秦坤坤，賈長(zhǎng)城，王亞婷

（北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院，北京 101500）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們?cè)诓粩嗟刈非笊钯|(zhì)量及精神品質(zhì)的提升，對(duì)生態(tài)條件和居住環(huán)境的質(zhì)量要求也大幅提高（王廣軍，2006）。在解決國(guó)家城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程中產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題中，綠化活動(dòng)起到至關(guān)重要的作用。苗圃生產(chǎn)對(duì)于保障北京城市綠地苗木供應(yīng)、百萬(wàn)畝平原造林具有非常重要的意義，苗圃本身也是城市綠化的一部分，其土壤質(zhì)量對(duì)于苗木質(zhì)量、城市生態(tài)也有著直接影響。土壤是農(nóng)業(yè)活動(dòng)中最基本的生產(chǎn)資料和人類(lèi)不可或缺的自然資源，它為綠色植物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分、水分和物理、化學(xué)等條件(顏雄等，2008），因而土壤肥力狀況直接決定著苗木的生長(zhǎng)發(fā)育，更影響著苗木產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效益(張德軍等，2011）。本次研究依據(jù)北京市苗圃的分布格局和生產(chǎn)規(guī)模，選定407個(gè)有代表性的苗圃樣地，調(diào)查土壤的物理性質(zhì)和養(yǎng)分特征，系統(tǒng)研究了土壤肥力指標(biāo)狀況，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，旨在全面準(zhǔn)確了解北京市苗圃土壤的肥力情況，為提升苗圃基地土壤肥力狀況和苗木生產(chǎn)的持續(xù)性發(fā)展提供可靠依據(jù)。

1 區(qū)域概況

苗木能否培育和生長(zhǎng)狀況與生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，重要的生態(tài)環(huán)境因子如氣候（光、溫度、水、氣、霜雪等）、地形（海拔高度、坡度、坡向、地貌等）、土壤（成土母質(zhì)、厚度、質(zhì)地等）、生物、社會(huì)（污染、栽培技術(shù)）等。其中溫度（熱量）、水分、光照、土壤和空氣對(duì)苗木的生命活動(dòng)有直接影響，是直接生態(tài)因子也稱(chēng)為生存因子。北京地勢(shì)西北高聳、東南低緩。東部與天津市毗鄰，其余均與河北省交界。北京屬溫帶氣候，四季分明、春秋短促、冬夏較長(zhǎng)。適合一般溫帶苗木培育，但冬季干冷，有不少苗木需要保護(hù)。

土壤是苗木生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，苗木從土壤中不斷吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，供其正常生長(zhǎng)發(fā)育。土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)、理化性狀、養(yǎng)分水平及微生物組成與苗木生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)系密切，其中對(duì)苗木影響較大的是土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤酸堿度、土壤肥力及有害鹽類(lèi)濃度等。一般來(lái)說(shuō)土壤含砂量越高，保水能力越差，而土壤中空氣（主要是氧氣）濃度大，有利于苗木生長(zhǎng)發(fā)育。北京市大多數(shù)地區(qū)土壤質(zhì)地主要為輕壤質(zhì)；少部分土壤的質(zhì)地為砂壤質(zhì)，主要分布在懷柔、密云、延慶、平谷、順義、通州、大興和昌平的部分地區(qū)；極少部分的中壤質(zhì)土壤零星分布在延慶、平谷、海淀、順義和通州等地區(qū)；還有極少部分砂質(zhì)土壤主要分布在大興區(qū)。

2 研究方法

2.1 土壤樣品采集

依據(jù)北京市苗圃的分布格局和生產(chǎn)規(guī)模，選取了覆蓋全市所有大型苗圃和全部苗圃類(lèi)型的407個(gè)有代表性的苗圃樣地作為研究對(duì)象。在每個(gè)苗圃基地選取一個(gè)典型土壤調(diào)查點(diǎn)，分別在深度為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm按照隨機(jī)、等量和多點(diǎn)混合的原則，一般采用S形每個(gè)層次5點(diǎn)混合采樣，并根據(jù)苗圃的平面形狀做適宜調(diào)整。除去枝葉、石子等雜質(zhì)，用四分法采集土壤樣品1.2 kg左右置于干凈布袋封裝。在中心點(diǎn)分3層采集300 g左右新鮮土壤置于塑料自封袋用來(lái)測(cè)定土壤質(zhì)地。在中心點(diǎn)分3層用環(huán)刀采集原狀土壤并用保鮮膜密封用于測(cè)定土壤容重和通氣孔隙度等指標(biāo)。

