南京市綠地土壤養分特征及空間分布

王紅 徐靜 謝曉金

摘要：基于實地調查和室內分析，分析江蘇省南京市主城區綠地表層土壤的pH值、電導率、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及有機質含量，并基于ArcGIS 10.4運用反距離權重法進行空間插值模擬土壤養分空間分布。結果表明，南京市各類型城市綠地的pH值為中性偏弱堿性，差異性較小。除個別采樣點出現極值外，絕大部分樣點電導率在100～200 μS/cm之間，各樣點間無顯著差異。從養分含量分析來看，公園綠地類型的有效磷和有機質含量較低，居住綠地類型的堿解氮含量較低。總體來講，南京市主城區綠地土壤的堿解氮含量偏低，有機質含量中等，有效磷含量和速效鉀含量偏高。南京市綠地土壤綜合肥力指數偏小，大部分區域處于土壤養分較低水平。

關鍵詞：城市綠地;土壤養分;空間分布;南京市;土壤類型

城市綠地是指用以栽植樹木花草和布置的配套設施，基本上由綠色植物所覆蓋，并賦以一定的功能與用途的場地[1]。城市綠地是城市生態系統的重要組成部分，在改善環境質量、調節系統平衡、美化城市景觀等方面起著重要作用[2-3]。目前關于城市綠地的報道，多集中于城市景觀規劃[4-5]、綠地生態系統結構和功能[6-7]等方面，而針對城市綠地土壤的研究[8-10]頗少。城市綠地土壤質量直接涉及人們的健康與安全，因此，掌握城市綠地土壤的理化特性及養分狀況，對加強城市綠地管理、改善城市綠地質量和環境健康、增進城市生態可持續發展具有重要意義[11]。

本研究以江蘇省南京市主城區為研究對象，采用網格與CJJ/T 85—2017《城市綠地分類標準》，結合南京市綠地實際情況，在南京主城區布設230個樣點;其中，道路綠地樣點55個、公園綠地樣點119個、居住綠地類樣點31個和其他附屬綠地樣點（大學、產業園等）25個。通過研究南京市綠地土壤的理化性質，分析其養分狀況和空間分布特征，以期為南京市土壤改良和園林綠化建設提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區狀況

南京市（31°14′～32°37′N，118°22′～119°14′E）位于長江下游的寧鎮丘陵地區，東臨長江三角洲，西靠皖南丘陵，南連太湖水網，北接江淮平原，“黃金水道”長江穿越境域。南京市共轄11個區，包括鼓樓區、玄武區、秦淮區、建鄴區、雨花臺區、棲霞區、六合區、浦口區、江寧區、溧水區和高淳區，共計94條街道，6個鎮，總面積6 622.45 km2。南京市水域面積占總面積的11%以上，林木覆蓋率為264%，建成區綠化覆蓋率為45%，人均公共綠地面積為 13.7 m2，研究區域氣候屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，年降水量1 200 mm，年平均降水量 1 106 mm，四季分明，年平均溫度 15.4 ℃，年極端氣溫最高39.7 ℃，最低-13.1 ℃。本研究選擇南京主城區：雨花臺區、建鄴區、秦淮區、鼓樓區、玄武區、棲霞區等核心區域為研究區。

1.2 采樣點的確定

于2018—2019年期間采集土壤樣品，本研究采用地理信息系統技術和網格化方法結合南京市綠地實際情況，確定了230個采樣點。采樣點基本覆蓋南京市主城區的綠地土壤。采樣點主要選擇在網格內的綠化區域，在同一網格內，選取環境接近，綠地類型相近的點位取土;如果不能達到上述條件，則盡量在同一綠地類型范圍內采集土壤樣品進行混合。采樣點的分布見圖1。

1.3 土壤樣品的采集

根據“1.2”節要求隨機選取樣點，記錄每個樣點的綠地類型和植被類型，并利用全球定位系統（GPS）記錄每個采樣點的坐標位置。采集綠地表層（0～30 cm）土壤，每個網格內按具體情況采用S形布設8～10個點進行采樣，均勻混合后裝袋。樣品帶回實驗室，將土壤樣品自然風干后，再用木棒壓碎，去除石礫、雜物、草根等，并分別過2 mm和0149 mm尼龍篩，用于土壤各項指標的測定。

1.4 土壤樣品的測定

土壤pH值采用電位法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定[12-13]。

1.5 綠地土壤養分綜合評價

1.5.1 土壤肥力指標值的隸屬函數 隸屬函數是一種對受多種因素影響的事物做出全面的評價的十分有效的多因素決策方法，其特點是評價結果不是絕對的肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示土壤是受環境中諸多因素綜合作用和影響的一個開放型的復雜體系。各項肥力指標對土壤綜合肥力的影響各不相同，為使計算結果客觀、科學，在計算土壤綜合肥力指標值時，本研究運用對各項肥力指標求隸屬度的方法[14]，先對數據進行一定的數學處理。

