天津市中心城區(qū)周邊綠地土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

李碩 劉永濤 程緒江

摘要 通過(guò)野外調(diào)查與室內(nèi)分析，研究天津市中心城區(qū)周邊綠地表層土壤現(xiàn)狀，利用改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)綠地土壤質(zhì)量。結(jié)果表明，天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤pH在6.5～8.5的占84.71%，屬堿性土;0～20 cm土壤中全鉀、全磷、速效鉀等含量充足，能夠滿足植物生長(zhǎng)需要;土壤中有機(jī)質(zhì)含量大部分小于12.000 g/kg，含量很低;電導(dǎo)率>1.000 mS/cm占比達(dá)10.22%，土壤鹽分含量較高，不利于植物生長(zhǎng);天津市環(huán)城四區(qū)綠地總體肥力屬中等，主要表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)積累不足，全氮、堿解氮、有效磷等營(yíng)養(yǎng)成分不足。

關(guān)鍵詞 綠地;土壤肥力;鹽漬化;土壤養(yǎng)分;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) X825? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）05-0061-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.016

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Comprehensive Evaluation on Soil Quality in the Green Land Around the Central Area of Tianjin

LI Shuo，LIU Yong-tao，CHENG Xu-jiang

（Tianjin Institute of Geological Survey， Tianjin 300191）

Abstract Through field investigation and indoor analysis， the status of the surface soil of the green land around the central area of Tianjin was studied， and the improved Nemero index method was used to comprehensively evaluate the soil quality of the green land.The results showed that 84.71% of the green soils pH in the four districts around the city in Tianjin was 6.5-8.5， which belonged to alkaline soils.The content of total potassium， total phosphorus， and available potassium in 0-20 cm soil was sufficient to meet the needs of plant growth.The organic matter content in the soil was mostly less than 12.000 g/kg， which was very low.The electrical conductivity>1.000 mS/cm accounted for 1022%， and the soil salt content was high， which was not conducive to plant growth.The overall fertility of the green land in the four districts around the city of Tianjin was medium， which was mainly manifested in the insufficient accumulation of organic matter and insufficient nutrients such as total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus.

Key words Green space;Soil fertility;Salinization;Soil nutrition;Comprehensive evaluation

基金項(xiàng)目

天津市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局項(xiàng)目（津地任〔2018〕3號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介 李碩（1988—），男，山東青島人，工程師，碩士，從事勘查地球化學(xué)及應(yīng)用地球化學(xué)研究。

收稿日期 2021-06-25

城市綠地與人類生活關(guān)系密切，不僅在凈化空氣、防沙防塵、城市美化方面起重要作用，而且與城市生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展以及人類可持續(xù)發(fā)展都存在重要意義[1-4]。隨著城市化擴(kuò)張，工業(yè)發(fā)展和人類活動(dòng)對(duì)城市綠地產(chǎn)生許多不利影響，針對(duì)綠地科學(xué)的質(zhì)量評(píng)價(jià)，不僅能夠有助于人們正確認(rèn)識(shí)綠地，同時(shí)也為管理者提供重要科學(xué)參考，進(jìn)而不斷提高綠地質(zhì)量，推進(jìn)和落實(shí)綠色可持續(xù)發(fā)展[5-7]。筆者通過(guò)對(duì)天津市中心城區(qū)周邊不同類型的綠地土壤容重、pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分、全量養(yǎng)分等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，對(duì)綠地土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為天津市綠地土壤管理和質(zhì)量提高提供可靠的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)主要位于天津市環(huán)城四區(qū)（北辰區(qū)、東麗區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)），地理坐標(biāo)是116°55′53.47″～117°33′43.24″E、38°50′35.55″～39°21′24.65″N，交通便利，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)型大陸性氣候，季風(fēng)顯著，四季分明，地貌形態(tài)主要為海積沖積低平原，僅北辰區(qū)西部為沖積低平原、津南區(qū)東南部為海積低平原，全區(qū)地形平緩，海拔較低。

