楊 升，陳秋夏，王金旺，李效文，夏海濤，包考松，鄭 托

（1.浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005；2.溫州市甌江口開發(fā)建設投資集團有限公司，浙江溫州325026）

浙南海涂圍墾區(qū)土壤品質綜合評價

楊 升1，陳秋夏1，王金旺1，李效文1，夏海濤1，包考松2，鄭 托2

（1.浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005；2.溫州市甌江口開發(fā)建設投資集團有限公司，浙江溫州325026）

系統(tǒng)掌握浙南海涂圍墾區(qū)土壤品質現狀和空間分布特征，為綠地系統(tǒng)規(guī)劃、土壤改良措施和綠化工程實施提供參考依據。通過取樣調查，獲得土壤基本性狀，再采用模糊數學綜合評價土壤品質與分級，并運用全球定位系統(tǒng)（GPS），ARCGIS分析軟件和Surfer軟件獲得土壤品質等值線分布圖。結果表明：①研究區(qū)域土壤容重偏大，為1.32 g·cm－3，且含鹽量高，為7.7 g·kg－1，堿性強，pH 8.25，有機質質量分數偏少，為17.94 g·kg－1，全氮和有效磷質量分數嚴重偏低，分別為0.69 g·kg－1和4.82 mg·kg－1，而速效鉀質量分數豐富，為0.62 g·kg－1。②土壤含鹽量是浙南濱海圍墾區(qū)土壤品質的主要限制因子，容重和pH值也是重要評價指標。③研究區(qū)域土壤品質總體較差，并且表層土壤品質（綜合評價值為0.482）略好于下層土壤（綜合評價值為0.435）。土壤品質分級與等值線分布圖可以更好地指導土壤改良和植被構建，需要降低土壤含鹽量、pH值和容重，選取優(yōu)良耐鹽堿植物進行綠化種植。圖1表5參33

土壤學；浙南；圍墾區(qū)；綜合評價值；土壤品質分級

海涂圍墾是擴展港口、工業(yè)發(fā)展空間和城市建設用地的有效途徑。近幾年來，沿海地區(qū)向淺海和灘涂地帶迅速擴張，圍墾和填海造陸勢不可擋。浙南椒江、甌江、鰲江的海涂面積為6.8萬hm2，已圍墾利用面積1.3萬hm2。溫州灘涂圍墾總體規(guī)劃顯示：全市適宜造地的規(guī)劃灘涂區(qū)面積約為4.5萬hm2，至2020年灘涂圍墾總建設規(guī)模3.4萬hm2。另外，圍墾區(qū)城市綠化是改善城市環(huán)境和提高廣大市民生活品質的公益事業(yè)，也是彰顯建設環(huán)境友好型宜居城市的一個重要標志，而城市綠化離不開土壤，城市綠化土壤作為植物生長的物質基礎，其品質直接影響著植物的健康生長以及生態(tài)效益、景觀功能的發(fā)揮。因此，開展海涂圍墾區(qū)土壤品質調查和評價對于合理開發(fā)利用圍墾區(qū)土壤，并提高土壤生產力具有非常重要的戰(zhàn)略意義。到目前為止，國內外學者在土壤品質評價方面開展了大量的研究，主要集中在耕地［1-3］、農副產品用地［4-6］和林業(yè)用地［7-9］，對于濱海鹽堿地的研究也有少量報道［10-12］。在評價過程中，使用的方法主要包括模糊綜合評價法［13-14］、最小數據集［15-16］、主成分分析［17］等，并且隨著科學技術的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術［18］、多變量最優(yōu)化能量色散X射線熒光和散射光譜［19］、X射線斷層成像［20］等方法也逐漸應用于土壤品質評價和監(jiān)測。一般情況下，濱海圍墾區(qū)土壤主要分建設用地和城市綠化用地。由于浙南濱海圍墾區(qū)土壤屬于典型的泥質海岸鹽堿土，土壤板結嚴重，極不利于植物生長，造成綠化建設困難，生態(tài)環(huán)境脆弱。本研究以浙南甌江口圍墾區(qū)為研究區(qū)域，通過取樣調查該區(qū)域土壤基本理化性質，利用模糊數學中的隸屬函數法結合相關分析法，對土壤品質進行綜合評價，并運用全球定位系統(tǒng)（GPS）定位，ARCGIS分析軟件進行空間坐標轉換和Surfer軟件繪制等值線圖，從而獲得該區(qū)域土壤品質的空間分布情況，以期系統(tǒng)掌握該圍墾區(qū)土壤品質現狀和空間分布特性，為綠地系統(tǒng)的規(guī)劃建設、土壤改良措施和植被構建提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域為浙江省溫州市甌江口新區(qū)的起步區(qū)和淺灘一期區(qū)，總面積為24 km2。根據甌江口新區(qū)規(guī)劃，該研究區(qū)域總綠地面積為4.37 km2，主要包括城市公園9個，廣場2個，景觀道路19條。該區(qū)域地處東海與甌江的交匯處，屬于中亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，年均降水量為1 674.3 mm，主要集中在3－9月。

