武漢城市綠地土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)

康凱麗 涂繼紅 余勁夫 王樸

摘? ? 要：為探討武漢城市綠地土壤肥力質(zhì)量，采集了武漢市公園綠地、附屬綠地、道路綠地及區(qū)域綠地4種綠地類型，186份土壤樣本，測定了土壤pH、電導(dǎo)率（EC）、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等6項(xiàng)肥力指標(biāo)，參照全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和綠化種植土壤標(biāo)準(zhǔn)，利用內(nèi)梅羅指數(shù)法4種綠地類型的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：武漢市綠地土壤pH值在5.05～10.89之間，EC值在0.01～2.04 mS·cm-1之間，有機(jī)質(zhì)平均含量為23.04 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量 分別為60.13，16.41 mg·kg-1;126.76 mg·kg-1;有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分含量屬中等或偏上水平;不同類型綠地肥力綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在0.66～2.06，排序?yàn)閰^(qū)域綠地>附屬綠地>公園綠地>道路綠地，區(qū)域綠地、附屬綠地土壤肥力評(píng)級(jí)為良，公園綠地評(píng)級(jí)為一般，道路綠地評(píng)級(jí)為差。綜上，改善綠地土壤pH值及提升有機(jī)質(zhì)含量仍是武漢市綠地土壤肥力質(zhì)量提升的重要措施。

關(guān)鍵詞：土壤肥力;綠地類型;內(nèi)梅羅指數(shù)法

中圖分類號(hào)：S153.6? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.06.014

Soil Quality Evaluation on Urban Green Land in Wuhan

KANG Kaili， TU Jihong， YU Jingfu， WANG Pu

（Wuhan Institute of Landscape Architecture， Hubei， Wuhan 430081， China）

Abstract： In order to explore the soil fertility quality of urban green land in Wuhan， a total of 186 soil samples were collected from regional green land， affiliated green land， park green land and road green land in Wuhan， and six soil fertility indexes were measured. The soil fertility quality was evaluated by nemero index method referring to grading standard of the second national soil census and the planting soil standard. The results showed that the pH value of green soil in Wuhan ranged from 5.05 to 10.89， and the EC value was between 0.01 mS·cm-1 and 2.04 mS·cm-1. The average organic matter content of green soil was 23.04 g·kg-1， and the average contents of hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium were 60.13 mg·kg-1， 16.41 mg·kg-1 and 126.76 mg·kg-1， respectively. The contents of organic matter and available nutrients were medium or above. The comprehensive evaluation index of different types of green land fertility ranged from 0.66 to 2.06， and the order was regional green land > affiliated green land > park green land > road green land. The soil fertility rating of regional green land and affiliated green land was good， park green land was average， and road green land was poor.In conclusion， improving the pH value and increasing the organic matter content of the green land are still important measures to improve the soil fertility and quality of the urban green land in Wuhan.

Key words： soil fertility; types of green land; nemero index method

城市綠地土壤是城市綠化的基礎(chǔ)，是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，作為植物生長的介質(zhì)，其質(zhì)量直接影響著植物長勢、景觀功能及生態(tài)效益的發(fā)揮[1-2]。土壤肥力質(zhì)量是土壤質(zhì)量的表現(xiàn)形式之一，是土壤為植物生長供應(yīng)及協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的綜合反應(yīng)[3-4]，其中土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀及其有效態(tài)、pH等是土壤肥力的重要表現(xiàn)形式，直接影響植被生產(chǎn)力[5]。在城市化過程中，由于人為活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾，城市綠地土壤的性質(zhì)發(fā)生了顯著變化，因此有必要對(duì)城市綠地土壤進(jìn)行肥力評(píng)價(jià)。土壤肥力綜合評(píng)價(jià)的方法主要有綜合肥力指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、主成分分析-聚類分析結(jié)合法等[6]。內(nèi)梅羅指數(shù)法多用于土壤污染、水體質(zhì)量的評(píng)價(jià)，亦可用于農(nóng)田、草地、城市綠地等進(jìn)行土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)[7-8]。伍海兵等[9]構(gòu)建了城市綠地土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法，采用隸屬度函數(shù)和修正內(nèi)梅羅指數(shù)方法對(duì)上海綠地土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，表明該方法與土壤的真實(shí)肥力水平、植物生長表現(xiàn)一致。目前國內(nèi)對(duì)城市綠地土壤肥力的研究主要集中在上海、北京、杭州等城市[10-12]，武漢市尚未開展綠地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的相關(guān)研究，因此本研究基于土壤肥力特征，對(duì)武漢市綠地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行初步探討，以期掌握武漢市綠地土壤肥力現(xiàn)狀及不同綠地類型土壤肥力差異，為武漢市園林基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