1.2 綠地采樣分類及分布

依據(jù)國(guó)家城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)（CJJ/T 85—2002），結(jié)合天津市環(huán)城四區(qū)的綠地實(shí)際情況，共采集綠地土壤樣品200組，共采集具代表性綠地6類。其中，防護(hù)綠地主要分布于天津市城市主干道，如天津外環(huán)、快速路旁綠地、鐵路防護(hù)林等;街旁綠地主要分布于小型道路周邊的綠地，還有部分廣場(chǎng)綠地;公園綠地主要分布在葉子公園、華明鎮(zhèn)公園及一些居民小區(qū)內(nèi)公園等;居住綠地主要是居民小區(qū)內(nèi)的綠地，如明湖苑內(nèi)小區(qū)綠地、溪堤郡小區(qū)內(nèi)綠地、云錦世家內(nèi)綠地等;公共綠地為主要分布在天津交通職業(yè)學(xué)院、天津商業(yè)大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、天津師范大學(xué)等大學(xué)綠地;工業(yè)綠地主要為工業(yè)用地內(nèi)綠地，如天津供熱廠內(nèi)綠地、天津華潤(rùn)燃?xì)夤緝?nèi)綠地、紡織廠內(nèi)綠地等。

1.3 綠地采樣與測(cè)試

綠地土壤采樣點(diǎn)采用混合采樣法，共采集5個(gè)分樣點(diǎn)，每個(gè)分樣點(diǎn)取樣深度在0～20 cm，混合后重量在1.5 kg左右，現(xiàn)場(chǎng)取好混合樣放入干凈布袋中，布袋上標(biāo)明樣品號(hào)，盡快送至樣品加工基地進(jìn)行樣品加工，加工完成后一次性送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)采樣點(diǎn)配套采集2件土壤容重樣品，樣品土壤質(zhì)地須能代表整個(gè)綠地地塊，容重樣品用環(huán)刀采取，采集完后環(huán)刀兩端立即加玻璃蓋，用尼龍繩將容重樣品捆好以免水分蒸發(fā)。樣品采集完成后，按批次將樣品送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。

綠地土壤樣品測(cè)試工作由天津市地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試中心承擔(dān)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法[8-10]，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際技術(shù)儲(chǔ)備情況，采用X射線熒光光譜法（XRF）測(cè)全磷、全鉀;采用等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)速效鉀;采用容量法（VOL）測(cè)有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮;采用發(fā)射光譜法（ES）測(cè)pH、電導(dǎo)率;采用比色法（COL）測(cè)有效磷;采用環(huán)刀法測(cè)容重和含水量。

1.4 綠地土壤質(zhì)量研究

1.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取。

由于綠地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)研究相對(duì)較少，不同學(xué)者對(duì)此有不同的評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)，綠地土壤本身也受人類活動(dòng)影響較大，該研究主要選取能夠反映土壤肥力質(zhì)量的容重、pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4.2 評(píng)價(jià)方法。

綠地土壤評(píng)價(jià)方法有很多，如加和法、平均值法、因子分析法、層次分析法、加權(quán)平均法等[10-11]，該研究采用改進(jìn)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。公式如下：

P=P iave2+P imin22×（n-1n）（1）式中，P為土壤肥力綜合系數(shù);P iave為土壤各屬性的平均值;P imin為單因子土壤質(zhì)量分肥力系數(shù)中的最小值;n為土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。公式（1）用P imin代替了原內(nèi)梅羅公式中的P imax，并加上修正項(xiàng)（n-1）/n。P imin主要突顯土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)中最差的一個(gè)對(duì)土壤質(zhì)量的影響;修正項(xiàng)（n-1）/n則反映了該評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度，參與評(píng)價(jià)的屬性越多，（n-1）/n就越接近于1，可信度越高[12]。根據(jù)P值定量評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量：P<1.0，差;1.0≤P<1.5，中等;1.5≤P<2.0，良好;P≥2.0，優(yōu)。

為消除指標(biāo)量綱的差別，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。當(dāng)土壤質(zhì)量與土壤屬性呈正相關(guān)時(shí)，如有機(jī)質(zhì)、速效鉀等，P i 可用下列公式來(lái)表達(dá)：

