南寧市新建城市綠地土壤質(zhì)量評價

黃麗丹，黃旭光，趙建文，姜立甫，秦 玲，楊思霞，陸炎松，鐘瓊瓊，黃玲璞，霍 行

（1.南寧市園林科研所，南寧530011；2.南寧市綠化工程管理中心，南寧530011）

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改善城市生態(tài)環(huán)境和美化城市景觀方面起著雙重作用。城市土壤作為城市綠地系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐體，土壤質(zhì)量好壞在很大程度上決定了城市綠地功能的實現(xiàn)，直接影響綠化景觀生態(tài)效益，進而對城市經(jīng)濟和人民生活產(chǎn)生深遠的影響。隨著城市化速度不斷加快，受高密度人口和人為活動的長期影響，城市土壤每況愈下，理化性質(zhì)發(fā)生了很大變化，養(yǎng)分缺失、土壤板結(jié)、重金屬污染等現(xiàn)象普遍發(fā)生［1］。

南寧市素有“半城綠樹半城樓”和“中國綠城”的美譽［2］，是國家森林城市、國家生態(tài)園林城市、國家海綿城市建設(shè)試點，全市建成區(qū)綠化覆蓋率近44%。然而，短時間內(nèi)完成的快速城市綠化在施工過程中，往往忽略了土壤質(zhì)量，許多綠地土壤質(zhì)量惡劣是自綠化施工之時已經(jīng)存在，為了掌握南寧市新建綠地土壤的質(zhì)量，本研究對南寧市內(nèi)主要道路的幾處新建綠地進行了實地調(diào)查取樣和研究分析，以期為南寧市道路綠化的規(guī)劃建設(shè)、養(yǎng)護管理和土壤改良提供科學的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南寧市位于廣西南部，107°45'—108°51'E，22°13'—23°32'N，處于南亞熱帶季風氣候區(qū)，≥10℃的年積溫7 206℃，年均氣溫21.8℃，極端高溫40.4℃，極端低溫-2.1℃，年均降雨量1 304.2 mm，年相對濕度60%～80%，年均日照時數(shù)1 843.1 h。

1.2 供試土壤

供試土壤采自南寧市中心城區(qū)各主干道（江北大道、江南大道、昆侖大道、秀廂大道、銀海大道、良慶大道、南站大道、友愛南路、五一路等）綠化地帶0～20 cm土層，每個采樣點內(nèi)“S”形取樣，均勻混合后獲得混合土樣共48個，同時用環(huán)刀采集原狀土。

1.3 測定方法

對pH、容重、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量、土壤質(zhì)地進行測定，采用常規(guī)分析法［3，4］進行。

1.4 土壤質(zhì)量評價方法

1.4.1 土壤肥力單項指標評價參照全國第二次土壤普查及有關(guān)標準對土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀進行評級［5，6］。土壤pH根據(jù)中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準CJ/T 340—2016［7］進行分級：pH＜4.5，強酸性；4.5≤pH＜5.5，酸性；5.5≤pH＜6.5，微酸性；6.5≤pH＜7.5，中性；7.5≤pH≤8.5，堿性；pH＞8.5，強堿性。土壤保肥力標準參考黃昌勇［8］的方法：CEC（陽離子交換量）＜10 cmol（+）/kg，土壤保肥力弱；10 cmol（+）/kg≤CEC≤20 cmol（+）/kg，土壤保肥力中等；CEC＞20 cmol（+）/kg，土壤保肥力強。其他養(yǎng)分分級標準見表1。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級標準

1.4.2 土壤綜合肥力評價采用改進的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進行綜合評價。參考已有研究［9-11］，選取土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重、pH、質(zhì)地作為土壤綜合肥力質(zhì)量評價指標。

由于各指標間量綱不同，因此，必須對所選指標參數(shù)進行標準化以消除各參數(shù)之間的量綱差別。標準化處理方法如下：

以上各式中，Pi為分肥力指數(shù)；Ci為指標的測定值；X為指標分級標準：Xa為差，Xc為中等，Xp為良好，主要參考中國第二次土壤普查標準，具體見表2。

表2 內(nèi)梅羅評定方法中土壤肥力評價指標分級標準

土壤質(zhì)地的分級標準和標準化結(jié)果：壤土類［沙質(zhì)壤土、壤土、粉（沙）質(zhì)壤土］Pi=3；黏壤土類［沙質(zhì)黏壤土、黏壤土、粉（沙）質(zhì)黏壤土］、粉土Pi=2；沙土類［沙土、壤質(zhì)沙土、粉（沙）土］、黏土類［沙質(zhì)黏土、粉（沙）黏土、黏土］Pi=1。

