頤和園土壤環(huán)境健康評價研究

關(guān)鍵詞：頤和園；土壤健康；綠地；層次分析法

中圖分類號：X820 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B前言

土壤健康作為維持生態(tài)平衡和人類健康的重要組成部分，其定義涵蓋了土地利用范圍內(nèi)土壤維持生物生產(chǎn)力、保持環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)植物、動物和人類健康的能力。以往的土壤評價工作主要基于單一土壤功能展開，通過制定評價等級標(biāo)準(zhǔn)，確定土壤物理性狀、營養(yǎng)性狀和污染性狀等指標(biāo)。然而，現(xiàn)實中影響土壤健康的因素繁多，為了全面評估土壤健康狀況，需要建立一個多主體參與的土壤健康系統(tǒng)評價體系。評價過程中應(yīng)意識到指標(biāo)選擇的局限性，各種因素均可能對評價結(jié)果產(chǎn)生影響，需要不斷完善相關(guān)研究。

層次分析法結(jié)合模糊綜合評價方法被廣泛應(yīng)用于土壤環(huán)境健康評價中，能夠確定指標(biāo)權(quán)重并進(jìn)行綜合評價，是一種簡便高效的評價方法。研究以頤和園為例，通過實地調(diào)查和采樣，運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評價法對該公園綠地的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合評價?？梢愿娴亓私忸U和園土壤的健康狀況，有針對性地制定提升土壤健康的措施。這不僅有助于保護(hù)頤和園自然環(huán)境和文化遺產(chǎn)，也有助于提高城市綠地土壤的質(zhì)量，促進(jìn)健康城市發(fā)展。此舉旨在提供客觀的土壤環(huán)境現(xiàn)狀，為頤和園的管理決策提供科學(xué)依據(jù)，同時為未來的科學(xué)研究和相關(guān)法規(guī)的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1樣地背景概況

頤和園位于北京市海淀區(qū)，該區(qū)域處于暖溫帶上，四季分明，冬季寒冷綿長，最低溫-14℃至—20℃之間，極端可達(dá)-27℃，春秋短暫，夏季炎熱，最高溫35℃至40℃之間，極端可達(dá)43℃，屬于典型的半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。區(qū)域內(nèi)多年平均降水量為595mm，降水的80%集中發(fā)生在夏季，其他季節(jié)少雨。

1.2樣品采集與分析

土壤采集區(qū)域類型主要分為宿根花卉種植區(qū)、針闊葉混交林區(qū)、野生地被區(qū)、落葉喬木區(qū)和游人踐踏區(qū)五種類型，采樣點(diǎn)遍布頤和園各個區(qū)域，共設(shè)置了17個采樣點(diǎn)，其中采樣1、2、3、10、11、15、16、17位于東北區(qū)。采點(diǎn)5、6、8、13位于西部區(qū)域。采樣點(diǎn)4位于東部區(qū)域，采樣點(diǎn)12及14位于南部區(qū)域。

研究樣品的采樣時間為2017年8月21日、8月25日和9月4日，用環(huán)刀取土分析土壤容重和土壤含水率，其它理化指標(biāo)分析用的土壤樣品在樣點(diǎn)內(nèi)采用隨機(jī)采樣法進(jìn)行采樣，混合均勻后為該樣點(diǎn)土壤樣品，取樣深度為0～20 cm，取土?xí)r回避人工填充物。采集的土壤樣品被立即帶回實驗室，經(jīng)挑揀雜物和過篩后，經(jīng)風(fēng)干、挑揀雜物和過篩后備土壤化學(xué)性質(zhì)分析用，土壤指標(biāo)測定方法見表1。

1.3層次分析法

基于層次分析法（AHP），將頤和園土壤健康綜合評價體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個層次。目標(biāo)層為頤和園土壤健康狀況，準(zhǔn)則層為土壤物理性狀、土壤營養(yǎng)性狀和土壤污染性狀3個層次，指標(biāo)層為pH、土壤有機(jī)質(zhì)等18項指標(biāo)（見表2）。

1.4土壤的模糊綜合評價

1.4.1等級評分標(biāo)準(zhǔn)的建立

研究采用模糊綜合評價法，對頤和園的土壤健康進(jìn)行綜合評價。首先，依據(jù)土壤健康指數(shù)將土壤劃分為5個等級，即優(yōu)（0.8～1.0）、良（0.6～0.8）、中（0.4～0.6）、較差（0.2～0.4）、差（0～0.2）；然后，參考已有的研究成果，結(jié)合頤和園土壤的實際情況，依據(jù)《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T28407-2012）等相關(guān)研究成果確定土壤質(zhì)量指標(biāo)分級及賦分規(guī)則，《農(nóng)用地定級規(guī)程》（GB/T 28405-2012）、《耕地質(zhì)量等級》（GB/T 33469-2016）、全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標(biāo)準(zhǔn)①（全國土壤普查辦公室1998）和《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（ GB 15618-2018）得出各指標(biāo)的評價等級標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.2構(gòu)建評價模型

頤和園的土壤物理性狀，土壤含水率實測值按照評分等級處于優(yōu)良的水平；土壤容重處于中的水平，土壤容重較高，表明土壤密度大；土壤pH值范圍在6.98～8.68，基本都屬于堿性土。土壤營養(yǎng)性狀，整體土壤有機(jī)質(zhì)含量很低，需對其進(jìn)行較大程度的提高，增施有機(jī)肥。在全態(tài)氮磷鉀中，需要對園內(nèi)土壤中氮和鉀儲量進(jìn)行補(bǔ)充，在速效養(yǎng)分方面需要對有效磷進(jìn)行補(bǔ)充。土壤污染性狀，Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、均不存在超標(biāo)情況，Cd、As未檢測出，只有Hg元素超標(biāo)且較嚴(yán)重，原因可能是由于過度施肥導(dǎo)致土壤重金屬元素積累。

