王紅 徐靜 謝曉金

摘要：基于實地調(diào)查和室內(nèi)分析，分析江蘇省南京市主城區(qū)綠地表層土壤的pH值、電導(dǎo)率、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及有機質(zhì)含量，并基于ArcGIS 10.4運用反距離權(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，南京市各類型城市綠地的pH值為中性偏弱堿性，差異性較小。除個別采樣點出現(xiàn)極值外，絕大部分樣點電導(dǎo)率在100～200 μS/cm之間，各樣點間無顯著差異。從養(yǎng)分含量分析來看，公園綠地類型的有效磷和有機質(zhì)含量較低，居住綠地類型的堿解氮含量較低?？傮w來講，南京市主城區(qū)綠地土壤的堿解氮含量偏低，有機質(zhì)含量中等，有效磷含量和速效鉀含量偏高。南京市綠地土壤綜合肥力指數(shù)偏小，大部分區(qū)域處于土壤養(yǎng)分較低水平。

關(guān)鍵詞：城市綠地;土壤養(yǎng)分;空間分布;南京市;土壤類型

城市綠地是指用以栽植樹木花草和布置的配套設(shè)施，基本上由綠色植物所覆蓋，并賦以一定的功能與用途的場地[1]。城市綠地是城市生態(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著重要作用[2-3]。目前關(guān)于城市綠地的報道，多集中于城市景觀規(guī)劃[4-5]、綠地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能[6-7]等方面，而針對城市綠地土壤的研究[8-10]頗少。城市綠地土壤質(zhì)量直接涉及人們的健康與安全，因此，掌握城市綠地土壤的理化特性及養(yǎng)分狀況，對加強城市綠地管理、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[11]。

本研究以江蘇省南京市主城區(qū)為研究對象，采用網(wǎng)格與CJJ/T 85—2017《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合南京市綠地實際情況，在南京主城區(qū)布設(shè)230個樣點;其中，道路綠地樣點55個、公園綠地樣點119個、居住綠地類樣點31個和其他附屬綠地樣點（大學(xué)、產(chǎn)業(yè)園等）25個。通過研究南京市綠地土壤的理化性質(zhì)，分析其養(yǎng)分狀況和空間分布特征，以期為南京市土壤改良和園林綠化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)狀況

南京市（31°14′～32°37′N，118°22′～119°14′E）位于長江下游的寧鎮(zhèn)丘陵地區(qū)，東臨長江三角洲，西靠皖南丘陵，南連太湖水網(wǎng)，北接江淮平原，“黃金水道”長江穿越境域。南京市共轄11個區(qū)，包括鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、秦淮區(qū)、建鄴區(qū)、雨花臺區(qū)、棲霞區(qū)、六合區(qū)、浦口區(qū)、江寧區(qū)、溧水區(qū)和高淳區(qū)，共計94條街道，6個鎮(zhèn)，總面積6 622.45 km2。南京市水域面積占總面積的11%以上，林木覆蓋率為264%，建成區(qū)綠化覆蓋率為45%，人均公共綠地面積為 13.7 m2，研究區(qū)域氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨量充沛，年降水量1 200 mm，年平均降水量 1 106 mm，四季分明，年平均溫度 15.4 ℃，年極端氣溫最高39.7 ℃，最低-13.1 ℃。本研究選擇南京主城區(qū)：雨花臺區(qū)、建鄴區(qū)、秦淮區(qū)、鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、棲霞區(qū)等核心區(qū)域為研究區(qū)。

1.2 采樣點的確定

于2018—2019年期間采集土壤樣品，本研究采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)格化方法結(jié)合南京市綠地實際情況，確定了230個采樣點。采樣點基本覆蓋南京市主城區(qū)的綠地土壤。采樣點主要選擇在網(wǎng)格內(nèi)的綠化區(qū)域，在同一網(wǎng)格內(nèi)，選取環(huán)境接近，綠地類型相近的點位取土;如果不能達(dá)到上述條件，則盡量在同一綠地類型范圍內(nèi)采集土壤樣品進(jìn)行混合。采樣點的分布見圖1。

1.3 土壤樣品的采集

根據(jù)“1.2”節(jié)要求隨機選取樣點，記錄每個樣點的綠地類型和植被類型，并利用全球定位系統(tǒng)（GPS）記錄每個采樣點的坐標(biāo)位置。采集綠地表層（0～30 cm）土壤，每個網(wǎng)格內(nèi)按具體情況采用S形布設(shè)8～10個點進(jìn)行采樣，均勻混合后裝袋。樣品帶回實驗室，將土壤樣品自然風(fēng)干后，再用木棒壓碎，去除石礫、雜物、草根等，并分別過2 mm和0149 mm尼龍篩，用于土壤各項指標(biāo)的測定。

