南寧市新建城市綠地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

黃麗丹，黃旭光，趙建文，姜立甫，秦 玲，楊思霞，陸炎松，鐘瓊瓊，黃玲璞，霍 行

（1.南寧市園林科研所，南寧530011；2.南寧市綠化工程管理中心，南寧530011）

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改善城市生態(tài)環(huán)境和美化城市景觀方面起著雙重作用。城市土壤作為城市綠地系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐體，土壤質(zhì)量好壞在很大程度上決定了城市綠地功能的實(shí)現(xiàn)，直接影響綠化景觀生態(tài)效益，進(jìn)而對(duì)城市經(jīng)濟(jì)和人民生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著城市化速度不斷加快，受高密度人口和人為活動(dòng)的長(zhǎng)期影響，城市土壤每況愈下，理化性質(zhì)發(fā)生了很大變化，養(yǎng)分缺失、土壤板結(jié)、重金屬污染等現(xiàn)象普遍發(fā)生［1］。

南寧市素有“半城綠樹(shù)半城樓”和“中國(guó)綠城”的美譽(yù)［2］，是國(guó)家森林城市、國(guó)家生態(tài)園林城市、國(guó)家海綿城市建設(shè)試點(diǎn)，全市建成區(qū)綠化覆蓋率近44%。然而，短時(shí)間內(nèi)完成的快速城市綠化在施工過(guò)程中，往往忽略了土壤質(zhì)量，許多綠地土壤質(zhì)量惡劣是自綠化施工之時(shí)已經(jīng)存在，為了掌握南寧市新建綠地土壤的質(zhì)量，本研究對(duì)南寧市內(nèi)主要道路的幾處新建綠地進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查取樣和研究分析，以期為南寧市道路綠化的規(guī)劃建設(shè)、養(yǎng)護(hù)管理和土壤改良提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南寧市位于廣西南部，107°45'—108°51'E，22°13'—23°32'N，處于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，≥10℃的年積溫7 206℃，年均氣溫21.8℃，極端高溫40.4℃，極端低溫-2.1℃，年均降雨量1 304.2 mm，年相對(duì)濕度60%～80%，年均日照時(shí)數(shù)1 843.1 h。

1.2 供試土壤

供試土壤采自南寧市中心城區(qū)各主干道（江北大道、江南大道、昆侖大道、秀廂大道、銀海大道、良慶大道、南站大道、友愛(ài)南路、五一路等）綠化地帶0～20 cm土層，每個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)“S”形取樣，均勻混合后獲得混合土樣共48個(gè)，同時(shí)用環(huán)刀采集原狀土。

1.3 測(cè)定方法

對(duì)pH、容重、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、陽(yáng)離子交換量、土壤質(zhì)地進(jìn)行測(cè)定，采用常規(guī)分析法［3，4］進(jìn)行。

1.4 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.4.1 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)參照全國(guó)第二次土壤普查及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀進(jìn)行評(píng)級(jí)［5，6］。土壤pH根據(jù)中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 340—2016［7］進(jìn)行分級(jí)：pH＜4.5，強(qiáng)酸性；4.5≤pH＜5.5，酸性；5.5≤pH＜6.5，微酸性；6.5≤pH＜7.5，中性；7.5≤pH≤8.5，堿性；pH＞8.5，強(qiáng)堿性。土壤保肥力標(biāo)準(zhǔn)參考黃昌勇［8］的方法：CEC（陽(yáng)離子交換量）＜10 cmol（+）/kg，土壤保肥力弱；10 cmol（+）/kg≤CEC≤20 cmol（+）/kg，土壤保肥力中等；CEC＞20 cmol（+）/kg，土壤保肥力強(qiáng)。其他養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.2 土壤綜合肥力評(píng)價(jià)采用改進(jìn)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。參考已有研究［9-11］，選取土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重、pH、質(zhì)地作為土壤綜合肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

由于各指標(biāo)間量綱不同，因此，必須對(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)化處理方法如下：

以上各式中，Pi為分肥力指數(shù)；Ci為指標(biāo)的測(cè)定值；X為指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Xa為差，Xc為中等，Xp為良好，主要參考中國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)，具體見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)梅羅評(píng)定方法中土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

土壤質(zhì)地的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果：壤土類［沙質(zhì)壤土、壤土、粉（沙）質(zhì)壤土］Pi=3；黏壤土類［沙質(zhì)黏壤土、黏壤土、粉（沙）質(zhì)黏壤土］、粉土Pi=2；沙土類［沙土、壤質(zhì)沙土、粉（沙）土］、黏土類［沙質(zhì)黏土、粉（沙）黏土、黏土］Pi=1。

