李俊翰,高明秀*,李滬波

青島中心城區(qū)綠地土壤養(yǎng)分特征與評(píng)價(jià)

李俊翰1,2,高明秀1,2*,李滬波3

1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 山東 泰安 271018 2. 土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 山東 泰安 271018 3. 青島市園林環(huán)衛(wèi)技術(shù)學(xué)校, 山東 青島 266000

城市綠地土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，掌握其理化特征及養(yǎng)分狀況對(duì)加強(qiáng)城市綠地土壤管理，改善城市綠地質(zhì)量和環(huán)境健康、增進(jìn)城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。以青島市東海岸主城區(qū)核心區(qū)域的城市綠地土壤為研究對(duì)象，基于實(shí)地調(diào)查和室內(nèi)化驗(yàn)，分析土壤理化特征，采用主成分分析和模糊隸屬度模型綜合評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分狀況，基于ArcGIS10.2運(yùn)用反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值模擬土壤養(yǎng)分空間分布。結(jié)果表明：研究區(qū)城市綠地砂土、壤土占比分為54.71%和45.29%，部分地段土壤板結(jié)。45.28%的綠地土壤pH值偏高；土壤含鹽量較低，呈非鹽漬化（83.02%）和輕度鹽漬化（16.98%），但道路綠地受氯化鈉融雪劑影響含鹽量偏高；土壤養(yǎng)分總體處于中等水平，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量的樣點(diǎn)平均值均在三級(jí)肥力水平及以上，但部分樣點(diǎn)區(qū)域含量較低。綠地類型是影響土壤養(yǎng)分含量的主要因素，海拔高度和海岸距離對(duì)研究區(qū)綠地土壤理化性質(zhì)影響不顯著，在人為干擾等強(qiáng)烈作用下質(zhì)地對(duì)養(yǎng)分的影響有悖于一般規(guī)律。土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)介于0.326?~?0.647，總體處中等水平，高、中、低肥力區(qū)面積比近似1:1:1。研究區(qū)綠地土壤養(yǎng)分指數(shù)大致呈現(xiàn)北高南低、西高東低的空間特征，并在中部區(qū)域形成一條凸向內(nèi)陸的近似“M”的弧形高肥力區(qū)帶。

城市綠地; 土壤養(yǎng)分; 主成分分析; 養(yǎng)分評(píng)價(jià)

城市作為人類生產(chǎn)、生活的最主要活動(dòng)場(chǎng)所和國(guó)家重要的組成單元，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好壞不僅關(guān)系到人民生活品質(zhì)的高低，而且關(guān)系到國(guó)家的生態(tài)文明建設(shè)和發(fā)展。城市園林綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改善環(huán)境質(zhì)量、調(diào)節(jié)系統(tǒng)平衡、美化城市景觀等方面起到重要作用[1,2]?，F(xiàn)階段針對(duì)城市園林綠地的研究多集中于景觀設(shè)計(jì)規(guī)劃[3,4]、綠地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[5]和功能[6,7]等方面，城市土壤作為城市生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)承載者，特別是城市園林綠地土壤為城市植被生長(zhǎng)提供了必需的附著空間和營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，其質(zhì)量的高低影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力和系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的大小[8]。

城市園林綠地土壤主要包括3種類型，即城市綠地土壤、保護(hù)地土壤和盆栽土壤。本文選取城市綠地土壤作為研究對(duì)象，主要是指公園、苗圃及專用綠地的土壤。這類土壤受降水量、溫濕度等城市自然因素影響較大，同時(shí)還受到建筑、堆積、踐踏、挖掘等人為因素干擾，原土層分布已無規(guī)律可循，土壤的三相比例發(fā)生顯著變化，土壤肥力遭到不同程度的破壞。因此，研究城市綠地土壤的理化特征和養(yǎng)分狀況，可為土壤改良和園林綠化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，以改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)城市生態(tài)系統(tǒng)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