1.4 土壤樣品的測定

土壤pH值采用電位法測定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定[12-13]。

1.5 綠地土壤養(yǎng)分綜合評價

1.5.1 土壤肥力指標(biāo)值的隸屬函數(shù) 隸屬函數(shù)是一種對受多種因素影響的事物做出全面的評價的十分有效的多因素決策方法，其特點是評價結(jié)果不是絕對的肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示土壤是受環(huán)境中諸多因素綜合作用和影響的一個開放型的復(fù)雜體系。各項肥力指標(biāo)對土壤綜合肥力的影響各不相同，為使計算結(jié)果客觀、科學(xué)，在計算土壤綜合肥力指標(biāo)值時，本研究運用對各項肥力指標(biāo)求隸屬度的方法[14]，先對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理。

1.5.2 土壤綜合肥力指標(biāo)值 土壤肥力是衡量土壤提供植物生長所需的各種養(yǎng)分的能力，是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)[15]。土壤綜合肥力指數(shù)（integrated fertility index，IFI）是一個全面反映土壤養(yǎng)分肥力狀況的指標(biāo)值[16]，其值大小表示土壤的綜合肥力等級，在相互交叉的同類指標(biāo)間采用加法合成，計算如下：

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel、SPSS 22.0對土壤pH值、電導(dǎo)率、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量與有機質(zhì)含量進(jìn)行統(tǒng)計和分析;采用ArcGIS 10.4對土壤采樣點分布、土壤養(yǎng)分空間分布進(jìn)行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 南京市綠地土壤養(yǎng)分含量特征

由表1可知，南京市綠地土壤的平均pH值為7.68，最大值為8.19，最小值為5.00，變異系數(shù)為004。南京市綠地土壤的pH值基本在中性至堿性的范圍內(nèi)，pH值變異不大。土壤電導(dǎo)率反映了一定水分條件下土壤鹽分的實際狀況，在一定濃度范圍內(nèi)，土壤溶液含鹽量與電導(dǎo)率呈正相關(guān)關(guān)系，溶解的鹽類越多，電導(dǎo)率越大。在230個樣點中，土壤電導(dǎo)率最大值是723.00 μS/cm，最小值是 14.90 μS/cm，最大值是最小值的近50倍，南京市綠地土壤的平均電導(dǎo)率為175.52 μS/cm，標(biāo)準(zhǔn)差為68.37 μS/cm，變異系數(shù)為0.39，為中等變異，說明南京市綠地土壤電導(dǎo)率差異較為明顯。

土壤堿解氮是植物可以直接吸收利用的水溶性氮，其含量與植物生長具有密切的關(guān)系，是土壤肥力的重要指標(biāo)。調(diào)查表明，南京市綠地土壤平均堿解氮含量為74.66 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為28.21 mg/kg，變異系數(shù)為0.38，為中等變異，表明不同樣點的堿解氮含量差異很大。230個樣點中，堿解氮含量最大為20242 mg/kg，根據(jù)第2次全國土壤養(yǎng)分狀況分級標(biāo)準(zhǔn)（表2），處于1級水平;堿解氮含量最小為2182 mg/kg，處于6級水平，最大值是最小值的近10倍。磷是植物必需營養(yǎng)元素之一，對植物的抗逆性具有重要作用，土壤的供磷水平通常用有效磷含量表示。南京市綠地土壤平均有效磷含量為 16.78 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為7.85 mg/kg，變異系數(shù)為047，屬于中等變異。在230個樣點中，有效磷含量最大為60.26 mg/kg，處于1級水平;有效磷含量最小為3.10 mg/kg，處于5級水平。土壤電導(dǎo)率、堿解氮和有效磷異質(zhì)化過程也直接反映了土壤上植被類型異質(zhì)化。

