長春市高新北區(qū)綠地土壤質(zhì)量分析

劉 庚，任 軍，胡長群，章 林，張義飛

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033；2.吉林長白山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，吉林 長春 130033)

長春市高新北區(qū)綠地土壤質(zhì)量分析

劉 庚1，2，任 軍1，2，胡長群1，章 林1，張義飛1

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033；2.吉林長白山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，吉林 長春 130033)

為進(jìn)一步了解長春市城市綠地土壤質(zhì)量狀況，揭示綠地土壤存在的主要問題，以高新北區(qū)為例，按照綠地劃分方法，根據(jù)其地理位置和利用類型，對高新北區(qū)公園綠地和交通綠地土壤質(zhì)量進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：公園綠地和交通綠地土壤容重均偏高，多數(shù)土壤有堿化趨勢，土壤有機(jī)質(zhì)和水解氮含量處于偏低水平，土壤速效磷含量處于中等偏低水平，土壤速效鉀含量處于中等水平.土壤有機(jī)質(zhì)對水解氮、速效磷的含量影響較大，對速效鉀的影響較小.在管理上，應(yīng)加強(qiáng)綠地植被土壤養(yǎng)分供給量.

城市綠地；土壤物理特性；土壤pH值；土壤養(yǎng)分

城市綠地土壤質(zhì)量影響著城市植被功能、生物多樣性和碳循環(huán)，因此，城市綠地土壤質(zhì)量的研究也受到了許多學(xué)者的關(guān)注[1]，成為20世紀(jì)末以來城市化研究的熱門課題[2].相對于其他陸地生態(tài)系統(tǒng)，城市綠地土壤研究仍處于起步階段.隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，越來越多的自然用地轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘芯G地，如森林公園、濕地公園等.由于土地利用發(fā)生變化，導(dǎo)致的土壤質(zhì)量惡化問題也隨之產(chǎn)生，如郊區(qū)土壤轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘芯G地后土壤活性變差等[3-4].隨著土壤質(zhì)量的改變，各國逐漸意識到土壤退化導(dǎo)致的一系列環(huán)境問題，如水體質(zhì)量下降等[5].目前，針對公園樹木死亡及土壤退化問題，學(xué)者們做了大量工作[6-7]，全面了解土壤質(zhì)量特征，及時調(diào)整土地管理措施，可為城市綠地的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù).

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

長春高新北區(qū)位于長春市中心城區(qū)東北部，整體上已形成了以北湖國家濕地公園為主的綠地生態(tài)系統(tǒng).地理位置為125°20′07″N～125°24′24″，43°56′36″～43°59′52″E.公園綠化面積315萬m2；年平均降水量565 mm，年平均蒸發(fā)量1 620 mm，年平均氣溫4.3℃～4.9℃(年平均最高氣溫11.2℃、最低氣溫0.3℃)，年平均氣壓986.8 hPa，年平均濕度65%，無霜期142 d；冬夏以西南風(fēng)為主，伴有東風(fēng)，春季風(fēng)速最大，夏季風(fēng)速最小，全年平均風(fēng)速4.2 m/s.地區(qū)土壤主要為黑土、草甸黑土.

1.2 樣品采集與測定方法

按照綠地劃分的方法[8]將高新北區(qū)劃分為2類樣地，即公園綠地和交通綠地.根據(jù)現(xiàn)場踏查和綠化樹木生長的實際情況，采取典型抽樣的方法，在采樣區(qū)內(nèi)利用梅花法[9]采集樣品，即在樹木栽植典型區(qū)域內(nèi)設(shè)置3～5個取樣點作為一個采樣區(qū)，每個取樣點土壤采集深度為1 m，分為0～30，>30～60，>60 cm 3個層次；將同一取樣區(qū)域內(nèi)各取樣點的同層土壤混合作為一個測試樣本，共采集土壤樣品164個.各指標(biāo)測定方法如下[10]：土壤容重采用環(huán)刀法測定；土壤pH采用pH酸度計電位法測定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤水解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；土壤水溶性鹽含量采用電導(dǎo)法測定；土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉法測定；土壤速效鉀含量采用火焰光度法測定.

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

利用SPSS18.0應(yīng)用軟件進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和單因素方差分析，對土壤質(zhì)量進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析和顯著性差異檢驗，并利用Bivariate軟件分析土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤氮、磷、鉀的影響.

