日照市城區綠地土壤肥力質量評價

田緒慶，陳為峰，申宏偉

（1.山東農業大學 資源與環境學院，山東 泰安271018；2.日照市園林管理局，山東 日照276800）

隨著人們生活質量的不斷提高，城市生態環境受到普遍關注。城市園林綠化在改善城市生態環境、美化城市景觀方面起著不可替代的作用。綠地土壤是綠色植物的生長介質和營養供給者，其養分狀況對綠化質量和綠地系統生態功能的發揮起著重要作用。由于人類活動的影響，城市綠地土壤的理化特性大都發生了顯著的改變，且障礙因素頗多，嚴重影響和制約了城市綠地質量和綠化效果。近年來，城市綠地土壤研究已成為熱點問題，國內一些城市如濟南、上海、重慶、徐州、許昌、杭州、哈爾濱等地均對當地各種類型綠地的土壤質量進行了綜合評價和研究［1－7］，這些研究成果在當地的綠地建設中起到了重要的指導作用。日照市在這一領域的研究還存在較大空白，筆者研究了日照市不同綠地肥力質量，以期為日照市綠地土壤的管理和改良提供理論依據，促進生態城市的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

日照市位于山東省南部黃海之濱（118°25′—119°39′E，35°04′—36°04′N），屬暖溫帶半濕潤季風氣候，年平均降水量868.5mm，多年平均氣溫12.6℃，無霜期213d，年平均日照2 520.2h，日照率為57%。構成全市土壤主體的主要是棕壤土大類，土層厚度一般在20—30cm。

1.2 采樣綠地功能區類型的劃分

本試驗采樣綠地功能區類型有廣場綠地、公園綠地、道路綠地、居住區綠地、市政單位綠地、校園綠地、苗木生產區七種類型；植被類型主要有草坪類、灌木類、喬木類三種類型；采樣點的具體布設情況見表1。

1.3 土壤樣品的采集處理與測定

草坪地被采集0—20cm土壤，灌木類采集0—20，20—40cm土壤，喬木類采集0—20，20—40，40—60cm土壤。布設城市綠地土壤采樣點46個，1個城郊農田采樣點和1個自然植被土壤采樣點，總計48個土壤采樣點，如表1所示；2013年8月采集混合土壤樣品101份，每個土樣均為多點混合樣，土壤樣品風干、研磨、過篩后，待測土壤質地、容重和養分等理化指標。于2013年9月30日前完成101份土壤樣品理化指標的測定。

表1 日照市城區綠地分類及土壤采樣點布置

1.4 測定指標及方法

土壤肥力質量測定指標包含土壤容重、pH、電導率、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀。土壤樣品理化指標測定方法如下［8］。

土壤容重：環刀法；pH：水土比2.5∶1，懸液電位法；電導率：水土比5∶1，浸提電導法；有機質：重鉻酸氧化，外加熱法；堿解氮：擴散法；有效磷：Olsen法；速效鉀：1mol/L NH4OAc浸提，火焰光度法。

1.5 土壤質量評價方法

1.5.1 土壤單因素肥力評價方法與標準 本研究參照全國第二次土壤普查及有關標準（表2）對日照市城區綠地土壤速效氮磷鉀、有機質、pH、電導率及水溶性鹽等分別進行評價。

1.5.2 土壤綜合肥力質量評價方法 本研究采用改進的內梅洛綜合指數法［5］對日照市城區綠地土壤肥力質量進行綜合評價。

參照第二次土壤普查中的土壤各屬性分級標準（表3）對所選指標參數進行標準化以消除各參數之間的量綱差別，標準化處理的方法如下：當屬性值屬于差的一級，即Ci≤Xa時，Pi＝Ci/Xa（Pi≤1）；

當屬性值屬于中等一級，即Xa＜Ci≤Xb時，Pi＝1＋（Ci－Xa）/（Xb－Xa）（1＜Pi≤2）；

當屬性值屬于較好一級，即Xb＜Ci≤Xc時，Pi＝2＋（Ci－Xb）/（Xc－Xb）（2＜Pi＜3）；

當屬性值屬于好的一級，即Ci＞Xc時，Pi＝3。

上述各式中，Pi為屬性分系數，Ci為該屬性測定值，Xa，Xb，Xc為分級指標。

根據調查測試情況，本研究采用的評價指標有電導率、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀。

通過標準化后，同一級別的各屬性分肥力系數比較接近，便于對比分析，當某屬性測定值超過好的標準（即Ci＞Xc）時，肥力系數也不再提高，反映植物生長對某屬性的要求并不是越高越好，這與生產實踐是相符的。最后采用修正的內梅羅公式計算綜合肥力系數：

