劉 菊 張文麗 張成虎 王建柱 陳芳清

(三峽大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,湖北宜昌 443002)

綠地作為城市土壤的主要存在方式,是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分,其質(zhì)量狀況與理化性質(zhì)直接影響著城市植被的生長(zhǎng)和其生態(tài)效益的發(fā)揮,因而有“城市之肺”的美稱[1-3].一般,城市綠地主要包括有公園綠地、道路綠地、住宅區(qū)綠地和單位附屬綠地.隨著城市化進(jìn)程的加快,人為活動(dòng)的強(qiáng)烈影響,城市土壤的理化性質(zhì)發(fā)生了顯著的改變,如土壤pH偏高、有機(jī)質(zhì)含量低、有效態(tài)養(yǎng)分缺乏、土壤板結(jié)和局部地區(qū)受到不同程度的重金屬污染等特征[4-5],這些性質(zhì)影響到城市樹木、花草的正常生長(zhǎng),從而極大地影響到綠地質(zhì)量和綠化效果.因此,城市土壤對(duì)人居環(huán)境質(zhì)量和城市生態(tài)功能的重要作用受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[6-9].

城市大學(xué)校園既是城市的一個(gè)子系統(tǒng),又是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng),由校園的自然因素和社會(huì)因素構(gòu)成.這些因素之間按照一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系組成一個(gè)較特殊的城市校園生態(tài)系統(tǒng)[10].對(duì)于大學(xué)來(lái)講,校園綠化是校園建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容,它不僅能為培養(yǎng)未來(lái)的高科技人才創(chuàng)造一個(gè)良好的工作和學(xué)習(xí)環(huán)境,也能很好地表現(xiàn)一種校園精神與文化內(nèi)涵.土壤作為綠化植物的生長(zhǎng)介質(zhì),其質(zhì)量直接影響到園林綠化質(zhì)量,因此,要提高校園綠化效果,應(yīng)重視綠地土壤質(zhì)量問(wèn)題.本文通過(guò)研究和分析三峽大學(xué)主要綠地土壤的肥力質(zhì)量,為三峽大學(xué)綠地土壤的管理和改良提供理論依據(jù),以促進(jìn)校園生物的健康成長(zhǎng),為全校師生創(chuàng)造更良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境.

1 材料與方法

1.1 樣地概況

研究地點(diǎn)設(shè)在湖北省宜昌市西陵區(qū)三峽大學(xué)(東經(jīng)110°15′～ 112°04′,北緯29°56′～31°34′),占地面積3787畝,屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,年平均氣溫為13.1℃～18℃,無(wú)霜期較長(zhǎng)(280 d),年平均水量為992.1～1404.1 mm之間,雨水豐沛,多在夏季,較長(zhǎng)的降水過(guò)程都發(fā)生在6～7月份,雨熱同季.

1.2 調(diào)查樣地的選擇與土樣采集

根據(jù)綠地的功能,按照公共綠地、附屬綠地、道路綠地和居住區(qū)綠地類型,選取具有代表性的土樣采集地9個(gè)(見表1),于4月10日分別在植被生長(zhǎng)的綠地土壤表層0～20 cm層次處采集土樣.每個(gè)采集地隨機(jī)選采樣點(diǎn)4個(gè)(根據(jù)地形等因素可選擇對(duì)角線法或蛇形法),用直徑為5cm的土鉆采集0～20cm深的土壤.每個(gè)采樣點(diǎn)采集3鉆土(呈S型),快速剔除枯枝落葉、肉眼可見的土壤動(dòng)物、殘根、小石子等雜物,放入自封袋,并做好標(biāo)記.總共 108鉆,36個(gè)土樣.將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后,自然風(fēng)干、碾碎,過(guò)土壤篩后(根據(jù)測(cè)定指標(biāo)選擇不同大小的土壤篩)裝于自封袋(貼標(biāo)簽)中備用.調(diào)查綠地樣地的基本情況見表1.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

對(duì)采回的土樣做室內(nèi)分析.土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定采用EDTA乙酸銨鹽交換法;土壤pH值的測(cè)定采用電位法;土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化——容量法;土壤全氮的測(cè)定采用凱氏定氮法;土壤全磷的測(cè)定采用氫氧化鈉熔融——銀銻抗比色法;土壤有效磷的測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提——鉬銻抗比色法(Olsen法)[11].