1.2 樣品采集與分析

于1月下旬，在研究區(qū)域范圍內，根據植被情況和建設規(guī)劃用途，在非綠化建設用地，0.5 km2設置1個取樣點，每個取樣點采用 “蛇形法”，由8～12個點混合組成（有植被區(qū)域點少，無植被區(qū)域點多），而綠化用地，0.2 km2設置1個取樣點，每個取樣點采用 “蛇形法”（公園和廣場區(qū)域）或 “棋盤法”（景觀道路區(qū)域），由8～12個點混合組成，總共布設了61個取樣點。每個樣點均對表層土 （0～20 cm）和下層土（40～60 cm）分別取樣，為保證樣品的代表性，每個樣點均做復樣采集，將其相同土層的土壤混合均勻成混合樣，組成待測樣品。同時，表層土壤進行土壤容重測量，環(huán)刀采樣。鑒于最上層土壤易受到干擾，因此，以5～15 cm土壤容重作為本研究表層土容重。采樣點的坐標采用GPS定位儀記錄。采集樣品時，距離最后一次降雨已有12 d，部分區(qū)域地表出現干裂。

室內分析測試指標包括有機質、全氮、有效磷、速效鉀、pH值和含鹽量。除pH值外，其他指標測量方法均參照《土壤農化分析》［21］。土壤有機質質量分數采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；全氮質量分數采用半微量開氏法；有效磷測定采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法；土壤含鹽量采用V（水）∶V（土）＝5∶1浸提-電導法。土壤pH值測定采用電位法［22］。

2 結果與分析

2.1 評價指標描述性統(tǒng)計分析

土壤容重大小反映土壤結構、透氣性、透水性能以及保水能力的高低。土壤容重越小說明土壤結構、透氣透水性能越好。一般耕作層土壤容重約為1.0 g·cm－3，本研究區(qū)域土壤容重均值為1.32 g·cm－3，最大值達到1.61 g·cm－3（表1），說明該區(qū)域土壤普遍表現為緊實趨勢，這也是泥質海岸帶土壤的特點之一。表層土壤含鹽量和下層土壤含鹽量平均值分別為7.7和6.6 g·kg－1，中位值分別為4.0和4.5 g·kg－1，均達到重度鹽漬化土壤標準［23-24］。有機質、全氮、有效磷和速效鉀在表層中的平均質量分數分別為17.94 g·kg－1，0.69 g·kg－1，4.82 mg·kg－1和0.62 g·kg－1，在下層中的質量分數分別為17.10 g·kg－1，0.63 g· kg－1，4.52 mg·kg－1和0.69 g·kg－1。根據土壤養(yǎng)分全國統(tǒng)一劃分的6級制分級標準評判，該研究區(qū)域有機質質量分數偏少，能夠滿足一般花草種植所需，但不能滿足行道樹種植；總氮、有效磷質量分數偏低，而速效鉀總體相對較為豐富。表層和下層的pH值均值分別為pH 8.25和pH 8.48，都屬于堿性土壤。另外，從變異系數來看，該區(qū)域土壤含鹽量變異系數最大，分別為103.90%和93.94%，容重和pH值變異系數較小，其余各指標變異系數為20.80%～47.83%，呈中等變異強度?？傮w上，該研究區(qū)域土壤品質較差，主要是含鹽量高，肥力偏低，并且鹽分分布極不均勻。

