鄭富海 ，莫 波 ，張俊濤 ★，阮沐寧 ，吳毅桐

（1.廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院，廣東 廣州 510405；2.廣東省計(jì)量認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510405；3.深圳市南山區(qū)園林綠化管理所，廣東 深圳 518000）

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在改善城市生態(tài)環(huán)境和美化城市景觀方面起著重要作用[1]。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，城市綠地土壤的生態(tài)效應(yīng)和環(huán)境價(jià)值越來越被重視。

城市土壤是指在城市和城郊地區(qū)，受各種人為活動的強(qiáng)烈影響，原有繼承特征被不同程度改變的土壤的總稱[2-3]。城市綠地土壤是城市景觀植物生長的介質(zhì)，其質(zhì)量對植物生長及綠地景觀功能有著重要影響[4]。深圳市作為經(jīng)濟(jì)特區(qū)，國家森林城市，2019年綠化覆蓋率為43.40%，全面落實(shí)“打造世界著名花城”行動計(jì)劃，“深圳綠”已成為閃亮的城市名片。但在城市綠化施工過程中，使用過多養(yǎng)分貧瘠甚至夾雜大量建筑垃圾的土壤，且施工過程中人員、機(jī)械壓實(shí)，改變了土壤理化性質(zhì)，使土壤質(zhì)量退化，不適宜植物生長，影響到景觀效果和生態(tài)效益[5-6]。

本研究對深圳市南山區(qū)主要道路綠地土壤進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行評價(jià)，針對土壤主要限制性因子，提出改良建議，以期為南山區(qū)道路綠化的規(guī)劃建議、養(yǎng)護(hù)管理和土壤改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

南山區(qū)位于深圳市中西部，位于北回歸線以南，22°24′-22°39′ N，113°47′-114°01′ E。全年平均降水量1 948 mm，平均降水天數(shù)150 d，年平均氣溫22.4℃，最高38.7℃，最低0.2℃；一年中22℃以上時(shí)間長達(dá)7個(gè)月；1 月平均氣溫14℃，7 月平均氣溫28℃。地帶性土壤為赤紅壤，土地面積187.47 km2，其中道路綠地面積約為7.87 km2。

1.2 道路綠地調(diào)查與采樣

2021年3-4 月，調(diào)查了南山區(qū)各主干道（月亮灣大道、望海路、媽灣二路、中心路、學(xué)苑大道、留仙大道、龍珠大道、僑香路、沙河?xùn)|路等）綠化地帶0～20 cm 和 20～40 cm 土層，采樣點(diǎn)以“S”形取樣，均勻混合后混合土樣共40個(gè)，同時(shí)采用環(huán)刀對原狀土進(jìn)行采集，采樣點(diǎn)位圖見圖1。

圖1 南山區(qū)采樣點(diǎn)位圖Fig. 1 Sampling point distribution map of Nanshan District

1.3 土壤理化指標(biāo)測定

土壤 pH 值采用電位法測定[7]，EC 值采用電導(dǎo)法測定[8]，容重、總孔隙度采用環(huán)刀法測定[9]，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化－外加熱法測定[10]，堿解氮采用堿解－擴(kuò)散法測定[11]，有效磷采用碳酸氫鈉浸提法測定[12]，速效鉀采用乙酸銨浸提－火焰光度計(jì)法測定[13]。

1.4 土壤質(zhì)量評價(jià)方法

1.4.1 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)

參照全國第二次土壤普查及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀進(jìn)行評級，如表1 所示[14]。土壤pH 根據(jù)《中華人民共和國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T 340-2016）》進(jìn)行分級：pH＜4.5，強(qiáng)酸性；4.5≤pH＜5.5，酸性；5.5≤pH＜6.5，微酸性；6.5≤pH＜7.5，中性；7.5≤pH≤8.5，堿性；pH＞8.5，強(qiáng)堿性。土壤電導(dǎo)率和土壤容重根據(jù)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，土壤電導(dǎo)率分別為1 級大于1.80 mS·cm-1，2 級 1.20～1.80 mS·cm-1，3 級 0.5～1.2 mS·cm-1，4 級0.35～0.50 mS·cm-1，5 級 0.10～0.35 mS·cm-1，6 級小于0.10 mS·cm-1；土壤容重分別為 1 級大于 1.60 g·cm-3，2級 1.35～1.60 g·cm-1，3 級 1.00～1.35 g·cm-3，4 級小于1.00 g·cm-3。土壤總孔隙度以深圳地方標(biāo)準(zhǔn)《園林綠化種植土壤質(zhì)量》（DB440300/T 34-2008）最低要求大于40%作為參考標(biāo)準(zhǔn)。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 The classification standard of soil nutrient content