表1 調(diào)查綠地樣地的基本情況

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析.主要采用單因素方差分析,然后在Excel軟件中繪制相關(guān)圖表.

2 結(jié)果與分析

2.1 主要綠地表層土壤陽(yáng)離子交換量

一般認(rèn)為CEC低于10cmol(+)/kg的土壤保肥能力差,土壤肥力低.試驗(yàn)結(jié)果表明,三峽大學(xué)主要綠地表層土壤的CEC的變幅為 8.005～18.284 cmol(+)/kg,平均為 12.942±2.546 cmol(+)/kg.其中CEC低于10cmol(+)/kg的占8.33%,91.67%的土壤CEC都在10cmol(+)/kg以上(如圖1所示),說(shuō)明三峽大學(xué)校園主要綠地表層土壤具有一定的保肥能力,可以適當(dāng)施肥.

圖1 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤陽(yáng)離子交換量分布頻率

2.2 主要綠地表層土壤的pH值

研究結(jié)果表明,三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20cm)土壤pH值為7.13～8.17,平均值為7.62±0.34,呈中性至堿性反應(yīng).堿性土(pH＞7.5)所占比例較大,為61.11%(如圖2所示).有數(shù)據(jù)顯示,宜昌市人工經(jīng)濟(jì)林柑橘地以及次生林地的土壤pH值均在酸性范圍[12],可見三峽大學(xué)校園主要綠地表層土壤pH值高于自然及人工林地,說(shuō)明三峽大學(xué)土壤中可能混有建筑廢棄物、水泥、磚塊和其它堿性混合物等;另外,由于校區(qū)不斷有施工、裝修等活動(dòng),空氣中大量含碳酸鹽的灰塵沉降在土層,加之水泥不斷風(fēng)化,很可能使校園土壤的pH呈堿性.

圖2 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤pH值分布頻率

2.3 主要綠地表層土壤有機(jī)質(zhì)

三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量變幅為15.99～39.75g/kg.根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13],三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量處于三級(jí)(20～30g/kg)水平的占63.89%,處于二級(jí)(10～20g/kg)水平的占16.67%,處于四級(jí)(30～40g/kg)水平的占19.44%(如圖3所示),表明三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量總體處于中等水平.

圖3 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤有機(jī)質(zhì)分布頻率

2.4 主要綠地表層土壤全氮

三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20 cm)土壤全氮含量變幅為0.1368～0.3664 g/kg(如圖4所示).根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13],三峽大學(xué)校園主要綠地表層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量全部處于六級(jí)(＜0.5 g/kg)水平,表明三峽大學(xué)校園主要綠地土壤氮素水平總體處于低水平,土壤嚴(yán)重缺乏氮.

2.5 主要綠地表層土壤的全磷

圖4 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤全氮含量

三峽大學(xué)校園主要綠地表層土壤的全磷變幅為0.65～3.85g/kg,平均值為 1.44±0.80g/kg(如圖5所示).其中土壤的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在一級(jí)(全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＞1.0g/kg)的占65.63%、二級(jí)(有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8～1.0 g/kg)的占12.50%,三級(jí)(全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6～0.8g/kg)的占21.88%(如圖5所示).根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13],三峽大學(xué)校園主要綠地表層土壤的全磷處于中上等水平.

圖5 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤全磷分布頻率

2.6 主要綠地表層土壤的有效磷

三峽大學(xué)校園主要綠地表層土壤的有效磷為33.95～44.38 mg/kg,平均值為 38.62±3.22 mg/kg(如圖6所示).其中土壤的有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在二級(jí)(有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～40mg/kg)的占69.44%、一級(jí)(有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＞40mg/kg)的占30.56%(如圖6所示).根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13],三峽大學(xué)校園主要綠地類型地表層土壤的有效磷處于中上等水平.