青島市（35°35′ ~ 37°09′N，119°30′ ~ 121°00′E）地處山東半島東南部，瀕臨黃海，是環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈和山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)等多項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃的重要組成城市，是國(guó)家沿海重要的中心城市。本文選取的研究區(qū)位于青島東海岸主城區(qū)的核心區(qū)域，范圍北至青島港鐵路-杭鞍高架路-市北區(qū)北界，東至浮山-海青路，南、西至海邊，地理坐標(biāo)（36°02′ ~ 36°07′N，120°16′ ~ 120°28′E），總面積62.05 ?km2（圖1）。該區(qū)是全市的政治、文化、金融中心，青島市人民政府所在地。西臨膠州灣，南臨黃海，地勢(shì)北高南低，東高西低，起伏不定，分布有浮山、太平山、青島山等山頭。土壤以棕壤為主并有部分鹽漬土，棕壤多分布于山地丘陵等地勢(shì)較高的區(qū)域，鹽漬土多分布于沿海低洼區(qū)，呈帶狀分布。研究區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候，且有顯著海洋性氣候特點(diǎn)，四季分明，溫度適中，年均降雨量424.6? mm。

圖 1 研究區(qū)位置和樣點(diǎn)分布圖

1.2 土壤樣品采集與化驗(yàn)

1.2.1 土壤樣品采集樣品于2016年12月采集，在研究區(qū)內(nèi)的公園、廣場(chǎng)、街頭綠地、道路沿線參照綠地分布、街區(qū)分隔情況進(jìn)行布點(diǎn)，使樣點(diǎn)遍布研究區(qū)，采樣點(diǎn)如圖1所示。采樣時(shí)，根據(jù)綠地分布情況，選擇有代表性的樣點(diǎn)，在100~200 m2左右范圍內(nèi)，采用“S”形方法采樣；采樣深度為0~30? cm，將所采土樣進(jìn)行多點(diǎn)（5~10點(diǎn)）混合，然后用四分法，對(duì)角線取樣品1 ?kg左右裝袋密封。共采集土壤樣品53個(gè)。根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)（CJJ/T 85—2002）》，結(jié)合研究區(qū)綠地實(shí)際情況，將綠地分為公園綠地、街旁綠地、道路綠地、單位綠地4種類型。單位綠地指位于某單位內(nèi)部，由單位自行管理的綠地，取4個(gè)樣本；道路綠地指道路廣場(chǎng)用地內(nèi)的綠地，包括行道樹綠帶、分車綠帶、交通島綠地、交通廣場(chǎng)和停車場(chǎng)綠地等，并將道路防護(hù)綠地（團(tuán)島路防護(hù)林）歸入道路綠地，共取12個(gè)樣本；公園綠地指向公眾開放，以游憩為主要功能，兼具生態(tài)、美化、防災(zāi)等作用的綠地，共取19個(gè)樣本；街旁綠地指位于城市道路用地之外，相對(duì)獨(dú)立成片的綠地，包括街道廣場(chǎng)綠地、小型沿街綠化用地等，其中“街道廣場(chǎng)綠地”與“道路綠地”中的“廣場(chǎng)綠地”不同，“街道廣場(chǎng)綠地”位于道路紅線之外，而“廣場(chǎng)綠地”在城市規(guī)劃的道路廣場(chǎng)用地（道路紅線范圍）內(nèi)，共取18個(gè)樣本。公園綠地以原生土為主，而單位綠地、道路綠地、街旁綠地以客土為主。

1.2.2 土壤樣品化驗(yàn)土壤樣品測(cè)試分析按《土壤分析技術(shù)規(guī)范》[9]的規(guī)定，參考《土壤農(nóng)化分析》[10]的方法進(jìn)行。土壤質(zhì)地測(cè)定采用過1 mm孔篩風(fēng)干土樣，加分散劑（酸性土壤加0.5 ?mol·L-1NaOH，堿性土壤加0.5 ?mol·L-1六偏磷酸鈉，中性土壤加0.5 ?mol·L-1草酸鈉），用吸管法測(cè)定；土壤pH采用水土比2.5:1，酸度計(jì)法；土壤含鹽量采用水土比5:1，烘干稱重法；有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀—硫酸溶液氧化，硫酸亞鐵滴定測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法；有效磷采用0.5? mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法；速效鉀采用1 ?mol·L-1NH4AC浸提，火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)來源與處理

DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn），數(shù)據(jù)日期2009年，采用通用橫軸墨卡托（UTM）投影，1984年世界大地（WGS84）坐標(biāo)系統(tǒng)，空間分辨率30 ?m。借助ArcGIS10.2軟件平臺(tái)進(jìn)行采樣點(diǎn)海拔高度和海岸距離數(shù)據(jù)提取，運(yùn)用反距離權(quán)重（Inverse Distance Weighting，IDW）空間插值功能進(jìn)行指標(biāo)的空間分布模擬[11]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與相關(guān)分析采用SPSS軟件。

1.4 城市綠地土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

選取pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行青島城市綠地土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)，采用主成分分析和模糊隸屬度模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12]。

1.4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重運(yùn)用主成分分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重[13,14]，排除人為因素干擾，體現(xiàn)指標(biāo)權(quán)重的客觀性。具體步驟如下：（1）運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析，提取主成分方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，并計(jì)算各主成分權(quán)重；（2）提取成份得分系數(shù)矩陣，結(jié)合主成分權(quán)重，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的因子得分；（3）對(duì)因子得分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（式1），確定為評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

其中，EIW是評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，a是各評(píng)價(jià)指標(biāo)的因子得分，為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.4.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度運(yùn)用隸屬度函數(shù)對(duì)各評(píng)級(jí)指標(biāo)進(jìn)行量綱歸一化處理，消除因?yàn)橹笜?biāo)不同所帶來的數(shù)據(jù)差異性。其中，pH值適用于拋物線型函數(shù)（式2），此類指標(biāo)存在一個(gè)最佳適宜范圍，指標(biāo)值偏離程度越大對(duì)土壤肥力的負(fù)向影響越大。有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀適用于“S”型函數(shù)（式3），該指標(biāo)在一定范圍內(nèi)與土壤肥力呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，偏離此范圍對(duì)土壤肥力狀況影響很小。

其中，為隸屬函數(shù)，為評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)際測(cè)定值，1、2、3和4分別為評(píng)價(jià)指標(biāo)的臨界值。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查推薦的土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，確定指標(biāo)臨界值。pH值以微酸性下限值（5.5）、中性下限值（6.5）、中性上限值（7.5）和弱堿性上限值（8.5）為臨界值；有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀等養(yǎng)分指標(biāo)，分別以二級(jí)上限值和五級(jí)下限值作為臨界值。

1.4.3 土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)依據(jù)土壤肥力評(píng)級(jí)指標(biāo)權(quán)重和隸屬度計(jì)算研究區(qū)土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。其中，是土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，EIW和DMF分別為第項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值和隸屬度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性質(zhì)特征

土壤物理性質(zhì)主要通過野外采樣時(shí)觀察土壤表觀狀況和室內(nèi)土壤質(zhì)地測(cè)定進(jìn)行描述分析。土壤質(zhì)地對(duì)土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分供應(yīng)具有顯著的影響作用，主要表現(xiàn)在對(duì)土壤水分、養(yǎng)分、空氣、吸附性、耕性及植物生長(zhǎng)的影響上[15,16]。青島城市綠地土壤質(zhì)地總體上偏砂，顆粒較粗。在全部53個(gè)樣品中，砂土25個(gè)、占47.17%，壤砂土4個(gè)、占7.55%；砂壤土23個(gè)、占43.40%，壤土只有1個(gè)、占1.89%。由圖2可知，在水平方向上，青島市園林土壤質(zhì)地分布較為復(fù)雜，各種質(zhì)地交錯(cuò)分布，但總體表現(xiàn)為沿海地區(qū)多砂質(zhì)土壤，內(nèi)陸地區(qū)多壤質(zhì)土壤，土壤顆粒由沿海向內(nèi)陸逐漸變小的變化規(guī)律。在垂直方向上，砂質(zhì)土壤多分布在海拔較低的沿海區(qū)域，壤質(zhì)土壤多分布在海拔較高的山丘公園、坡地等區(qū)域。

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，砂質(zhì)土土層較薄、粗骨物質(zhì)多，通氣透水性好保水力弱，有利于好氣性微生物的活動(dòng)。因含水量少，熱容量較小，所以晝夜溫差變化大，土溫變化快，這對(duì)于某些植物生長(zhǎng)不利。壤土和部分砂壤土人為壓實(shí)嚴(yán)重。這導(dǎo)致表層以下好氣性微生物活性降低，土壤熟化緩慢、密實(shí)程度高，破壞通透性良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，形成理化性能較差的密實(shí)、板結(jié)的片狀或塊狀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)板結(jié)堅(jiān)硬、透氣性能差、循環(huán)不暢現(xiàn)象，阻礙園林植物根系的正常伸展[17]。