1.4.2 土壤綜合肥力的評價(jià)方法

土壤綜合肥力評價(jià)采用改進(jìn)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法（Nemerow）。對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，所采用的屬性分級標(biāo)準(zhǔn)參照全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分的分級標(biāo)準(zhǔn)（表1）。采用改進(jìn)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法計(jì)算綜合肥力系數(shù)：

式中P 為土壤綜合肥力系數(shù)，Pi為土壤各屬性分肥力系數(shù)，Piave為土壤各屬性分肥力系數(shù)的平均值，Pimin為各分肥力系數(shù)中最小值，n 為參與評價(jià)的指標(biāo)項(xiàng)目數(shù)，可以突出限制性因子。根據(jù)計(jì)算的土壤綜合肥力系數(shù)大小進(jìn)行土壤肥力評價(jià)：≥2.7 很肥沃；1.8～2.7 肥沃；0.9～1.8 一般；＜0.9 貧瘠。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

土壤肥力狀況采用土壤單項(xiàng)指標(biāo)及改進(jìn)內(nèi)美羅法進(jìn)行評價(jià)。描述性統(tǒng)計(jì)分析及土壤肥力評價(jià)用Excel 完成，繪圖工作采用Origin 和Arcgis 進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)及肥力特征

不同深度土壤pH 值、EC 值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷等指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)如表2、3 所示。

表2 0～20 cm 土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征Tab. 2 Statistical characteristics of each index of 0～20 cm soil physical and chemical properties

表3 20～40 cm 土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征Tab. 3 Statistical characteristics of each index of 20～40 cm soil physical and chemical properties

2.1.1 土壤pH

從表 2、3 中可以看出，0～20 cm 土層土壤 pH 的變幅在 4.78～8.69，平均值為 7.15，pH 4.5～5.5、5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5、＞8.5 分別占比 15%、20%、20%、30%、15%（圖 2）；20～40 cm 土層土壤 pH 的變幅在4.71～8.73，平均值為 7.20，pH 4.5～5.5、5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5、＞8.5 分別占比 15%、20%、10%、45%、10%（圖 2）。

圖2 不同土層土壤pH 分布Fig. 2 Distribution of pH in different soil layers

2.1.2 土壤 EC 值

測定結(jié)果（表2、3）表明，0～20 cm 土層土壤EC值平均為 0.10 mS·cm-1，變幅在 0.02～0.86 mS·cm-1，差異性較大，從圖2 可以看出，EC 值主要集中在3級、5 級和 6 級，占比分別為 5%、10%、85%，主要集中在 0.10 mS·cm-1以下；20～40 cm 土層土壤 EC 值平均為 0.09 mS·cm-1，變幅在 0.02～0.13 mS·cm-1，差異性較大，EC 值主要集中在3 級、5 級和6 級，占比分別為5%、15%、80%，主要集中在0.10 mS·cm-1以下（圖3）。

圖3 不同土層土壤EC 值Fig. 3 Distribution of EC in different soil layers

2.1.3 土壤有機(jī)質(zhì)

測定結(jié)果（表 2、3）表明，0～20 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為 17.44 g·kg-1，變幅在 2.11～49.69 g·kg-1，含量差異性較大，從圖4 可以看出，有機(jī)質(zhì)含量極豐富、中等、稍缺、缺乏、極度缺乏占比分別為10%、30%、15%、25%、20%，主要集中在中等范圍；20～40 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為14.70 g·kg-1，變幅在2.28～56.76 g·kg-1，含量差異性較大，有機(jī)質(zhì)含量極豐富、豐富、中等、稍缺、缺乏、極度缺乏占比分別為5%、5%、10%、40%、20%、20%，主要集中在稍缺范圍。