土壤速效鉀含量是衡量土壤鉀素養(yǎng)分供應(yīng)能力的指標(biāo)，可表征當(dāng)前和近期可供植物吸收利用的鉀含量。南京市綠地土壤平均速效鉀含量為15535 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為45.95 mg/kg，變異系數(shù)為030，同樣屬于中等變異，說明南京市綠地土壤速效鉀含量差異也不明顯。速效鉀含量最大為 381.84 mg/kg，處于1級水平;最小速效鉀含量為61.70 mg/kg，處于4級水平。土壤有機質(zhì)指存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)，是最能體現(xiàn)土壤質(zhì)量的單一指標(biāo)。南京市綠地土壤的平均有機質(zhì)含量為2.21%，最大值達(dá)到10.71%，最小值為003%，變異系數(shù)為061，為高度變異;這表明南京市綠地土壤有機質(zhì)含量具有較大差異，南京市綠地土壤有機質(zhì)含量大部分處于3、4級水平。

如表2所示，南京市綠地土壤堿解氮含量大部分集中在30～120 mg/kg之間，占所有樣點的9000%。其中堿解氮含量為60～90 mg/kg的樣點數(shù)最多，占39.57%，其次為含量在30～60 mg/kg的樣點數(shù)，占30.87%。處于中上（1～3級）水平的樣點數(shù)約占總樣點數(shù)的25.65%，所占比例較小，說明南京市綠地土壤堿解氮含量總體較低，土壤供氮能力較弱，植物正常生長發(fā)育會受到影響。相比于堿解氮，南京市綠地土壤有效磷含量水平較高，且大部分樣點集中在5～40 mg/kg。其中，含量在10～20 mg/kg 的樣點數(shù)量最多，占53.49%，其次為 20～40 mg/kg的樣點數(shù)量，占28.26%，≥40 mg/kg的樣點數(shù)量占1.74%。處于中上（1～3級）水平的樣點約占總樣點數(shù)的83.48%，所占比例較大，說明南京市綠地土壤可被植物吸收利用的磷含量較高，可滿足植物正常生長需要。

南京市綠地土壤中的速效鉀含量也較高。大部分樣點的速效鉀含量在100～200 mg/kg之間，占總樣點數(shù)的86.95%。其中，含量在100～150 mg/kg的樣點數(shù)最多，占51.30%。≥200 mg/kg的樣點數(shù)占913%。南京市大部分綠地土壤的速效鉀含量處于中上水平，還有一部分處于極高水平，表明南京市綠地土壤中的速效鉀含量能滿足植物正常生長需要。南京市綠地土壤有機質(zhì)含量大部分集中在1%～3%，占總樣點數(shù)的60.87%，即大部分的樣點處于中等肥力水平。有機質(zhì)含量在3%以上的樣點數(shù)占23.48%，土壤肥力水平較高。而有機質(zhì)含量小于1%的樣點數(shù)占15.65%。處于中上（1～3級）水平的樣點約占總樣點數(shù)的49.57%，不足總樣點數(shù)的一半，說明南京市綠地土壤有機質(zhì)含量總體不高，一些樣點的植物正常生長發(fā)育可能會受到影響。

2.2 不同類型綠地土壤養(yǎng)分特征

由表3可知，不同類型綠地土壤的堿解氮含量和速效鉀含量無顯著性差異。其他附屬綠地土壤的堿解氮含量最高，其次為道路綠地。根據(jù)第2次全國土壤養(yǎng)分狀況分級標(biāo)準(zhǔn)（表2），4種綠地平均堿解氮含量處于4級水平。居住綠地中的有效磷含量最高，其次為其他附屬綠地，公園綠地中的有效磷含量最低。居住綠地、其他附屬綠地和道路綠地間的有效磷含量差異不顯著;居住綠地有效磷含量處于高水平，而道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地處于中上水平。

道路綠地土壤的速效鉀含量最高，其次為其他附屬綠地，居民綠地最低，但不同類型綠地間的速效鉀含量未見顯著性差異。道路綠地、公園綠地、居住綠地和其他附屬綠地速效鉀含量處于高水平。道路綠地中的有機質(zhì)含量最高，達(dá)到268%，顯著高于公園綠地及其他附屬類綠地，其次為居住綠地，公園綠地中的有機質(zhì)含量最低;道路綠地、公園綠地和居住綠地處于中上水平，其他附屬綠地處于中下水平。

居住綠地土壤pH值最高，且顯著高于其他類型綠地。道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地間土壤pH值沒有顯著性差異，而公園綠地的pH值最低。居住綠地、道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地均呈堿性。道路綠地土壤的電導(dǎo)率最大，平均為205.03±105.20 μS/cm，其次為居住綠地，居住綠地、公園綠地及其他附屬綠地間的電導(dǎo)率差異不顯著;根據(jù)土壤電導(dǎo)率分級標(biāo)準(zhǔn)可知，不同類型綠地土壤均處于非鹽化程度。