2.2 土壤樣品分析方法

樣品測(cè)試項(xiàng)目包括407個(gè)調(diào)查點(diǎn)位的3層土壤樣品的容重、pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀。隨機(jī)選取31個(gè)點(diǎn)位分別測(cè)試每層土壤的通氣孔隙度、土壤質(zhì)地和陽(yáng)離子交換量。其中土壤容重、通氣孔隙度采用環(huán)刀法（GB/T 50123－1999）測(cè)定；pH值采用電極電位法（LY/T 1239－1999）測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用硫酸-重鉻酸鉀氧化-外加熱-容量法（LY/T 1237－1999）測(cè)定；堿解氮采用堿解-擴(kuò)散法（LY/T 1228－2015）測(cè)定（李楠等，2017）；有效磷采用鹽酸-硫酸浸提-鉬銻抗比色法（LY/T 1234－2015）測(cè)定；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法（LY/T 1232－2015）測(cè)定；土壤質(zhì)地采用密度計(jì)法（GB/T 50123－1999）測(cè)定；陽(yáng)離子交換量采用乙酸銨交換-蒸餾-容量法（LY/T 1243－1999）測(cè)定。

2.3 土壤肥力評(píng)價(jià)方法

依據(jù)《北京園林綠化用地土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查與評(píng)估實(shí)施方案》（北京市園林綠化局，2018）和“北京市土壤養(yǎng)分分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”（土肥工作站，2011）對(duì)苗圃土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合分級(jí)評(píng)價(jià)，并根據(jù)北京市土壤養(yǎng)分特點(diǎn)和各養(yǎng)分指標(biāo)在土壤肥力構(gòu)成中的貢獻(xiàn)，確定土壤養(yǎng)分各參評(píng)指標(biāo)權(quán)重值（表1）。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)其平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、變異系數(shù)等，利用SAS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析和主成分分析。

表1 土壤肥力指標(biāo)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與權(quán)重Tab. 1 Evaluation standard and weight of soil fertility index

按照公式:

式中，I為地塊養(yǎng)分綜合指數(shù)；Fi為第i個(gè)指標(biāo)評(píng)分值；Wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)地塊的養(yǎng)分綜合指數(shù)。根據(jù)北京市土壤養(yǎng)分分等定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）將土壤養(yǎng)分劃分為“極高、高、中、低和極低”共5個(gè)等級(jí)。

表2 土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分Tab. 2 Classification of soil nutrients

3 結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

3.1 苗圃土壤物理性狀

土壤肥力主要包括“水、肥、氣、熱”4個(gè)方面，這四大要素直接決定苗木長(zhǎng)勢(shì)和苗木質(zhì)量。而土壤的物理特性直接決定“水”和“氣”的狀態(tài)，也直接影響“肥”和“熱”的狀態(tài)，是土壤肥力最基礎(chǔ)要素。一般通過(guò)土壤質(zhì)地、土壤容重、孔隙度和塑性等指標(biāo)用于描述土壤物理特性。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表3），在全部31個(gè)研究樣品中，粉粒所占比例最大，其中0.075～0.02 mm的粉粒平均占比49.06%，0.002～0.002 mm的粉粒平均占比27.28%，兩者合計(jì)達(dá)到76.35%；砂粒占比19.21%，黏粒占比4.45%。另外，砂粒和黏粒的變異系數(shù)較大，說(shuō)明這2種組分受外界環(huán)境和人為干擾影響較大。

表3 苗圃土壤粒徑組成Tab. 3 Soil particle size composition in seedling bases

土壤容重、土粒比重偏高，孔隙度偏?。ū?），是屬于較為密實(shí)的土壤，不利于土壤通氣、透水、有效水分貯存和苗木根系生長(zhǎng)，需要采用枯枝落葉還田、增施有機(jī)肥、深翻等措施提高土壤的孔性，促進(jìn)苗木健康生長(zhǎng)。

表4 苗圃土壤孔性指標(biāo)Tab. 4 Soil porosity index of seedling bases

3.2 苗圃土壤肥力結(jié)果

堿解氮能更準(zhǔn)確地反映出短期內(nèi)土壤的氮素供應(yīng)情況和氮素釋放效率；有效磷含量表示在某時(shí)期植物可利用磷的多少；鉀對(duì)苗木生長(zhǎng)也起著十分重要的作用，植物所能利用的鉀是速效鉀，它包括土壤溶液鉀及土壤交換性鉀，其含量是表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一（黃曉曦等，2019）；土壤有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源，它能提高土壤的保肥能力和緩沖性能，改善土壤的物理性質(zhì)，其中腐殖質(zhì)還具有生理活性，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育（張效境等，2018）；而酸堿度直接影響到土壤中養(yǎng)分元素的存在形態(tài)和根系吸收的有效性。