武漢市位于湖北省東部、長江與漢水交匯處，地理位置為北緯29°58′～31°22′，東經(jīng)113°410′～115°05′。武漢市屬北亞熱帶季風(fēng)性（濕潤）氣候，年平均氣溫15.8～17.5 ℃，年降水量1 150～1 450 mm，降雨集中在每年6—8月份。武漢市地貌屬鄂東南丘陵經(jīng)漢江平原東緣向大別山南麓低山丘陵過渡地區(qū)的地貌，主要土壤類型有黃棕壤、潮土和紅壤。

1.2 土壤樣品采集

采用分層抽樣法在武漢市設(shè)立186塊樣地，參照城市綠地分類方法，分別選取公園綠地（綜合公園、游園等） 41塊、附屬綠地（住宅小區(qū)、公共服務(wù)設(shè)施附屬綠地）44塊、道路綠地（市區(qū)主干道及街道綠化帶）65塊、區(qū)域綠地（自然風(fēng)景區(qū)、農(nóng)田防護(hù)林等）36塊，每塊樣地采集0～30 cm土壤，按四分法取混合成1個(gè)樣品，帶回室內(nèi)分析，待樣品自然風(fēng)干后，粉碎研磨，分別過2 mm和0.25 mm土壤篩備用。

1.3 土壤肥力指標(biāo)測定

選擇pH、電導(dǎo)率（EC）、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等6項(xiàng)為城市綠地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。土壤pH值采用電位法測定，電導(dǎo)率采用電極法測定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定[13]。

1.4 綠地土壤肥力指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

為消除各指標(biāo)間因量綱和數(shù)量級(jí)引起的差異，需對(duì)各肥力指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，參照全國第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化種植土壤》進(jìn)行土壤養(yǎng)分含量分級(jí)，采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[9]。1.4.1 土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分級(jí)見表1，并按表2隸屬函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.4.2 土壤pH、EC值標(biāo)準(zhǔn)化 土壤pH、EC值過高或過低均不利于植物生長，土壤pH值按表3隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，土壤EC值按表4隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1.5 綠地土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

采用修正的內(nèi)梅羅法，對(duì)武漢市綠地土壤肥力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算公式如下：

F =

式中，F(xiàn)為土壤肥力質(zhì)量綜合指數(shù);Fi為土壤肥力各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值的均值;Fimin為各肥力指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值中的最小值;n為土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。依據(jù)F值將綠地土壤肥力質(zhì)量劃分為4個(gè)等級(jí)：F≥2.7，土壤肥力為很肥沃，質(zhì)量評(píng)級(jí)為優(yōu);1.8 ≤F< 2.7，土壤肥力為肥沃，質(zhì)量評(píng)級(jí)為良;0.9≤F<1.8，土壤肥力為中等，質(zhì)量評(píng)級(jí)為一般;F<0.9，土壤肥力為貧瘠，質(zhì)量評(píng)級(jí)為差。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用SPSS軟件進(jìn)行多重比較及方差分析，用Excel分析土壤肥力指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征并繪制表格。

2 結(jié)果與分析

2.1 武漢城市綠地土壤肥力指標(biāo)

