上海市楊浦區城市道路綠地土壤肥力分級及評價

裴 蓓

(上海市楊浦區綠化管理事務中心,上海 200093)

城市道路綠地是城市生態系統重要組成部分，具有提升景觀效益[1]、凈化空氣[2]、豐富生物多樣性[3]、消減PM2.5總量[4]等重要作用。土壤是道路綠地的主體部分，能夠直接影響到城市道路綠地各種功能的正常實現，而土壤肥力作為土壤的核心，是城市道路綠地養護管理的基礎[5]。土壤養分是城市土壤肥力最重要的評價指標，受到栽培管理方式、植物種類、肥料施用量等外界因素的影響，其動態平衡的保持對于城市生態系統可持續發展意義重大[6]。近年來，人們逐漸認識到道路綠地土壤對城市發展發揮的重要作用，大量研究開始圍繞土壤肥力特征展開，其中多數集中在土壤養分狀況的研究[6-8]。

隨著上海市楊浦區城市建設的快速發展，道路綠化效益的提升逐漸成為評判政府工作成果的重要指標，為此政府逐年增加資金和人力投入，并取得了較明顯的綠化效果，但同時也存在不同地域間植物生長狀況迥異的現象，而這與土壤肥力差異關系密切。對城市道路綠地土壤肥力進行研究，有助于提升城市整體生態環境質量、增加居民對政府的滿意度。本研究對楊浦區道路綠地土壤進行實地調查取樣和室內測定分析，以期為城市園林道路綠化工作提供一定的理論依據和數據支持。

1 材料與方法

1.1 楊浦區概況

楊浦區位于上海中心城區東北郊，地處黃浦江下游西北岸，地勢平坦，成土母質多為淺海相、河湖相沉積物。區域面積為60.61km2，現有常住人口 131.32萬人。楊浦區地處北亞熱帶南緣，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫17.6℃，區內南部年平均降水量為1 060mm，北部為1 040—1 060mm。截至2014年，楊浦區域內公共綠地 465.54 hm2，附屬綠地 847.64 hm2，城區綠化覆蓋率24.59%，人均公共綠地面積達4.26 m2。

1.2 土壤樣品的采集與分析

1.2.1 樣品采集

于2018年6月中下旬在上海市楊浦區選取主要城市道路，采取線上和線下相結合的方法布設66個道路綠地樣點，每個樣點隨機選取3個5m×5m樣地，樣地間距離間隔20m以上，每個樣地內按照“S”形取樣法采集0—20cm表層土壤，土壤樣品經多點均勻混合，用四分法取舍后，除石礫和植物根系等，共獲得198個土壤樣品。土壤樣品于室內自然風干15 d后，研磨并過孔徑2mm和0.149mm篩，于塑封袋中干燥保存，送樣。

1.2.2 樣品測定分析

土壤樣品測定的指標包括土壤pH、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀。具體方法為：土壤pH采用電位法測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；采用凱氏定氮法、連續流動分析儀法和元素分析儀法測定土壤全氮含量,堿解擴散法測定土壤水解性氮含量；采用堿熔法和酸溶法測定土壤全磷含量，鹽酸-硫酸、氟化銨-鹽酸和碳酸氫鈉浸提，比色法、連續流動分析儀法和電感耦合等離子體發射光譜法測定土壤有效磷含量；采用火焰光度法測定土壤全鉀；采用1mol/L乙酸銨浸提測定土壤速效鉀。

1.2.3 數據分析

原始數據用Excel 2010軟件初步整理后，用SPSS 22.0進行數據描述分析、K-S檢驗、相關性分析，并用Origin 9.0制圖。

1.3 土壤pH劃分與常規土壤養分分級

根據第二次全國土壤普查得出的土壤養分分級標準，對楊浦區土壤進行等級劃分(表1,表2)。

表1 土壤pH等級劃分

表2 常規土壤養分分級標準

Table 2 Standard for classification of conventional soil nutrients

2 結果與分析

2.1 楊浦區土壤pH狀況

楊浦區66個道路綠地樣點土壤pH為7.12—8.18，平均值為7.70，變異系數為2.98%(表3)。該區的土壤pH處于弱堿性水平(pH 7.0—7.5)的樣本數量占15.15%，處于堿性水平(pH 7.5—8.5)的樣品數量占84.85%，無酸性(pH 4.5—7.0)和強堿性(pH 8.5—9.0)水平土壤。由此可知，楊浦區土壤的pH變異程度極小，整體土壤pH處于弱堿性至堿性水平。