2 結(jié)果與討論

2.1 高新北區(qū)土壤物理特性

土壤容重的變異特點：交通綠地土壤容重在1.06～1.82 g/cm3之間(見表1)，除>30～60 cm土層外，其余層次的變異系數(shù)均高于10%，屬于低度變異；從垂直分布來看，不同層次土壤容重有顯著性差異，且>60～100 cm土層土壤容重最大.公園綠地土壤容重在0.95～1.93 g/cm3之間，不同層次變異系數(shù)均高于交通綠地，但仍屬于低度變異；從垂直分布來看，>60～100 cm土層與其余各層次有顯著性差異，且土壤容重最大.從整體分布來看，公園綠地和交通綠地的土壤容重平均值大于1.30 g/cm3，容重偏高，并隨土壤深度變化而變化，這樣會導(dǎo)致根系穿透能力減弱，影響長勢[11].

表1 兩種綠地不同層次土壤容重的描述性統(tǒng)計

注：*表示同一綠地不同層次比較差異顯著(P<0.05)，**表示同一綠地不同層次比較差異極顯著(P<0.01).平均值括號內(nèi)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)誤.a表示不同綠地同一層次比較差異顯著(P<0.05)，下同.

2.2 高新北區(qū)土壤pH值和鹽含量

2.2.1 土壤pH值的變異特點

交通綠地土壤pH值在7.22～8.46之間(見表2)，為微堿性、堿性土壤，不同土層的變異系數(shù)均低于10%，為弱度變異；從垂直分布來看，0～30 cm土層的pH值較大，其他層次無顯著性差異.公園綠地土壤pH值在6.85～8.48之間，為中性、微堿性和堿性土壤，不同層次變異系數(shù)屬于低度變異；從垂直分布來看，各層次土壤pH值具有顯著性差異.公園綠地和交通綠地相同層次土壤pH值有顯著性差異.從整體分布來看，高新北區(qū)土壤pH值在7.5～8.5之間，屬于堿性土壤，且交通綠地土壤堿性程度要大于公園綠地.已有研究表明，長春市區(qū)土壤有堿化趨勢[10]，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是由于城市建筑土壤里的部分殘留物，如碳酸鹽、融雪劑等所致[12].

表2 兩種綠地不同層次土壤pH值的描述性統(tǒng)計

2.2.2 土壤電導(dǎo)率的變異特點

交通綠地土壤電導(dǎo)率在0.040～0.205 mS/cm之間(見表3)，不同土層的變異系數(shù)高于40%，屬于中度變異；從垂直分布來看，各土層的電導(dǎo)率差異不顯著，均值低于1.2 mS/cm.公園綠地土壤電導(dǎo)率在0.053～0.280 mS/cm之間，為中度變異；從垂直變化來看，各土層間電導(dǎo)率差異極顯著，同層土壤與交通綠地比較仍有顯著性差異.從整體分布來看，土壤電導(dǎo)率變異程度較大，這可能是高新北區(qū)回填土較多所致.

表3 兩種綠地不同層次土壤電導(dǎo)率的描述性統(tǒng)計

注：b示不同綠地同一層次比較差異極顯著(P<0.01)，下同.

2.3 高新北區(qū)土壤養(yǎng)分

2.3.1 土壤有機(jī)質(zhì)的變異特點

交通綠地土壤有機(jī)質(zhì)含量在2.45～25.36 g/kg之間(見表4)，最大值為最小值的10倍，不同層次土壤的變異系數(shù)高于40%，屬于中度變異；從垂直分布來看，0～30 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，不同層次土壤有機(jī)質(zhì)含量具有顯著性差異.公園綠地土壤有機(jī)質(zhì)含量在2.19～46.37 g/kg之間，最大值為最小值的23倍，不同層次土壤的變異系數(shù)隨土層深度變化逐漸增大，最大變異90.05%，屬于高度變異；從垂直分布來看，0～30 cm土層的有機(jī)質(zhì)含量最大，各個層次差異極顯著.公園綠地和道路交通綠地同一層次土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著性差異.從整體分布看，兩綠地有機(jī)質(zhì)含量偏低.城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)對植被的養(yǎng)分吸收具有重要影響，而土壤有機(jī)質(zhì)與綠地管理極其相關(guān).從數(shù)據(jù)可以看出，交通綠地土壤有機(jī)質(zhì)含量較公園綠地小，這主要是由于道路上的枯枝落葉及時清理后，降低了表層土壤有機(jī)成分含量[13].

