徐文遠 董春艷 邵洪凱 張喜軍

(東北林業(yè)大學，哈爾濱，150040) (黑龍江省鶴大公路指揮部)

鶴大公路匝道區(qū)的土壤理化性質(zhì)1)

徐文遠 董春艷 邵洪凱 張喜軍

(東北林業(yè)大學，哈爾濱，150040) (黑龍江省鶴大公路指揮部)

對鶴大公路(牡丹江—佳木斯)的11個匝道區(qū)內(nèi)16個混合土樣樣品的表土進行了理化性質(zhì)分析，測試了不同土壤的土壤質(zhì)地、pH值、含水率、有機質(zhì)、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀，結果表明:鶴大公路整個研究路段匝道區(qū)內(nèi)，土壤pH值都能維持在6.5～7.5之間，呈微酸性至中性，能保證植物正常生長所需要的pH值;土壤含水率變化范圍在31％～58.73％，整個區(qū)段含水率變化很大，平均含水率為18.0％，應該種植一些抗旱植物;有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)維持在1％～3％之間，屬于較缺有機質(zhì)土壤，在恢復性設計時，可以考慮施用一些有機肥;銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)在2.13～103.1mg/kg，土壤N含量差異較大，這與土壤類型有很大關系;速效磷質(zhì)量分數(shù)較豐富，平均值維持在113.16mg/kg，能滿足植物正常生長對磷的需求;鉀含量較貧瘠，質(zhì)量分數(shù)平均值僅為15.15mg/kg，這與氣候、土壤等因素有一定關系。

匝道區(qū);表土;土壤理化性質(zhì);土壤養(yǎng)分

高速公路匝道區(qū)域的綠化存的個問題，就是綠化設計公司在配置植物時忽略了選用植物是否適合該區(qū)域的土壤條件。在粗放管理的條件下，這就成了高速公路進入運營期后綠化植被成活率不高或者生長不好的原因之一[1-2]。土壤是陸生植物生活的基質(zhì)，為植物提供必需的營養(yǎng)和水分。植物的根系與土壤有著極大的接觸面，在植物和土壤之間進行著頻繁的物質(zhì)交換，彼此有著強烈影響，因此通過控制土壤因素就可影響植物的生長和產(chǎn)量。本文以鶴大公路牡丹江至佳木斯段公路為依托，對該段的11個匝道區(qū)16個混合土樣樣品的土壤進行了理化性調(diào)查研究，提出適宜的植被種植和合理施肥的建議，為高速公路匝道區(qū)土壤-植被系統(tǒng)恢復提供基礎材料。

1 材料與方法

高速公路的表土是移植的植物生長必要的土壤基質(zhì)，是植被快速恢復必需的物質(zhì)基礎[3]。在高速公路工程動工之初需進行清表，將20～30cm厚的表土鏟取后集中堆置，以后分配在需要綠化的邊坡、護坡道隔離帶和需要移植大樹的植穴中，所以，表層土壤的養(yǎng)分情況直接影響到植物的生長狀況。本文以表土作為土壤樣本，并根據(jù)不同的土壤背景布點采樣。

分析土壤養(yǎng)分一般在晚秋或早春采集土樣，根據(jù)這一原則，這些樣品的采樣時間定于11月。在所布置的采樣點處按照隨機多點混合原則，隨機選取5個土樣進行混合，采集深度為0～20cm，每個混合樣品為1kg左右，如質(zhì)量過多，采取四分法分樣。共在高速公路匝道區(qū)地段采集16個混合土樣樣品。

將采集的樣品在室溫自然晾干，除去石塊、枝葉、草根等，用陶瓷研缽研磨，過100目尼龍篩。對風干土壤測試。土壤質(zhì)地用質(zhì)地指測法;土壤含水率的測定用稱質(zhì)量法;pH值測定采用電位法用酸度計測定(水土質(zhì)量比為5∶1);有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸亞鐵滴定法;銨態(tài)氮測定采用氧化鎂浸提-擴散法測定;速效磷測定用0.5mol·L-1NaH CO3浸取-鉬銻抗比色法;速效鉀測定用NH4OAc浸取-火焰光度法。每個樣品重復2次，測量結果取2次的平均值[4]。