圖 2 土壤質(zhì)地分布圖

2.2 土壤化學(xué)性質(zhì)特征

土壤化學(xué)性質(zhì)是影響土壤肥力的重要因素，青島城市綠地土壤化學(xué)性質(zhì)描述性統(tǒng)計(jì)見表1。由表1可見，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差判斷，各指標(biāo)組內(nèi)個(gè)體間離散程度大小依次是：速效鉀>堿解氮>有效磷>有機(jī)質(zhì)> pH>含鹽量。根據(jù)變異系數(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)（<0.1弱變異性，0.1<<1中等變異性，>1強(qiáng)變異性），所有項(xiàng)目的變異系數(shù)均大于0.1小于1，屬于中等程度變異。各指標(biāo)變異程度大小依次為：含鹽量>有效磷>堿解氮>速效鉀>有機(jī)質(zhì)> pH。

表 1 青島城市綠地土壤化學(xué)性質(zhì)描述性統(tǒng)計(jì)表

2.2.1 土壤酸堿性土壤pH平均值7.23，區(qū)間范圍4.79~8.98。53個(gè)樣本中有24個(gè)（45.28%）超過7.50，最大值高達(dá)8.98，分析原因，其一可能是因?yàn)閳@林綠地受到擾動(dòng)大，特別是建筑垃圾含量高（部分建筑垃圾往往含有較多的石灰等堿性物質(zhì)）引起內(nèi)陸棕壤的酸堿性不正常；其二，可能是沿海的部分鹽漬土在較長(zhǎng)時(shí)間的施肥影響和淡水淋洗后鹽分減少而堿性離子增加導(dǎo)致[18]。pH高于8.0，堿性較高，不利于園林植物生長(zhǎng)，應(yīng)注意通過施用酸性肥料或調(diào)理劑進(jìn)行調(diào)控，使土壤pH值接近中性（6.5?~?7.5）促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

2.2.2 土壤含鹽量53個(gè)樣點(diǎn)中非鹽漬化土壤樣點(diǎn)有44個(gè)，占83.02%，說明青島雖然是海濱城市，但海岸為砂石海岸，距離海邊一定距離后土壤無自然鹽漬化的條件。輕度鹽漬化樣點(diǎn)9個(gè)、占16.98%，多數(shù)園林植物生長(zhǎng)不受影響。無中、重度鹽漬化土壤和鹽土。值得注意的是，有5個(gè)樣點(diǎn)土壤含鹽量超過1.50 ?g/kg，占9.43%。這5個(gè)樣點(diǎn)有的分布于海邊，受到海水影響含鹽量偏高。但靠?jī)?nèi)陸的個(gè)別樣點(diǎn)鹽分含量異常，達(dá)1.90 ?g/kg以上，接近中度鹽漬化水平，分析原因，這幾個(gè)樣點(diǎn)均位于橋梁或斜坡附近，可能是因?yàn)槎窘笛鞘泄芾碇惺褂霉I(yè)鹽作為融雪劑，而后在這些地方積累所致。此外，園林土壤過量施用化肥，也可能使得園林土壤中無機(jī)鹽離子增多，pH值升高，鹽漬化加重，這會(huì)導(dǎo)致植物形成生理干旱，產(chǎn)生鹽離子毒害，抑制園林植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。

