武漢中心城區道路綠化帶土壤調查分析與改良對策

孟 瑩 紀丹丹 劉妍君 鄧永成

(武漢市園林科學研究院 武漢 430081)

隨著城市建設和開發規模不斷擴大，城市環境問題日益突出，政府對城市綠化建設的投入也越來越大。武漢市政府先后提出并積極創建“國際濕地城市”和“國家生態園林城市”，提高城市綠化效果，改善環境質量，對城市道路綠化效果和質量也日益重視。土壤不僅是植物生長必需的介質，也是植物的養分源泉，其質量直接關系到城市綠化效果。而城市道路綠化土壤是一種特殊的城市土壤，其土體來源復雜，摻雜大量的死土、底土以及石礫、建筑垃圾等廢棄物，這強烈改變了土壤理化性質，破壞了結構特性，使養分缺失，不利于園林植物的生長。以蘭州市道路綠化土壤為例，普遍存在物理性質差、酸堿失衡、養分含量低的問題[1]，影響城市園林綠化景觀效果，提高城市園林綠化的管護難度。因此，為了武漢市道路綠化的可持續發展，本研究以7個中心城區道路綠化帶土壤為對象，對其進行理化性質的測定分析，更好地了解武漢市城市道路綠化土壤質量和存在問題，并提出合理化改良措施建議，了解城市道路綠化長期演替過程中土壤質量的變化趨勢。

1 研究區域與方法

1.1 研究區域概況

武漢市屬副亞熱帶濕潤氣候區，雨量充沛，熱量豐富。年均氣溫15.8～17.5 ℃，夏熱冬寒，春季冷暖多變，初夏梅雨，伏早，秋旱頻繁，年日照總時數1 810～2 100 h，年平均降雨量1 300 mm。武漢市城市主干道兩邊綠化園林植物豐富，主要以香樟、懸鈴木、欒樹、桂花、銀杏、廣玉蘭、石楠、無患子、女貞、合歡、雪松等喬木和紅檵木、黃楊、金森女貞、龍柏、紫薇、茶梅、月季、櫻花、海棠、紫葉李等灌木為主。

1.2 土壤樣品采集與處理

本研究以武漢市中心城區主干道綠化帶土壤為研究對象，7個中心城區共設計采樣點位55個，其中武昌區9個、洪山區2個、青山區7個、硚口區5個、江岸區8個、江漢區9個、漢陽區15個，具體點位分布如圖1所示。每個樣點按照隨機多點混合分0～30 cm、30～60 cm和60～90 cm三層采集土樣，其中5個點位因土層厚度有限未取到深層土樣，共采集混合土樣160個。

圖1 武漢中心城區道路綠化土壤采樣點分布

1.3 測定方法

本研究采用電極法測定pH值，電導法測定EC值、環刀法測定土壤容重，烘干法測定土壤含水量、重鉻酸鉀—硫酸氧化法測定有機質、堿解擴散法測定測定堿解氮、NaHCO3—鉬銻抗比色法測定速效磷、NH4OAc浸提—火焰光度法測定速效鉀。采用SPSS 23.0和Origin 9.0軟件進行數據處理。

2 結果與討論

2.1 土壤容重

土壤容重可以指示土壤結構、透水透氣性以及保水、保肥能力。根據對武漢市中心城區55個點位道路綠化表層土壤的容重測定結果顯示，土壤容重較高，最大值1.91 g·cm-3，最小值1.22 g·cm-3，均值1.57±0.17 g·cm-3(表1)，并且87.5%的土樣容重高于《綠化種植土壤》標準中要求的≤1.35 g·cm-3。當土壤容重達1.4～1.5 g·cm-3時，綠化植物根系的生長會受到嚴重阻礙[2]。武漢市中心城區道路綠化土壤容重變異系數低，僅為0.11，即說明容重高已成為武漢市道路綠化土壤的普遍現象。此外，測定結果顯示土壤含水量高，平均值為15.55±5.13%(表1)，土壤潮濕、板結緊實，會直接降低其通氣和養分交換性能，顯著影響雨水和營養物質的入滲以及在土壤中的再分布，不利于園林植物的生長發育。