圖4 不同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量分布Fig. 4 Distribution of organic matter content in different soil layers

2.1.4 土壤堿解氮

由表 2、3 可知，0～20 cm 土層土壤堿解氮含量最小值為 18.61 mg·kg-1，最大值為 192.16 mg·kg-1，平均值為63.40 mg·kg-1。其中，土壤堿解氮含量大于150 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在120～150 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在90～120 mg·kg-1的占比為15%，土壤堿解氮含量在60～90 mg·kg-1的占比為20%，土壤堿解氮含量在30～60 mg·kg-1的占比為25%，土壤堿解氮含量小于30 mg·kg-1的占比為 30%（圖 5），這表明 55%的 0～20 cm 土層土壤堿解氮含量處于缺乏水平及以下。

20～40 cm 土層土壤堿解氮含量最小值為6.56 mg·kg-1，最大值為 56.76 mg·kg-1，平均值為 51.06 mg·kg-1。其中，土壤堿解氮含量大于 150 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在120～150 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在90～120 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在60～90 mg·kg-1的占比為5%，土壤堿解氮含量在30～60 mg·kg-1的占比為45%，土壤堿解氮含量小于30 mg·kg-1的占比為35%（圖5），這表明75%的20～40 cm 土層土壤堿解氮含量處于缺乏水平及以下。

圖5 不同土層土壤堿解氮含量分布Fig. 5 Distribution of available nitrogen content in different soil layers

2.1.5 土壤速效鉀

不同土層土壤速效鉀含量分別在30.67～347.69 mg·kg-1、30.67～417.42 mg·kg-1，由圖 6 可以看出，兩種深度土壤速效鉀含量主要處于稍缺的中下水平（50～100 mg·kg-1）和中等水平（100～150 mg·kg-1），0～20 cm 土層兩種水平占比分別為35%、20%，20～40 cm 土層兩種水平占比分別為40%、20%。兩種深度土壤平均值分別為129.85 mg·kg-1、126.77 mg·kg（-1表2、3）。

圖6 不同土層土壤速效鉀含量分布Fig. 6 Distribution of available potassium content in different soil layers

2.1.6 土壤有效磷

不同土層土壤有效磷平均含量分別為14.71 mg·kg-1、9.87 mg·kg-1，變化范圍分別為 3.96～95.55 mg·kg-1、3.45～35.99 mg·kg-1（表2、3）。由圖7 可知，0～20 cm土層土壤有效磷含量主要集中在稍缺、缺乏范圍，處于 4 級、5 級水平（5.00～10.00 mg·kg-1和 3.00～5.00 mg·kg-1）；20～40 cm 土層土壤有效磷含量主要集中在缺乏范圍，處于5 級水平占比為40%（3.00～5.00 mg·kg-1）。

圖7 不同土層土壤有效磷含量分布Fig. 7 Distribution of available phosphorus content in different soil layers

2.1.7 土壤容重

土壤容重主要分布在0.87～1.58 g·cm-3，平均值為1.38 g·cm-3（表2、3）；由圖8 可以看出，60%的土樣容重處于 1.35～1.60 g·cm-3水平。

圖8 土壤容重分布Fig. 8 Distribution of soil bulk density

2.2 南山區(qū)園林土壤肥力特征

對南山區(qū)主要道路綠地土壤pH 值、EC 值、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、容重和總孔隙度等指標(biāo)進(jìn)行檢測，通過對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，采取改進(jìn)版的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對深圳市南山區(qū)主要道路綠地進(jìn)行土壤綜合肥力評價(jià)，結(jié)果表明（表4），0～20 cm 土層土壤綜合肥力指數(shù)變幅為0.54～1.47，平均值為0.99，根據(jù)土壤肥力等級劃分，0～20 cm 土層土壤肥力等級屬于一般（0.9～1.8）和貧瘠（＜0.9）的土壤樣品分別占比60%和40%，大部分主要道路的表層土壤肥力綜合指數(shù)集中分布在0.93～1.47，為一般水平（圖9）。

表4 0～20 cm 土層土壤綜合肥力評價(jià)結(jié)果Tab. 4 Evaluation results of comprehensive soil fertility of 0～20 cm soil layer