表4 兩種綠地不同層次土壤有機(jī)質(zhì)的描述性統(tǒng)計

2.3.2 土壤水解氮的變異特點

交通綠地土壤水解氮含量在20.49～101.07 mg/kg之間(見表5)，不同層次土壤的變異系數(shù)大于10%，屬于中度變異；從垂直分布來看，各層次土壤水解氮含量有顯著性差異，且0～30 cm土層與其他層次比較差異極顯著.公園綠地土壤水解氮含量在17.76～99.71 mg/kg之間，從各層次的變異系數(shù)來看，屬于中度變異.從垂直分布來看，0～30 cm土壤水解氮含量較其他層次含量高，且差異極顯著.公園綠地與交通綠地同一層次土壤水解氮含量除>60～100 cm外，其他層次有顯著性差異.從整體分布來看，兩綠地土壤水解氮處于偏低水平.這一結(jié)果，與李志國[14]的研究結(jié)果基本相同.分析認(rèn)為高新北區(qū)土壤低氮的原因可能是由于大量回填土覆蓋所致.

表5 兩種綠地不同層次土壤水解氮的描述性統(tǒng)計

2.3.3 土壤速效磷的變異特點

交通綠地土壤速效磷含量在4.77～43.22 mg/kg之間(見表6)，不同層次變異系數(shù)高于50%，屬于中等程度變異，其中>30～60 cm土層變異系數(shù)最大；0～30 cm土層土壤速效磷含量較其他層次低且差異顯著.公園綠地土壤速效磷含量在6.26～160.51 mg/kg，最大值為最小值的25倍，不同層次變異系數(shù)較大；各層次之間土壤速效磷含量有顯著性差異，>30～60 cm土層平均值最大，為40.87 mg/kg.公園綠地與交通綠地同一層次土壤速效磷含量有顯著性差異，且公園綠地土壤速效磷較豐富.從整體分布來看，交通綠地土壤速效磷含量屬于中等水平，而公園綠地偏高，這種現(xiàn)象可能是由于高新北區(qū)土地資源的不合理利用，最終導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失所致.

2.3.4 土壤速效鉀的變異特點

交通綠地土壤速效鉀含量在35.00～185.00 mg/kg(見表7)，變異系數(shù)在22.46%～47.67%，屬于中等變異；從垂直分布來看，>30～60 cm土層土壤速效鉀含量最大且與其他層次差異極顯著.公園綠地土壤速效鉀含量在27.50～192.50 mg/kg，變異系數(shù)在51.48%～59.37%，屬于中等變異；從垂直分布來看，>30～60 cm土層土壤速效鉀含量最大，各層次之間差異顯著.同一層次公園綠地土壤速效鉀含量要高于交通綠地.從整體分布來看，兩綠地土壤速效鉀含量處于中偏低水平.

表7 兩種綠地不同層次土壤速效鉀的描述性統(tǒng)計

2.4 高新北區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)對土壤氮磷鉀的影響

公園綠地和交通綠地土壤有機(jī)質(zhì)與土壤水解氮、速效鉀各個層次均呈現(xiàn)顯著性相關(guān).0～30 cm土層交通綠地土壤有機(jī)質(zhì)與土壤速效磷呈顯著性相關(guān)，而公園綠地0～30 cm和>30～60 cm土層均呈現(xiàn)顯著性相關(guān)(見表8、表9).

表8 交通綠地不同層次土壤有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀的相關(guān)性

注：*表示P<0.05，**表示P<0.01，下同.

表9 公園綠地不同層次土壤有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀的相關(guān)性

3 結(jié)論

(1) 長春高新北區(qū)土壤容重在0.95～1.93 g/cm3之間，各層次土壤容重平均值高于1.30 g/cm3，對植被根系的生長發(fā)育不利.

(2) 長春高新北區(qū)土壤pH值在6.85～8.48之間，垂直變化不明顯，有堿化趨勢.土壤電導(dǎo)率在0.040～0.357 mS/cm之間，無鹽害.

(3) 長春高新北區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量在2.45～ 46.37 g/kg之間，公園綠地土壤有機(jī)質(zhì)各層次的含量均高于交通綠地，且平均值低于20 g/kg，整體處于偏低水平.高新北區(qū)土壤水解氮含量在11.76～101.07 mg/kg之間，公園綠地和交通綠地各層次土壤水解氮均在50 mg/kg左右，處于較低水平.高新北區(qū)土壤速效磷含量在4.77～160.51 mg/kg之間，公園綠地各層次的變異程度高于交通綠地，公園綠地各層次平均值在35 mg/kg，顯著高于交通綠地的平均值，二者均處于中偏低水平.高新北區(qū)土壤速效鉀含量在27.50～192.50 mg之間，公園綠地各層次的變異程度高于交通綠地，公園綠地各層次平均值71 mg/kg，交通綠地各層次平均值76 mg/kg，二者均處于中等水平.

