踩踏壓實對綠地土壤物理性狀的影響

關鍵詞城市綠地;土壤；滲透性能；踩踏壓實度中圖分類號S714文獻標識碼A文章編號 0517-6611（2025）14-0116-05doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.023

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

eEffect of Trampling Compaction on the Physical Properties of Greenfield Soils

ZHANG Zhu-yuan，ZHANLong-kui，GUO Zi-yietal（CollgeofForestry，Jiangxi AgriculturalUniversity，Nanchang，Jiangxi 330045）

AbstractOeie」otuyetsofftrmpgompactioosolpicalproptisudedtvgeatiosces grenspace，andtoprovdeientificasisfosabilizngubangrnspaceostes.Metod]Aumbroftestplotsitditread compactionanddieretegetatiosructusleedinJangiAgualUnvesiianchangCityndesicalesuch as bulk weight，soil water-holding capacity，and soil infiltration capacity were determined in the soil layers of 0-20 and 20-40cm ，respectively.[Result]Witeaseofapligopacteg，hillkhtgadalleasd，oilatrotetsodeey of increasingndtheasingsolatedingapacityotalprosityndlapillyorositallprucddierntofc tion;trampling compaction was significantly corelated with soil bulk weight，porosityand water holding capacity（ Plt;0.01 ），and was significantlypositiveloeadiikightdintlgatieleaedilposityateacid tion rate （ Plt;0.01 ）;with the increase of trampling compaction，the permeabilityof surface soil showed a decreasing trend，and when heavy traplingcompaction，thepermeabilityofsoilwasclosetoO;sufcesoilporostandwater-oldingapacityidexeswereoreetedby tramplingcompactiontandepsoilndthpereabilityofoilinesructureofborealgetationasterthanatineructuef grassand.Coclusio]Milddsturbancewillmaketesoilwaterontentrisendecesiveuandisturbanemakstesoiloacss increase，leading tothe degradationof soil physical properties as wellasthereductionof soil water-holding function.

KeywordsUrban green space;Soil;Infiltration properties;Trampling compaction

城市綠地土壤作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，既是城市植物的生長介質(zhì)和養(yǎng)分的供給者，又是衡量土壤環(huán)境和水文狀況的重要指標[1-3]，土壤環(huán)境的穩(wěn)定對生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定起著關鍵作用，土壤物理性狀能夠反映土壤結構的穩(wěn)定性，在一定程度上可以表征土壤的質(zhì)量與退化狀況[4]。土壤的滲透性能與保水能力，不僅是調(diào)控地表徑流及植被生長發(fā)育的關鍵因素，也是評估土壤水文調(diào)節(jié)效能及植物水分供給能力的重要標尺，城市綠地土壤對于城市涵養(yǎng)水源和改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。除地形地貌、土壤特征、降雨差異和植被類型等外，人類活動也是影響土壤性質(zhì)和土壤形成過程的重要因素[5]。在研究人類活動對土壤特性的多維度影響方面，國內(nèi)外學術界已取得顯著進展。特別地，針對林地、天然次生林及風景區(qū)等生態(tài)系統(tǒng)，學者們研究了不同踩踏強度對土壤性質(zhì)的效應，揭示出踩踏行為會促使土壤緊密度與緊實度上升，孔隙度及通氣性能下降，進而削減土壤的持水能力和滲透性，并呈現(xiàn)出養(yǎng)分含量減少的趨勢[6-7]。此外，研究還指出，高強度的人為干擾會導致土壤中有機質(zhì)、全氮、全鉀及速效養(yǎng)分的顯著流失[8，同時，適度至高強度的人為干擾還會抑制土壤中常見酶的活性[9-10] 。

當前，關于踩踏對土壤影響的研究普遍依賴于較為主觀的踩踏強度分級系統(tǒng)（例如輕度、中度、重度踩踏等），該體系雖有一定實用性，但其邊界定義的模糊性限制了精確量化分析的可能性。尤其值得注意的是，現(xiàn)有研究大多聚焦于踩踏對表層土壤水源涵養(yǎng)與滲透性的影響[]，而對于深層土壤（如 20～40cm 土層）的相關性影響則鮮見報道。此外，現(xiàn)有研究框架主要圍繞林地土壤構建，對于城市綠地人為擾動土壤的踩踏效應研究相對匱乏，且針對不同植被結構下踩踏影響的比較分析仍不足。