由表2可知：容重與含鹽量、pH值、速效鉀呈極顯著相關，說明在泥質海岸圍墾區(qū)容重是土壤品

質評價的重要指標。在表層土壤中含鹽量與容重、pH值呈極顯著負相關，與速效鉀質量分數呈極顯著正相關，而在下層土壤中含鹽量與pH值呈極顯著負相關，與全氮、速效鉀呈極顯著正相關，與有機質呈顯著性正相關，這說明鹽分是土壤品質的主要限制因子，鉀鹽也是構成土壤鹽分的重要成分，由于土壤結構緊實，透水透氣性差，從而限制了土壤中鹽分的運移。pH值在表層土壤中與容重、全氮、有效磷質量分數呈顯著性正相關，與鹽分、有機質呈顯著負相關，而下層土壤中與鹽分極顯著負相關，與有效磷質量分數呈極顯著正相關，這表明在pH值是土壤品質重要的評價因子。在表層土壤中，有機質質量分數與pH值、有效磷質量分數呈顯著相關；在下層土壤中，與含鹽量、全氮、速效鉀顯著性相關。這種差異很可能是由于該區(qū)域是泥質海岸帶，土壤容重較大，上層土壤與下層土壤之間物質交流困難造成的。

表1 表層和下層土壤品質評價指標統(tǒng)計特征值（n=61）Table 1 Statistical feature values of soil quality evaluation indices of topsoil and subsoil（n＝61）

表2 表層和下層土壤各評價指標間Pearson相關系數矩陣（n=61）Table 2 Pearson correlation matrix of soil evaluation indices of topsoil and subsoil（n＝61）

2.2 土壤品質綜合性評價

2.2.1 隸屬函數的確定 由于影響土壤品質的因素很多，需要建立一個較為全面的綜合評估方法進行準確判斷。首先建立各評價指標的隸屬函數進行歸一化處理，計算其隸屬度值f（x），用來表示各項土壤指標的狀態(tài)。根據前人的研究基礎，再結合該區(qū)域濱海圍墾區(qū)的實際情況特征，本研究選用戒上型隸屬函數和戒下型隸屬函數2種方法來確定各指標的隸屬函數值。其一，戒上型隸屬函數，即在一定范圍內，評價指標的增長對植物的生長有利好關系，低于此范圍對植物生長不利，大于此范圍對促進植物生長影響較小。屬于此類型的參數包括總氮、有效磷、速效鉀、有機質質量分數。其函數關系式為：

其二，戒下型隸屬函數，即在一定范圍內，評價指標的增長對植物的生長不利，大于此范圍對植物生長不利，低于此范圍對促進植物生長影響較小。屬于此類型的參數包括含鹽量、土壤容重和pH值，實際上pH值屬于拋物線型隸屬函數，植物生長有最佳范圍，超出最佳范圍，偏離程度越大植物生長越差，甚至不能生長。然而，考慮到該研究區(qū)域土壤pH值最低為pH 7.02，屬于最佳范圍（pH 6.5～pH 7.5），因而也采用戒下型隸屬函數來分析。其函數關系式為：

根據上述隸屬函數來確定隸屬值，首先必須確定各個指標的轉折點x1和x2。結合相關文獻［10］和濱海圍墾區(qū)土壤綠化建設要求，分別確定了隸屬函數中轉折點的相應取值。結果見表3。

表3 隸屬函數曲線中各評價指標轉折點的取值Table 3 Value of turning point of each evaluation index in membership functions

2.2.2 評價指標權重的確定 需要根據各個指標對土壤品質水平總體構成中實際貢獻率的大小來確定權重，以保證評價的精度和評價結果的準確性。確定評價指標的權重最常用的方法包括相關分析法、層次分析法、主成分分析法和熵值法等。本研究采用相關分析法來確定權重值，即利用各指標間相關系數來