[1] 張華，張甘霖.熱帶地區(qū)農(nóng)場尺度土壤質(zhì)量現(xiàn)狀的系統(tǒng)評價[J].土壤學(xué)報，2003，40(2)：186-193.

[2] RACITI S M，GROFFMAN P M，F(xiàn)AHEY T J.Nitrogen retention in urban lawns and forests[J].Ecological Applications，2008，18(7)：1615-1626.

[3] CHEN C R，CONDRON L M，DAVIS M R，et al.Seasonal changes in soil phosphorus and associated microbial properties under adjacent grassland and forest in New Zealand[J].Forest Ecology and Management，2003，177：539-557.

[4] MENYAILO O V，HUNGATE B A，ZECH W.The effect of single tree spcies on soilmicrobial activities related to C and N cycling in the Siberian artificail afforestation experiment，Tree species and soil microbial activities[J].Plant and Soil，2002，242：183-196.

[5] KARLEN D L，ANDREWS S S，DORAN J W.Soil quality：current concepts and applications[J].Advances in Agronomy，2001，74：31-40.

[6] GUERRERO C，GOMEZ I，MATAIX S J，et al.Effect of solid waste compost on microbiological and physical properties of a burnt forest soil in field experiments[J].Biol Fert Soils，2000，32：410-414.

[7] SANBORN P.Influence of broadleaf trees on soil chemical prop-erties：a retrospective study in the Sub-Boreal Spruce Zone，British Columbia，Canada [J].Plant Soil，2001，236：75-82.

[8] 李麗雅，丁蘊(yùn)錚，侯曉麗，等.城市土壤特性與綠化樹生長勢衰弱關(guān)系研究[J].東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，38(3)：124-127.

[9] 韓繼紅，李傳省，黃秋萍.城市土壤對園林植物生長的影響及改善措施[J].中國園林，2003(7)：74-76.

[10] 劉剛.長春市朝陽區(qū)綠地土壤質(zhì)量分析[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[11] 李卓，吳晉特.容重對土壤水分蓄持能力影響模擬試驗研究[J].土壤學(xué)報，2010，47(4)：611-620.

[12] JIM C Y.Soil characteristics and management in an unrban park in Hong Kong[J].Environmental Management，1998，22：683-695.

[13] 包兵，吳丹.重慶主城區(qū)市街綠地土壤肥力質(zhì)量評價及管理對策[J].西南大學(xué)學(xué)報，2007，29(11)：100-105.

[14] 李志國，張過師.湖北省主要城市園林綠地土壤養(yǎng)分評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24(8)：2159-2165.

(責(zé)任編輯：方 林)

Soil quality analysis for urban green spaces in Changchun Gaoxin North District

LIU Geng1，2，REN Jun1，2，HU Chang-qun1，ZHANG Lin1，ZHANG Yi-fei1

(1.Jilin Provincial Academy of Forestry，Changchun 130033，China； 2.Jilin Changbai Mountain Ecosystem Research Station，Changchun 130033，China)

In order to further understand the soil quality of Changchun urban green space，and reveal its main existing problems on the bass of its geographical location and the available type.According to the distribution and growth of the vegetation of the park，divided it into “park green space” and “transportation green space” to analyze the soil quality of Gaoxin North District.The results show the soil bulk density is on the high side in the park green space and traffic green space，nost of the soil is alkaline trend，hydrolysis of soil organic matter and nitrogen content at a low level，soil available P content in the medium to low level，soil available potassium content in the medium level.The content of soil organic matter on hydrolysis N，available P，less effect on the available K.So should strengthen sufficient soil nutrient for the green vegetation in the management.

urban green space；soil physical properties；soil pH；soil nutrient content

1000-1832(2017)01-0120-05

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2017.01.023

2015-10-19

國家林業(yè)總局948計劃項目(2011-4-58)；林業(yè)科技創(chuàng)新平臺運行補(bǔ)助項目(2015-LYPT-DW-052)；吉林省林業(yè)廳科技項目(2013-021).

劉庚(1987—)，男，碩士，助理研究員，主要從事森林生態(tài)學(xué)研究；通訊作者：任軍(1973—)，男，博士，研究員，主要從事森林生態(tài)和森林培育研究.

S 151.9 [學(xué)科代碼] 210·5055

A