蘇 鵬

（沂蘭綠色材料產(chǎn)業(yè)研究院，江蘇新沂 221400）

城市土壤長(zhǎng)期受到人類生產(chǎn)活動(dòng)的擠壓及工業(yè)垃圾的侵蝕，具有以下特點(diǎn)：土壤堅(jiān)實(shí)度大，城市地區(qū)土壤經(jīng)過(guò)踐踏后堅(jiān)實(shí)度明顯大于郊區(qū)土壤，土壤中空氣含量隨著堅(jiān)實(shí)度增大而減少，導(dǎo)致土壤透氣性下降，氧氣含量不足，對(duì)樹(shù)木根系進(jìn)行呼吸作用等生理活動(dòng)造成不利影響，嚴(yán)重時(shí)可使根組織窒息死亡[1]。土壤貧瘠化，因?yàn)槌菂^(qū)植物的枯枝落葉常被當(dāng)作城市垃圾清除運(yùn)走，使土壤營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)中斷，降低土壤有機(jī)質(zhì)含量，城市廢土中所含養(yǎng)分既少且難以被植物吸收，隨著廢土含量增加，土壤可供給的總養(yǎng)分相對(duì)減少[2]；另外城市行道樹(shù)周圍鋪裝混凝土瀝青等封閉地面，嚴(yán)重影響大氣與土壤之間的氣體交換，使土壤中缺乏氧氣，不利于土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解，減少了養(yǎng)分釋放[3]。

城市土壤是市民活動(dòng)非常密集的地方，不僅為市民提供游、憩、休閑場(chǎng)所[4]，更發(fā)揮著凈化大氣、降低噪音、緩解熱島效應(yīng)等生態(tài)功能[5-7]。由于人員密度和活動(dòng)量大，致使土壤受到強(qiáng)烈的人為干擾和破壞，并隨著城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的城市土壤受到工業(yè)垃圾及生活垃圾的污染侵蝕，土壤退化嚴(yán)重，產(chǎn)生土壤偏堿性、營(yíng)養(yǎng)元素缺乏、土壤結(jié)構(gòu)差等問(wèn)題[8-13]，導(dǎo)致大多數(shù)綠化植物缺少生產(chǎn)所需的必要養(yǎng)分和適度pH，從而使植物生長(zhǎng)不良甚至死亡，影響著城市環(huán)境的整體質(zhì)量及動(dòng)植物甚至人類的生命安全。

土壤改良方法按照傳統(tǒng)分類有物理改良法、化學(xué)改良法、生物改良法等，非土壤改良專業(yè)人員難以根據(jù)當(dāng)?shù)爻鞘型寥赖奶攸c(diǎn)找到合適的土壤改良方法，因此對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用不大[14-15]。本文以城市綠化土壤為研究對(duì)象，通過(guò)比較不同種類及用量的土壤改良材料對(duì)城市土壤的改良效果，篩選適宜的土壤改良方案，以期對(duì)本地區(qū)城市土壤堿化及養(yǎng)分退化的改良提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

為解決城市綠化土壤及生活土壤養(yǎng)分退化、堿度過(guò)高的問(wèn)題，常用泥炭、椰糠、硫酸亞鐵、有機(jī)肥等材料來(lái)進(jìn)行土壤改良。本研究結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘芯G地土壤的特殊性，從改良效果和經(jīng)濟(jì)性原則出發(fā)，選擇凹凸棒、有機(jī)肥、鐵肥、綠之洲改良劑等4 種材料來(lái)進(jìn)行土壤改良試驗(yàn)。

硫酸亞鐵也被稱作鐵肥，是一種酸性土壤調(diào)理劑，能夠快速調(diào)節(jié)土壤pH 值，通過(guò)降低土壤pH 來(lái)促進(jìn)植物葉片葉綠素的形成，預(yù)防植物因缺鐵元素造成的黃化病，對(duì)喜酸性植物來(lái)說(shuō)是比較重要的土壤改良材料。

凹凸棒石是當(dāng)?shù)靥赜械囊环N黏土材料，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性價(jià)比高，有千土之王的美稱。由于其優(yōu)異的納米多孔效應(yīng)從而具有吸附緩釋功能，且富含植物生長(zhǎng)所需的中、微量元素，如鈣、磷、鉀、鈉、銅、鐵、鎂、鋅等，在提高肥效、保水保墑、土壤調(diào)理、治理污染和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。

有機(jī)肥質(zhì)地疏松，含有大量的有機(jī)質(zhì)及植物所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，施用有機(jī)肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量，促進(jìn)土壤物理、化學(xué)和微生物作用，還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，協(xié)調(diào)土壤空氣和水分。