式中：P——土壤綜合肥力系數；Pi——土壤各屬性分肥力系數的平均值；Pimin——土壤各屬性分肥力系數的最小值；n——參與評價的土壤屬性個數。

表2 土壤養分含量分級標準

表3 土壤各屬性分級標準

表4 土壤綜合肥力系數分級標準

1.5.3 土壤質量退化評價方法 本研究采用土壤質量退化指數法［9］對日照市城區綠地土壤質量退化進行評價。土壤退化指數的計算可依據Adejuwon提出的計算公式［10］，公式如下：

式中：DI——土壤質量退化指數；xi——土壤質量指示的物理和化學因子；ˉxi——自然林狀態下土壤物理化學因子的基準值，即基準土壤類型各土壤屬性值。

本研究以城郊農田土壤為基準，采用的指標有容重、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、電導率。需要說明的是，由于土壤容重值增高通常表明土壤有退化的趨勢［11］，因此實際計算中采用容重差值的相反數。

計算出的土壤退化指數可反映出土壤從基準狀況下變化的幅度，定量的體現了土壤退化和改善的程度，即正直表示土壤質量有所改善，而負值表示土壤有退化的趨勢［12－13］。如果 DI值大于－5%，表明土壤沒有退化，在－5%～－10%表明了土壤有了輕微的退化，在－10%～－20%表明有了中度的退化，如果小于－20%則表明有了嚴重的退化［14］。

1.6 數據統計分析

試驗數據采用Excel及SAS軟件進行數據處理、相關性及顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 城市綠地土壤理化性質分析

（1）土壤容重。圖1數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤容重變幅為1.347～1.504g/cm3，平均值為1.435g/cm3，大于自然植被土壤（1.380g/cm3）和城郊農田土壤（1.340g/cm3）。不同功能區綠地中，道路綠地（G3）表層土壤的容重最大，其次是廣場綠地（G1）＞校園綠地（G5）＞市政單位綠地（G4）＞居住區綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞苗木生產區（G7）。

土壤容重可以反映土壤的孔隙狀況、松緊程度和土壤肥力等狀況，是土壤物理性質的一項重要指標。疏松多孔、富含有機質的土壤容重低，而堅實致密、有機質含量少的土壤容重較高［15］。因此，容重對土壤疏松度和通氣性有直接影響，并影響植物根系生長和生物量的積累，進而影響土壤的滲透性和保水能力。適合植物生長的土壤容重范圍一般為1.10～1.40g/cm3，當土壤容重大于1.60g/cm3時［16］，已接近植物根系穿插的臨界值，嚴重阻礙根系生長。日照市城區綠地土壤容重偏大，蓄水和通透性差，不但不利于植物生長發育，且影響降水、灌溉水的入滲和在土壤中的再分布，不利于土壤水貯存，導致土壤容易干旱，增加抗旱壓力，還導致地表水容易形成地表徑流，增加城市防洪壓力。

（2）綠地土壤pH特性。一般較適宜植物生長的pH 值范圍是：6.5～7.5，顯中性［17］。圖2數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤pH變幅為6.64～7.01，均值為6.85，根據pH 的分級標準，屬于中性土壤，較適宜作物生長。不同功能區綠地表層土壤的pH差異不大，且與自然植被土壤（7.03）和城郊農田土壤（6.89）的pH差異不大。

圖1 日照市城區不同功能區綠地表層土壤容重

圖2 日照市城區不同功能區綠地表層土壤pH

（3）土壤電導率特性。圖3數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤電導率的變幅為85.534～107.079μS/cm均值為95.142μS/cm，大于自然植被土壤（56.656μS/cm）和城郊農田土壤（72.078 μS/cm）。電導率大小順序依次為：市政單位綠地＞廣場綠地＞校園綠地＞道路綠地＞居住區綠地＞公園綠地＞苗木生產區，不同功能區綠地表層土壤的電導率差異不顯著。

圖3 日照市城區不同功能區綠地表層土壤電導率

（4）土壤有機質含量。圖4數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤有機質含量的變幅為11.64～20.65g/kg，均值為15.96g/kg，高于自然植被土壤（9.80g/kg）和城郊農田土壤（14.44g/kg），總體上處于缺乏水平。不同功能區綠地表層土壤有機質含量的大小順序依次為：苗木生產區（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場綠地（G1）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3）＞公園綠地（G2）＞居住區綠地（G6），其中居住區綠地表層土壤含量最低，為11.64g/kg，處于很缺乏水平，不同綠地類型差異不大。

