不同營(yíng)林管理模式對(duì)復(fù)墾土壤養(yǎng)分和重金屬含量的影響

江 炯

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司渭南分公司，陜西 西安 710075）

0 引言

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，可利用的土地已越來(lái)越不能滿足人類生產(chǎn)生活的需要[1-3]。而土壤污染目前已成為影響城市發(fā)展規(guī)劃的重要阻礙因素，其中重金屬污染對(duì)土壤的損害往往是不可逆的，帶來(lái)的危害更加嚴(yán)峻[4-5]。一般而言，土壤中重金屬含量比例超過(guò)5%將會(huì)對(duì)土壤質(zhì)量造成巨大危害，影響土壤中微生物活動(dòng)、作物生長(zhǎng)發(fā)育甚至人類身體健康[6-7]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)目前利用污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉的面積超過(guò)140萬(wàn)hm2，其中90萬(wàn)hm2的灌區(qū)農(nóng)田受到Pb、Cr、As、Cd等重金屬污染影響，造成的直接糧食損失每年超過(guò)2 000萬(wàn)kg[8-9]。同時(shí)，城市建設(shè)用地由于使用年限較長(zhǎng)、工業(yè)化程度較高，對(duì)土壤造成的污染更加嚴(yán)重，2016年，我國(guó)頒布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，將土壤重金屬污染物的治理提到了新的高度。因而，城市建設(shè)用地土壤污染防治工作也成為一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。

研究表明，植物可吸附固定土壤中的重金屬元素，從而降低土壤重金屬污染程度[10]。葛元英等[11]研究了6種植物對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)效果，結(jié)果表明，狼尾草對(duì)Cr元素的吸收效果最為顯著。王娟等[12]研究了14種農(nóng)作物對(duì)5種土壤重金屬污染物的吸附效果，結(jié)果表明，水稻對(duì)Cr、Cd和Pb的吸附效果最好。邵慧琪等[13]研究了鼠麴草、委陵菜、密葉飛蓬、野菊以及白車軸草等植物對(duì)土壤重金屬的吸附效果，結(jié)果表明，委陵菜對(duì)重金屬污染物的修復(fù)效果最好。吳興玉等[14]研究了土荊芥和大葉醉魚(yú)草對(duì)鉛鋅廢渣土壤污染物的修復(fù)效果，結(jié)果表明，土荊芥和大葉醉魚(yú)草可有效減少?gòu)U渣中重金屬Cu、Pb、Zn對(duì)環(huán)境生態(tài)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。本研究使用景觀速生楊作為修復(fù)植物，分析不同營(yíng)林管理和利用方式下的拆遷清表建設(shè)用地土壤養(yǎng)分和重金屬含量的變化特征，為建設(shè)用地的修復(fù)和開(kāi)發(fā)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于陜西省西咸新區(qū)，地勢(shì)北高南低。南側(cè)為在廢棄宅基地清表平整基礎(chǔ)上種植的林地，西側(cè)為未進(jìn)行植被恢復(fù)的撂荒草地，東側(cè)為復(fù)墾的菜地，營(yíng)林的管理措施分為施用農(nóng)家肥、灌溉以及無(wú)灌溉條件下的自然生長(zhǎng)3種處理模式。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)選擇的植被類型為2018年扦插種植的速生景觀楊樹(shù)，種植面積約3 hm2，株距1 m，行距0.5 m。根據(jù)楊樹(shù)林地管理措施的不同，將楊樹(shù)林樣地設(shè)置為自然生長(zhǎng)區(qū)，施肥、灌溉以及施肥+灌溉3種處理。布置采取樣點(diǎn)3處，采取深度為100 cm，每20 cm為一層，每種利用類型挖取1個(gè)剖面。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

含水率采用土鉆法測(cè)定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定，全氮采用氯化鉀溶液浸提并用凱氏定氮儀測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，重金屬含量采用氫氟酸-高氯酸-硝酸消解法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤含水率的影響

隨著土層深度的加大，土壤含水率出現(xiàn)增大趨勢(shì)，單獨(dú)灌溉處理下土壤平均含水率最高，平均為14.48%，施肥處理下土層平均含水率為13.4%，施肥+灌溉處理下土層平均含水率為13.31%。從不同土層深度來(lái)看，0~40 cm土層范圍內(nèi)的土壤含水率均處于較低水平，平均為11.57%，而40 cm~100 cm土層范圍內(nèi)的土壤含水率處于較高水平，達(dá)到15.17%。因此，在灌溉處理?xiàng)l件下，40 cm~100 cm土層范圍內(nèi)的土壤含水率最高。如表1所示。

表1 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤含水率的影響

2.2 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤重金屬含量的影響

土壤重金屬Cr、Cu以及Zn含量隨土層深度的增加而變大。僅灌溉處理?xiàng)l件下，重金屬Cr含量的平均值最高，為83.2 mg/kg，高于單獨(dú)施肥處理和施肥+灌溉處理。重金屬Cu和Zn含量均表現(xiàn)為施肥處理下最高，施肥+灌溉處理下最低的規(guī)律。施肥+灌溉處理下土壤重金屬污染物含量均最低，速生楊吸附土壤中的重金屬效果最佳。污染土壤上部植物的生長(zhǎng)狀態(tài)與對(duì)土壤中重金屬的吸收有顯著影響。如表2所示。

