秦 莉， 陳洪艷， 蔡麗艷

(1. 通化市白雞峰國有林保護中心， 吉林 通化 135321； 2. 白山市臨江市華山國營林場， 吉林 白山 134600；3. 吉林省林業(yè)調查規(guī)劃院， 吉林 長春 130022)

土壤中微量元素不但是樹木細胞物質的組成成分，而且參與樹木細胞的生理生化活動，對樹木生長發(fā)育具有重要意義[1-7]。國內開展土壤中微量元素研究的城市主要有無錫、蘇州、常州、貴陽和攀枝花等，研究方向主要集中于土壤微量元素污染與健康風險評價、土壤微量元素空間分布特征和城市土壤微量元素生物循環(huán)等幾個方面[8-11]，關于城市綠地土壤有效態(tài)中微量元素含量方面的研究至今鮮見報道。

長春市地處松遼平原腹地，有規(guī)劃地進行城市綠地建設始于20世紀30年代。本文以長春市公園綠地、廣場綠地、道路綠地、學校綠地、工廠綠地和庭院綠地為研究對象，對土壤中Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Na和B等元素有效態(tài)含量進行了測定和統(tǒng)計分析，以期為長春市綠地土壤養(yǎng)分評價和園林樹木養(yǎng)護管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

長春市地理位置124°18′～127°05′ E、43°05′～45°15′ N，屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年平均氣溫4.8 ℃，年降水量522～615 mm，年均日照時數(shù)2 688 h。地勢平坦，海拔250～350 m，主要土壤為黑土、草甸土和黑鈣土。長春市綠地率36.5 %，綠化覆蓋率41.5 %，人均公園面積11.6 m2，綠地總面積180 km2。

1.2 樣品采集與處理

2019年5月進行土樣采集，采樣區(qū)綠地分為公園綠地、廣場綠地、道路綠地、學校綠地、工廠綠地和庭院綠地6大類，利用衛(wèi)星圖片在每類綠地隨機等量設置采樣點，在每個采樣點用取土器進行梅花形采樣，采集0～30 cm土層深度的土壤樣品，按四分法取舍并裝袋1 kg左右。對每個采樣點進行GPS定位(見圖1)。土樣在室內自然風干，制成0.1 mm粒徑待測樣。采用火焰原子吸收法(AA6880原子吸收分光光度計)測定土樣中Ca、Mg、Zn、Fe、Cu和Na有效態(tài)含量，采用熱水浸提、姜黃素比色法測定B有效態(tài)含量，土壤pH采用酸度計法測定(PHS-3E數(shù)字pH計)，采用電導法(DDS-307型電導率儀)測定水溶性鹽(EC)總量，土壤有機質(SOM)含量采用重鉻酸鉀容量法測定[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 21.0進行數(shù)據(jù)分析，包括平均值、標準差、變異系數(shù)、單因素方差分析和相關顯著性檢驗；采用ArcGIS 10.0繪制采樣點定位圖。

