(nóng)田土壤（1.340g/cm3）。不同功能區(qū)綠地中，道路綠地（G3）表層土壤的容重最大，其次是廣場(chǎng)綠地（G1）＞校園綠地（G5）＞市政單位綠地（G4）＞居住區(qū)綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞苗木生產(chǎn)區(qū)（G7）。

土壤容重可以反映土壤的孔隙狀況、松緊程度和土壤肥力等狀況，是土壤物理性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。疏松多孔、富含有機(jī)質(zhì)的土壤容重低，而堅(jiān)實(shí)致密、有機(jī)質(zhì)含量少的土壤容重較高［15］。因此，容重對(duì)土壤疏松度和通氣性有直接影響，并影響植物根系生長(zhǎng)和生物量的積累，進(jìn)而影響土壤的滲透性和保水能力。適合植物生長(zhǎng)的土壤容重范圍一般為1.10～1.40g/cm3，當(dāng)土壤容重大于1.60g/cm3時(shí)［16］，已接近植物根系穿插的臨界值，嚴(yán)重阻礙根系生長(zhǎng)。日照市城區(qū)綠地土壤容重偏大，蓄水和通透性差，不但不利于植物生長(zhǎng)發(fā)育，且影響降水、灌溉水的入滲和在土壤中的再分布，不利于土壤水貯存，導(dǎo)致土壤容易干旱，增加抗旱壓力，還導(dǎo)致地表水容易形成地表徑流，增加城市防洪壓力。

（2）綠地土壤pH特性。一般較適宜植物生長(zhǎng)的pH 值范圍是：6.5～7.5，顯中性［17］。圖2數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤pH變幅為6.64～7.01，均值為6.85，根據(jù)pH 的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬于中性土壤，較適宜作物生長(zhǎng)。不同功能區(qū)綠地表層土壤的pH差異不大，且與自然植被土壤（7.03）和城郊農(nóng)田土壤（6.89）的pH差異不大。

圖1 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤容重

圖2 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤pH

（3）土壤電導(dǎo)率特性。圖3數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤電導(dǎo)率的變幅為85.534～107.079μS/cm均值為95.142μS/cm，大于自然植被土壤（56.656μS/cm）和城郊農(nóng)田土壤（72.078 μS/cm）。電導(dǎo)率大小順序依次為：市政單位綠地＞廣場(chǎng)綠地＞校園綠地＞道路綠地＞居住區(qū)綠地＞公園綠地＞苗木生產(chǎn)區(qū)，不同功能區(qū)綠地表層土壤的電導(dǎo)率差異不顯著。

圖3 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤電導(dǎo)率

（4）土壤有機(jī)質(zhì)含量。圖4數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量的變幅為11.64～20.65g/kg，均值為15.96g/kg，高于自然植被土壤（9.80g/kg）和城郊農(nóng)田土壤（14.44g/kg），總體上處于缺乏水平。不同功能區(qū)綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量的大小順序依次為：苗木生產(chǎn)區(qū)（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場(chǎng)綠地（G1）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3）＞公園綠地（G2）＞居住區(qū)綠地（G6），其中居住區(qū)綠地表層土壤含量最低，為11.64g/kg，處于很缺乏水平，不同綠地類(lèi)型差異不大。

圖4 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)

（5）土壤堿解氮含量。圖5數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤堿解氮含量的變幅為12.28～55.21mg/kg，均值為40.30mg/kg，低于自然植被土壤（48.44mg/kg）和城郊農(nóng)田土壤（54.44mg/kg），總體上處于很缺乏水平。堿解氮含量大小順序依次為：校園綠地（G5）＞居住區(qū)綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞廣場(chǎng)綠地（G1）＞道路綠地（G3）＞苗木生產(chǎn)區(qū)（G7），不同功能區(qū)綠地差異較大，與其植物的枯枝落葉的返還幾率及管理強(qiáng)度存在一定關(guān)系。其中，苗木生產(chǎn)區(qū)表層土壤堿解氮含量最低，只有12.28mg/kg，可能是因?yàn)橥寥辣砻娴袈涞闹θ~往往被及時(shí)地干凈掃除，幾乎沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)元素的回流，土壤長(zhǎng)此以往，養(yǎng)分物質(zhì)會(huì)越來(lái)越匱乏，因此對(duì)道路類(lèi)綠地應(yīng)重視對(duì)氮素的及時(shí)補(bǔ)充。