P i=P i=C i/X a（C i≤X a）

P i=1+（C i-X a）/（X c-X a）（X a<C i≤X c）

P i=2+（C i-X c）/（X p-X c）（X c<;C i≤X p）

P i=3（C i>X p）（2）

當(dāng)土壤質(zhì)量與土壤屬性呈負(fù)相關(guān)時(shí)，如容重或pH>7，則P i 可用下列公式來(lái)表達(dá)：

P i=P i=3（C i≤X p）

P i=2+（X c-C i）/（X c-X p）（X p<C i≤X c）

P i=1+（X a-C i）/（X a-X c）（X c<C i≤X a）

P i=X a/C i（C i>X a）（3）

式中，P i 稱為分肥力系數(shù);C i 為指標(biāo)的測(cè)試值;X為指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[主要參考第二次全國(guó)土壤普查、《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014）]，其中 X a、X c 和 X p 分別為“差”級(jí)、“中等”級(jí)和“良好”級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)值見表 1。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重

土壤容重是指在自然狀態(tài)下單位容積土壤的烘干質(zhì)量[11，13]。土壤容重隨空隙狀況而變化，多數(shù)土壤容重在1.0～1.8 g/cm3，其數(shù)值大小與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊和有機(jī)質(zhì)含量等有關(guān)，在理論和生產(chǎn)實(shí)踐中具有多方面的實(shí)用意義[14]。土壤容重增加會(huì)導(dǎo)致土壤通氣蓄水能力變差，也不利于植物的生長(zhǎng)。

由表2可見，綠地土壤容重變化范圍在0.890～1.695 g/cm3，平均值為1.234 g/cm3，各代表性綠地土壤容重含量平均值從大到小依次為居住綠地>公共綠地>公園綠地>工業(yè)綠地>街旁綠地>防護(hù)綠地。多重比較結(jié)果顯示，除防護(hù)綠地容重含量較低外，其余幾種綠地土壤容重?zé)o明顯差異;主要原因是人流量小、踩踏不嚴(yán)重，而其余幾種綠地人流量大、土壤稍緊實(shí)。

統(tǒng)計(jì)分析表明（表2），天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中，78.63% 的土壤容重≤1.350 g/cm3，符合《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014）的要求;21.37% 的土壤容重>1.350 g/cm3，土壤通氣性差，土壤緊實(shí)硬而缺少團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，植物扎根困難。

2.2 土壤有機(jī)質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源，是土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（表3），有機(jī)質(zhì)含量在表層土中變化范圍為3.072～65.177 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量≤12.000 g/kg的占63.54%，屬于較低水平，原因在于城區(qū)周邊大部分綠地開發(fā)時(shí)間較短，有機(jī)質(zhì)積累較少。居住綠地有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高，平均值為16.020 g/kg，公共綠地相對(duì)較低，平均值為10.350 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量平均值從大到小依次為居住土地>工業(yè)綠地>防護(hù)綠地>街旁綠地>公園綠地>公共綠地。

2.3 土壤電導(dǎo)率

土壤電導(dǎo)率是能夠反映土壤信息的一個(gè)重要指標(biāo)，電導(dǎo)率高低能夠反映土壤中含鹽量的多少，是土壤是否適合植物生長(zhǎng)的重要因素。

由表4可見，天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中，電導(dǎo)率平均值為0.475 mS/cm，變化范圍在0.140～3.180 mS/cm，多重比較結(jié)果顯示，工業(yè)綠地電導(dǎo)率平均含量相對(duì)最高，為0.649 mS/cm，街旁綠地電導(dǎo)率平均含量相對(duì)最低，為0.337 mS/cm，防護(hù)綠地、公園綠地、公共綠地之間無(wú)明顯差異。統(tǒng)計(jì)分析表明（表4），天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中，土壤電導(dǎo)率≤1.000 mS/cm 占比達(dá)89.78%，符合《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014），電導(dǎo)率>1.000 mS/cm 占比達(dá)10.22%，土壤鹽分含量較高，不利于植物生長(zhǎng)。其中工業(yè)綠地中電導(dǎo)率>1.000 mS/cm 占比最高，達(dá)21.43%，土壤質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。