表1 土壤理化性質的統計特征

土壤容重過高已成為城市綠化土壤的共性問題，如香港行道樹土壤容重都高于1.30 g·cm-3[3]，深圳城市綠地表層土壤容重更大，平均1.55 g·cm-3，土壤孔隙度小，平均為39.68%[4]，上海中心城區有37.72%的綠地土壤容重大于1.35 g·cm-3，不符合標準要求[5]。綜合分析結果研究認為，武漢中心城區道路綠地土壤容重過高一方面是因為武漢本土土壤質地決定，土壤顆粒以壤土和粘壤土為主，質地黏重，易積水、板結，從而引起土壤容重偏大；另一方面與人為干擾直接相關，隨著城市建設步伐的加快，大量的廢棄物、建筑垃圾、石礫等混入園林土壤中，不僅擠占地下空間，還會破壞土壤的物理結構與養分生態平衡。伍海兵的研究還證明了上海中心城區綠地土壤的容重與飽和持水量、田間持水量、毛管孔隙度等物理性質具有極顯著的相關性[5]。容重過高對植物根系的生長和養分吸收非常不利，易造成種植植物生長衰退或死亡，武漢中心城區道路綠化土壤容重過高，可能成為綠化植物生長的主要障礙因子之一。因此，土壤容重和物理結構的改善對綠地土壤質量的提升極為重要，需引起高度重視。

2.2 土壤pH值特性

pH值是土壤重要的基本性質之一，分析結果表明(表1)，武漢中心城區綠化道路土壤pH值6.70～9.03，均值8.10±0.43，較自然土壤明顯增高。其中只有11.58%的土壤樣品pH值<7.5，39.02%土壤樣本的pH值超過8.3，呈強堿性，非常不利于桂花、雪松等喜酸性園林植物的生長發育。不同層次土壤pH值之間無明顯差異。園林綠化土壤中摻雜著大量的水泥、石塊、建筑垃圾等，會向土壤中釋放了大量的碳酸鹽和Ca，是導致土壤pH值的升高的主要原因[4]。土壤pH值過高會直接降低土壤中養分的有效性，易導致植物微量元素的缺乏，同時也會影響微生物群落的結構和活性，從而影響土壤中營養物質的轉化[6]。

2.3土壤有機質含量

土壤有機質是評價土壤肥力的重要指標，是植物養分的直接來源，并且在一定程度上能夠改善土壤物理結構，調節水養平衡。本研究結果顯示，武漢市中心城區道路綠化土壤的有機質含量范圍在0.17～36.4 g·kg-1之間，其中表層土(0～30 cm)有機質平均含量為8.61 g·kg-1，顯著高于中層土(30～60 cm，均值4.74 g·kg-1)和深層土(60～90 cm，均值4.41 g·kg-1)含量，但明顯低于深圳城市綠化土壤表層土(0～20 cm)有機質的含量(15.63 g·kg-1)[4]。根據全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標準[7]，道路綠化表層土壤有機質含量處于低水平，而中層和深層土壤有機質均處于極低水平(<6 g·kg-1，圖2)，這表明武漢市中心城區道路綠化土壤整體較為貧瘠。此外，有機質含量的變異系數與其他理化指標相比最大，達1.22，這可能是由于武漢市中心城區道路綠地不同的養護方式和管理差異，也可能是綠化土壤中摻雜的不同來源的客土導致的。

圖2 土壤有機質含量分布頻率

2.4 土壤速效養分特征

土壤速效氮、磷、鉀均是植物生長發育必需的大量礦質營養元素，而EC值是表層土壤中可被植物迅速利用的礦質營養的一個重要指標，是判定土壤中鹽類離子是否限制作物生長的因素。

結果表明，武漢市中心城區道路綠化土壤EC值的變換范圍為0.014～1.231 mS·cm-1，平均0.144 mS·cm-1(表1)，僅兩個土樣的EC值大于0.5 mS·cm-1，有60.37%土樣的EC值小于0.15 mS·cm-1，低于《綠化種植土壤》標準中的要求，且不同深度土壤EC含量之間無明顯差異，表明土壤礦質營養缺乏。

土壤堿解氮含量變幅為2.56～162.30 mg·kg-1，平均43.68 mg·kg-1(表1)，大多數土壤堿解氮含量小于60 mg·kg-1，0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm土壤分別達到66.1%、80.8%、78.8%(圖3)，表層土壤含量顯著高于中層土壤(p<0.05)，與深層土壤無明顯差異，其均值含量都處于低水平，表明氮素養分嚴重缺乏。

土壤有效磷含量分布范圍大，在2.37～129.03 mg·kg-1之間，變異系數為1.18，分布不規律。含量小于5.0 mg·kg-1的只占5.62%，29.38%的土壤樣品處于中等水平(5～10 mg·kg-1)；含量10 mg·kg-1以上者占63.75%，達到豐富程度(圖3)，不同深度土壤有效磷含量之間無明顯差異。說明武漢市城市道路綠化土壤速效磷含量較高，這與深圳市綠地土壤[4]和武漢市園林土壤[8]的研究結果一致。結合有機質和堿解氮分析結果，發現武漢市中心城區道路土壤有效氮素養分缺乏，N/P比例嚴重失調，不能滿足植物正常生長需求。

