昆山市典型市郊綠地土壤肥力特征分析

王賢超，周丕生

（上海交通大學(xué)，上海 220240）

城市綠地土壤不僅提供植物所必需的營養(yǎng)元素，決定了植物長勢的優(yōu)劣，還具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)功能，在城市生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。它與城市的綠化、環(huán)境污染防控、人民群眾的生活質(zhì)量息息相關(guān)，并在城市生態(tài)文明建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用[1]。然而，隨著人們生活品質(zhì)的提高和審美標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，設(shè)計(jì)者在園林規(guī)劃中往往極力追求景觀之美，運(yùn)用大量的設(shè)計(jì)手法或者植物配置來展現(xiàn)景觀意境，同時(shí)大力發(fā)展市區(qū)綠化，其間不僅忽略郊區(qū)綠化，也忽略了土壤對于植物生長的重要性，造成目前土壤質(zhì)量狀況每況愈下，污染嚴(yán)重，影響了景觀質(zhì)量與效果。為了建設(shè)生態(tài)文明，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，人們必須高度重視土壤 問題。

昆山因其多樣的生物、優(yōu)質(zhì)的生態(tài)、豐富的植物而享譽(yù)全國。當(dāng)前，昆山積極以“建設(shè)生態(tài)文明與可持續(xù)性發(fā)展社會”的理念作為奮斗目標(biāo)，打造適宜人類居住的綠色城市。本文選取昆山典型市郊土壤進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果對土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行全面評價(jià)，為昆山建設(shè)“海綿城市”，營造良好的植物生長條件提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

昆山市位于江蘇省蘇州市，其下共有10 個(gè)鎮(zhèn)：玉山鎮(zhèn)、巴城鎮(zhèn)、花橋鎮(zhèn)、周市鎮(zhèn)、千燈鎮(zhèn)、陸家鎮(zhèn)、張浦鎮(zhèn)、周莊鎮(zhèn)、錦溪鎮(zhèn)、淀山湖鎮(zhèn)。昆山市目前建成區(qū)綠地率達(dá)到40.34%，綠化覆蓋率達(dá)到44.27%；城鎮(zhèn)綠化覆蓋率達(dá)43.05%，人均公園綠地達(dá)到14.6 m2[2]。 本次選擇昆山市的各個(gè)鎮(zhèn)進(jìn)行野外土壤采集，覆蓋公園、公共綠地、濕地、道路綠地、工業(yè)用地及農(nóng)田，采集表層土樣（0 ～20 cm）358 個(gè)，另采集18 組剖面樣品，剖面按照0 ～20 cm、20 ～40 cm、40 ～90 cm 分層采集，采樣遵循多點(diǎn)混合原則。

1.2 分析方法

土壤分析指標(biāo)包括：pH 值、電導(dǎo)率（EC）、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀。其中，pH、EC 采用電位法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法，水解性氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用比色法，速效鉀采用乙酸銨-火焰光度計(jì)法，具體可參照《森林土壤分析方法》[3]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Office Excel 2016。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤肥力單因子評價(jià)

2.1.1 土壤pH、EC 值

昆山市pH 值范圍為4.8 ～9.3，平均值8.21。pH 值分布頻率如圖1所示。0.56%的土壤樣品pH 值≤5.0，為強(qiáng)酸性；pH 值在5.0 ～6.5 占3.91%，為酸性；pH 值在6.5 ～7.5 占6.98%，為中性；pH 值在7.5～8.5占41.07%，為堿性，其中，pH值在8.0～8.5有32.40%；pH 值≥8.5 有47.48%，為強(qiáng)堿性。昆山全市綠地土壤樣品以強(qiáng)堿性為主，堿性次之。通常認(rèn)為，pH 微酸性（6.5 ～7.5）最適宜大多數(shù)植物生長?？梢?，大多數(shù)植物在昆山不適宜生長，pH 過高影響植物長勢，影響景觀效果。

圖1 昆山土壤樣品pH

通常認(rèn)為，土壤電導(dǎo)率在0.12 ～1.20 mS/cm 不會對植物生長造成危害，而電導(dǎo)率在0.35 ～1.0 mS/cm 則有利于植物生長，當(dāng)土壤電導(dǎo)率高于1.5 mS/cm，除耐鹽植物外，大多數(shù)植物生長會受到明顯抑制。若電導(dǎo)率太高，則會產(chǎn)生鹽害現(xiàn)象；相反，若電導(dǎo)率太低，則會造成植物無法獲取足夠的土壤可溶性養(yǎng)分[4]。