2.4 土壤pH

土壤pH是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，pH過(guò)大或過(guò)小都不利于植物生長(zhǎng)和發(fā)育[15]。天津市環(huán)城四區(qū)土壤的酸堿度共分為5級(jí)：pH≤5.0，強(qiáng)酸性;5.0<pH≤6.5，酸性;6.5<pH≤7.5，中性;7.5<pH≤8.5，堿性;pH>8.5，強(qiáng)堿性。

由表5可見，天津市城區(qū)周邊綠地土壤pH均大于7，變化范圍為7.360～8.990，平均值為8.171，標(biāo)準(zhǔn)差為0318，變異系數(shù)為0.039;多重比較分析顯示，不同綠地類型的土壤pH平均含量無(wú)明顯差異，防護(hù)綠地pH符合《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014）占比最高，達(dá)到97.44%。統(tǒng)計(jì)特征表明（表5），環(huán)城四區(qū)綠地土壤中，pH在6.5～8.5的占84.71%，符合《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014）;pH>8.5的占15.29%，屬于強(qiáng)堿性，不利于植物生長(zhǎng)。

2.5 土壤養(yǎng)分元素 土壤養(yǎng)分元素主要有速效養(yǎng)分及全量養(yǎng)分，速效養(yǎng)分是可供農(nóng)作物直接吸收的，全量養(yǎng)分雖不能直接供植物吸收，卻能體現(xiàn)土壤可供養(yǎng)分的潛力，兩者均是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要因素[16-19]。

2.5.1 土壤全量養(yǎng)分。

由表6可見，天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中，全氮含量平均值為1.025 g/kg，變化幅度在0.385～2.140 g/kg;多重比較分析顯示，居住綠地全氮平均含量最高，達(dá)1.112 g/kg，防護(hù)綠地、街旁綠地、工業(yè)綠地三者無(wú)明顯差異;公共綠地與公園綠地之間也無(wú)明顯差異。各代表性綠地全氮含量平均值由高到低依次為居住綠地>工業(yè)綠地>防護(hù)綠地>街旁綠地>公園綠地>公共綠地。

天津市城區(qū)周邊綠地全鉀含量全部大于15.00 g/kg，平均值為21.42 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.5，變異系數(shù)為0.07，各綠地之間全鉀含量相差不大。

天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中全磷含量平均值為0.854 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.3，變異系數(shù)為0.35;多重比較分析顯示，居住綠地土壤中全磷平均含量最高，為0.953 g/kg，公共綠地土壤中全磷平均含量最低，為0.788 g/kg，其余幾種綠地?zé)o明顯差異。

據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，天津市環(huán)城四區(qū)綠地中全氮含量在中等偏上（>1.0 g/kg）的占51.56%，環(huán)城四區(qū)綠地土壤中全氮含量一般;全磷含量在中等以上（>0.6 g/kg）的占96.35%，環(huán)城四區(qū)綠地中的磷供應(yīng)含量較充足;天津市城區(qū)周邊綠地全鉀含量在中等以上的占100%，綠地土壤中全鉀含量充足。

2.5.2 土壤速效養(yǎng)分。

從表7可以看出，

環(huán)城四區(qū)綠地堿解氮平均值為65.19 mg/kg，變化范圍在18.90～168.00 mg/kg，堿解氮平均含量順序?yàn)榫幼⊥恋?gt;防護(hù)綠地>工業(yè)綠地>街旁綠地>公園綠地>公共綠地;根據(jù)天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，天津環(huán)城四區(qū)綠地土壤中堿解氮含量≥40.00 mg/kg占比達(dá)85.00%，能夠滿足符合天津市規(guī)范要求，但仍有15.00%綠地土壤中堿解氮含量<40.00 mg/kg，供氮不足。