1.5.2 土壤綜合肥力指標值 土壤肥力是衡量土壤提供植物生長所需的各種養分的能力，是土壤各種基本性質的綜合表現[15]。土壤綜合肥力指數（integrated fertility index，IFI）是一個全面反映土壤養分肥力狀況的指標值[16]，其值大小表示土壤的綜合肥力等級，在相互交叉的同類指標間采用加法合成，計算如下：

1.6 數據處理與分析

采用Excel、SPSS 22.0對土壤pH值、電導率、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量與有機質含量進行統計和分析;采用ArcGIS 10.4對土壤采樣點分布、土壤養分空間分布進行分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 南京市綠地土壤養分含量特征

由表1可知，南京市綠地土壤的平均pH值為7.68，最大值為8.19，最小值為5.00，變異系數為004。南京市綠地土壤的pH值基本在中性至堿性的范圍內，pH值變異不大。土壤電導率反映了一定水分條件下土壤鹽分的實際狀況，在一定濃度范圍內，土壤溶液含鹽量與電導率呈正相關關系，溶解的鹽類越多，電導率越大。在230個樣點中，土壤電導率最大值是723.00 μS/cm，最小值是 14.90 μS/cm，最大值是最小值的近50倍，南京市綠地土壤的平均電導率為175.52 μS/cm，標準差為68.37 μS/cm，變異系數為0.39，為中等變異，說明南京市綠地土壤電導率差異較為明顯。

土壤堿解氮是植物可以直接吸收利用的水溶性氮，其含量與植物生長具有密切的關系，是土壤肥力的重要指標。調查表明，南京市綠地土壤平均堿解氮含量為74.66 mg/kg，標準差為28.21 mg/kg，變異系數為0.38，為中等變異，表明不同樣點的堿解氮含量差異很大。230個樣點中，堿解氮含量最大為20242 mg/kg，根據第2次全國土壤養分狀況分級標準（表2），處于1級水平;堿解氮含量最小為2182 mg/kg，處于6級水平，最大值是最小值的近10倍。磷是植物必需營養元素之一，對植物的抗逆性具有重要作用，土壤的供磷水平通常用有效磷含量表示。南京市綠地土壤平均有效磷含量為 16.78 mg/kg，標準差為7.85 mg/kg，變異系數為047，屬于中等變異。在230個樣點中，有效磷含量最大為60.26 mg/kg，處于1級水平;有效磷含量最小為3.10 mg/kg，處于5級水平。土壤電導率、堿解氮和有效磷異質化過程也直接反映了土壤上植被類型異質化。

土壤速效鉀含量是衡量土壤鉀素養分供應能力的指標，可表征當前和近期可供植物吸收利用的鉀含量。南京市綠地土壤平均速效鉀含量為15535 mg/kg，標準差為45.95 mg/kg，變異系數為030，同樣屬于中等變異，說明南京市綠地土壤速效鉀含量差異也不明顯。速效鉀含量最大為 381.84 mg/kg，處于1級水平;最小速效鉀含量為61.70 mg/kg，處于4級水平。土壤有機質指存在于土壤中的所有含碳的有機物質，是最能體現土壤質量的單一指標。南京市綠地土壤的平均有機質含量為2.21%，最大值達到10.71%，最小值為003%，變異系數為061，為高度變異;這表明南京市綠地土壤有機質含量具有較大差異，南京市綠地土壤有機質含量大部分處于3、4級水平。

如表2所示，南京市綠地土壤堿解氮含量大部分集中在30～120 mg/kg之間，占所有樣點的9000%。其中堿解氮含量為60～90 mg/kg的樣點數最多，占39.57%，其次為含量在30～60 mg/kg的樣點數，占30.87%。處于中上（1～3級）水平的樣點數約占總樣點數的25.65%，所占比例較小，說明南京市綠地土壤堿解氮含量總體較低，土壤供氮能力較弱，植物正常生長發育會受到影響。相比于堿解氮，南京市綠地土壤有效磷含量水平較高，且大部分樣點集中在5～40 mg/kg。其中，含量在10～20 mg/kg 的樣點數量最多，占53.49%，其次為 20～40 mg/kg的樣點數量，占28.26%，≥40 mg/kg的樣點數量占1.74%。處于中上（1～3級）水平的樣點約占總樣點數的83.48%，所占比例較大，說明南京市綠地土壤可被植物吸收利用的磷含量較高，可滿足植物正常生長需要。