由表5可知，武漢城市綠地土壤的pH值在5.05～10.89之間，均值為7.97，pH值在7.5～8.5之間的樣點(diǎn)數(shù)占49.5%，pH值大于8.5的樣點(diǎn)數(shù)占27.4%，堿性樣點(diǎn)數(shù)占比達(dá)76.9%，整體有向堿性發(fā)展的趨勢[14]。pH值對(duì)土壤中養(yǎng)分元素的狀態(tài)和有效性有重要影響，pH值過高或過低都會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分的流失或固定，影響植物吸收。綠地土壤的電導(dǎo)率在0.01～2.04 mS·cm-1之間，一般適合綠色植物的EC值在0.35～0.5 mS·cm-1之間，該區(qū)域的樣點(diǎn)數(shù)占比為18.3%，當(dāng)EC值小于0.1 mS·cm-1，間接說明土壤中可溶性養(yǎng)分較低[10]，植物生長受阻，武漢城市綠地土壤的EC均值為0.13 mS·cm-1，整體偏低。有機(jī)質(zhì)含量在0.37～207.60? g·kg-1之間，均值為23.04 g·kg-1，含量在20 g·kg-1以上的樣點(diǎn)數(shù)占34.9%，參照養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)含量為中等偏上水平。堿解氮含量在1.13～620.09 mg·kg-1之間，平均含量為60.73 mg·kg-1，數(shù)值大于60 mg·kg-1的樣點(diǎn)比例為39.2%，整體屬中等水平。有效磷最低含量僅為0.07 mg·kg-1，最高可達(dá)120.88 mg·kg-1，均值為16.41 mg·kg-1，含量在15 mg·kg-1以上樣點(diǎn)數(shù)占33.3%，為中等偏上水平。速效鉀含量在21.32～614.32 mg·kg-1之間，平均含量為126.76 mg·kg-1，含量高于100 mg·kg-1的樣點(diǎn)比例為45.2%，屬中等偏上水平。從變異系數(shù)來看，土壤pH值最小，為11.04%，呈弱變異，EC值最高，達(dá)171.34%，其他依次為有機(jī)質(zhì)（135.14% ） >有效磷（ 126.24% ） >堿解氮（116.71%），均達(dá)強(qiáng)變異，速效鉀（86.81% ）為中等變異[15]。

2.2 不同綠地類型土壤肥力質(zhì)量與評(píng)價(jià)

武漢不同綠地類型土壤肥力指標(biāo)見表6。由表6可知，pH值表現(xiàn)為區(qū)域綠地<附屬綠地<公園綠地<道路綠地，除區(qū)域綠地土壤基本呈中性外，其他綠地均呈堿性。EC值最高為區(qū)域綠地，平均為0.244? mS·cm-1，顯著高于其他類型綠地，道路綠地最低，僅為0.099 mS·cm-1。有機(jī)質(zhì)含量依次為區(qū)域綠地（48.06 g·kg-1）>附屬綠地（22.56 g·kg-1）>公園綠地（19.14 g·kg-1）>道路綠地（11.96 g·kg-1），區(qū)域綠地有機(jī)質(zhì)達(dá)優(yōu)級(jí)水平，與其他類型綠地差異顯著，附屬綠地和公園綠地為中等水平，道路綠地有機(jī)質(zhì)含量最低，處于較差水平。不同綠地類型的堿解氮、有效磷含量變化趨勢一致，均為附屬綠地>區(qū)域綠地>公園綠地>道路綠地。附屬綠地各養(yǎng)分含量最高，其中有效磷達(dá)優(yōu)級(jí)水平，堿解氮和速效鉀為中等偏上水平。區(qū)域綠地有效氮、磷、鉀含量較高，均在中等水平以上。公園綠地的有效養(yǎng)分含量偏低，屬中等偏下水平。道路綠地堿解氮和有效磷含量最低，為較差水平，速效鉀含量較高，在中等偏上水平。