圖3 土壤堿解氮和有效磷含量分布頻率

土壤速效鉀平均值為108.27±60.17 mg·kg-1，分布在0.11～345.04 mg·kg-1之間，如圖4所示，三個層次土壤速效鉀含量主要集中在中水平(50～100 mg·kg-1)和中上水平(100～150 mg·kg-1)，表層平均含量顯著高于中、深層土壤(P<0.01)。有12.50%土壤樣品的速效鉀含量很高，大于170 mg·kg-1；13.75%的土壤樣品速效鉀含量高，在125～170 mg·kg-1之間；只有18.75%的土壤樣品土壤速效鉀含量小于70 mg·kg-1；55.0%土壤樣品速效鉀含量在70～125 mg·kg-1之間，表明武漢市城市道路綠化土壤整體有效鉀含量較高，基本可以滿足園林植物生長的需要。

圖4 土壤速效鉀含量分布頻率

3 結論與對策

3.1 結論

武漢城市道路綠化土壤容重大，礫石含量高，無明顯剖面層次，結構性差。pH值平均值為8.10±0.43，以堿性為主，顯著高于自然土壤，易造成土壤微量元素的缺失，不利于喜酸園林植物的生長。土壤養分含量低，分布不均衡，其中有機質含量范圍為0.17～36.4 g·kg-1，均值5.92 g·kg-1，總體處于極低水平，變異系數為1.22，空間差異最大。土壤氮素缺乏，N/P比例失調，堿解氮含量范圍為2.56～162.30 mg·kg-1，均值43.68 mg·kg-1，處于較低水平，有效磷含量范圍為2.37～129.03 mg·kg-1，均值22.67 mg·kg-1，處于高水平，速效鉀含量均值108.27 mg·kg-1處于中上水平，基本滿足植物生長需求。表層土壤(0～30 cm)的有機質與速效鉀含量顯著高于中、深層土壤(30～60 cm、60～90 cm)，其余理化性質土層之間無明顯差異。

3.2 改良對策

3.2.1 針對新建綠化帶土壤改良措施

(1)清除雜質。為植物獲取必要的生長空間，對有效種植層內含有固體廢棄物、石礫等雜質，采用挑揀、過篩等方式予以剔除，盡量避免傷及根系。當種植層下存在混凝土板等隔斷層時，須將其鏟除，保證土壤有效種植層與地下土層鏈接。

(2)客土置換。對喬木區域(深度1 m)、灌木及地被區域(表層40～60 cm)土壤進行置換。根據武漢市道路綠化土壤性質，建議置換客土配方為：喬木——原土∶黃沙∶泥炭土∶有機肥=7.0∶1.0∶1.5∶0.5；灌木及地被——原土∶黃沙∶泥炭土=5∶3∶2

(3)加強排水。由于武漢夏季雨水較多，高溫高濕的環境造成土壤漬水是新栽種的植物成活率及后期生長危害帶來嚴峻考驗。在進行植株栽種時，通過增設排水暗管、人工透氣管的方法，加強綠地排水。一方面改善植物根部的透氣性，一方面便于后期抽取積水，也可以定期施用菌劑、營養劑來改善土壤狀態。

3.2.2 針對已建綠化帶土壤改良措施

(1)改善土壤物理結構。由于建設過程中大量機械碾壓以及土壤本身的問題，使此區域土壤呈現嚴重的板結狀態，必須對土壤進行結構性改良。主要通過深翻松土、添加改良劑、打孔等措施對土壤緊實性進行改良。樹穴土可在樹干周圍打洞，添加改良劑，或挖坑取土后添加改良劑并混合后在回填，深度不得低于60 cm；灌木及地被深翻或打孔并添加改良劑，深度不得低于40 cm。

(2)調節土壤pH值。除高溫季節外適時進行。可在中耕除草時進行，也可及時進行。單施或配施石膏、腐殖酸、硫磺、硫酸亞鐵等。根據偏堿性程度每公頃綠地單施石膏粉用量為10～15 t，分2～3 a施用；每公頃綠地單施硫磺粉用量為450～900 kg，分2～3 a施用。

(3)合理使用有機肥改良。有機肥料主要由營養土、泥炭，腐熟的園林廢棄物、餅肥等的有機物復合而成，施有機肥宜在秋末冬初進行。行道樹施肥宜用鉆孔穴施法，在靠近樹池四周，用土壤鉆孔機在四個角鉆施肥孔，將肥料施入孔后用種植土覆蓋孔口，及時澆透水[9]。另外，可在鉆孔處加放人工透氣管，用以改善植物根部的透氣性，便于養護單位抽取樹穴內的積水，并且可以定期施用菌劑、營養劑來改善土壤狀態。