鑒于此，筆者采用環(huán)刀法在 0～20.20～40cm 2 個土層深度采集土樣，旨在探究不同踩踏壓實程度下土壤物理性質(zhì)隨土層深度的變化規(guī)律，并對比分析不同植被類型下土壤物理性質(zhì)的差異。這一研究設計不僅有助于深化踩踏對土壤機制的影響，也可為制訂有效的土壤保護與恢復策略提供科學依據(jù)

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況 高校通常建成時間長，植被生長良好，植被結構豐富，土壤結構比較穩(wěn)定，但同時由于人口密度大，綠地踩踏現(xiàn)象也較為常見。因此，筆者選取江西農(nóng)業(yè)大學為采樣地，其位于江西省南昌市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)西北部0 115^°27^′～116^°35^′E，28^°10^′～29^°11^′N） ，建校時間長，校內(nèi)植被良好，屬亞熱帶季風氣候，年均溫為 17.0～17.7^°C ，土壤為典型的紅壤酸性土壤，占總面積約 166hm² 。

1.2樣方設置及土壤采集土壤樣品依據(jù)植被結構和踩踏壓實2個因素對綠地土壤進行采樣分析。依照GB19377—2003《天然草地退化、沙化鹽漬化的分級指標》，根據(jù)踩踏所造成的植被覆蓋率減少后的相對百分數(shù)（CR），分別設置輕度踩踏LT（ 75%?CR?100% 、中度踩踏MT（ 50%?CRlt; 75% ）、中重度踩踏MST（ 25%?CRlt;50% ）、重度踩踏ST（ 0? CRlt;25% ），同時設置無踩踏作為對照（CK），研究不同踩踏壓實度對城市綠地土壤滲透性的影響。試驗采用環(huán)刀法對樣地土壤進行采樣，所有土樣均使用 100cm³ 環(huán)刀在喬草和草地2種植被結構采樣，用環(huán)刀沿土壤剖面按照 0～20AA20～ 40cm 共2層采集，每層取2個土樣，共計30個樣點，120個土樣。采樣后及時將土樣密封，帶回實驗室后稱重及相關指標測定。

1.3測定方法及數(shù)據(jù)處理土壤相關物理性質(zhì)的測定與計算參照《森林土壤水分-物理性質(zhì)的測定》進行，均采用環(huán)刀法測定，土壤滲透性指標采用雙環(huán)刀法測定。踩踏壓實度為各踩踏程度下土壤密度、CK土壤密度。不同踩踏強度下的踩踏壓實度存在邊界重疊現(xiàn)象，并按照不同踩踏壓實程度劃分，分別計算出不同土層和不同植被條件下及不同踩踏強度下壓實度。

用Excel和R語言軟件進行數(shù)據(jù)的分析和處理。土壤物理性質(zhì)差異運用單因素方差分析（one-wayANVOA），踩踏壓實度與土壤物理性質(zhì)間的關系采用線性回歸分析。統(tǒng)計分析中，方差齊性數(shù)據(jù)事后多重檢驗使用鄧肯法，相關性分析采用Pearson相關，方差不齊則采用威爾遜法進行事后多重檢驗，斯皮爾曼法進行相關分析，所有檢驗均在顯著性水平為0.05時進行；使用Origin2019軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1不同踩踏壓實度對不同土層土壤容重和孔隙度的影響不同踩踏壓實度對土壤容重、孔隙度與水分狀況的影響見表1。由表1可知，不同土層土壤容重均隨踩踏壓實度的增強而逐漸變大，CK的土壤容重顯著低于除輕度踩踏處理外的各踩踏壓實度處理（ Plt;0.05） ，且中重度和重度踩踏壓實處理下土壤容重顯著高于輕度和中度踩踏壓實處理（ Plt; 0.05）。此外，隨踩踏壓實度的增強，土壤總孔隙度、毛管孔隙度、持水量均總體呈下降趨勢，重度踩踏壓實度下土壤總孔隙度、毛管孔隙度、持水量均顯著低于CK （Plt;0.05） 。對比不同土層可以看出，表層土壤孔隙度、持水量指標受到踩踏壓實度影響的變化較深層土壤更加明顯。

與深層土壤相比，表層土壤容重更小，總孔隙度和毛管孔隙度更大。這是由于城市綠地在施工過程中的人為機械壓實導致土壤整體的密實度較大，在后續(xù)植物種植以及植物生長和土壤動物的擾動下，使表層土壤趨于疏松，因此出現(xiàn)表層土壤容重低于深層土壤容重的現(xiàn)象，且后續(xù)人為踩踏亦未使表層土壤容重大于深層土壤。