2 結果與分析

2.1 土壤物理性質(zhì)

按照上述方法對采集的樣品進行測試，其物理性質(zhì)見表1。由表1可以看出，回填土匝道區(qū)的土壤類型以黃棕土為主，土壤中砂粒的含量較大。根據(jù)質(zhì)地指測法定性分析出這段區(qū)域內(nèi)土壤70％為砂壤土，這類土壤的透氣、透水性較好，但是由于土壤內(nèi)的空隙較大，土壤所含養(yǎng)分不容易被保持，養(yǎng)分貧瘠。而在原有地貌匝道區(qū)段，土壤類型一般為黑土和黑鈣土;從質(zhì)地看，黏土和重壤土幾乎各占50％;這2類土壤的物理性黏粒較高，透水困難，缺乏空氣，溫度升降緩慢，但優(yōu)點 是保水保肥能力強，土壤內(nèi)養(yǎng)分充足。

表1 土壤樣品的物理性質(zhì)

2.2 土壤化學性質(zhì)

按照上述方法對所采集的樣品進行測試，結果見表2。同時本文以國家第二次土壤普查養(yǎng)分標準為依據(jù)，對研究區(qū)土壤營養(yǎng)成分進行評價。

表2 土壤樣品的化學性質(zhì)

2.2.1 土壤pH值的差異

由表2 可以看出，樣點1、2、8、10、11、13 的土壤均為呈微酸性至中性(pH值為6.5～7.5);其它樣點的土壤的pH均為酸性(pH值為5.0～6.5)，pH值的變化范圍不大;16個樣點中，只有樣點14的pH值為5.64，其他樣點的pH值均在6.0左右。

2.2.2 土壤含水率的差異

由表2可見，研究區(qū)匝道區(qū)內(nèi)的土樣平均含水率為18.0％，含水率變化較大;最小值出現(xiàn)在樣點15(K376+300柴河匝道區(qū))，僅為3.31％;最大值出現(xiàn)在樣點3(K123+441曙光匝道區(qū))，為58.73％。整個區(qū)段匝道區(qū)的土樣含水率差異很大，這和施工過程中對其土壤層的破壞有關。

2.2.3 土壤有機質(zhì)的差異

有機質(zhì)在土壤中僅占土壤質(zhì)量的1％～10％[5]，但它是土壤中最活躍的成分，對水、肥、氣、熱等肥力因子影響很大。由表2可見，土壤的有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在1％～3％之間，平均值為1.97％，最高值為樣點2和樣點10匝道區(qū)表層強風化土樣，質(zhì)量分數(shù)為2.97％，最低值為樣點12匝道區(qū)第一級表層土樣(為1％)。根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，研究區(qū)土樣大部分低于2％，屬于較缺有機質(zhì)。原因是樣品多屬于施工過程中裸露出的巖樣和風化土樣，缺少有機質(zhì)的沉積。

造成不同匝道區(qū)土壤有機質(zhì)含量高低差異的原因是地形地貌、土壤類型的不同。樣地土壤類型主要是黃棕土地帶，地形較為平坦，土壤中砂粒的含量較高，養(yǎng)分相對貧瘠，所以表土的有機質(zhì)含量偏低。樣地類型主要為黑土和黏土的地帶，表土的類型基本上為耕作土，在高速公路開工前，農(nóng)民為了更好地種植農(nóng)田，進行了一定的施肥，此外，在農(nóng)田收割后殘留在農(nóng)田中的秸稈等物質(zhì)也增加了土壤中有機質(zhì)的含量。所以有的土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)相對高些。

2.2.4 土壤銨態(tài)氮的差異

由表2可見，研究區(qū)域內(nèi)表土銨態(tài)氮平均質(zhì)量分數(shù)為13.55mg/kg，且其變化范圍非常大:最小值出現(xiàn)在樣點13(K342+600柳河匝道區(qū))的土壤中，僅為2.13mg/kg;最大值出現(xiàn)在樣點8(K227+128興農(nóng)匝道區(qū))，達到103.1mg/kg。31％的樣品中的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)低于5mg/kg，25％的樣品銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)在5～10mg/kg之間，而44％樣品的銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)高于10mg/kg。