圖6 三峽大學(xué)校園主要綠地土壤有效磷分布頻率

3 結(jié)論與建議

三峽大學(xué)綠地表層土壤(0～20 cm)土壤陽(yáng)離子交換量平均為 12.942±2.546 cmol(+)/kg,大于10.00cmol(+)/kg,說(shuō)明其有一定的保肥能力;土壤pH 值偏高,以中性(6.5～7.5)和堿性(＞7.5)為主.表層土壤的有機(jī)質(zhì)含量變幅為15.99～39.75g/kg,處于中等水平;土壤全氮含量變幅為0.136 8～0.3664g/kg,處于很低水平;全磷變幅為0.65～3.85 g/kg,平均值為1.44±0.80g/kg,處于中上等水平;有效磷在 33.95～44.38 mg/kg之間,平均值為38.62±3.22 mg/kg,處于中上等水平.總體上看,三峽大學(xué)綠地表層土壤主要問(wèn)題是缺乏氮素,土壤pH值偏高.具體有以下幾點(diǎn)建議:

(1)三峽大學(xué)綠地土壤pH較本區(qū)域自然土壤高,主要為堿性和中性.因此在進(jìn)行園林植物種植時(shí),必須注意適地適樹、適地適花(草).此外由于校區(qū)園林植物的枯枝落葉、修剪的枝、葉和草大部分被運(yùn)走或燒掉,土壤中有機(jī)質(zhì)的含量會(huì)不斷減少,土壤的理化性質(zhì)得不到相應(yīng)的改善.建議可以將校區(qū)園林枯落物集中堆漚腐熟后,作為有機(jī)肥料使用,改善土壤理化性質(zhì),以達(dá)到滿足園林植物生長(zhǎng)的要求.

(2)由于校區(qū)綠地土壤氮非常缺乏,因此必須通過(guò)施用化學(xué)肥料進(jìn)行補(bǔ)充,同時(shí)由于校區(qū)綠地土壤陽(yáng)離子交換量中等,具有一定的保肥能力,可以一次施用適量的氮肥.

[1]盧 瑛,馮 宏,甘海華.廣州城市公園綠地土壤肥力及酶活性特征[J].水土保持學(xué)報(bào),2007(1):160-163.

[2]趙慶良,馬建華.主成分分析在城市綠地土壤肥力模糊評(píng)價(jià)中的應(yīng)用——以河南大學(xué)校園土壤為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008,11:28-34..

[3]曹 兵,高麗芳,蘇潤(rùn)海.銀川市主要綠地類型土壤肥力調(diào)查與分析[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2009,30(1):5-9.

[4]盧 瑛,甘海華,史正軍.深圳城市綠地土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)及管理對(duì)策[J].水土保持學(xué)報(bào),2005,19(1):153-156.

[5]Jim C Y.Urban soil characteristics and limitations for landscape planting in Hong Kong[J].Landscape and Urban Planning,1998,40:235-249.

[6]Jim C Y.Soil characteristics and management in an urban park in Hong Kong[J].Environmental Management,1998,22(5):683-695.

[7]王良睦,王文卿,林 鵬.城市土壤與城市綠化[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(6):180-181.

[8]于法展,李保杰,劉堯讓等.徐州市城區(qū)綠地土壤的理化性質(zhì)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2006,19(5):34-37.

[9]卓文珊,唐建鋒,管東生.城市綠地土壤特性及人類活動(dòng)的影響[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,46(2):32-35.

[10]楊小波.城市生態(tài)學(xué)經(jīng)典案例分析與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

[11]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000.

[12]賈國(guó)梅,張寶林,劉 成等.三峽庫(kù)區(qū)不同植被覆蓋對(duì)土壤碳的影響[J].生態(tài)環(huán)境,2008,17(5):2037-2040.

[13]全國(guó)土壤普查辦公室.中國(guó)土壤[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1998.