2 結果與分析

2.1 長春市綠地土壤有效態(tài)中微量元素統(tǒng)計特征

長春市綠地土壤有效態(tài)中微量元素統(tǒng)計情況見表1，可以看出：土壤有效Ca的含量為4 635.53 ± 516.28 mg·kg-1，最大值為6 254.92 mg·kg-1，出現(xiàn)在林園綠地，最小值為3 195.80 mg·kg-1，出現(xiàn)在新民主大街中間分車帶綠地；有效Mg的含量為563.42 ± 63.36 mg·kg-1，最大值為725.23 mg·kg-1，出現(xiàn)在793廠綠地，最小值為287.51 mg·kg-1，出現(xiàn)在南湖賓館綠地；有效Zn的含量為0.78 ± 0.27 mg·kg-1，最大值為2.23 mg·kg-1，出現(xiàn)在南湖公園湖邊綠地，最小值為0.42 mg·kg-1，出現(xiàn)在461醫(yī)院綠地；有效Fe的含量為2.55 ± 0.28 mg·kg-1，最大值為3.17 mg·kg-1，出現(xiàn)在南湖賓館綠地，最小值為1.88 mg·kg-1，出現(xiàn)在迎賓路路側綠地；有效Cu的含量為5.42 ± 1.20 mg·kg-1，最大值為8.75 mg·kg-1，出現(xiàn)在東北師范大學綠地，最小值為2.87 mg·kg-1，出現(xiàn)在長春市客車廠綠地；有效Na的含量為49.24 ± 11.28 mg·kg-1，最大值為81.02 mg·kg-1，出現(xiàn)在人民廣場綠地，最小值為32.50 mg·kg-1，出現(xiàn)在動植物公園綠地；有效B的含量為0.38 ± 0.10 mg·kg-1，最大值為0.62 mg·kg-1，出現(xiàn)在南湖公園綠地，最小值為0.22 mg·kg-1，出現(xiàn)在松苑賓館綠地。根據(jù)變異程度劃分標準[13]，有效Ca、有效Mg、有效B、有效Cu、有效Na和有效Fe為中等變異(10 % < CV < 30 %)，有效Zn為強變異(CV > 30 %)。從表1中峰度和偏度數(shù)據(jù)來看，都偏離正態(tài)分布，表明外界因素對長春市綠地土壤有效態(tài)中微量元素含量影響較大[14，15]。

表1 長春市綠地土壤有效態(tài)中微量元素統(tǒng)計特征

2.2 長春市不同類型綠地土壤有效態(tài)中微量元素含量

土壤有效態(tài)中微量元素含量在不同類型綠地之間具有明顯變化(見表2)，有效Ca的含量表現(xiàn)為公園綠地(5 243.72 ± 665.17 mg·kg-1) > 學校綠地(4 739.64 ± 675.03 mg·kg-1) > 工廠綠地(4 671.85 ± 602.43 mg·kg-1) > 廣場綠地(4 541.77 ± 497.15 mg·kg-1) > 庭院綠地(4 252.57 ± 492.32 mg·kg-1) > 道路綠地(4 245.99 ± 684.86 mg·kg-1)。庭院綠地土壤有效Mg的含量(523.88 ± 92.91 mg·kg-1)最小，與道路綠地(564.75 ± 30.31 mg·kg-1)、廣場綠地(560.68 ± 54.79 mg·kg-1)、工廠綠地(561.22 ± 53.20 mg·kg-1)、學校綠地(589.18 ± 58.45 mg·kg-1)和公園綠地(577.92 ± 67.68 mg·kg-1)之間差異顯著(P< 0.05)，其他綠地之間有效Mg的含量無顯著差異(P> 0.05)。有效Cu的含量表現(xiàn)為道路綠地(6.19 ± 1.13 mg·kg-1) > 廣場綠地(5.69 ± 1.00 mg·kg-1) > 工廠綠地(5.65 ± 1.11 mg·kg-1) > 公園綠地(5.28 ± 1.60 mg·kg-1) > 學校綠地(4.75 ± 1.24 mg·kg-1) > 庭院綠地(4.58 ± 0.69 mg·kg-1)，這種變化結果與一些學者研究認為城市土壤中的Cu主要來源于交通污染和工業(yè)生產的結論相一致[16，17]。有效Fe含量表現(xiàn)為公園綠地(2.62 ± 0.21 mg·kg-1) > 廣場綠地(2.51 ± 0.19 mg·kg-1) > 道路綠地(2.48 ± 0.25 mg·kg-1) > 學校綠地(2.28 ± 0.27 mg·kg-1) > 工廠綠地(2.21 ± 0.25 mg·kg-1) > 庭院綠地(1.92 ± 0.33 mg·kg-1)。公園綠地土壤有效Zn的含量(1.00 ± 0.53 mg·kg-1)最大，與其他綠地之間差異顯著(P< 0.05)，道路綠地(0.77 ± 0.12 mg·kg-1)、廣場綠地(0.73 ± 0.11 mg·kg-1)、工廠綠地(0.70 ± 0.09 mg·kg-1)、學校綠地(0.69 ± 0.08 mg·kg-1)和庭院綠地(0.67 ± 0.10 mg·kg-1)之間差異不顯著(P> 0.05)。有效B的含量表現(xiàn)為學校綠地(0.44 ± 0.11 mg·kg-1) > 公園綠地(0.42 ± 0.10 mg·kg-1) > 庭院綠地(0.39 ± 0.10 mg·kg-1) > 廣場綠地(0.35 ± 0.08 mg·kg-1) > 工廠綠地(0.34 ± 0.09 mg·kg-1) > 道路綠地(0.32 ± 0.07 mg·kg-1)。有效Na的含量表現(xiàn)為廣場綠地(55.25 ± 12.66 mg·kg-1) > 道路綠地(54.91 ± 8.67 mg·kg-1) > 公園綠地(51.71 ± 12.54 mg·kg-1) > 學校綠地(48.65 ± 9.98 mg·kg-1) > 工廠綠地(43.05 ± 8.81 mg·kg-1) > 庭院綠地(41.38 ± 5.71 mg·kg-1)，有效Na含量的變化基本與融雪劑的用量密切相關，廣場為主要交通節(jié)點，其周圍道路融雪劑用量大，行駛車輛對道路上的融雪有很大濺擊作用，使廣場綠地污染較重，長春市所用的融雪劑主要是以氯鹽為主要成分的無機融雪劑，因此，廣場綠地中有效Na含量最高。