確定權重。首先計算各個參數之間的相關系數，然后求各個參數之間相關系數的均值，以該均值占所有參數相關系數均值總和的比值作為該單項參數的權重。其結果見表4。

表4 各評價指標的權重Table 4 Weighing of each evaluation index

2.2.3 土壤品質綜合評價值計算 土壤品質等級是根據各項指標綜合評價值來確定。綜合評價值（IFI）是根據各項指標的隸屬度值和權重值計算獲得，計算公式為：其中：n表示評價指標個數，fi和wi分別表示第i種評價指標的隸屬度值和權重值。綜合評價值反映了研究區(qū)域的土壤品質狀況，是土壤品質等級劃分的依據。結合浙南濱海灘涂的生態(tài)環(huán)境現狀，參考國內相關研究結果［10］，濱海圍墾區(qū)土壤品質劃分等級為：IFI≥0.58，土壤品質較好；0.38＜IFI＜0.58，土壤品質較差；IFI≤0.38，土壤品質極差。從表5可以發(fā)現：該研究區(qū)域表層和下層土壤總體較差，綜合評價值IFI低于0.58的樣點個數分別占到總數的86.89%和95.08%。表層土壤綜合評價值的最大值、平均值以及IFI＞0.38的樣點數都要高于下層土壤。土壤品質綜合評價值等值線圖（圖1）顯示，該研究區(qū)域西北方位（遠海位）土壤品質較好，東南方位（近海位）品質較差，并且比較表層等值線圖與下層等值線圖可以發(fā)現，下層土壤區(qū)域分布更集中，更均勻，中間對角區(qū)域表層土壤品質要略好于下層土壤。

表5 土壤品質分級統(tǒng)計表Table 5 Statistics of soil quality classification

圖1 土壤品質綜合評價值等值線分布圖（左圖為表層土，右圖為下層土）Figure 1 Contour map of comprehensive evaluation value of soil quality（Left:topsoil;Right:subsoil）

3 結論與討論

指標的選取是土壤品質評價的核心，直接關系到評價結果的客觀性和準確性，指標過多不僅獲取難度增大，而且實用性較差，不利于推廣。土壤含鹽量和pH值是鹽堿地最基本的特征指標，也是開展土壤改良的基本依據，在大量鹽堿地研究報道中，這2個因子常作為主要指標［25-27］。也有研究表明，在一些土壤品質指標難以獲得的情況下，可僅采用土壤有機質、速效養(yǎng)分和土壤鹽分進行評價，甚至僅用土壤鹽分和有機質也可以得到較好的評價結果［12,28-29］。土壤容重直接影響土壤中水、氣運行，進而影響土壤中物質和能量的運移。容重越大，運移越困難。在調查土壤基本狀況或監(jiān)測改良效果時，容重常作為一個重要評價指標［11,30-31］。因此，本研究選取了土壤有機質、含鹽量、pH值、容重和養(yǎng)分指標來綜合評價土壤品質。

姚榮江等［10,29］研究顯示：土壤容重僅與有機質含量顯著性相關，并且權重系數最小，但本試驗結果發(fā)現，容重與含鹽量、pH值、速效鉀呈極顯著相關，并且權重與有機質、pH值的權重相同或接近（表4）。這表明在浙南海涂圍墾區(qū)，容重是一個重要指標，調節(jié)土壤容重可以影響土壤中的含鹽量、pH值和速效鉀含量。同時，在大慶［11］、蘇北［29］等鹽堿地的研究認為，土壤含鹽量、pH值變化，會影響土壤養(yǎng)分的供應。本研究中，表土層pH值與含鹽量、有機質、全氮、有效磷呈極顯著或顯著性相關，而下層土含鹽量與有機質、pH值、全氮、速效鉀呈極顯著或顯著性相關，這說明土壤含鹽量和pH值直接影響土壤養(yǎng)分。

本研究利用模糊數學方法對浙南海涂圍墾區(qū)土壤進行綜合評價，不僅將表層土壤和下層土壤分別進行評價，而且分析了2層土壤的空間分布特征?？傮w上，圍墾較早區(qū)域土壤品質較好，表層土壤品質要略好于下層土壤。這可能有以下幾個方面的原因：首先，浙南地區(qū)屬于雨水較多區(qū)域，土壤中的鹽分隨雨水淋溶而減少，但由于土壤容重較大，透水透氣性較差，造成雨水較難滲透到下層土壤，相應表層土壤返鹽效果也較弱；其次，較早圍墾區(qū)域已有植被覆蓋，以草本植物為主，既可以改善表層土壤的水鹽運動，又可以提高表層土壤有機質含量；第三，較早圍墾區(qū)域和表土層容易受到人為活動的影響，如開荒種植。因此，獲取的土壤品質等級和等值線分布圖有利于對該區(qū)域更加清晰和直觀的認識，從而更好地指導圍墾區(qū)土壤改良和植被構建。對于品質等級較好和較差的區(qū)域，可以通過施加弱酸性有機肥［31-32］、種植耐鹽植物［30,32］逐步改善土壤結構條件，對于品質等級極差的區(qū)域，應先經過一定的工程措施，改善土壤結構，提高土壤透水透氣性［31-33］，再施加弱酸性有機肥、栽植耐鹽植物，具體改良措施和植被構建還有待進一步研究探討。