注：同列不同小寫字母表示同一土層內(nèi)不同踩踏壓實度處理間差異顯著（ 。Note：Difertlowassinatetdieecdittaigtesiinl Plt;0.05）

2.2不同踩踏壓實度對不同綠地植被結構的土壤水分分布的影響總體上看，2種植被結構下土壤水分狀況均隨踩踏壓實度的增強呈現(xiàn)降低的變化趨勢，且土壤最大持水量、毛管持水量在CK下均顯著高于中度、中重度、重度踩踏處理（ Plt;0.05） ）。對比2種植被結構可以看出，草地和喬草結構下的土壤容重對踩踏壓實度的響應呈現(xiàn)出一定差異，雖均隨踩踏壓實度的增強而增大，但草地的土壤容重在各踩踏壓實度下均大于喬草（表2）。

2.3不同踩踏壓實度對不同土層和不同植被結構土壤滲透速率的影響從圖1可見，不同土層土壤滲透性變化規(guī)律幾乎相同。土壤滲透速率均隨踩踏壓實度的增強，整體呈降低趨勢。重度踩踏壓實時，土壤滲透速率均接近于0。0～20cm 土層土壤滲透速率在中度踩踏壓實度及以上時，與CK呈顯著差異。除中度踩踏壓實外， 20～40cm 土層土壤各滲透指標均與CK呈顯著差異（ Plt;0.05 。

注：同列不同小寫字母表示同一植被類型內(nèi)不同踩踏壓實處理間差異顯著（ 。NoteDifrtitit P 0.01）.

注：不同小寫字母表示差異顯著（ Plt;0.05） ）°

Note：Different lowercaselettersindicate significant difference（ Plt;0.05） ：

Fig.1Infiltration rates of different soil layers with different trampling compaction degrees

在不同植被結構中，土壤滲透速率隨踩踏壓實度的變化規(guī)律幾乎相同，隨著踩踏壓實度的增大，整體呈降低趨勢。 除喬草植被輕度踩踏壓實處理外，其余踩踏壓實處理均與"CK差異顯著（ Plt;0.05. ），且重度踩踏壓實時，基本不滲透（圖2）。

注：不同小寫字母表示差異顯著（ Plt;0.05 ）°

Note：Different lowercaseletters indicate significant difference（ Plt;0.05） ！

Fig.2Infiltration rates of grassland vegetation with different trampling compaction degrees

2.4土壤各物理性質(zhì)對踩踏壓實度的響應為了更好地了解踩踏壓實度與土壤物理性質(zhì)之間的關系，對其進行相關性分析，結果見表3。由表3可知，踩踏壓實度與土壤的孔隙度、持水量均呈顯著相關（ Plt;0.05 。

采用線性回歸模型建立土壤相關物理性質(zhì)對踩踏壓實度的響應關系，并用線性直線對兩兩關系分別進行擬合，結果如圖3所示。表層土壤壓實度對深層土壤壓實度的線性回歸說明， 20～40cm 土壤壓實度是 0～20cm 土壤壓實度的0.638倍。線性擬合結果（圖3）表明：踩踏壓實度與土壤物理性質(zhì)間的線性回歸關系均表現(xiàn)為顯著（ Plt;0.01 ），與土壤孔隙度、持水量均呈顯著負相關（ Plt;0.01 ，即踩踏壓實度對土壤孔隙度和持水量的影響會隨著踩踏壓實度的增大而減小。0～20cm 土層深度的踩踏壓實度與土壤物理性質(zhì)間的線性回歸關系均優(yōu)于 20～40cm ，踩踏壓實度對不同土層土壤物理性質(zhì)的影響基本一致。

線性擬合結果（圖4）表明，踩踏壓實度與土壤滲透性間的線性回歸關系均表現(xiàn)為顯著（ Plt;0.01 ，初滲率、穩(wěn)滲率與踩踏壓實度間呈顯著負相關（ Plt;0.01 。初滲率 20～40cm 踩踏壓實度與土壤物理性質(zhì)間的線性回歸關系均優(yōu)于 0～ 20cm ，踩踏壓實度對土壤滲透速率的影響基本一致。這說明土壤滲透速率對踩踏壓實度存在顯著的線性回歸響應關系，踩踏壓實度對土壤滲透速率的影響會隨著踩踏壓實度的增大而減小，土壤物理性質(zhì)與踩踏壓實度間存在顯著的線性回歸響應關系。