從表5 中可以看出，20～40 cm 土層土壤綜合肥力指數(shù)變幅為0.43～1.52，平均值為0.87，根據(jù)土壤肥力等級劃分，20～40 cm 土層土壤肥力等級屬于一般（0.9～1.8）和貧瘠（＜0.9）的土壤樣品分別占比 40%和60%，大部分主要道路的表層土壤肥力綜合指數(shù)集中分布在 0.43～0.87，為貧瘠水平（圖 9）。

圖9 土壤綜合肥力特征Fig. 9 The soil fertility index of cm soil

表5 20～40 cm 土層土壤綜合肥力評價(jià)結(jié)果Tab. 5 Evaluation results of comprehensive soil fertility of 20～40 cm soil layer

3 結(jié)論與討論

通過對南山區(qū)主要道路土壤綠地進(jìn)行采集檢測，發(fā)現(xiàn)深圳市南山區(qū)道路綠地土壤普遍存在pH 偏堿、土壤容重過大、電導(dǎo)率過低、有機(jī)質(zhì)含量低、速效養(yǎng)分含量不足等問題。文偉等[15]的研究表明，深圳地區(qū)森林土壤多偏酸性，在本研究中深圳市南山區(qū)綠地0～20 cm 和 20～40 cm 土壤 pH 值平均值分別為 7.15 和7.20，與森林土壤差異較大，呈堿性比例分別為45%和55%，這是由于深圳市南山區(qū)多采用人工填海造地，土壤中常常含有建筑垃圾、水泥、磚塊和其他堿性混合物，向土壤中釋放過多的Ca，同時(shí)大量含碳酸鹽的灰塵發(fā)生沉降，土壤中碳酸鹽與碳酸反應(yīng)形成重碳酸鹽等因素[16-17]，使得城市綠地土壤與森林土壤pH差異明顯。

土壤電導(dǎo)率（EC 值）能反映土壤鹽分含量的高低。通過調(diào)查，南山區(qū)道路綠地0～20 cm 和20～40 cm土壤 EC 平均值分別為 0.10 mS·cm-1和 0.09 mS·cm-1，均小于1.2 mS·cm-1，說明南山區(qū)大部分道路綠地土壤鹽分較低。本研究與其他城市道路綠地土壤的研究相一致[18]。

南山區(qū)道路綠地 0～20 cm 和 20～40 cm 土壤有機(jī)質(zhì)平均值分別為 17.44 g·kg-1和 14.70g·kg-1，中等以下含量分別為60%和80%，與2005年研究[19]相比略有提升，但總體依舊偏低，而南山區(qū)綠地0～20 cm和20～40 cm 土壤堿解氮、有效磷含量亦有所提高。

土壤容重反映了土壤的結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性、保水能力以及土壤肥力等情況。本研究表明南山區(qū)道路綠地土壤容重平均值為1.38 g·cm-3，相對于森林土壤平均容重1.36 g·cm-3[15]要大，這是由于道路綠地施工工程機(jī)械和人為踩踏較多導(dǎo)致。

用改進(jìn)內(nèi)梅羅土壤綜合肥力指數(shù)對南山區(qū)道路綠地土壤進(jìn)行評價(jià)，0～20 cm 和 20～40 cm 土壤綜合指數(shù)平均值分別為1.13 和0.87，分別處于一般和貧瘠狀態(tài)，與張俊濤等[20]對廣州綠地土壤調(diào)查結(jié)果和黃麗丹等[21]對南寧綠地土壤調(diào)查結(jié)果相一致。0～20 cm綠地土壤的主要限制因子為電導(dǎo)率和容重，20～40 cm 綠地土壤的主要限制因子為電導(dǎo)率和堿解氮含量。

根據(jù)對南山區(qū)道路綠地調(diào)查結(jié)果顯示，主要道路土壤綜合肥力偏低，在后期綠化養(yǎng)護(hù)過程中需遵循因地制宜的原則，根據(jù)土壤基礎(chǔ)條件開展土壤改良，可以將城市綠色廢棄物（枯枝、落葉）、蚯蚓糞、椰糠等制成土壤改良劑，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、改良酸堿度和物理結(jié)構(gòu)，從源頭上促進(jìn)城市綠地土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性可持續(xù)發(fā)展。