基于內(nèi)梅羅指數(shù)法（Pi）的土壤肥力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表7。其中，區(qū)域綠地的pH值、EC值、有機(jī)質(zhì)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值最高，分別為3.00，2.58，3.00，附屬綠地堿解氮、有效磷、速效鉀單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值最高，分別為2.49，3.00，2.76，道路綠地除速效鉀外，其他指標(biāo)的評(píng)價(jià)值在0～1.53之間，均處于最低。不同綠地類型的內(nèi)梅羅指數(shù)綜合評(píng)價(jià)值在0.66～2.06之間，由大到小依次為區(qū)域綠地>附屬綠地>公園綠地>道路綠地，區(qū)域綠地土壤肥力最高，其次為附屬綠地，綜合評(píng)價(jià)值分別為2.06和1.91，土壤肥力評(píng)級(jí)為良。通常市區(qū)公園土壤比郊區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)和速效氮、磷、鉀均有顯著降低[16]，區(qū)域綠地采樣范圍主要包括郊野公園、森林公園，受人為干擾較少，且植物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凋落物量大、分解速度快，具有更好的養(yǎng)分歸還條件和養(yǎng)分積蓄能力[17]。附屬綠地多為居住用地、公共管理與公共服務(wù)設(shè)施用地，此類綠地面積不大，適合精細(xì)化養(yǎng)護(hù)，土壤肥力較高。公園綠地綜合評(píng)價(jià)值為1.48，土壤肥力中等，質(zhì)量評(píng)級(jí)為一般，道路綠地綜合評(píng)價(jià)值最低，為0.66，土壤肥力貧瘠，評(píng)級(jí)為差。公園綠地取樣點(diǎn)主要為大型公園、新建游園及口袋公園，在建設(shè)過程中多用生客土，養(yǎng)分含量缺乏，加之建成年限較短，土壤未完全培肥熟化。道路綠地主要受市政工程的影響，綠化土壤中含有大量外源侵入體，導(dǎo)致土壤肥力下降。

2.3 相關(guān)性分析

為更好地了解土壤肥力指標(biāo)間的相互關(guān)系，對(duì)不同類型綠地土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表8。由表8可知，pH值與EC值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量呈負(fù)相關(guān)，其中有機(jī)質(zhì)含量與pH值相關(guān)系數(shù)為-0.988，達(dá)顯著水平，這與前人研究結(jié)果一致[18]。EC值與有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量的相關(guān)系數(shù)在0.299～0.984之間，其中有機(jī)質(zhì)與EC之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.984。有機(jī)質(zhì)含量與堿解氮、有效磷、速效鉀含量均呈正相關(guān)關(guān)系，土壤有機(jī)質(zhì)是維持土壤肥力的核心指標(biāo)，是土壤中各種營養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來源，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分有效性及土壤生物多樣性均有重要影響[19]。有效磷與堿解氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.962，速效鉀與有效磷含量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.89，表明速效養(yǎng)分具有明顯同源性[20]。3 結(jié)論與討論

武漢市城市綠地土壤pH值平均為7.94，土壤偏堿性，主要是由于在城市建設(shè)過程中大量碳酸鈣及鈣鎂碳酸鹽等堿性物質(zhì)進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤pH值上升[21]。武漢城市綠地土壤的EC值較低，平均為0.13 mS·cm-1，說明土壤中缺乏一些活性養(yǎng)分離子。土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分指標(biāo)平均含量為中等或偏上水平，但變異性較大，土壤養(yǎng)分含量分布不均衡。通常認(rèn)為，與自然土壤相比，城市土壤不能提供充足的速效N、P、K供園林植物吸收利用[22]，但在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，速效養(yǎng)分含量并不是限制城市土壤肥力的關(guān)鍵因素[23]。不同土地利用方式可使土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生變化，對(duì)土壤肥力有顯著影響[24]。

武漢不同綠地類型的土壤肥力質(zhì)量的內(nèi)梅羅指數(shù)綜合評(píng)價(jià)值在0.66～2.06之間，由大到小依次為區(qū)域綠地>附屬綠地>公園綠地>道路綠地，區(qū)域綠地、附屬綠地的土壤肥力質(zhì)量評(píng)級(jí)為良，公園綠地評(píng)級(jí)為一般，道路綠地評(píng)級(jí)為差。加強(qiáng)城市綠化建設(shè)用土及回填土質(zhì)量管理尤為重要。改善綠地土壤pH值及提升有機(jī)質(zhì)含量仍是武漢市綠地土壤肥力質(zhì)量提升的重要措施。

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