由于土壤容重在1.14～1.26 g/cm3比較有利于幼苗的出土和根系的正常生長(zhǎng)，其標(biāo)準(zhǔn)化后的指數(shù)數(shù)值應(yīng)該較大。而大于或小于這個(gè)范圍的土壤容重不利于植被生長(zhǎng)，其標(biāo)準(zhǔn)化后的指數(shù)數(shù)值應(yīng)該較小，因此，需要對(duì)容重的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行單獨(dú)處理。方法如下：

當(dāng)pH≤7.0時(shí)，適用式（1）至式（4）；但當(dāng)pH＞7.0時(shí)，同樣需要對(duì)pH的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行單獨(dú)處理，方法同容重的標(biāo)準(zhǔn)化。

最后用改進(jìn)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。修正的內(nèi)梅羅公式為：

式中，P為土壤綜合肥力指數(shù)；Pˉi為土壤各屬性分肥力指數(shù)的均值；Pimin為土壤各屬性分肥力指數(shù)的最小值；n為參與評(píng)價(jià)的土壤指標(biāo)數(shù)。土壤綜合肥力等級(jí)劃分［9］標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 土壤綜合肥力等級(jí)劃分

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003和DPS 9.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)及肥力特征

土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)量如表4所示。

2.1.1 土壤pH由表4可知，土壤pH的變幅在6.40～7.80，平均值為7.08，基本在中性土壤pH范圍內(nèi)，pH 5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5分 別 占4.17%、83.33%、12.50%（圖1）。

2.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定結(jié)果（表4）表明，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為31.54 g/kg，變幅在10.60～115.00 g/kg，含量差異性較大。從圖2可知，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)1級(jí)（極豐富，＞40 g/kg）的占比為20.83%，2級(jí)（豐富，30～40 g/kg）的占比為12.5%，3級(jí)（中等，20～30 g/kg）的占比為25%，4級(jí)（稍缺，10～20 g/kg）的占比為41.67%。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)總體含量偏低。

圖1 土壤pH分布

圖2 土壤有機(jī)質(zhì)含量等級(jí)分布

2.1.3 土壤堿解氮由表4可知，土壤堿解氮含量最小值為72.20 mg/kg，最大值為262.40 mg/kg，平均值為110.24 mg/kg。其中，土壤堿解氮含量大于150 mg/kg的占比為14.58%，土壤堿解氮含量在120～150 mg/kg的占比為2.08%，土壤堿解氮含量在90～120 mg/kg的占比為50.00%，土壤堿解氮含量在60～90 mg/kg的占比為33.34%（圖3）。這表明大部分土壤有效氮含量處于中等水平。

2.1.4 土壤速效養(yǎng)分土壤有效磷平均含量為43.40 mg/kg，變化范圍為24.40～57.60 mg/kg（表4）。由圖4可知，土壤有效磷含量都達(dá)豐富、極豐富水平，處于1級(jí)、2級(jí)水平（＞40 mg/kg和20～40 mg/kg）的占比達(dá)100%，這與南京、沈陽(yáng)、合肥、杭州、長(zhǎng)春等城市土壤的研究結(jié)果一致［12-15］，這表明城市土壤磷富集的現(xiàn)象比較普遍。

表4 土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征

圖3 土壤堿解氮含量等級(jí)分布

圖4 土壤有效磷含量等級(jí)分布

土壤速效鉀含量在51.00～72.00 mg/kg，平均值為59.21 mg/kg（表4）。由圖5可以看出，全部土樣速效鉀含量都處于稍缺的中下水平（50～100 mg/kg）。

圖5 土壤速效鉀含量等級(jí)分布

2.1.5 土壤陽(yáng)離子交換量土壤陽(yáng)離子交換量最大值和最小值分別為16.80、10.30 cmol（+）/kg，平均值為12.72 cmol（+）/kg（表4）。從圖6可以看出，全部土樣的陽(yáng)離子交換量在10～20 cmol（+）/kg，參照土壤保肥力的標(biāo)準(zhǔn)，綠地土壤對(duì)陽(yáng)離子養(yǎng)分的保蓄和供應(yīng)能力處于中等水平。

2.1.6 土壤質(zhì)地和機(jī)械組成沙粒（2.000～0.050 mm）平均值為443.32 g/kg，變化范圍為76.67～803.11 g/kg；粉粒（0.050～0.002 mm）平均值為318.47 g/kg，變化范圍為86.39～805.57 g/kg；黏粒（＜0.002 mm）平均值為237.88 g/kg，變化范圍為100.91～630.16 g/kg（表4）。