2.5土壤容重、孔隙度與土壤滲透性之間的關系為了更好地探討土壤容重、孔隙度與土壤滲透性之間的關系，對其進行相關性分析，結果如表4所示。由表4可知，土壤容重、孔隙度均與滲透性指標存在顯著負相關關系（ Plt;0.01 ），這說明土壤物理性質(zhì)是影響土壤水文效應的重要因素。

3討論

3.1不同踩踏壓實度對土壤水分、孔隙度、容重的影響土壤水分作為植被生長過程中的重要物質(zhì)，對植被群落的交替演化及土壤營養(yǎng)成分的變化有著顯著影響。土壤的質(zhì)地、土壤孔隙度會顯著影響土壤滲透能力[12-13]。該研究發(fā)現(xiàn)，在喬草和草地植被下，土壤含水率隨著踩踏壓實度的增強先增后減，這與何其華等[14的研究結果存在差異，后者指出土壤含水量隨踩踏強度增大而持續(xù)減小，這可能源于適度踩踏在合理范圍內(nèi)對土壤無顯著負面影響，反而可能提高土壤蓄水保水能力[15-16]。筆者還深人探討了踩踏壓實度對土壤容重、持水量以及孔隙度的影響。土壤容重是土壤水文物理性質(zhì)的重要指標[17-18]，反映了土壤的緊實度，并直接影響土壤孔隙狀況。孔隙度和持水量是評估土壤供水與蓄水能力的關鍵指標。該試驗結果表明，踩踏壓實度對土壤孔隙度、持水量等指標有顯著影響，且呈顯著負相關。踩踏壓實度增強，則這些指標均呈下降趨勢，這進一步證實了踩踏對土壤水分保持能力有負面影響。這說明踩踏壓實度是土壤物理性質(zhì)指標變化的主要內(nèi)在影響因子之一。 0～20cm 王層深度王壤孔隙度、持水量受到踩踏壓實度的影響大于 20～40cm 土層，這是由于在一定范圍內(nèi)踩踏壓實度越大，越不利于王壤結構的穩(wěn)定性。這導致土壤容重的增加，進而使得植被的生長受到了負面影響，土壤表面出現(xiàn)裸露，從而形成結皮現(xiàn)象[19]隨之，土壤的孔隙度和滲透性均下降，在多個因子共同作用后的結果下，土壤物理質(zhì)量出現(xiàn)下降。

3.2不同踩踏壓實度對不同土層及2種植被結構土壤滲透速率的影響 踩踏壓實度與土壤初滲率和穩(wěn)滲率呈顯著負相關。對比不同王層深度的土壤在受踩踏后的情況可以看出，表層土壤容重和滲透能力受踩踏壓實度的影響比深層土層土壤更大。這與相關學者研究的表層土壤是作為土壤滲透過程的重要介質(zhì)20的結論相符。表層土壤較深層土壤易發(fā)生嚴重板結，產(chǎn)生結皮，生物量較少，且深層土壤較表層土壤相對松軟，土壤植物根系的數(shù)量多于表層土壤，因此表層土壤容重和滲透性受踩踏壓實度的影響更大。土壤滲透是由多個因子共同作用后的結果，相關研究表明，植物根系、土壤質(zhì)地、凋落物、土壤動物等都會影響土壤的滲透性。研究踩踏壓實度對不同植被結構下土壤滲透性影響的結果表明：在相同踩踏壓實度下，喬草的土壤容重小于草地，滲透性優(yōu)于草地結構。這可能是由于相較于單一草地，喬草結構擁有更多的凋落物與根莖，其生物量更為豐富，根系對土壤的優(yōu)化作用相較草地表現(xiàn)出更為顯著的優(yōu)勢。對比之下，喬草下土壤結構更加穩(wěn)定，其滲透性能更優(yōu)。

4結論

該研究結果表明，不同踩踏壓實度下的土壤容重隨著人為踩踏壓實度的增強而不斷增大。土壤物理性質(zhì)受踩踏壓實度影響集中在 0～20cm 土層。不同土層土壤容重隨踩踏壓實度的增強而增大。各踩踏壓實度下草地土壤容重均大于喬草。此外，土壤毛管孔隙度、總孔隙度、最大持水量、毛管持水量均隨著踩踏壓實度的增加而降低。無踩踏（CK）和輕度踩踏壓實度下土壤總孔隙度、毛管孔隙度均顯著高于重度踩踏（ Plt;0.05 ）。輕度踩踏壓實可以提升土壤的含水率，而過度的踩踏壓實明顯影響土壤容重和含水率等物理性質(zhì)的變化，進而造成城市綠地土壤質(zhì)量的退化，對城市生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定產(chǎn)生一定負面影響。

參考文獻

[1]龔詩涵，肖洋，鄭華，等.中國生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)空間特征及其影響因素[J].生態(tài)學報，2017，37（7）：2455-2462.