昆山土壤樣品的EC 范圍為0.017 ～1.080 mS/cm， 平均值為0.094 mS/cm。EC 分布頻率如圖2所示。84.08%的土壤樣品EC ≤0.12 mS/cm，偏低；0.12～0.35 mS/cm 占13.97%；0.35 ～1.0 mS/cm 有1.67%，有利于植物生長；1.0 ～1.5 mS/cm 有0.28%；EC ≥ 1.5 mS/cm 為0。整體來看，昆山綠地土壤EC 值偏低且速效養(yǎng)分含量也較低，說明土壤存在鹽分的毒害較小。

圖2 昆山土壤樣品EC 值

2.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低決定了植物長勢的優(yōu)劣，是評價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)之一[5]。昆山土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍為2.37 ～106.00 g/kg，平均值為17.0 g/kg。有機(jī)質(zhì)分布頻率如圖3所示。有機(jī)質(zhì)含量低于6 g/kg 的土壤樣品占1.67%；含量在6 ～10 g/kg占12.85%；含量在10 ～20 g/kg 占61.45%；含量在20 ～30 g/kg 有17.6%；含量在30 ～40 g/kg 有4.47%；含量高于40 g/kg 占1.96%。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力分級標(biāo)準(zhǔn)，昆山土壤有機(jī)質(zhì)適合大多數(shù)植物的生長需要，屬于中等水平[6]。

圖3 昆山土壤樣品有機(jī)質(zhì)

2.1.3 土壤水解性氮、有效磷、速效鉀

植物的生長發(fā)育情況取決于土壤速效養(yǎng)分（水解性氮、有效磷、速效鉀）的高低[5]。昆山土壤樣品的水解性氮含量范圍為0.75 ～213 mg/kg，平均值為50.3 mg/kg。樣品水解性氮分布頻率如圖4所示。水解性氮含量低30 mg/kg 的土壤樣品占22.90%；含量在30 ～60 mg/kg 有46.10%；含量在60 ～90 mg/kg 占22.90%；含量在90 ～120 mg/kg 占5.87%；含量在120 ～150 mg/kg 有1.40%，含量超過150 mg/kg 占0.83%。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力分級標(biāo)準(zhǔn)，土壤水解性氮屬于較低水平[6]。

圖4 昆山土壤樣品水解性氮

有效磷含量以P2O5計(jì)，下同。樣品有效磷含量分布頻率如圖5所示。含量范圍在1.82 ～78.4 mg/kg， 平均含量為8.84 mg/kg。有效磷含量低于3 mg/kg 的土壤樣品占6.70%；含量在3 ～5 mg/kg 占25.42%；含量在5 ～10 mg/kg 有44.41%；含量在10 ～20 mg/kg 有17.04%；含量在20 ～40 mg/kg 占5.03%；含量高于40 mg/kg 占1.40%。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力分級標(biāo)準(zhǔn)，有效磷屬于較低水平[6]。

圖5 昆山土壤樣品有效磷

土壤樣品速效鉀含量（以K2O 計(jì)，下同）范圍為34.2 ～343.00 mg/kg，平均值為141 mg/kg。樣品速效鉀含量分布頻率如圖6所示。速效鉀含量在30～50 mg/kg 的土壤樣品有0.84%；含量在50 ～100 mg/kg占23.18%；含量在100 ～150 mg/kg 占40.23%；含量在150 ～200 mg/kg 占23.18%；含量大于200 mg/kg 有12.57%。由此可知，土壤速效鉀相對豐富。

圖6 昆山土壤樣品速效鉀

2.2 土壤肥力垂直分布特征

養(yǎng)分元素的剖面分布規(guī)律是開展肥力評價(jià)的重要依據(jù)[5]。如表1所示，pH 值亞層和底層均高于表層，整個(gè)剖面都表現(xiàn)為堿性；而EC 值則表現(xiàn)從上到下逐漸增加的趨勢，這可能與昆山地理位置有關(guān)，下層土壤受海水中鹽分離子的影響較大；土壤有機(jī)質(zhì)和水解性氮?jiǎng)t呈現(xiàn)相對一致的規(guī)律，即從上到下逐漸降低，而有效磷和速效鉀則沒有一致規(guī)律性。