2.2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀是土壤養(yǎng)分的重要組成成分，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查推薦的土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，青島城市綠地土壤肥力分級(jí)結(jié)果見表2。有機(jī)質(zhì)含量介于4.62~43.19 g/kg之間，平均值26.86 g/kg，屬于三級(jí)肥力標(biāo)準(zhǔn)。低于6 g/kg的有2個(gè)樣點(diǎn)，均為公園綠地，但僅有少量喬木和灌木，無地被草本植物；高于30 g/kg的有24個(gè)樣點(diǎn)，占45.28%。堿解氮含量介于16.17~371.88 mg/kg之間，平均值為105.71 mg/kg，屬于三級(jí)肥力標(biāo)準(zhǔn)。低于30 mg/kg的有2個(gè)樣點(diǎn)，均為公園綠地，但僅有少量喬木和灌木，無地被草本植物；120~150 mg/kg的有9個(gè)樣點(diǎn)，占16.98%；高于150 mg/kg的有6個(gè)樣點(diǎn)，占11.32%。有效磷含量介于1.86~65.06 mg/kg之間，平均值為20.87 mg/kg，屬于二級(jí)肥力標(biāo)準(zhǔn)。低于3 mg/kg的有1個(gè)樣點(diǎn)，3~5 mg/kg的有3個(gè)樣點(diǎn)，分別為街頭或道路綠地、山地；20~40 mg/kg的有15個(gè)樣點(diǎn)，占28.30%；高于40 mg kg-1的有8個(gè)樣點(diǎn)，占15.09%。速效鉀含量介于32.61~397.15 mg/kg之間，平均含量141.51 mg/kg，屬于三級(jí)肥力標(biāo)準(zhǔn)。低于50 mg/kg的有3個(gè)樣點(diǎn)，分別為街頭或道路綠地、公園綠地；50 ~ 100 mg kg-1的有15個(gè)樣點(diǎn)，占比33.96%；150~200 mg/kg的有6個(gè)樣點(diǎn)，占11.32%；高于200 mg/kg的有11個(gè)樣點(diǎn)，占20.75%?？傮w而言，土壤養(yǎng)分含量居于中等水平，部分樣點(diǎn)區(qū)域含量較低，需要注意施肥補(bǔ)充。

表 2 青島城市綠地土壤養(yǎng)分分級(jí)統(tǒng)計(jì)

2.3 土壤化學(xué)性質(zhì)的影響因素分析

2.3.1 不同綠地類型對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響對(duì)不同綠地類型下的土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析（表3），可見，不同綠地類型由于其位置、管理方式等的不同，對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)有明顯的影響。道路綠地含鹽量最高，平均0.83 g/kg，雖然整體上處于非鹽漬化水平，但個(gè)別樣點(diǎn)鹽漬化已達(dá)中度邊緣。北方城市冬季常以工業(yè)鹽（氯化鈉）作為融雪劑，氯化鈉在道路兩側(cè)、特別是橋梁或斜坡下方積累，使道路綠地土壤含鹽量升高。單位綠地含鹽量最低，但pH最高，可能是單位綠地往往建筑垃圾較多，或者一般單位對(duì)綠地的管理僅重視澆水，在降低土壤鹽分的同時(shí)，pH有所升高。公園綠地含鹽量平均為0.58 g/kg，個(gè)別樣點(diǎn)處于海邊，可能受到海潮影響，浪花濺入帶進(jìn)鹽分所致。從土壤養(yǎng)分含量來看，各類型綠地養(yǎng)分含量平均值均在三級(jí)以上，與青島城市綠地有較好的施肥管理有關(guān)。有機(jī)質(zhì)含量平均值均三級(jí)以上肥力水平，其中道路綠地最高，可能與道路綠地一般處于圍欄之中，較少人為踐踏擾動(dòng)、枯枝落葉積累較多有關(guān)；公園綠地最低，主要原因是公園綠地人為干擾較多，地被植物人為踐踏較多、枯枝落葉常有清掃，有機(jī)質(zhì)積累相對(duì)較少。公園綠地堿解氮含量最高，道路綠地與之相近。公園綠地一般管理較其他類型綠地多，施肥以氮肥為主，但多為丘陵、海岸公園，地形起伏較大，存在土壤和養(yǎng)分流失問題，故有效磷、速效鉀含量并不是最高的。街旁綠地有效磷、速效鉀含量最高，因?yàn)榻峙跃G地一般地勢(shì)起伏較小，水土流失較輕，再就是街旁綠地中有幾處為近年建成的街道廣場(chǎng)綠地，磷鉀肥施用時(shí)間較近，土壤中保存較多。