表2 長春市不同類型綠地土壤有效態(tài)中微量元素含量

2.3 長春市綠地土壤中微量元素有效態(tài)含量影響因素

為探討影響土壤中微量元素有效態(tài)含量的主要因素，對有效Ca、有效Mg、有效Zn、有效Fe、有效Cu、有效Na、有效B含量及土壤pH、有機質含量(SOM)、導電率(EC)進行Pearson相關性檢驗(n=155)，分析結果表明(見表3)：土壤基本化學性質是影響中微量元素有效態(tài)含量的主要因素，土壤有機質含量與有效Ca、有效Zn、有效Fe、有效Cu、有效B的含量之間呈極顯著正相關(P< 0.01)，與有效Mg含量呈顯著負相關(P< 0.05)；pH與有效Zn、有效Fe、有效B的含量呈顯著負相關(P< 0.05)；EC與中微量元素有效態(tài)含量之間相關不顯著，但對有效Ca、有效Mg、有效Zn、有效Fe、有效B、有效Na的含量有正影響，對有效Cu含量有負影響。土壤有效態(tài)中微量元素之間也存在較強相互作用，有效Ca與有效B呈極顯著負相關(P< 0.01)，與有效Fe含量呈顯著負相關(P< 0.05)，這可能因為土壤中鈣離子可導致pH升高，使B和Fe有效性降低[18，19]；有效Mg與有效Zn、有效Zn與有效Cu、有效Zn與有效Fe、有效Zn與有效B、有效 Fe與有效B含量之間都呈現(xiàn)出極顯著正相關(P< 0.01)，有效Mg與有效Na含量呈顯著正相關(P< 0.05)，這與國內一些相關研究結果基本一致[20，21]。

表3 長春市綠地土壤有效態(tài)中微量元素相關分析

3 討論

根據(jù)全國農業(yè)系統(tǒng)土壤有效態(tài)元素含量分級標準(見表4)[22]，長春市綠地土壤有效Ca和有效Mg的含量處于很高水平，有效Cu的含量屬于高水平，這些元素含量過高，可增強土壤離子之間的拮抗作用，對植物可能產生毒害作用[23]。各類綠地土壤有效Zn的含量都處于很低水平，公園、廣場綠地土壤有效Fe含量低，其他4種綠地土壤有效Fe含量也都處于很低水平，土壤有效B的含量在各類綠地都處于低水平。所有采樣點有效Na的含量都明顯高出長春市土壤背景值(8.07 mg·kg-1)[24]，文化廣場的一個采樣點高達105.00 mg·kg-1，這說明長春市綠地融雪劑污染已經很嚴重，需引起高度重視。