2.3 南京市綠地土壤養(yǎng)分的空間分布

根據(jù)實驗室測定出的南京市綠地土壤各養(yǎng)分含量，利用AcrGis繪制土壤養(yǎng)分含量空間分布圖（圖2）。從圖2-a可知，在南京市絕大部分城區(qū)土壤pH值都呈弱堿性，總體上城市外圈比內(nèi)圈pH值高。其原因與南京市近幾年城市建設(shè)大力向外擴(kuò)張有關(guān)，大量居民區(qū)、商業(yè)區(qū)蓬勃發(fā)展，在受城市建筑石灰性充填物的影響下土壤呈堿性。低pH值的區(qū)域位于主城區(qū)的下蜀黃土性自然土壤。從圖2-b可以看出，南京市綠地土壤電導(dǎo)率呈斑塊狀分布，電導(dǎo)率為27.24～691.56 μS/cm，其中在150～200 μS/cm區(qū)域范圍最大。數(shù)值小的藍(lán)色區(qū)域主要在西北角，及其他區(qū)域零星分布。總體來說，南京市土壤電導(dǎo)率值較低，調(diào)查樣點中并未出現(xiàn)土壤電導(dǎo)率超高情況。

從圖2-c可以看出，堿解氮含量最高的區(qū)域主要位于南京市燕子磯和大橋公園以北，較高的區(qū)域大部分位于市中心各類樣地，包括公園綠地、道路綠地以及居住綠地等。較低區(qū)域主要在西面跟北面拐角。從圖2-d、圖2-e可以看出，土壤有效磷含量分布與速效鉀含量相似。有效磷含量較高區(qū)域橫插東南到西面，整體來看，占地區(qū)域較大;而有效磷含量較低區(qū)域仍然位于西南與北面大片范圍。

從圖2-d可以看出，速效鉀含量較高的區(qū)域主要分布在市區(qū)內(nèi)。速效鉀含量較低的區(qū)域主要分布在西南面和東北面較大范圍各類樣地內(nèi)，其中西南面位于魚嘴公園區(qū)域，東北面位于聚寶山莊小區(qū)及燕子磯區(qū)域。從圖2-f可以清晰看出，南京市區(qū)內(nèi)，除自然植被外，土壤有機質(zhì)含量為中等水平，說明人為擾動作用很強烈。

2.4 土壤養(yǎng)分綜合評價

2.4.1 土壤肥力指標(biāo)權(quán)重 從表4可以看出，南京市綠地土壤肥力各項指標(biāo)間存在極顯著相關(guān)性，且一個指標(biāo)受多個指標(biāo)變化的影響。堿解氮含量與有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)分別為027、0.43和0.46;有效磷含量與速效鉀、有機質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.52和0.26;速效鉀含量和有機質(zhì)含量相關(guān)系數(shù)為0.36，說明土壤某一種肥力指標(biāo)高時，其他指標(biāo)含量也相對比較高。

各肥力指標(biāo)與其他肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)的平均數(shù)占所有肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值之和的百分率即為該單項肥力指標(biāo)對土壤綜合肥力值的貢獻(xiàn)率，從而得到各項肥力指標(biāo)的權(quán)重（表5）。速效鉀含量的權(quán)重最高，為0.29，有效磷含量的權(quán)重最小，為0.23。

2.4.2 南京市綠地土壤綜合肥力分布特征 如表6所示，經(jīng)過對230個樣地的堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機質(zhì)含量進(jìn)行計算，得到南京市每個樣地土壤肥力指標(biāo)值（表省略）及不同類型綠地土壤綜合肥力指標(biāo)值。其中，道路綠地土壤綜合肥力平均值為0.58，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.17，變異系數(shù)為030;公園綠地土壤綜合肥力平均值為0.50，標(biāo)準(zhǔn)差為0.14，變異系數(shù)為0.28;居民綠地土壤綜合肥力平均值為0.56，標(biāo)準(zhǔn)差為016，變異系數(shù)為028;其他附屬綠地土壤綜合肥力平均值為056，標(biāo)準(zhǔn)差為0.11，變異系數(shù)為0.20?？傮w來說，南京市城市綠地土壤綜合肥力指標(biāo)變異中等。