表 3 不同綠地類型土壤化學(xué)性質(zhì)對(duì)比

2.3.2 不同質(zhì)地類型對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響對(duì)不同質(zhì)地類型下的土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析（表4），pH值由小到大依次為：砂壤土<砂土<壤砂土<壤土。含鹽量由小到大依次為砂壤土<壤砂土<砂土<壤土，與pH值有較高的一致性。有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀都表現(xiàn)為砂土含量最高，壤土含量最低。其中有機(jī)質(zhì)和有效磷表現(xiàn)為壤砂土含量低于砂壤土含量，堿解氮和速效鉀表現(xiàn)為壤砂土含量高于砂壤土含量。綜合來看，堿解氮和速效鉀在一定程度上較為明顯的表現(xiàn)出質(zhì)地越輕含量越高的特征，有機(jī)質(zhì)和有效磷含量總體上也表現(xiàn)出砂土比壤土高的現(xiàn)象。

表 4 不同質(zhì)地類型土壤化學(xué)性質(zhì)對(duì)比

2.3.3 樣點(diǎn)指標(biāo)自相關(guān)分析通過對(duì)青島城市綠地土壤指標(biāo)的相關(guān)性分析，各指標(biāo)之間存在著一定程度的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)結(jié)果如表5所示。pH值與各指標(biāo)之間都存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，特別是與堿解氮存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其它指標(biāo)之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系并不明顯；含鹽量與pH值、有機(jī)質(zhì)、海拔高度表現(xiàn)出不顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與速效鉀、海岸距離表現(xiàn)出不顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與堿解氮呈顯著正相關(guān)，與有效磷呈極顯著正相關(guān)；有機(jī)質(zhì)與pH值、含鹽量呈不顯著負(fù)相關(guān)，與其他指標(biāo)呈不顯著正相關(guān)；堿解氮與pH值呈不顯著負(fù)相關(guān)，與其他指標(biāo)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，特別的與含鹽量、有效磷呈顯著正相關(guān)，與速效鉀呈極顯著正相關(guān)；有效磷與pH值、海拔高度、海岸距離呈現(xiàn)不顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與有機(jī)質(zhì)呈不顯著正相關(guān)，與堿解氮呈顯著正相關(guān)，與含鹽量速效鉀呈極顯著正相關(guān)；速效鉀與pH值、海拔高度呈不顯著負(fù)相關(guān)，與含鹽量、有機(jī)質(zhì)、海岸距離呈不顯著正相關(guān)，與堿解氮、有效磷呈極顯著正相關(guān)；海拔高度與海岸距離之間存在極顯著正相關(guān)。海拔高度和海岸距離與其他指標(biāo)之間的相關(guān)性不顯著，說明二者并不是影響青島城市綠地土壤養(yǎng)分的重要影響因素。

表 5 青島城市綠地土壤指標(biāo)相關(guān)系數(shù)

備注：**顯著性水平<0.01，即極顯著水平；*顯著性水平<0.05，即顯著水平。

Note: **Very significance level<0.01; *significance level<0.05.

2.4 土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

選取pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行青島城市綠地土壤養(yǎng)分的主成分分析。通過Bartlett球度檢驗(yàn)，各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)的相伴概率為0.00，適合進(jìn)行主成分分析，共提取5個(gè)成分。參考相關(guān)文獻(xiàn)[19,20]，一般選取特征值大于1，或累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%的主成分進(jìn)行綜合分析。本研究中第3主成分特征值0.882，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到83.117%，故選取前3個(gè)主成分描述各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息特征。由表6可知，第1主成分反映堿解氮、有效磷和速效鉀的綜合狀況；第2主成分反映pH值狀況；第3主成分主要反映有機(jī)質(zhì)的狀況，3個(gè)主成分能夠反映所有指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息。

表 6 青島城市綠地土壤指標(biāo)的因子載荷矩陣

利用本文構(gòu)建的土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型計(jì)算研究區(qū)城市綠地土壤養(yǎng)分指數(shù)大小，基于arcgis10.2軟件平臺(tái)，運(yùn)用反距離權(quán)重（Inverse Distance Weighting，IDW）空間插值法進(jìn)行空間插值，結(jié)果如圖3。其中，53個(gè)樣點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)最大值0.916，最小值0.192，平均值0.579，方差0.187。如圖3所示，土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大致呈現(xiàn)北高南低、西高東低的特征，并在中部區(qū)域形成一條凸向內(nèi)陸的近似“M”的弧形高肥力區(qū)帶。采用自然裂點(diǎn)分級(jí)法將青島城市綠地土壤養(yǎng)分水平分為五級(jí)：極低[0,0.455）、低[0.455,0.544）、中[0.544,0.612）、高[0.612,0.699）、極高[0.699,∞）。其中，極高土壤養(yǎng)分區(qū)面積4.31 ?km2，占比6.96%；高土壤養(yǎng)分區(qū)面積17.84 ?km2，占比28.79%；中等土壤養(yǎng)分區(qū)面積18.74 ?km2，占比30.24%；低土壤養(yǎng)分區(qū)面積17.19 ?km2，占比27.74%；極低土壤養(yǎng)分區(qū)面積3.89? km2，占比6.27%。高、中、低肥力區(qū)面積比近似1:1:1。