表3 土壤pH統計分析

2.2 楊浦區土壤養分含量及分級

表4和表5為土壤養分含量及其統計學描述。7種土壤養分的含量平均值及其對應全國第二次土壤普查養分分級標準為：有機質26.38g/kg(3級)； 全氮1.25g/kg(3級)； 全磷0.87g/kg(2級)； 全鉀7.27g/kg(5級)； 堿解氮99.52mg/kg(3級)； 有效磷23.35mg/kg(2級)； 速效鉀 231.66mg/kg(1級)。由此可初步判斷，研究區內速效鉀、全磷、有效磷含量相對較高，有機質、全氮、堿解氮含量處于中等水平，全鉀含量相對偏低。從圖2也可以看出，土壤有機質、全氮、堿解氮含量主要集中在3級、4級水平，在1級、2級有少量分布；土壤全磷、有效磷在1級、2級、3級分布較為集中；土壤全鉀在5級分布最為集中，占比超過90%，而速效鉀則主要分布在1級和2級，3級和4級有少量分布，而在5級、6級無分布。這同樣對以上的初步判斷進行了補充說明。變異系數的大小可反映樣本個體之間的變異程度，其分級為：CV<10%為弱變異性，10%≤CV≤100%為中等變異性，CV>100%為強變異性[9]。7種土壤養分的變異系數在17.50%—73.73%，都屬于中等變異。經K-S檢驗[10]，全鉀含量符合正態分布，有機質、全氮、堿解氮、全磷和速效鉀服從對數正態分布，而有效磷經對數轉換后仍不服從正態分布。

表4 土壤養分極值與平均值

表5 土壤養分統計分析

Table 5 The statistics of soil nutrient

表6 土壤養分含量指標相關性分析

注：*表示在0.05水平上顯著；**表示在0.01水平上顯著

2.3 楊浦區城市道路綠地土壤養分含量相關性分析

表6的相關性分析表明，土壤pH與有機質、全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量之間都呈現極顯著負相關關系，說明隨著土壤堿性的增強，土壤的這4個養分指標含量逐漸減少，土壤pH與全鉀、速效鉀之間的關系不顯著。由于土壤中有機碳與全氮之間存在很強的空間一致性，所以有機質與全氮存在極顯著相關關系，除此之外，土壤全磷、堿解氮與有機質也呈現極顯著相關關系，而速效鉀與有機質呈顯著相關關系。土壤全氮與全磷之間也呈現極顯著相關關系，土壤氮素含量增多對磷素的積累是有利的，這說明隨著土壤全氮含量的增加，全磷含量出現顯著增加。值得注意的是，土壤全氮與堿解氮、土壤全磷與有效磷之間都存在極顯著相關性，說明土壤氮磷庫相對充足，能夠產生足夠數量的堿解氮和有效磷，反映出楊浦區土壤質量相對較好。土壤全鉀與速效鉀之間相關性不顯著，而全鉀含量普遍較低，速效鉀含量確偏高，這說明土壤供鉀潛力雖然較低，但是土壤對植物生長的即時提鉀水平卻偏高。總體來看，楊浦區土壤養分之間的空間相關性較強，這與賈樹海等[11]、陳桂香等[12]研究結論相似。