圖4 日照市城區不同功能區綠地表層土壤有機質

（5）土壤堿解氮含量。圖5數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤堿解氮含量的變幅為12.28～55.21mg/kg，均值為40.30mg/kg，低于自然植被土壤（48.44mg/kg）和城郊農田土壤（54.44mg/kg），總體上處于很缺乏水平。堿解氮含量大小順序依次為：校園綠地（G5）＞居住區綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞廣場綠地（G1）＞道路綠地（G3）＞苗木生產區（G7），不同功能區綠地差異較大，與其植物的枯枝落葉的返還幾率及管理強度存在一定關系。其中，苗木生產區表層土壤堿解氮含量最低，只有12.28mg/kg，可能是因為土壤表面掉落的枝葉往往被及時地干凈掃除，幾乎沒有營養元素的回流，土壤長此以往，養分物質會越來越匱乏，因此對道路類綠地應重視對氮素的及時補充。

圖5 日照市城區不同功能區綠地表層土壤堿解氮

（6）土壤有效磷含量。圖6數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤有效磷含量的變幅為18.44～34.43mg/kg，均值為23.35mg/kg，低于自然植被土壤（28.90mg/kg）和城郊農田土壤（30.70mg/kg），總體上處于豐富水平，說明日照市城區綠地土壤基本不缺磷。有效磷含量大小順序依次為：苗木生產區（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場綠地（G1）＞居住區綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3），不同功能區綠地差異不大。

圖6 日照市城區不同功能區綠地表層土壤有效磷

（7）土壤速效鉀含量。圖7數據分析表明，日照市城區綠地表層土壤速效鉀含量的變幅為27.85～39.06mg/kg，均值為33.04mg/kg，低于自然植被土壤（12.15mg/kg）和城郊農田土壤（19.85mg/kg），總體上處于很缺乏水平。有效鉀含量大小順序依次為：苗木生產區（G7）＞校園綠地（G5）＞廣場綠地（G1）＞居住區綠地（G6）＞公園綠地（G2）＞市政單位綠地（G4）＞道路綠地（G3），不同功能區綠地差異不大。

2.2 城市綠地土壤肥力綜合評價

采用改進的內梅洛綜合指數法對日照市城區綠地土壤肥力質量進行綜合評價的結果見表5。

圖7 日照市城區不同功能區綠地表層土壤速效鉀

由表5數據分析表明，日照市城區綠地土壤綜合肥力系數（P）大小依次為校園綠地（1.57）、市政單位綠地（1.49）、公園綠地（1.44）、廣場綠地（1.43）、苗木生產區（1.42）、居住區綠地（1.40）、道路綠地（1.39）。各個綠地類型的土壤肥力等級均處于三等（0.9＜P＜1.8），肥力狀況一般。主要是因為城市綠地表層土壤一般為質量較差的客土，堿解氮和速效鉀含量較低，使土壤綜合肥力狀況較差，不同功能區綠地表層土壤綜合肥力狀況差異較小。

2.3 城市綠地土壤質量退化評價

采用土壤質量退化指數法對日照市城區綠地土壤質量退化進行評價的結果見表6。

本研究是以日照市城郊農田土壤為基準進行的評價。由表6的數據分析表明，日照市城區綠地土壤退化指數（DI）的變幅為0.00%～24.67%，沒有退化的趨勢，均有不同程度的改善，變異程度適中。

表5 土壤綜合肥力系數

表6 土壤屬性差異及退化指數

3 結 論

（1）城市綠地土壤理化性質分析.日照市城區綠地0—20cm土層的土壤容重變幅為1.347～1.504 g/cm3，均值為1.435g/cm3，總體上偏大，對城市綠地植物生長有一定影響。日照城市綠地表層土壤pH的變幅為6.64～7.01，均值為6.85，表明日照市城區綠地表層土壤總體上呈中性，較適宜作物生長。日照市城區綠地表層土壤電導率的變幅為85.534～107.079μS/cm，均值為95.142μS/cm，不同功能區綠地表層土壤的電導率差異不顯著。養分分析結果表明，日照市城區綠地表層土壤有機質、堿解氮、速效鉀含量普遍偏低，可能會限制園林植物的生長；土壤有效磷富集，能滿足植物對磷的需求。

（2）城市綠地土壤肥力綜合評價。日照市城區綠地土壤綜合肥力系數的變幅為1.39～1.57，土壤肥力綜合指數（P）大小依次為校園綠地（1.57）、市政單位綠地（1.49）、公園綠地（1.44）、廣場綠地（1.43）、苗木生產區（1.42）、居住區綠地（1.40）、道路綠地（1.39），土壤肥力等級均處于三等（0.9＜P＜1.8），肥力狀況一般。

（3）城市綠地土壤質量退化評價。日照市城區綠地土壤退化指數變幅為0.00%～24.67%，沒有退化的趨勢，變異程度適中。

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