圖 3 青島城市綠地土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)得分

對(duì)不同質(zhì)地和綠地類型的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)，結(jié)果見表7?？傮w來說，土壤質(zhì)地越輕土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越高，但并不嚴(yán)格按照此趨勢(shì)變化，土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)從小到大依次是：壤土<壤砂土<砂壤土<砂土。不同的園林綠地類型，土壤養(yǎng)分也有所不同，土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)指數(shù)從小到大依次是：公園<道路<單位<街旁。單位綠地和街旁綠地地形平坦，大多為新建綠地，施肥時(shí)間短，土壤保存多，且人工干預(yù)，特別是對(duì)綠地的培肥養(yǎng)護(hù)較多，肥力相對(duì)較高；公園綠地多山丘、坡地，地勢(shì)起伏不定，存在一定程度的水肥流失現(xiàn)象，土壤養(yǎng)分相對(duì)較低。

表 7 不同質(zhì)地和綠地類型的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)

3 討論

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的綜合反映與作用結(jié)果，同時(shí)受自然因素和人類活動(dòng)的影響，表現(xiàn)出明顯的空間分異特征[21,22]。研究區(qū)土壤質(zhì)地從沿海低海拔到內(nèi)陸高海拔表現(xiàn)為由砂質(zhì)土向壤質(zhì)土逐漸變化的規(guī)律。一般而言，土壤質(zhì)地越輕，顆粒越粗，保水保肥能力越弱[23,24]。而青島城市綠地土壤總體表現(xiàn)為砂質(zhì)土各養(yǎng)分含量高于壤質(zhì)土各養(yǎng)分含量，并沒遵循土壤含量與質(zhì)地之間的一般性變化規(guī)律，究其原因與人為擾動(dòng)影響較大有關(guān)。自然環(huán)境中，土壤中氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等各養(yǎng)分主要來源于枯枝落葉、植物枯萎根系和動(dòng)物遺體等在微生物參與下的分解、利用。城市環(huán)境中，人為的清掃活動(dòng)極大地削弱了這種土壤養(yǎng)分的自然來源途徑，人工施加肥料和土壤調(diào)理劑成為土壤養(yǎng)分的主要來源，并且以人類意志為轉(zhuǎn)移，打破了自然界的土壤養(yǎng)分分布規(guī)律。施工、廢棄物堆棄和垃圾掩埋等人類活動(dòng)也會(huì)對(duì)土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)產(chǎn)生影響，促使土壤養(yǎng)分含量向有悖于自然規(guī)律的方向發(fā)生改變[25-27]。

相關(guān)研究表明，土壤養(yǎng)分是隨海拔變化的，氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量與海拔高度具有顯著的相關(guān)關(guān)系[28-30]，但本研究中二者相關(guān)性并不顯著。其一，研究區(qū)以低海拔丘陵和沿海平原為主，地勢(shì)較為平坦，海拔變化范圍僅為0 ~ 318m，變幅較小，不能很好地體現(xiàn)出土壤理化性質(zhì)的海拔梯度變化特征；其二，城市土壤受人為因素干擾強(qiáng)烈，以不同城市綠地類型為尺度施加不同程度、不同作用方向人工干預(yù)，破壞了其原有的自然空間變化規(guī)律。