表2 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤重金屬含量的影響（含量單位：mg/kg）

2.3 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.3.1 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤有效磷和速效鉀的影響

有效磷含量和速效鉀含量隨土層加深出現(xiàn)降低趨勢(shì)。單獨(dú)施肥處理下土壤有效磷含量平均值最高，平均為10.16 mg/kg；其次為施肥+灌溉處理，為9.56 mg/kg；灌溉處理下最低，為6.18 mg/kg。施肥+灌溉處理?xiàng)l件下土壤速效鉀含量平均值最高，平均為191.2 mg/kg；其次為施肥處理，為170.4 mg/kg；灌溉處理下最低，僅為162 mg/kg。0~40 cm土層范圍內(nèi)的土壤有效磷含量處于較高水平，每20 cm厚度平均為11.77 mg/kg，而40 cm~100 cm土層范圍內(nèi)的土壤有效磷含量處于較低水平，每20 cm厚度平均僅為6.54 mg/kg。0~20 cm土層范圍內(nèi)的土壤速效鉀含量最高，平均為320.67 mg/kg，而20 cm~100 cm土層范圍內(nèi)的土壤速效鉀含量處于較低水平，每20 cm厚度平均為138 mg/kg。如表3所示。

表3 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤有效磷和速效鉀的影響（含量單位：mg/kg）

不同營(yíng)林模式對(duì)土壤有效磷和速效鉀含量的影響相似。施肥處理以及施肥+灌溉處理?xiàng)l件下有效磷和速效鉀含量顯著高于灌溉處理，而且施肥+灌溉處理下，土層越深，有效磷和速效鉀含量越呈現(xiàn)出高于施肥處理的趨勢(shì)。因此，施肥+灌溉處理模式更有利于改善深部土壤的肥力。

2.3.2 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤全氮和有機(jī)質(zhì)的影響

土壤全氮含量在0~20 cm處達(dá)到峰值，平均為1.22 g/kg。隨著土層深度的增加，全氮和有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出顯著降低趨勢(shì)，20 cm~100 cm土層深度范圍內(nèi)土壤全氮含量每20 cm深度平均值為0.57 g/kg，較0~20 cm范圍內(nèi)全氮含量下降53.28%。土壤有機(jī)質(zhì)含量在土層深度0~20 cm處最高，隨著土層深度的增加而緩慢降低。

施肥+灌溉處理下土壤全氮含量平均值最高，平均為0.78 g/kg，其次為施肥處理，為0.76 g/kg，灌溉處理下最低，僅為0.55 g/kg。施肥+灌溉處理?xiàng)l件下土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值最高，平均為11.56 g/kg，其次為施肥處理，為10.75 g/kg，灌溉處理下最低，僅為9.00 g/kg。施肥處理僅對(duì)表層土壤影響顯著，其效果在土壤深度超過(guò)20 cm后快速下降，而施肥+灌溉處理?xiàng)l件下全氮和有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他處理，對(duì)于土壤養(yǎng)分的提高效果最為顯著。如表4所示。

表4 不同營(yíng)林模式對(duì)土壤全氮和有機(jī)質(zhì)的影響（含量單位：g/kg）

3 結(jié)論

分析施肥、灌溉以及施肥+灌溉3種不同處理模式下速生楊對(duì)復(fù)墾土壤含水率、重金屬含量和土壤養(yǎng)分的影響。主要研究結(jié)論如下：

1）在灌溉處理模式下，土壤平均含水率最高，并且40 cm~100 cm土層范圍內(nèi)的土壤含水率高于表層。

2）在施肥+灌溉處理模式下，土壤內(nèi)重金屬含量最低，速生楊吸附土壤中的重金屬效果最佳。污染土壤上部植物的生長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)土壤中重金屬的吸收有顯著影響。

3）施肥處理和施肥+灌溉處理?xiàng)l件下，有效磷和速效鉀含量顯著高于灌溉處理，而施肥+灌溉處理下，土層越深，有效磷和速效鉀含量越呈現(xiàn)出高于施肥處理的趨勢(shì)。因此，施肥+灌溉處理模式更有利于改善深部土壤的肥力。

4）施肥+灌溉處理模式下，土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量更高，該模式對(duì)土壤養(yǎng)分的提高效果最顯著。而施肥處理僅對(duì)表層土壤影響顯著，其效果在土壤深度超過(guò)20 cm后快速下降。

綜上所述，施肥+灌溉處理模式是本試驗(yàn)條件下建設(shè)用地復(fù)墾后，土壤重金屬污染物修復(fù)的最佳營(yíng)林模式。該試驗(yàn)結(jié)論將有助于指導(dǎo)土體有機(jī)重構(gòu)的科學(xué)性和操作性，實(shí)現(xiàn)建設(shè)用地復(fù)墾土壤的高效利用。