[2]王舒甜，張金池，鄭丹揚，等.鐘山風景區(qū)土壤環(huán)境對人為踩踏擾動的響應[J].林業(yè)科學，2017，53（8）：9-16.

[3]GAIROLA S U，SONI P.Role of soil physical properties in ecological suc-cession ofrestored mine land：A case study[J].Int JEnviron Sci，2010，1（4）：475-480.

[4］趙曉雪，饒良懿，申震洲.礎砂巖區(qū)不同地形位置土壤物理性質(zhì)分異特征[J].應用與環(huán)境生物學報，2020，26（6）：1359-1368.

[5]杜姣姣，周運超，白云星，等.闊葉樹種引人后馬尾松人工林土壤水文物理性質(zhì)研究[J].水土保持研究，2021，28（4）：105-112.

[6]曹麗娟.旅游干擾對河南云臺山風景區(qū)土壤質(zhì)量的影響[J].水土保持研究，2015，22（4）：67-71.

[7]董一橋，劉倩倩，彭孝楠，等.人為踐踏對南京紫金山天然次生林土壤滲透性的影響[J].南京林業(yè)大學學報（自然科學版），2022，46（1）：163-170.

[8]SHERMAN C，UNC A，DONIGER T，et al.The effect of human tramplingactivity on_a soil microbial community at the Oulanka Natural Reserve，F(xiàn)inland[J].ApplSoilEcol，2019，135：104-112.

[9]孫飛達，朱燦，李飛，等.旅游干擾對高寒草地植物多樣性和土壤生化特性的影響[J].草業(yè)科學，2018，35（11）：2541-2549.

[10]石亞芳，趙允格，李晨輝，等.踩踏干擾對生物結皮土壤滲透性的影響[J].應用生態(tài)學報，2017，28（10）：3227-3234.

[11]MANNINGRE.Impacts of recreation on riparian soilsand VEGETATION[J].JAmWaterResourAssoc，1979，15（1）：30-43.

[12]DINGWQ，LIUXM，HUFN，et al.The effectof interactionsbetweenparticles onsoil infiltrability[J].J Soils Sediments，2O19，19（1O）：3489-3498.

[13]GUZMAN-ROJODP，BAUTISTAE，GONZALEZ-TRINIDADJ，etal.Variability of furrowinfiltration and estimated infiltration parametersin amacroporoussoil[J].JIrrigDrain Eng，2019，145（2）：1-13.

[14]何其華，何永華，包維楷.岷江上游干旱河谷典型陽坡海拔梯度上土壤水分動態(tài)[J].應用與環(huán)境生物學報，2004，10（1）：68-74.

[15]李志，袁穎丹，胡耀文，等.海拔及旅游干擾對武功山山地草甸土壤滲透性的影響[J].生態(tài)學報，2018，38（2）：635-645

[16]譚小愛，王平，鄒亞萍，等.旅游活動對香格里拉景區(qū)土壤重金屬污染的影響[J].西南大學學報（自然科學版），2017，39（6）：121-127.

[17]楊靜，張耀藝，譚思懿，等.亞熱帶不同樹種土壤水源涵養(yǎng)功能[J].生態(tài)學報，2020，40（13）：4594-4604.

[18]張茜，楊東旭，鐘永德，等.黃石寨景區(qū)旅游活動對典型植物群落的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學報，2017，29（7）：1158-1165.

[19]林松，張崑，蔣仲龍，等.永嘉縣四海山林場森林枯落物及土壤持水能力研究[J].中國水土保持，2021（2）：52-55，69.

[20]劉俊廷，張建軍，孫若修，等.晉西黃土區(qū)退耕年限對土壤孔隙度等物理性質(zhì)的影響[J].北京林業(yè)大學學報，2020，42（1）：94-103.