3 討論與結論

土壤酸堿度是土壤最重要的化學性質，因為它是土壤各種化學性質的綜合反映，它與土壤微生物的活動、有機質的合成和分解、各種營養元素的轉化與釋放及有效性、土壤保持養分的能力都有關系[13-15]。有研究表明植物種類和植物密度能夠顯著影響到土壤酸堿度[16-17]，楊浦區土壤pH變異系數僅為2.98%，這一方面是由于研究地區域相對較小，土壤母質性質變化不大，另一方面園林綠化應用樹種相對單一，種植密度一致也是導致變異系數低的重要原因。楊浦區土壤總體呈現弱堿性-堿性，相關性分析同樣表明，研究區內土壤堿性可能與土壤有機質、全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量低存在關系。這可能是由于當土壤堿性過大時，會破壞土壤結構，抑制土壤微生物活動，影響氮元素及其他養分的轉化和供應，進而影響到植物的生長發育。因此，對楊浦區堿性土壤進行改良將成為提升土壤質量的重要舉措，當前應用最為廣泛的是在堿性土壤上施用過磷酸鉀和硫酸銨等酸性肥力的肥料，這樣既能提高土壤肥力，又能起到改良土壤的作用。

通過本研究區內樣本的統計特征來看，全鉀在95%的置信度下服從正態分布，有機質、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀在經過對數轉換后服從正態分布，并且這6種土壤養分指標的變異系數在17.50%—59.28%，都屬于中等變異，說明6種土壤養分在整個研究區空間內分布相對均勻，“兩極分化”現象不明顯，與祝鑫海等[10]對北京核心區土壤養分空間變異特征研究結果相一致。在無外源營養成分輸入的前提下，土壤全鉀受土壤母質影響，在小的地域范圍內變化幅度不大[18]。楊浦區道路綠地土壤全鉀變異系數最低，僅為17.50%，未經對數轉換即服從正態分布，說明外源鉀肥輸入并未導致土壤全鉀含量的大幅度變化。土壤速效磷含量變異系數為73.73%，雖仍屬于中等變異，但是在對數轉換后仍不服從正態分布。這說明楊浦區施肥管理措施改變了土壤速效磷的空間分布狀態，使得速效磷在整個空間內分布極不均勻，出現點狀或者塊狀地區局部極多或者極少的現象。

根據第二次全國土壤普查分級標準對楊浦區土壤肥力進行歸類，發現土壤有機質、全氮、堿解氮含量處于中等水平，且三者之間存在顯著或極顯著相關關系，這是由于土壤有機質含量是一種穩定而長效的氮源物質[19]，有機質礦化能夠釋放出堿解氮[20]，而且有機質中還含有植物和微生物生存所需要的各類營養元素[21]，這說明楊浦區土壤質量總體上處于相對良好的狀況。磷素作為植物必需的元素，不僅是植物體內化合物組分，還能參與植物體代謝，影響植物生長發育，被廣泛認為是植物生長的限制性元素[22]。土壤全磷作為潛在氮源，而有效磷則是緩效氮源，兩者的缺失都會對植物生長造成影響[23]，研究區內土壤全磷和有效磷含量均較高，說明研究區植物生長并未受到缺磷限制，而土壤磷素高度富集后，容易導致土壤及環境污染問題，土壤全鉀和速效鉀在本研究區內呈現嚴重的兩極分化現象，全鉀含量偏低，說明土壤中潛在的鉀源較少，而速效鉀含量偏高，這可能是由于生長旺盛季節大量施加速效鉀肥導致的，但這種做法不利于土壤鉀素的積累，對土壤鉀素的良性循環造成影響。

本研究通過對楊浦區道路綠地土壤養分進行測定，并運用正態分布檢驗、土壤肥力分級劃分以及相關性分析，對楊浦區土壤養分豐缺狀況進行了初步評價，得出土壤總體呈弱堿性-堿性，速效鉀含量高，全磷和有效磷含量較高，有機質、全氮和堿解氮含量總體處于中等水平，而全鉀含量偏低等結論。針對楊浦區道路率土壤養分含量特征，結合實地施肥管理提出具體建議：(1)改良土壤堿性；(2)控制有機質含量；(3)適當減少施磷；(4)生長季增施鉀肥，且不能只施加速效鉀肥。本研究將為上海市楊浦區道路綠地土壤施肥管理提供理論研究和數據支持，對城市生態系統可持續發展具有重要意義。