綠之洲土壤改良劑能夠深調(diào)土壤、以菌改善作物根際環(huán)境且提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物活性，有效預(yù)防根腐等系列土傳病害，激發(fā)根系活力，延緩根系早衰、根長(zhǎng)根白；加速養(yǎng)分在植株體內(nèi)的運(yùn)輸，增強(qiáng)光合速率，提高肥料利用率，促進(jìn)植株健壯有生機(jī)，提升產(chǎn)量和品質(zhì)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2022年在新沂市沂蘭綠色材料研究院綠化園區(qū)內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)在綠化土壤中添加不同改良劑來(lái)中和城市土壤pH 和改善銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量。

試驗(yàn)設(shè)置見(jiàn)表1，通過(guò)在綠化園區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10 個(gè)采樣點(diǎn)，使用土鉆采取0～30 cm深的土樣，將每個(gè)樣點(diǎn)的土樣充分混合，去除樣品中的石塊、草根等雜物，均分為16 等份，分別放入在長(zhǎng)和寬為50 cm、深30 cm 的容器中，再均勻混合不同土壤改良劑，測(cè)定土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量及pH值。

表1 不同處理的土壤改良材料及用量

1.3 土樣測(cè)定指標(biāo)及方法

采用五點(diǎn)采樣法，將取到的樣品充分混合，按四分法棄去多余的部分，然后將采集、風(fēng)干、過(guò)篩的16份土壤樣品分別測(cè)定pH 值、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量4 個(gè)指標(biāo)。銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量的測(cè)定參照LD-GT4 型高智能土壤肥料養(yǎng)分檢測(cè)儀（山東萊恩德智能科技有限公司）操作說(shuō)明進(jìn)行。土壤酸堿度檢測(cè)方法：將風(fēng)干后的土樣剔除大顆粒，稱10 g 放入燒杯中，按風(fēng)干土重的1∶2.5 比例加蒸餾水，攪拌使土粒充分分散，靜置0.5 h后利用pH 儀（PHS-2F酸度儀）檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。使用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件中單因素方差分析不同處理間pH、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的差異。采用Duncan’s檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較，綜合評(píng)價(jià)探尋最佳方案。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的土壤pH值比較

從表2 可以看出，城市綠化土樣（CK 處理）呈弱堿性，pH 值為8.1；各改良劑處理均降低了土壤pH值，其中A3 處理效果最為明顯，pH 值從8.1 降至5.48，降低了2.62個(gè)單位；C1處理效果最不明顯，pH值降至7.67，降低了0.43 個(gè)單位。B 處理與D 處理在pH 改善效果上較為接近，相同水平之間pH 值相差0.15、0.17、0.16。整體來(lái)看，A 處理對(duì)城市綠化土壤pH有顯著影響，C處理則沒(méi)有明顯影響。

表2 不同處理的土壤pH值比較

2.2 不同處理的土壤銨態(tài)氮含量比較

由表3 可見(jiàn)，城市綠化土壤銨態(tài)氮含量初始值（CK）為23.16 mg·kg-1，其中C3 處理改善效果最為顯著，土壤銨態(tài)氮含量為48.32 mg·kg-1，增加值為25.16 mg·kg-1；D1 處理效果最不顯著，銨態(tài)氮含量為24.97 mg·kg-1，增加值為1.81 mg·kg-1；B處理各水平之間的土壤銨態(tài)氮含量沒(méi)有顯著差異，B1、B2、B3兩兩之間相差為0.46、1.15、1.61 mg·kg-1；C處理各水平之間差異則較為明顯，C1、C2、C3 之間分別相差4.72、5.97、10.69 mg·kg-1。整體來(lái)看，C 處理對(duì)城市綠化土壤銨態(tài)氮含量有顯著影響，D處理則沒(méi)有顯著影響。

表3 不同處理的土壤養(yǎng)分含量比較

2.3 不同處理的土壤有效磷含量比較

由表3 可見(jiàn)，城市綠化土壤有效磷含量初始值（CK）為37.26 mg·kg-1，其中C3 處理改善效果最為顯著，土壤有效磷含量達(dá)58.15 mg·kg-1，增加值為20.89 mg·kg-1；A1 處理效果最不顯著，有效磷含量為38.56 mg·kg-1，增加了1.30 mg·kg-1。B處理與D處理的土壤有效磷含量較為接近，相同梯度B1 和D1、B2 和D2、B3 和D3 之間分別相差0.67、0.57、0.55 mg·kg-1。整體來(lái)看，C 處理對(duì)城市綠化土壤的有效磷含量有顯著影響，A處理則沒(méi)有顯著影響。

2.4 不同處理的土壤速效鉀含量比較

由表3 可見(jiàn)，城市綠化土壤速效鉀含量初始值（CK）為116.79 mg·kg-1，其中B3、C3 處理的改善效果最為顯著，土壤速效鉀含量分別為248.41、264.58 mg·kg-1，增加值分別為131.62、147.79 mg·kg-1；A2 處理效果最不顯著，速效鉀含量為131.59 mg·kg-1，增加了14.8 mg·kg-1。A處理、D處理對(duì)城市綠化土壤的速效鉀含量沒(méi)有顯著影響，兩個(gè)處理相同梯度之間的改善效果較為接近。整體來(lái)看，B、C處理對(duì)城市綠化土壤速效鉀含量有顯著影響，C、D處理則沒(méi)有顯著影響。