天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中速效鉀含量變化在99.44～1 145.00 mg/kg，平均值317.43 mg/kg，整體含量較高;根據(jù)天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，綠地土壤中速效鉀含量均超過(guò)80.00 mg/kg，全部符合天津市規(guī)范要求，土壤中速效鉀含量豐富。

天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤中有效磷含量變化在4.42～121.65 mg/kg，平均值為20.36 mg/kg;綠地土壤中有效磷含量≥8.00 mg/kg達(dá)到91.00%，滿足《天津市園林綠化土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DB/T 29-226—2014），有效磷含量<8.00 mg/kg占比為9.00%，供磷能力不足。

2.6 綠地質(zhì)量綜合評(píng)價(jià) 統(tǒng)計(jì)計(jì)算發(fā)現(xiàn)（表8），天津市城區(qū)周邊綠地土壤總體肥力為中等（P=1.413），不同類型綠地肥力指數(shù)（P）大小依次為防護(hù)綠地（1.464）>居住綠地（1461）>工業(yè)綠地（1.427）>街旁綠地（1.406）>公園綠地（1.389）>公共綠地（1.332），分析其原因主要是環(huán)城四區(qū)近幾年發(fā)展迅速，但缺乏養(yǎng)分積累，整體肥力較低，城市綠地缺乏有效管理與保護(hù)也是造成肥力降低的一個(gè)重要方面。評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)防護(hù)綠地和居住綠地肥力較高，原因是防護(hù)綠地附近人流量小，踩踏不嚴(yán)重，并且防護(hù)綠地植被多為喬灌草組合，枯枝落葉有效地補(bǔ)充了土壤，使其營(yíng)養(yǎng)組分較為充足;居住綠地較好的原因是大部分小區(qū)物業(yè)完善，管理和維護(hù)到位，人為踩踏較少;而公共綠地等肥力較低是因?yàn)槲词艿匠浞直Ｗo(hù)，警示或欄桿等保護(hù)措施不足，人為踐踏較多，甚至出現(xiàn)大面積綠地退化而未及時(shí)整治現(xiàn)象。為進(jìn)一步提高城市綠地總體質(zhì)量，建議加強(qiáng)城市綠地土壤的管理和保護(hù)，避免人為踐踏導(dǎo)致容重增加，另一方面針對(duì)有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素不足的情況，可以通過(guò)施加有機(jī)肥或者將掉落的樹葉殘枝等翻耕后埋入土壤，用以提高土壤肥力。

3 結(jié)論與建議

通過(guò)野外調(diào)查和室內(nèi)分析，系統(tǒng)分析了天津市中心城區(qū)周邊綠地土壤基本指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，對(duì)綠地土壤進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，天津市環(huán)城四區(qū)綠地土壤pH在6.5～8.5的占84.71%，屬堿性土;0～20 cm土壤中全鉀、全磷、速效鉀等含量充足，能夠滿足植物生長(zhǎng)需要;土壤中有機(jī)質(zhì)含量大部分小于12.000 g/kg，含量很低;電導(dǎo)率>1.000 mS/cm 占比達(dá)10.22%，土壤鹽分含量較高，不利于植物生長(zhǎng);天津市環(huán)城四區(qū)綠地總體肥力屬中等，主要表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)積累不足，全氮、堿解氮、有效磷等營(yíng)養(yǎng)成分不足。

為更好維護(hù)綠地土壤、提高土壤質(zhì)量，提出以下幾點(diǎn)建議：①針對(duì)鹽漬化土壤，可通過(guò)施加化學(xué)改良劑、淋洗脫鹽、深翻松耕、換土以及栽種耐鹽植物等綜合治理措施來(lái)進(jìn)行改良;②提高綠地保護(hù)意識(shí)，注重綠地土壤保護(hù)，避免人為踩踏壓實(shí)導(dǎo)致容重增加;③綠地土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮等營(yíng)養(yǎng)成分含量較低，可針對(duì)性施加有機(jī)肥料或落葉腐爛后翻入土壤來(lái)增加土壤營(yíng)養(yǎng)。

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