從土壤類型看，表土銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)按以下順序依次減少:黑土、黑鈣土、黃棕土區(qū)域。由于植被帶的分布會影響土壤類型的分布，而地表植被又會對表土銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)產(chǎn)生影響，所以土壤類型才會與表土銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)存在上述的關系。

2.2.5 土壤速效磷的差異

磷是植物生長發(fā)育必需的3大營養(yǎng)元素之一。磷以多種方式參與植物體內(nèi)的代謝過程。在我國，一半以上的土壤供磷不足，不僅影響著作物產(chǎn)量，而且降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[6-7]。

由表2可見，研究區(qū)匝道內(nèi)的土樣速效磷的最高值出現(xiàn)在樣點4(K131+370樺南匝道區(qū))一級表層土樣，質(zhì)量分數(shù)為249.27mg/kg;最低值在樣點6(K170+620西長發(fā)匝道區(qū))一級表層土樣，質(zhì)量分數(shù)為51.74mg/kg;平均值113.16mg/kg。從所測得的數(shù)據(jù)可以看出，研究區(qū)內(nèi)的速效磷含量較豐富，但是各段土壤含磷量差異較大?？傮w趨勢是磷含量大多地區(qū)都能維持在50～60 mg/kg，只有個別樣點速效磷質(zhì)量分數(shù)較大，都在200 mg/kg以上。這是因為不同區(qū)段有機質(zhì)含量、土壤質(zhì)地和成土條件的不同，對速效磷含量產(chǎn)生了影響。一般黏土的速效磷含量多于砂性土。此外，土壤的pH值也對速效磷的含量影響較大，酸性土壤特別是酸性紅壤中，由于大量游離氧化鐵的存在，很大一部分磷酸鐵被氧化鐵薄膜包裹成為閉蓄態(tài)磷，使得磷的有效性大大降低。

2.2.6 土壤速效鉀的差異

土壤鉀的供應水平是指土壤中速效鉀的含量和緩效鉀的貯藏量及其釋放速度。只有土壤鉀的供應水平低于某一界限時，鉀肥才能發(fā)揮其肥效。根據(jù)各地大量鉀肥試驗證明，土壤速效鉀含量水平是決定鉀肥肥效的基礎條件。土壤速效鉀的指標數(shù)值由于各地的氣候、土壤、植物等條件不同，在幅度上略有差異。

由表2可見，研究區(qū)速效鉀質(zhì)量分數(shù)在2.74～52.49 mg/kg之間，平均值為15.15 mg/kg。由平均值看，研究區(qū)速效鉀質(zhì)量分數(shù)較貧瘠。最高值出現(xiàn)在樣點2(K123+441曙光匝道區(qū))一級表層，最低值出現(xiàn)在樣點12(K299+258林口匝道區(qū))一級表土。

3 結論與討論

鶴大公路整個研究路段匝道區(qū)內(nèi)土壤pH值都能維持在6.5～7.5之間，呈微酸性至中性，能保證植物正常生長所需要的pH值;土壤含水率變化范圍在3.31% ～58.73%，整個區(qū)段含水率變化很大，平均含水率為18.0%，應該種植一些抗旱植物;有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)維持在1% ～3%之間，屬于較缺有機質(zhì)土壤，在恢復性設計時，可以考慮施用一些有機肥;銨態(tài)氮質(zhì)量分數(shù)在2.13～103.1 mg/kg，土壤N含量差異較大，這與土壤類型有很大關系;速效磷含量較豐富，質(zhì)量分數(shù)平均值維持在113.16 mg/kg，能滿足植物正常生長對磷的需求;研究區(qū)段鉀含量較貧瘠，質(zhì)量分數(shù)平均值僅為15.15 mg/kg，這與氣候、土壤等因素有一定關系。