圖5 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤堿解氮

（6）土壤有效磷含量。圖6數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤有效磷含量的變幅為18.44～34.43mg/kg，均值為23.35mg/kg，低于自然植被土壤（28.90mg/kg）和城郊農(nóng)田土壤（30.70mg/kg），總體上處于豐富水平，說(shuō)明日照市城區(qū)綠地土壤基本不缺磷。有效磷含量大小順序依次為：苗木生產(chǎn)區(qū)（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場(chǎng)綠地（G1）＞居住區(qū)綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3），不同功能區(qū)綠地差異不大。

圖6 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤有效磷

（7）土壤速效鉀含量。圖7數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤速效鉀含量的變幅為27.85～39.06mg/kg，均值為33.04mg/kg，低于自然植被土壤（12.15mg/kg）和城郊農(nóng)田土壤（19.85mg/kg），總體上處于很缺乏水平。有效鉀含量大小順序依次為：苗木生產(chǎn)區(qū)（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場(chǎng)綠地（G1）＞居住區(qū)綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3），不同功能區(qū)綠地差異不大。

2.2 城市綠地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)

采用改進(jìn)的內(nèi)梅洛綜合指數(shù)法對(duì)日照市城區(qū)綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果見(jiàn)表5。

圖7 日照市城區(qū)不同功能區(qū)綠地表層土壤速效鉀

由表5數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地土壤綜合肥力系數(shù)（P）大小依次為校園綠地（1.57）、市政單位綠地（1.49）、公園綠地（1.44）、廣場(chǎng)綠地（1.43）、苗木生產(chǎn)區(qū)（1.42）、居住區(qū)綠地（1.40）、道路綠地（1.39）。各個(gè)綠地類(lèi)型的土壤肥力等級(jí)均處于三等（0.9＜P＜1.8），肥力狀況一般。主要是因?yàn)槌鞘芯G地表層土壤一般為質(zhì)量較差的客土，堿解氮和速效鉀含量較低，使土壤綜合肥力狀況較差，不同功能區(qū)綠地表層土壤綜合肥力狀況差異較小。

2.3 城市綠地土壤質(zhì)量退化評(píng)價(jià)

采用土壤質(zhì)量退化指數(shù)法對(duì)日照市城區(qū)綠地土壤質(zhì)量退化進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果見(jiàn)表6。

本研究是以日照市城郊農(nóng)田土壤為基準(zhǔn)進(jìn)行的評(píng)價(jià)。由表6的數(shù)據(jù)分析表明，日照市城區(qū)綠地土壤退化指數(shù)（DI）的變幅為0.00%～24.67%，沒(méi)有退化的趨勢(shì)，均有不同程度的改善，變異程度適中。

表5 土壤綜合肥力系數(shù)

表6 土壤屬性差異及退化指數(shù)

3 結(jié) 論

（1）城市綠地土壤理化性質(zhì)分析.日照市城區(qū)綠地0—20cm土層的土壤容重變幅為1.347～1.504 g/cm3，均值為1.435g/cm3，總體上偏大，對(duì)城市綠地植物生長(zhǎng)有一定影響。日照城市綠地表層土壤pH的變幅為6.64～7.01，均值為6.85，表明日照市城區(qū)綠地表層土壤總體上呈中性，較適宜作物生長(zhǎng)。日照市城區(qū)綠地表層土壤電導(dǎo)率的變幅為85.534～107.079μS/cm，均值為95.142μS/cm，不同功能區(qū)綠地表層土壤的電導(dǎo)率差異不顯著。養(yǎng)分分析結(jié)果表明，日照市城區(qū)綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量普遍偏低，可能會(huì)限制園林植物的生長(zhǎng)；土壤有效磷富集，能滿(mǎn)足植物對(duì)磷的需求。

（2）城市綠地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)。日照市城區(qū)綠地土壤綜合肥力系數(shù)的變幅為1.39～1.57，土壤肥力綜合指數(shù)（P）大小依次為校園綠地（1.57）、市政單位綠地（1.49）、公園綠地（1.44）、廣場(chǎng)綠地（1.43）、苗木生產(chǎn)區(qū)（1.42）、居住區(qū)綠地（1.40）、道路綠地（1.39），土壤肥力等級(jí)均處于三等（0.9＜P＜1.8），肥力狀況一般。

（3）城市綠地土壤質(zhì)量退化評(píng)價(jià)。日照市城區(qū)綠地土壤退化指數(shù)變幅為0.00%～24.67%，沒(méi)有退化的趨勢(shì)，變異程度適中。

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