由于土壤容重在1.14～1.26 g/cm3比較有利于幼苗的出土和根系的正常生長，其標準化后的指數(shù)數(shù)值應該較大。而大于或小于這個范圍的土壤容重不利于植被生長，其標準化后的指數(shù)數(shù)值應該較小，因此，需要對容重的標準化進行單獨處理。方法如下：

當pH≤7.0時，適用式（1）至式（4）；但當pH＞7.0時，同樣需要對pH的標準化進行單獨處理，方法同容重的標準化。

最后用改進的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進行綜合評價。修正的內(nèi)梅羅公式為：

式中，P為土壤綜合肥力指數(shù)；Pˉi為土壤各屬性分肥力指數(shù)的均值；Pimin為土壤各屬性分肥力指數(shù)的最小值；n為參與評價的土壤指標數(shù)。土壤綜合肥力等級劃分［9］標準見表3。

表3 土壤綜合肥力等級劃分

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003和DPS 9.01軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)及肥力特征

土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標的描述性統(tǒng)計量如表4所示。

2.1.1 土壤pH由表4可知，土壤pH的變幅在6.40～7.80，平均值為7.08，基本在中性土壤pH范圍內(nèi)，pH 5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5分 別 占4.17%、83.33%、12.50%（圖1）。

2.1.2 土壤有機質(zhì)測定結(jié)果（表4）表明，土壤有機質(zhì)平均含量為31.54 g/kg，變幅在10.60～115.00 g/kg，含量差異性較大。從圖2可知，有機質(zhì)含量達1級（極豐富，＞40 g/kg）的占比為20.83%，2級（豐富，30～40 g/kg）的占比為12.5%，3級（中等，20～30 g/kg）的占比為25%，4級（稍缺，10～20 g/kg）的占比為41.67%。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標準，調(diào)查區(qū)域土壤有機質(zhì)總體含量偏低。

圖1 土壤pH分布

圖2 土壤有機質(zhì)含量等級分布

2.1.3 土壤堿解氮由表4可知，土壤堿解氮含量最小值為72.20 mg/kg，最大值為262.40 mg/kg，平均值為110.24 mg/kg。其中，土壤堿解氮含量大于150 mg/kg的占比為14.58%，土壤堿解氮含量在120～150 mg/kg的占比為2.08%，土壤堿解氮含量在90～120 mg/kg的占比為50.00%，土壤堿解氮含量在60～90 mg/kg的占比為33.34%（圖3）。這表明大部分土壤有效氮含量處于中等水平。

2.1.4 土壤速效養(yǎng)分土壤有效磷平均含量為43.40 mg/kg，變化范圍為24.40～57.60 mg/kg（表4）。由圖4可知，土壤有效磷含量都達豐富、極豐富水平，處于1級、2級水平（＞40 mg/kg和20～40 mg/kg）的占比達100%，這與南京、沈陽、合肥、杭州、長春等城市土壤的研究結(jié)果一致［12-15］，這表明城市土壤磷富集的現(xiàn)象比較普遍。

表4 土壤理化性質(zhì)各指標的統(tǒng)計學特征

圖3 土壤堿解氮含量等級分布

圖4 土壤有效磷含量等級分布

土壤速效鉀含量在51.00～72.00 mg/kg，平均值為59.21 mg/kg（表4）。由圖5可以看出，全部土樣速效鉀含量都處于稍缺的中下水平（50～100 mg/kg）。

圖5 土壤速效鉀含量等級分布

2.1.5 土壤陽離子交換量土壤陽離子交換量最大值和最小值分別為16.80、10.30 cmol（+）/kg，平均值為12.72 cmol（+）/kg（表4）。從圖6可以看出，全部土樣的陽離子交換量在10～20 cmol（+）/kg，參照土壤保肥力的標準，綠地土壤對陽離子養(yǎng)分的保蓄和供應能力處于中等水平。

2.1.6 土壤質(zhì)地和機械組成沙粒（2.000～0.050 mm）平均值為443.32 g/kg，變化范圍為76.67～803.11 g/kg；粉粒（0.050～0.002 mm）平均值為318.47 g/kg，變化范圍為86.39～805.57 g/kg；黏粒（＜0.002 mm）平均值為237.88 g/kg，變化范圍為100.91～630.16 g/kg（表4）。