圖6 土壤陽(yáng)離子交換量等級(jí)分布

根據(jù)美國(guó)制土壤質(zhì)地分類法進(jìn)行分析，供試土樣包含的質(zhì)地類型有壤質(zhì)沙土、壤土、沙質(zhì)壤土、粉（沙）壤土、黏壤土、沙質(zhì)黏壤土、黏土，大部分是壤質(zhì)土壤和黏壤質(zhì)土壤，分別占50.00%和39.58%，此外，還有8.34%的壤質(zhì)沙土和2.08%的黏土（圖7）。

圖7 土壤質(zhì)地類別分布

2.1.7 土壤容重土壤容重平均值為1.14 g/cm3，最小值為0.90 g/cm3，最大值為1.24 g/cm3（表4）。從圖8可知，56.25%的土樣容重在1.14～1.26 g/cm3，43.75%的土樣容重小于1.14 g/cm3。整體來(lái)看，土壤容重較低，土質(zhì)較為疏松。

圖8 土壤容重大小分布

2.3 土壤綜合肥力評(píng)價(jià)

用改進(jìn)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果（表5）顯示，綜合肥力指數(shù)變幅為1.19～1.78，平均為1.50，根據(jù)土壤肥力等級(jí)劃分，土壤肥力等級(jí)屬于中（1.0～1.5）和良（1.5～2.0）的土壤樣品各占土壤樣品總數(shù)的50%，南寧市新建綠地土壤的綜合肥力指數(shù)和分布趨勢(shì)如圖9所示，總體表現(xiàn)為大部分區(qū)域土壤肥力綜合指數(shù)集中分布在1.4～1.6，為中上水平。

表5 土壤綜合肥力評(píng)價(jià)結(jié)果

圖9 土壤綜合肥力指數(shù)分布

3 小結(jié)與討論

南寧市新建綠地土壤質(zhì)地主要是壤質(zhì)土壤和黏壤質(zhì)土壤，容重平均為1.14 g/cm3，pH平均為7.08，CEC平均值為12.72 cmol（+）/kg，數(shù)值幾乎都在正常范圍內(nèi)，這與新建綠地受人為干擾踩踏還比較少有很大的關(guān)系。土壤有機(jī)質(zhì)含量變幅為10.60～115.00 g/kg，平均值為31.54 g/kg，有41.67%的土壤有機(jī)質(zhì)含量為10～20 g/kg，含量總體偏低，這與方海蘭等［16］、項(xiàng)建光等［17］研究結(jié)果類似。深圳市城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為15.63 g/kg［18］，重慶市主城區(qū)城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為14.4 g/kg［19］，與這些城市相比，南寧市有機(jī)質(zhì)含量更高，主要是施工單位為了達(dá)到綠化種植土的標(biāo)準(zhǔn)在土壤中混入了泥炭或其他的土壤改良材料，所以局部有機(jī)質(zhì)含量高，進(jìn)而總體平均值較高。南寧市新建綠地土壤存在少氮富磷缺鉀的現(xiàn)象，城市土壤磷的富集可能除受施肥的影響外，還可能與城市的建筑、生活垃圾污染及污水灌溉含磷廢物進(jìn)入有關(guān)。氮、鉀的含量往往與有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，有機(jī)質(zhì)是植物N、P、K的主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，自然土壤中的有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于植物殘?bào)w，為了城市的清潔，枯枝落葉和大量修剪的樹(shù)枝被運(yùn)走，自然的有機(jī)物沒(méi)有回歸土壤，影響城市土壤有機(jī)質(zhì)的輸入，有機(jī)質(zhì)含量偏低應(yīng)該是導(dǎo)致土壤有效氮含量、鉀含量下降的主要原因。用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合指數(shù)平均為1.5，從土壤綜合質(zhì)量指數(shù)來(lái)看，南寧市新建綠地的土壤綜合質(zhì)量水平處于中上水平。

由于城市園林植物廢棄物都被運(yùn)走，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量不斷減少，因此，后期綠化養(yǎng)護(hù)必須重視綠地土壤中有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充，可以將城市園林植物廢棄物集中堆漚腐熟后作為地表有機(jī)覆蓋物和有機(jī)肥，使綠地植物群落枯枝落葉自然回歸土地，增加綠地肥力和改善其物理結(jié)構(gòu)。同時(shí)，對(duì)新建綠地進(jìn)行土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，在城市園林綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)不僅要遵循“適地適樹(shù)”的原則，還要根據(jù)土壤的基礎(chǔ)條件進(jìn)行配方施肥改良土壤，從源頭上促進(jìn)城市土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性可持續(xù)發(fā)展。