2.5 綜合評(píng)價(jià)分析

2.5.1 隸屬度矩陣計(jì)算

從土壤改良效果及經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，設(shè)置5 個(gè)指標(biāo)，分別為銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量、pH 值及成本。按照熵權(quán)法計(jì)算各個(gè)指標(biāo)權(quán)重（見(jiàn)表4）。

表4 不同指標(biāo)的權(quán)重

2.5.2 權(quán)重代入分析

在城市土壤改良過(guò)程中，一定范圍內(nèi)土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量越高越好，pH和價(jià)格則越低越好，因此在計(jì)算過(guò)程中將pH 值和價(jià)格取之倒數(shù)再乘以100 加以計(jì)算。最后不同處理的氮磷鉀含量均隨處理量增加呈正顯著關(guān)系，所以取最大處理量進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)過(guò)指標(biāo)權(quán)重代入計(jì)算后，A、B、C、D 的綜合評(píng)價(jià)值分別為100.239、121.461、121.461、90.689，其中B3處理綜合評(píng)價(jià)最高，D3綜合評(píng)價(jià)最低。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，凹凸棒、有機(jī)肥在城市綠化土壤改良上均有不錯(cuò)的效果，從銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量來(lái)看，改良效果從好到差依次為有機(jī)肥、凹凸棒、常見(jiàn)改良劑、鐵肥；但從pH值來(lái)看，改良效果依次為鐵肥、凹凸棒、常見(jiàn)改良劑、有機(jī)肥。最適合城市綠化植物生長(zhǎng)的pH值，一般在5.2～6.8之間。pH是土壤中離子濃度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)影響植物對(duì)礦質(zhì)離子的吸收，影響植物根部的滲透壓，可能會(huì)造成植物失水萎蔫甚至枯萎，還會(huì)影響土壤中微生物的種類和數(shù)量[16]。城市綠化土壤在人類長(zhǎng)期踐踏及建筑材料侵蝕下呈堿性，因此城市土壤改良中pH 值也是一個(gè)重要指標(biāo)[17]。在改良效果相近的情況下則考慮經(jīng)濟(jì)因素，按施用量來(lái)計(jì)算，鐵肥施用量為其他處理的1/10。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵價(jià)格為16.5 元·kg-1，凹凸棒價(jià)格為0.8 元·kg-1，有機(jī)肥價(jià)格為1.3 元·kg-1，綠之洲改良劑價(jià)格為1.4 元·kg-1，由于硫酸亞鐵施用量為其他處理的1/10，價(jià)格也應(yīng)除以10計(jì)算，與綠之洲改良劑價(jià)格相近。但兩者在土壤營(yíng)養(yǎng)成分、pH上表現(xiàn)較差，而凹凸棒石都排在第二名，改良效果較好，并且成本低，其原理是對(duì)于堿性板結(jié)土壤[18]，它可以降低堆積密度，增加透氣性和透水性；可以交換各種金屬離子，特別是重金屬離子，提高土壤基礎(chǔ)交換能力，也可以改善酸性土壤。同時(shí)，凹凸棒土含有較高的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，可以增加土壤肥力，提供微量元素。凹凸棒土還可以吸附土壤中的有害元素，減輕土壤污染[19]，對(duì)改良土壤有極佳效果。在本市周邊存在大量的凹凸棒石礦，資源較豐富，運(yùn)輸成本則降低較多，在改良成本方面優(yōu)勢(shì)顯著。有機(jī)肥如果能夠與其他酸性改良劑同時(shí)使用，改良效果將更好，但成本也會(huì)更高，對(duì)于大面積需要被改良的城市土壤來(lái)說(shuō)并不是最佳的選擇，同樣綠之洲改良劑也存在相同的問(wèn)題。一般而言，改良劑與其他肥料一起使用效果更佳，如按一定比例與土壤混合好，再使用一定量的復(fù)合肥或磷酸二氫鉀。

開(kāi)展4種土壤改良劑不同梯度水平的土壤改良效果比較試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)分析得出處理B3對(duì)城市綠化土壤改良效果最好，pH值、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量分別改善至6.90、38.36 mg·kg-1、43.71 mg·kg-1、248.41 mg·kg-1。從土壤pH 方面來(lái)看，改良效果從好到差依次為鐵肥、凹凸棒、常見(jiàn)改良劑、有機(jī)肥，處理A3 對(duì)土壤pH 的改良效果最好，pH 值改善至5.48；從銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量方面來(lái)看，改良效果依次為有機(jī)肥、凹凸棒、常見(jiàn)改良劑、鐵肥，處理C3的改良效果最好，銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量改善至48.32 mg·kg-1、58.15 mg·kg-1、264.58 mg·kg-1。