通過(guò)調(diào)查不同層次土壤肥力指標(biāo)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（表5），苗圃土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)由上到下含量逐漸降低，表層含量最高主要與施肥有關(guān)，堿解氮含量處于一般水平，有效磷含量處于低下水平，速效鉀含量處于較高水平，而有機(jī)質(zhì)處于極低水平。另外，3層土壤有效磷含量的變異系數(shù)分別達(dá)到1.10、1.16和1.41，說(shuō)明很多苗圃對(duì)施用磷肥很不重視；速效鉀含量變異系數(shù)均超過(guò)0.5，表明有部分苗圃對(duì)施用鉀肥不夠重視。有效磷峰值較高，說(shuō)明有些苗圃土壤有效磷含量較高，這與該地區(qū)常年施用磷肥有很大關(guān)系。北京市苗圃土壤有機(jī)質(zhì)含量總體來(lái)看明顯偏低，有的還不到0.2%，顯然不適合進(jìn)行苗圃生產(chǎn)，這類(lèi)苗圃主要是沙荒地、山地等轉(zhuǎn)向苗圃生產(chǎn)的，由于土壤基礎(chǔ)差，很難生產(chǎn)出好的苗木，不適宜繼續(xù)發(fā)展苗木生產(chǎn)，宜于轉(zhuǎn)為綠化用地。苗圃土壤pH值略微偏高，不同層次土壤差異很小，不同地點(diǎn)的變異也很小，這和北京地區(qū)成土母質(zhì)、灌溉水質(zhì)偏堿性等有關(guān)。

表5 土壤主要肥力指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab. 5 Statistical results of main fertility indexes of soil

3.3 不同行政區(qū)土壤肥力結(jié)果分析

通過(guò)分析比較北京市不同行政區(qū)5種主要肥力指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表6），可看出昌平、平谷地區(qū)的堿解氮含量較高，而朝陽(yáng)、豐臺(tái)、海淀區(qū)的數(shù)值較低，不同區(qū)之間差異不大；有效磷是大興、通州較高，海淀、密云、延慶較低，不同區(qū)之間有一定的差異，變異系數(shù)達(dá)0.18；速效鉀含量在不同區(qū)之間的差異較大，變異系數(shù)達(dá)0.38，其中房山、懷柔最大，而平谷、海淀最小；有機(jī)質(zhì)含量是昌平、通州、朝陽(yáng)較多，而密云、大興較少；pH值是懷柔最小，通州、大興最大，不同區(qū)的差異不大。

表6 北京部分地區(qū)苗圃肥力統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab. 6 Statistical results of nursery fertility in some areas of Beijing

3.4 土壤綜合肥力指數(shù)評(píng)價(jià)

通過(guò)分析得出，苗圃土壤綜合肥力指數(shù)頻率分布均為正態(tài)分布（圖1），分析北京市苗圃土壤綜合肥力指數(shù)（表7），根據(jù)各苗圃3層土壤（0～60 cm）肥力綜合指數(shù)的平均值可知，土壤肥力極高的苗圃數(shù)量為0；肥力高的苗圃有2個(gè)，占比0.5%；肥力中等的有21個(gè)，占比5.2%；肥力低的有290個(gè)，占比71.3%；肥力極低的有94個(gè)，占比23.1%。土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量偏低是造成苗圃土壤肥力綜合評(píng)價(jià)指數(shù)偏低的主要因素，即使表層土的綜合指數(shù)也只有43.87。中層土和下層土只有34.65、32.35?？傮w而言北京市苗圃土壤肥力處于低級(jí)水平，急需提高土壤肥力。

圖1 土壤綜合肥力指數(shù)頻率分布Fig. 1 Frequency distribution of comprehensive fertility index in soil

表7 土壤主要肥力指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab. 7 Evaluation results of main soil fertility indexes in soil

3.5 土壤肥力主成分分析

土壤肥力是土壤質(zhì)量的核心，是土壤維持生產(chǎn)力、為苗木提供營(yíng)養(yǎng)的保障。土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)是土壤質(zhì)量研究的基礎(chǔ)和核心內(nèi)容，土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)可為土壤的整治、規(guī)劃和科學(xué)管理提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)肥力各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，可以用較少的指標(biāo)反映出整體狀況，進(jìn)而確定影響肥力的關(guān)鍵因素，該方法對(duì)土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合客觀實(shí)際，是一種科學(xué)合理的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出各變量間的相關(guān)系數(shù)矩陣R（表8），可看出5種主要肥力指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性，其中堿解氮和有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性最強(qiáng)為0.8088，這是由于巖石礦物中不含氮素，土壤中的氮主要來(lái)源于生物，有機(jī)質(zhì)是自然土壤氮素的主要來(lái)源，土壤中的堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量變化呈現(xiàn)相似性（成兆文等，2015）；其次為堿解氮和有效磷為0.4408。pH值和堿解氮、有效磷的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，表明土壤堿性越強(qiáng)，氮和磷的含量越低。