根據(jù)土壤養(yǎng)分綜合評價目的以及該研究區(qū)的實際情況把土壤養(yǎng)分綜合評價指標(biāo)值（IFI）分為低、較低、中等、較高、高5個等級，即 0～0.2，0.2～04，0.4～0.6，0.6～0.8，08～1.0[17]。IFI值越高，說明土壤養(yǎng)分含量越高，植物生長所需的養(yǎng)分條件越好。由圖3可知，南京市綠地IFI值為0.2～0.4 的占21.74%，屬于土壤養(yǎng)分較低水平;IFI值為0.4～06 的占45.65%，屬于土壤養(yǎng)分的中等水平;IFI值為0.6～0.8的占 28.26%，屬于土壤養(yǎng)分的較高水平;IFI值為0.8～1.0的占4.35%，屬于土壤養(yǎng)分的高水平。總體來說，南京市綠地土壤養(yǎng)分水平較差，大部分處于土壤養(yǎng)分較低水平。

由圖4可知，南京市道路綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占16.36%，0.4～0.6 的占32.73%，0.6～08的占 43.64%，0.8～1.0的占7.27%;南京市公園綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占25.21%，0.4～06 的占50.46%，0.6～0.8的占21.85%，0.8～10的占2.52%;南京市居民綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占12.90%，0.4～0.6 的占58.84%，0.6～08的占25.81%，0.8～1.0的占6.45%;其他附屬綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占8.00%，0.4～0.6的占 56.00%，0.6～0.8的占 32.00%，0.8～1.0的占 4.00%。

3 結(jié)論與結(jié)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，同時受自然因素和人類活動的影響，表現(xiàn)出明顯的空間分異特征[18-20]。本研究對南京市主城區(qū)城市綠地土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合分析：城市綠地土壤pH值中性偏弱堿性，各類型綠地間差異性非常小;電導(dǎo)率值除某些采樣點出現(xiàn)極值外，大部分?jǐn)?shù)值在100～200 μS/cm 之間，不同類型綠地土壤的電導(dǎo)率值偏小，沒有引起鹽漬化的風(fēng)險;南京市綠地土壤的堿解氮含量中等偏低，表明城市土壤中的氮元素有些缺乏;城市綠地土壤的有效磷含量水平較高，且大部分樣點集中在5～40 mg/kg，可滿足植物正常生長需求;大部分樣地速效鉀含量處于2～3級水平，中等偏高;有機質(zhì)含量中等，但公園綠地和其他附屬綠地某些區(qū)域的有機質(zhì)含量偏低，植物生長會受到一定影響。本研究的數(shù)據(jù)主要來源于2018至2019年間南京市主區(qū)城城市綠地采樣結(jié)果，僅僅是一個時間斷面，今后還需連續(xù)監(jiān)測、分析其養(yǎng)分狀況演變特征。

從不同類型城市綠地土壤養(yǎng)分比較來看，其他附屬綠地土壤的肥力最好，這部分地區(qū)主要來自于校園，可以證明有人管理的土壤肥力狀況良好;而大部分防護(hù)綠地，部分公園綠地和道路綠地肥力狀況較差;防護(hù)綠地主要來自衛(wèi)生隔離帶、道路防護(hù)綠地、城市高壓走廊綠帶、防風(fēng)林、城市組團(tuán)隔離帶等，這些位置的土壤通常缺乏人為管理，導(dǎo)致防護(hù)綠地的肥力狀況較差，而公園綠地和道路綠地肥力狀況如何，要看那一區(qū)域的直轄管理人員是否關(guān)注綠地的肥力情況，及時為土壤補充肥力。

從空間分布圖來看，南京市綠地土壤城市外圈比內(nèi)圈pH值高;電導(dǎo)率、堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機質(zhì)分布呈斑塊狀，電導(dǎo)率高值區(qū)主要分散在南京市的西面，中值主要出現(xiàn)于中東部位置。土壤堿解氮含量高的區(qū)域位于城市中央以及北角，而東北角及南面堿解氮含量較少;中央位置的土壤有效磷含量比外圍高，北面、南面和西面的土壤有效磷含量低;土壤速效鉀含量由西南向東南逐漸增加，高值區(qū)主要分布在東北和西南方向，低值區(qū)主要分布在西北方向;有機質(zhì)含量高的區(qū)域位于東面和北面小部分區(qū)域，中央位置也有零星分布。

土壤養(yǎng)分綜合評價結(jié)果顯示，南京市主城區(qū)土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)為0.32～0.91。其中較低水平占21.74%，中等水平占45.65%，較高、高水平占3261%，總體來說，南京市綠地土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)偏小，大部分區(qū)域處于土壤養(yǎng)分較低水平。

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