表4 全國農業(yè)系統(tǒng)土壤有效態(tài)元素含量分級標準

由于關于研究區(qū)域綠地土壤有效態(tài)中微量元素含量的研究未見報道，本研究以郊區(qū)農田土壤有效態(tài)中微量元素含量為參照進行對比。李志斌等對長春市郊區(qū)農田土壤有效態(tài)中微量元素含量研究表明，農田土壤有效Ca、有效Mg、有效Cu、有效B、有效Zn的含量分別為3 100.22 mg·kg-1、48.23 mg·kg-1、2.18 mg·kg-1、1.64 mg·kg-1、1.34 mg·kg-1[25]，可以看出農田土壤有效Ca、有效Mg和有效Cu的含量低于綠地土壤，這與綠地土壤有機質含量、城市土壤污染和農作物的消耗有關[26，27]。由于農田大量施用化肥、農藥和地膜，造成農田土壤有效B和有效Zn的含量明顯高于綠地土壤。

本研究表明，土壤有機質對有效態(tài)中微量元素含量影響最大，土壤有機質與有效Ca、有效Zn、有效Fe、有效Cu和有效B含量之間呈顯著正相關，馮盼等對東北闊葉紅松林土壤微量元素研究也表現(xiàn)出基本相同結果，這是因為土壤腐殖質生成的有機酸可以與這些元素結合成可溶性絡合物，從而增加土壤中這些元素有效態(tài)含量[28]。本研究結果顯示，土壤有機質與有效Mg含量呈顯著負相關，這與已有研究結果不同，林萬樹等對福建省古田縣土壤有效態(tài)鎂含量進行研究時，發(fā)現(xiàn)土壤有機質與有效Mg含量呈顯著正相關(P< 0.05)[29]。胡小東等研究楚雄土壤交換性鎂和土壤有機質含量之間關系時發(fā)現(xiàn)，兩者之間存在弱相關關系，有效Mg含量與土壤理化性質關系比較復雜，還有待進一步研究[30]。本研究發(fā)現(xiàn)土壤pH對有效Mg含量具有正影響，pH與有效Zn、有效Fe、有效Cu、有效B含量之間呈顯著負相關(P< 0.05)，這也和有關研究報道不完全相同。張巧萍等研究信陽茶園土壤鎂含量時發(fā)現(xiàn)，土壤pH與有效Ca、有效Zn、有效B、有效Mg含量之間呈顯著正相關(P< 0.05)[31]。鄒慶鵬等研究信陽茶園土壤時發(fā)現(xiàn)，pH與有效Zn含量呈顯著負相關，與有效Cu、有效B含量呈顯著正相關[32]。王芳等研究認為pH小，容易造成土壤有效Mg淋失[33]。

4 結論與建議

長春市綠地土壤有效Ca和有效Mg的含量處于很高水平，有效Cu的含量屬于高水平，有效Zn含量總體屬于很低水平，有效Fe和有效B的含量低，土壤表層有效Na的含量平均為長春市土壤背景值的6.1倍，已經對長春市街路樹木造成了較重生理傷害。土壤有效Ca、有效Mg、有效Zn、有效Fe、有效Cu、有效Na和有效B含量在不同類型綠地之間具有明顯變化。Pearson相關顯著性(雙側)檢驗結果顯示，土壤有機質含量和pH是影響土壤有效態(tài)中微量元素含量的主要因素，各中微量元素之間也存在較強相互作用。

為了科學進行綠地養(yǎng)護和管理，保證園林樹木正常生長發(fā)育，根據(jù)本次研究結果，建議采取以下措施：第一，保護好綠地上枯枝落葉，因為枯枝落葉是土壤有機質的主要來源，土壤有機質可以改善土壤理化性質，提高中微量元素有效性，降低土壤污染程度；第二，對于銅富集嚴重綠地要進行土壤修復，以免對園林樹木造成嚴重生理傷害，可通過使用土壤修復劑、換土和栽培凈化植物來降低重金屬元素富積；第三，可施含F(xiàn)e和B的肥料，補充長春市綠地土壤這2種元素的缺乏，保證園林樹木正常生長發(fā)育；第四，在綠地周圍應該嚴禁使用氯鹽融雪劑，目前長春市區(qū)融雪劑污染嚴重，造成綠地土壤表層Na+超標已達6倍以上，必須立即采取控制措施。