表8 土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)矩陣Tab. 8 The correlation coefficient matrix of each fertility index in soil

通過(guò)主成分分析得知（表9），前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為82.64%，表明3個(gè)主成分集中了原始土壤養(yǎng)分5個(gè)變量的大部分信息。根據(jù)因子載荷系數(shù)與主成分之間的關(guān)系（表10），可看出土壤養(yǎng)分指標(biāo)在主成分上的權(quán)重比例不同，主成分1主要受堿解氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷的權(quán)重影響，主成分2主要反映pH值、堿解氮的權(quán)重，主成分3主要體現(xiàn)速效鉀的權(quán)重影響。

表9 土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)總方差分析結(jié)果Tab. 9 Results of total variance analysis of various fertility indexes in soil

表10 主成分對(duì)應(yīng)的特征向量Tab. 10 Eigenvectors corresponding to principal components

4 結(jié)果與討論

科學(xué)地調(diào)查和評(píng)價(jià)苗圃土壤肥力水平，是苗圃選址、施肥和土壤改良的重要依據(jù)（曾曙才等，2007）。隨著生態(tài)環(huán)境不斷地被破壞和人們對(duì)居住環(huán)境的要求不斷提高的矛盾日趨加重，苗木產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會(huì)不斷壯大，所以對(duì)土壤苗木基地土壤肥力的研究是苗木產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

土壤肥力水平及其變換趨勢(shì)是衡量系統(tǒng)可持續(xù)性的重要指標(biāo)（葉麗麗等，2010）。通過(guò)本次調(diào)查可知，北京地區(qū)苗圃土壤以砂壤土為主，有機(jī)質(zhì)含量顯著偏低，堿解氮、有效磷總體偏低，速效鉀偏高，平均容重（1.52 g·cm-3）偏高，通氣孔隙度平均為43.83%，pH值平均為7.95，土壤偏堿性；土壤陽(yáng)離子交換量平均為12.4 cmol·kg-1，保肥能力中等，土壤總體理化性狀較差，對(duì)苗木生長(zhǎng)有一定的不利影響。所以如何盡快提高苗圃有機(jī)質(zhì)含量，合理增施磷肥是北京市苗圃管理中應(yīng)特別關(guān)注的事項(xiàng)。另外，應(yīng)加強(qiáng)措施，培肥地力，比如苗圃?xún)?nèi)修剪枝條、枯枝落葉全部回田；城市內(nèi)綠地刈割下的生草、枯枝落葉量非常大，可建立某種聯(lián)動(dòng)機(jī)制爭(zhēng)取盡可能用于苗圃還田，挖溝與土混合深埋，或者用于發(fā)酵有機(jī)肥料，改良土壤；大型苗木行間種草，可自然生草，也可人工牧草，增加土壤有機(jī)物來(lái)源；大量增施優(yōu)質(zhì)腐熟有機(jī)肥料，快速培肥地力，不使用河泥和重金屬超標(biāo)的肥料；大中型苗圃宜建立發(fā)酵車(chē)間，自行購(gòu)買(mǎi)優(yōu)質(zhì)原料，采用高溫發(fā)酵的方法生產(chǎn)有機(jī)肥料；對(duì)于容重偏大的苗圃深翻熟化，改良土壤，綠化苗木很多根系較深，深翻時(shí)深度宜達(dá)到50～60 cm；對(duì)于pH值偏高的苗圃宜采用增施有機(jī)肥，使用酸性肥料，空置期用硫磺粉等措施降低土壤pH值。

5 結(jié)論

通過(guò)采集苗圃樣地土壤樣品、分析土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分特征、評(píng)價(jià)土壤肥力得出，北京地區(qū)苗圃土壤較為密實(shí)且以砂壤土為主，保肥能力中等，理化性狀較差，肥力總體處于低級(jí)水平，不同行政區(qū)之間差異不大，對(duì)苗木生長(zhǎng)有一定不利影響，在以后的苗圃管理中宜采用如枯枝落葉還田、增施有機(jī)肥等比較有針對(duì)性的措施改良土壤，以滿(mǎn)足苗木快速健康生長(zhǎng)的需要。