圖6 土壤陽離子交換量等級分布

根據(jù)美國制土壤質(zhì)地分類法進行分析，供試土樣包含的質(zhì)地類型有壤質(zhì)沙土、壤土、沙質(zhì)壤土、粉（沙）壤土、黏壤土、沙質(zhì)黏壤土、黏土，大部分是壤質(zhì)土壤和黏壤質(zhì)土壤，分別占50.00%和39.58%，此外，還有8.34%的壤質(zhì)沙土和2.08%的黏土（圖7）。

圖7 土壤質(zhì)地類別分布

2.1.7 土壤容重土壤容重平均值為1.14 g/cm3，最小值為0.90 g/cm3，最大值為1.24 g/cm3（表4）。從圖8可知，56.25%的土樣容重在1.14～1.26 g/cm3，43.75%的土樣容重小于1.14 g/cm3。整體來看，土壤容重較低，土質(zhì)較為疏松。

圖8 土壤容重大小分布

2.3 土壤綜合肥力評價

用改進的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對南寧市新建綠地土壤肥力質(zhì)量進行綜合評價，結(jié)果（表5）顯示，綜合肥力指數(shù)變幅為1.19～1.78，平均為1.50，根據(jù)土壤肥力等級劃分，土壤肥力等級屬于中（1.0～1.5）和良（1.5～2.0）的土壤樣品各占土壤樣品總數(shù)的50%，南寧市新建綠地土壤的綜合肥力指數(shù)和分布趨勢如圖9所示，總體表現(xiàn)為大部分區(qū)域土壤肥力綜合指數(shù)集中分布在1.4～1.6，為中上水平。

表5 土壤綜合肥力評價結(jié)果

圖9 土壤綜合肥力指數(shù)分布

3 小結(jié)與討論

南寧市新建綠地土壤質(zhì)地主要是壤質(zhì)土壤和黏壤質(zhì)土壤，容重平均為1.14 g/cm3，pH平均為7.08，CEC平均值為12.72 cmol（+）/kg，數(shù)值幾乎都在正常范圍內(nèi)，這與新建綠地受人為干擾踩踏還比較少有很大的關(guān)系。土壤有機質(zhì)含量變幅為10.60～115.00 g/kg，平均值為31.54 g/kg，有41.67%的土壤有機質(zhì)含量為10～20 g/kg，含量總體偏低，這與方海蘭等［16］、項建光等［17］研究結(jié)果類似。深圳市城市綠地土壤有機質(zhì)平均含量為15.63 g/kg［18］，重慶市主城區(qū)城市綠地土壤有機質(zhì)平均含量為14.4 g/kg［19］，與這些城市相比，南寧市有機質(zhì)含量更高，主要是施工單位為了達到綠化種植土的標準在土壤中混入了泥炭或其他的土壤改良材料，所以局部有機質(zhì)含量高，進而總體平均值較高。南寧市新建綠地土壤存在少氮富磷缺鉀的現(xiàn)象，城市土壤磷的富集可能除受施肥的影響外，還可能與城市的建筑、生活垃圾污染及污水灌溉含磷廢物進入有關(guān)。氮、鉀的含量往往與有機質(zhì)含量密切相關(guān)，有機質(zhì)是植物N、P、K的主要營養(yǎng)來源，自然土壤中的有機質(zhì)主要來源于植物殘體，為了城市的清潔，枯枝落葉和大量修剪的樹枝被運走，自然的有機物沒有回歸土壤，影響城市土壤有機質(zhì)的輸入，有機質(zhì)含量偏低應該是導致土壤有效氮含量、鉀含量下降的主要原因。用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對土壤肥力質(zhì)量進行評價，綜合指數(shù)平均為1.5，從土壤綜合質(zhì)量指數(shù)來看，南寧市新建綠地的土壤綜合質(zhì)量水平處于中上水平。

由于城市園林植物廢棄物都被運走，土壤中有機質(zhì)的含量不斷減少，因此，后期綠化養(yǎng)護必須重視綠地土壤中有機質(zhì)的補充，可以將城市園林植物廢棄物集中堆漚腐熟后作為地表有機覆蓋物和有機肥，使綠地植物群落枯枝落葉自然回歸土地，增加綠地肥力和改善其物理結(jié)構(gòu)。同時，對新建綠地進行土壤質(zhì)量綜合評價，在城市園林綠地規(guī)劃設(shè)計這一環(huán)節(jié)不僅要遵循“適地適樹”的原則，還要根據(jù)土壤的基礎(chǔ)條件進行配方施肥改良土壤，從源頭上促進城市土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性可持續(xù)發(fā)展。