3討論

對頤和園土壤物理與營養(yǎng)性質(zhì)各項指標(biāo)的測定，掌握了其目前的狀態(tài)和存在的問題。容重是土壤最重要的物理性質(zhì)之一，不僅能反映土壤質(zhì)量和土壤生產(chǎn)力水平。頤和園土壤主要以壤土為主，土壤容重在1.06～1.43g/cm³之間。土壤pH值范圍在6.98～8.68，基本都屬于堿性土。在物理性質(zhì)方面，樣地的土壤容重較高，表明土壤密度大，總體處于較差的一個水平，需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對土壤進(jìn)行疏松處理，有利于植物的生長。在營養(yǎng)性質(zhì)方面，土壤樣為強(qiáng)堿性土壤，不利于植物生長，需要人為地將酸堿度調(diào)為中性土壤。表層土壤有機(jī)質(zhì)對土壤侵蝕的控制以及土壤飽和導(dǎo)水率的提高起著重要作用。在土壤有機(jī)質(zhì)含量中，園內(nèi)整體土壤有機(jī)質(zhì)含量很低，需對其進(jìn)行較大程度的提高，增施有機(jī)肥。土壤速效磷是植物體磷素的直接來源。需要對園中土壤中氮和鉀儲量進(jìn)行補(bǔ)充，在速效養(yǎng)分方面需要對有效磷進(jìn)行補(bǔ)充。土壤物理性質(zhì)影響因素主要是人為干擾，游人踩踏造成土壤板結(jié)，透氣透水能力降低應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行人為土壤結(jié)構(gòu)改良。宿根花卉種植區(qū)域，人工管護(hù)使得這些樣地土壤質(zhì)地疏松，通氣、透水性能良好。頤和園土壤有機(jī)質(zhì)含量屬于較低水平，應(yīng)加以重視提高其含量。在土壤養(yǎng)分方面發(fā)現(xiàn)經(jīng)過人為施肥土壤明顯高于其他土壤，野生地被和混交林區(qū)域土壤養(yǎng)分含量處于中等水平，土壤板結(jié)土壤養(yǎng)分含量最低，是由于游客踩踏導(dǎo)致。同時部分樣土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其它樣地，是由于人為過度施肥導(dǎo)致，建議在施肥方面應(yīng)注意不可過度，造成浪費(fèi)甚至污染。在土壤板結(jié)土壤結(jié)構(gòu)破壞養(yǎng)分流失嚴(yán)重區(qū)域要進(jìn)行重點(diǎn)人為管理及時補(bǔ)種植物與施肥，保持園內(nèi)土壤養(yǎng)分含量的均勻。

頤和園土壤污染性狀金屬元素含量的測定，園內(nèi)土壤金屬含量有部分樣地中含有汞元素并且有較嚴(yán)重的超標(biāo)。在園內(nèi)同時發(fā)現(xiàn)部分樣地較其他樣地金屬元素含量高。原因可能是由于人為施肥導(dǎo)致土壤金屬元素的積累，雖然目前不存在超標(biāo)情況，但要對一些金屬元素含量相對較高的土壤含量高的原因進(jìn)行分析，降低未來超標(biāo)風(fēng)險。同時還發(fā)現(xiàn)一些人為干擾程度較大（如宿根花卉類和落葉喬木類）土壤中金屬含量普遍高于一些自然程度較高人為干擾較少的土壤（如真闊葉混交林和野生地被類），因此人為活動可能會影響土壤金屬元素含量，導(dǎo)致其升高。

在土壤金屬含量方面，Cu、Zn、Cr、Ni、Pb均不存在超標(biāo)情況，只有Hg元素超標(biāo)且較嚴(yán)重，分析原因可能是由于過度施肥導(dǎo)致土壤重金屬元素積累。并且宿根花卉類和落葉喬木類土壤中各種金屬元素含量普遍高于其他類型土壤，這表明人為施肥在一定程度上會導(dǎo)致土壤中金屬元素的積累，人為施肥較多土壤存在金屬元素超標(biāo)風(fēng)險。所以在施肥管理過程中應(yīng)避免過度施肥，多施有機(jī)肥，同時可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

4結(jié)論

文章研究頤和園土壤環(huán)境健康評價，結(jié)論如下：從土壤物理性狀、營養(yǎng)性狀和污染性狀3個方面選取18個指標(biāo)構(gòu)建了頤和園土壤健康評價體系，并確定了指標(biāo)因子權(quán)重，對頤和園綠地內(nèi)土壤進(jìn)行健康綜合評價。評價結(jié)果表明，頤和園綠地內(nèi)土壤的健康綜合指數(shù)為0.7903，處于“亞健康”[0.4 0.6）狀態(tài)。頤和園綠地土壤主要存在問題有土壤營養(yǎng)偏低，速效氮、磷、鉀等含量不足以提供植被生長，土壤有機(jī)質(zhì)含量偏少，導(dǎo)致土壤存在板結(jié)現(xiàn)象。部分樣點(diǎn)重金屬汞超標(biāo)嚴(yán)重，分析與農(nóng)藥的施用有一定關(guān)聯(lián)。建議頤和園綠地養(yǎng)護(hù)過程中多使用有機(jī)肥料，提高土壤肥力同時改良土壤結(jié)構(gòu)，并減少農(nóng)藥使用，優(yōu)先采用生物防治手段，避免重金屬的富集。