表1 昆山土壤樣品不同層次養(yǎng)分含量

2.3 土壤肥力綜合評價(jià)

目前，隨著GIS 技術(shù)、模糊數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等在土壤評價(jià)中的應(yīng)用，土壤質(zhì)量評價(jià)方法呈現(xiàn)多元化的趨勢。所以，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇適應(yīng)的評價(jià)方法。內(nèi)梅羅（Nemero）綜合指數(shù)法是目前較為廣泛采用的評價(jià)方法，因此本文選取該法進(jìn)行土壤肥力指標(biāo)綜合評價(jià)，并主要選取6 項(xiàng)評價(jià)因子：pH、EC、有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀。由于各個(gè)評價(jià)指標(biāo)之間的量綱不一樣，因此首先要對各個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以消除各評價(jià)指標(biāo)之間的量綱差別。標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法如下：

當(dāng)屬性值屬于差一級時(shí)，即Ci≤Xa，Pi=Ci/Xa；

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

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

當(dāng)屬性值屬于好一級時(shí)，即Ci＞Xp，Pi=3。

土壤質(zhì)量指數(shù)采用內(nèi)梅羅公式計(jì)算：

式中，P為土壤綜合肥力系數(shù)；Pi為土壤各屬性分肥力系數(shù)；Pimin為各分肥力系數(shù)中的最小值；（n-1）/n為修正項(xiàng)。

由于土壤肥力各指標(biāo)存在量綱的差異性，因此在計(jì)算Pi時(shí)首先需要對各肥力指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。為了突出土壤屬性中最差一項(xiàng)指標(biāo)對肥力的影響，其間采用Pimin代替原內(nèi)梅羅公式中的Pimax，即突出限制性因子。

其次，為了反映可信度，增加修正項(xiàng)（n-1）/n， 即參評土壤屬性項(xiàng)目（n）越多，可信度越高，根據(jù)計(jì)算的綜合肥力系數(shù)給出土壤的肥力評價(jià)[7]。P≥2.7說明土壤很肥沃；1.8＜P＜2.7說明土壤肥沃；1.8＜P＜0.9 說明土壤肥力中等；P＜0.9 說明土壤貧瘠。

結(jié)果表明，昆山綠地土壤質(zhì)量主要養(yǎng)分綜合指數(shù)范圍為0.14 ～1.99，平均值為0.97，土壤主要養(yǎng)分質(zhì)量屬于“中等”。綠地土壤主要養(yǎng)分指數(shù)的頻率分布如圖7所示，38.55%的土壤主要養(yǎng)分指數(shù)小于0.9，土壤質(zhì)量為“貧瘠”；養(yǎng)分指數(shù)在0.9 ～1.8 占60.89%，土壤質(zhì)量屬于“中等”；養(yǎng)分指數(shù)在1.8 ～2.7占0.56%，土壤質(zhì)量為“肥沃”。

圖7 昆山土壤肥力等級（主要養(yǎng)分）

3 結(jié)論

昆山全市綠地土壤樣品以強(qiáng)堿性為主，堿性次之。全市綠地土壤EC 偏低，說明土壤存在鹽分毒害可能性較小，土壤有機(jī)質(zhì)屬于中等水平；土壤水解性氮、有效磷屬于較低水平；速效鉀相對豐富。昆山不同層次土壤養(yǎng)分含量差異顯著，pH 值都表現(xiàn)為堿性；而EC 值則表現(xiàn)出從上到下逐漸增加的趨勢；土壤有機(jī)質(zhì)和水解性氮?jiǎng)t呈現(xiàn)相對一致的規(guī)律，即從上到下逐漸降低，而有效磷和速效鉀則沒有一致規(guī)律性。由內(nèi)梅羅綜合肥力指數(shù)評價(jià)結(jié)果得出，昆山綠地土壤質(zhì)量主要養(yǎng)分綜合指數(shù)范圍為0.14 ～1.99，平均值為0.97，60.89%的土壤主要養(yǎng)分指數(shù)在0.9～1.8，土壤主要養(yǎng)分質(zhì)量屬于“中等”。