浙南海涂圍墾區(qū)土壤體積質量大且鹽度高，堿性強；土壤有機質質量分數總體偏少，全氮和有效磷質量分數偏低，速效鉀相對豐富；土壤含鹽量變異系數大，容重和pH值變異系數較小。相關性分析和權重指數都表明含鹽量是濱海圍墾區(qū)土壤品質的主要限制因子，而容重和pH值與含鹽量均存在極顯著負相關性，說明在浙南泥質海岸帶圍墾區(qū)土壤品質評價中，容重和pH值也是重要指標。研究區(qū)域土壤品質總體較差，并且分布不均，不宜直接進行綠化種植，需要改善土壤結構，提高土壤透水透氣性，增加有機質含量，降低土壤鹽度和pH值，要注重對下層土壤條件的改良，改善上、下層土壤間的水鹽運移環(huán)境。

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Soil quality evaluation in a coastal reclamation region of southern Zhejiang Province

YANG Sheng1,CHEN Qiuxia1,WANG Jinwang1,LI Xiaowen1,XIA Haitao1,BAO Kaosong2,ZHENG Tuo2
（1.Zhejiang Institute of Subtropical Crops,Wenzhou 325005,Zhejiang,China;2.Wenzhou Oujiangkou Development and Construction Investment Group Co.,Ltd.,Wenzhou 325026,Zhejiang,China）

To systematically comprehend soil quality status and its spatial pattern in a coastal saline reclamation region of southern Zhejiang Province,to provide a reference for green space system planning,and for soil improvement and implementation of the green project,basic soil properties were obtained through survey sampling.A total of 61 soil samples which was composed of 8 to 12 profiles mixed in 0－20 cm and 40－60 cm were collected.A comprehensive soil quality evaluation and classification was conducted using fuzzy mathematics. Then,a soil quality contour map was obtained using GPS,ARCGIS analysis software,and Surfer software.Results showed that（1）soil bulk density（1.32 g·cm－3）,salt content（7.7 g·kg－1）,and pH（8.25）were all extremely high;soil organic matter（17.94 g·kg－1）,total nitrogen（0.69 g·kg－1）,and available phosphorus content（4.82 mg·kg－1）were severely deficient;and available potassium（0.62 g·kg－1）was abundant.（2）Soil salinity was the main limiting soil quality factor with soil bulk density and pH being important evaluation indexes.（3）Soil quality status across the study region was generally low with soil quality for the topsoil（IFI:0.482）better than the subsoil（IFI:0.435）.Therefore,soil quality classification and contour mapping could provide guidance for soil improvement and vegetation planning,but for landscaping,soils would require lower soil salt content,

soil science;southern Zhejiang Province;reclamation region;comprehensive evaluation values;soil quality classification

S714.2

A

2095-0756（2016）06-0961-08

2015-11-05；

2016-04-13

浙江省農業(yè)科學院青年人才培養(yǎng)項目（2015R26R08E03）；溫州市公益性農業(yè)科技項目（N20150022）；溫州市森林生態(tài)科技創(chuàng)新團隊項目（C20150002）

楊升，助理研究員，博士，從事鹽堿地生態(tài)治理研究。E-mail：yangsheng0072001@sina.com。通信

作者：陳秋夏，研究員，博士，從事森林生態(tài)研究。E-mail：yzscqx@163.com

10.11833/j.issn.2095-0756.2016.06.006

pH,and soil bulk density,along with a selection of highly salt-tolerant plants.［Ch,1 fig.5 tab.33 ref.］