本文研究了青島東海岸主城區(qū)的核心區(qū)域的城市綠地土壤理化性質(zhì)養(yǎng)分特征，為綠地土壤管理提供了依據(jù)，但僅是一個(gè)時(shí)間斷面，今后尚需連續(xù)監(jiān)測(cè)，分析其連續(xù)性演變特征。并且，運(yùn)用反距離空間插值法進(jìn)行空間模擬還存在受樣點(diǎn)方位影響大、預(yù)測(cè)精度低和局部細(xì)節(jié)不明顯等局限性[31]，今后還需深入研究具有更高精度的空間預(yù)測(cè)方法[32]。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)綠地砂土、壤土占比分為54.71%和45.29%，部分地段存在土壤板結(jié)現(xiàn)象。研究區(qū)綠地45.28%的土壤pH偏高，不利于園林植物生長(zhǎng)。土壤含鹽量較低，以非鹽漬化土（83.02%）和輕度鹽漬化土（16.98%）為主，無中、重度鹽漬化土壤和鹽土。土壤養(yǎng)分總體處于中等水平，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量的樣點(diǎn)平均值均在三級(jí)肥力水平及以上，但部分樣點(diǎn)區(qū)域含量較低，需要注意施肥補(bǔ)充，并控制水土流失；

（2）離海岸距離遠(yuǎn)近和海拔高度不同的樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分含量沒有明顯的變化規(guī)律，二者對(duì)研究區(qū)綠地土壤養(yǎng)分的影響不顯著。不同綠地類型因所處微地形的差異和所受人為因素的干擾不同，土壤養(yǎng)分存在較明顯差異。不同質(zhì)地土壤養(yǎng)分含量存在一定差異，但受人為干擾等影響強(qiáng)烈而有悖于一般壤土比砂土肥力高的規(guī)律；

（3）土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，研究區(qū)土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)介于0.326?~?0.647，總體處于中等水平，高、中、低肥力區(qū)面積比近似1:1:1。從空間上看，研究區(qū)綠地土壤養(yǎng)分指數(shù)大致呈現(xiàn)北高南低、西高東低的特征，并在中部區(qū)域形成一條凸向內(nèi)陸的近似“M”的弧形高肥力區(qū)帶。

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Soil Nutrient Characteristics and Evaluation of Green Space in Qingdao Central Urban Area

LI Jun-han1,2, GAO Ming-xiu1,2*, LI Hu-bo3

1.271018,2.271018,3.266000,

The soil of urban green space is the nutritional basis of the urban ecosystem. It is of great significance to master the physical and chemical characteristics and the nutrient condition of the urban green space, to improve the urban green space quality，the environmental health and the sustainable development of the urban ecosystem. Taking the urban greenbelt soil in the core area of the main urban area of the Qingdao east coast as the research object, the physical and chemical characteristics of the soil were analyzed with the field investigation and laboratory test, and the soil nutrient status was comprehensively evaluated by principal component analysis and fuzzy membership model. Built on ArcGIS10.2, the spatial distribution of soil nutrients was simulated by spatial interpolation with inverse distance weight method. The results showed that the proportion of sandy soil and loam in the urban greenbelt in the study area was 54.71% and 45.29%, and the soil in some sections was consolidated, 45.28% of the green space soil has a high pH value; the soil salt content was low, showing non-salinization (83.02%) and mild salinization (16.98%). Road greenbelt salt content is high under the influence of sodium chloride snow melt agent. Soil nutrients were generally at the medium level, the average values of organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium were all at three levels of fertility and above, but the contents of some samples were relatively low. The type of green space is the primary factor affecting the soil nutrient content, while the effects of altitude and coastal distance on the physical and chemical properties of green soil in the study area were not significant. The effect of texture on nutrients is contrary to the general rule under the persuasive effect of human disturbance. The soil nutrient comprehensive index was between 0.326 and 0.647, and the overall level was medium. The area ratio of high, medium and low fertilizer area is about 1:1:1. The soil nutrient index of the greenbelt in the study area showed the spatial characteristics of soaring in the north and the west, low in the south and the east. There was a high arc fertility zone with convex inland approximately "M" in the central region.

Urban green space; soil nutrient; principal component analysis; nutrient evaluation

S151.9; S158.2

A

1000-2324(2019)04-0550-09

2018-10-18

2018-11-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD05B06-5);山東省重大科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目(2017CXGC0301);山東省高校“雙一流”獎(jiǎng)補(bǔ)資金項(xiàng)目(SYL2017XTTD02)

李俊翰(1993-),男,碩士研究生,主要研究方向?yàn)橥恋乩米兓c生態(tài)安全. E-mail:junhanl@163.com

Author for correspondence. E-mail:mxgao@sdau.edu.cn