鶴大公路牡丹江至佳木斯段匝道區(qū)以回填土為主，回填土中富積有大量的磷元素，速效磷含量豐富;但缺少腐殖質(zhì)沉積，樣品有機質(zhì)含量較低;銨態(tài)氮、速效鉀含量差異較大，銨態(tài)氮和速效鉀除個別區(qū)域含量豐富外，總體缺乏。

鑒于該路域匝道區(qū)土質(zhì)條件，在進行綠化生態(tài)建設等建議如下:

(1)本地區(qū)具有明顯的干濕交替特點，秋冬季干旱、夏伏季炎熱，結合鶴大公路當?shù)氐奶厥獾乩?、地質(zhì)、氣候、人居環(huán)境等條件，巖質(zhì)邊坡植物主要考慮草、灌、喬結合，常綠與落葉結合的植物配合。

(2)宜選擇耐干旱瘠薄土壤、根系較為發(fā)達，并適宜酸性與微酸性土壤或?qū)ν寥酪蟛粐栏竦闹参?，?小葉丁香、沙棘、茶條槭、紫穗槐、細葉小檗、白樺、樹錦雞兒、沙棗、白三葉、黨參、連錢草、大花萱草等。

(3)經(jīng)過對匝道區(qū)土樣化學試驗分析后得知，其土壤營養(yǎng)成分非常缺乏，除磷元素外，其他營養(yǎng)元素均不能滿足植被的生長需求，所以，需在邊坡生態(tài)修復的基材中加入緩釋肥。

(4)因氮素的豐缺與葉子中葉綠素含量有密切的關系，在苗期，一般植物缺氮往往表現(xiàn)為生長緩慢、植株矮小、葉片薄而小、葉色缺綠發(fā)黃。在增施氮肥以后，對促進植物生長健壯有明顯的作用。磷能促進早期根系的形成和生長，提高植物適應外界環(huán)境條件的能力，有助于植物耐過冬天的嚴寒;鉀能增強植物對各種不良狀況的忍受能力，如干旱、低溫、含鹽量、病蟲危害、倒伏等。根據(jù)鶴大公路匝道區(qū)內(nèi)的土壤樣品分析，應對匝道區(qū)植物適當施用氮肥和鉀肥。

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Physicochemical Properties of Soil in Ramp Zone of Heda Highway

/Xu Wenyuan，Dong Chunyan(Northeast Forestry University，Harbin 150040，P.R.China);Shao Hongkai，Zhang Xijun(Heilongjiang Heda Highway Headquarters)//Journal of Northeast Forestry University.-2011，39(6).-93～95

Ramp zones;Surface soi;Soil physicochemical properties;Soil nutrients

U418

1)黑龍江省交通運輸廳科技項目(20100011)。

徐文遠，男，1969年12月生，東北林業(yè)大學土木工程學院，副教授。E-mail:wenyuantianyu@126.com。

2010年11月24日。

責任編輯:張 玉。

A study was conducted to analyze surface chemical properties of 16 mixed soil samples collected from 11 ramp zones of Heda highway(Mudanjiang-Jiamusi).Soil physical and chemical properties were determined，including soil texture，pH value，moisture content，and contents of organic matter，ammonium nitrogen，available phosphorus and available potassium.Results showed that pH value of soils in all the study sections of ramp zones ranged from 6.5 to 7.5，close to slightly acidic or neutral，which can guarantee the pH requirement for the normal growth of plants.Soil moisture contents ranged from 31.0 percent to 58.7 percent，with an average of 18.0 percent.The moisture contents of soils in the whole sections changed greatly;therefore，some drought-resistant plants should be planted in the highway.Organic matter was between 1 percent and 3 percent，indicating that the soils lack of organic soil.Organic fertilizers should be applied during the design process for recovery.Ammonium nitrogen quality ranged from 2.13-103.1mg/kg and soil nitrogen content varied greatly due to different soil types.Available phosphorus content was higher，with an average of 113.16mg/kg，which can satisfy the demand for the normal growth of plants.Potassium content was lower，with an average of 15.15mg/kg，which is related to climate and soil types.