南京市綠地土壤中的速效鉀含量也較高。大部分樣點的速效鉀含量在100～200 mg/kg之間，占總樣點數的86.95%。其中，含量在100～150 mg/kg的樣點數最多，占51.30%。≥200 mg/kg的樣點數占913%。南京市大部分綠地土壤的速效鉀含量處于中上水平，還有一部分處于極高水平，表明南京市綠地土壤中的速效鉀含量能滿足植物正常生長需要。南京市綠地土壤有機質含量大部分集中在1%～3%，占總樣點數的60.87%，即大部分的樣點處于中等肥力水平。有機質含量在3%以上的樣點數占23.48%，土壤肥力水平較高。而有機質含量小于1%的樣點數占15.65%。處于中上（1～3級）水平的樣點約占總樣點數的49.57%，不足總樣點數的一半，說明南京市綠地土壤有機質含量總體不高，一些樣點的植物正常生長發育可能會受到影響。

2.2 不同類型綠地土壤養分特征

由表3可知，不同類型綠地土壤的堿解氮含量和速效鉀含量無顯著性差異。其他附屬綠地土壤的堿解氮含量最高，其次為道路綠地。根據第2次全國土壤養分狀況分級標準（表2），4種綠地平均堿解氮含量處于4級水平。居住綠地中的有效磷含量最高，其次為其他附屬綠地，公園綠地中的有效磷含量最低。居住綠地、其他附屬綠地和道路綠地間的有效磷含量差異不顯著;居住綠地有效磷含量處于高水平，而道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地處于中上水平。

道路綠地土壤的速效鉀含量最高，其次為其他附屬綠地，居民綠地最低，但不同類型綠地間的速效鉀含量未見顯著性差異。道路綠地、公園綠地、居住綠地和其他附屬綠地速效鉀含量處于高水平。道路綠地中的有機質含量最高，達到268%，顯著高于公園綠地及其他附屬類綠地，其次為居住綠地，公園綠地中的有機質含量最低;道路綠地、公園綠地和居住綠地處于中上水平，其他附屬綠地處于中下水平。

居住綠地土壤pH值最高，且顯著高于其他類型綠地。道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地間土壤pH值沒有顯著性差異，而公園綠地的pH值最低。居住綠地、道路綠地、公園綠地和其他附屬綠地均呈堿性。道路綠地土壤的電導率最大，平均為205.03±105.20 μS/cm，其次為居住綠地，居住綠地、公園綠地及其他附屬綠地間的電導率差異不顯著;根據土壤電導率分級標準可知，不同類型綠地土壤均處于非鹽化程度。

2.3 南京市綠地土壤養分的空間分布

根據實驗室測定出的南京市綠地土壤各養分含量，利用AcrGis繪制土壤養分含量空間分布圖（圖2）。從圖2-a可知，在南京市絕大部分城區土壤pH值都呈弱堿性，總體上城市外圈比內圈pH值高。其原因與南京市近幾年城市建設大力向外擴張有關，大量居民區、商業區蓬勃發展，在受城市建筑石灰性充填物的影響下土壤呈堿性。低pH值的區域位于主城區的下蜀黃土性自然土壤。從圖2-b可以看出，南京市綠地土壤電導率呈斑塊狀分布，電導率為27.24～691.56 μS/cm，其中在150～200 μS/cm區域范圍最大。數值小的藍色區域主要在西北角，及其他區域零星分布。總體來說，南京市土壤電導率值較低，調查樣點中并未出現土壤電導率超高情況。

從圖2-c可以看出，堿解氮含量最高的區域主要位于南京市燕子磯和大橋公園以北，較高的區域大部分位于市中心各類樣地，包括公園綠地、道路綠地以及居住綠地等。較低區域主要在西面跟北面拐角。從圖2-d、圖2-e可以看出，土壤有效磷含量分布與速效鉀含量相似。有效磷含量較高區域橫插東南到西面，整體來看，占地區域較大;而有效磷含量較低區域仍然位于西南與北面大片范圍。

從圖2-d可以看出，速效鉀含量較高的區域主要分布在市區內。速效鉀含量較低的區域主要分布在西南面和東北面較大范圍各類樣地內，其中西南面位于魚嘴公園區域，東北面位于聚寶山莊小區及燕子磯區域。從圖2-f可以清晰看出，南京市區內，除自然植被外，土壤有機質含量為中等水平，說明人為擾動作用很強烈。

2.4 土壤養分綜合評價

2.4.1 土壤肥力指標權重 從表4可以看出，南京市綠地土壤肥力各項指標間存在極顯著相關性，且一個指標受多個指標變化的影響。堿解氮含量與有效磷、速效鉀和有機質含量的相關系數分別為027、0.43和0.46;有效磷含量與速效鉀、有機質含量的相關系數分別為0.52和0.26;速效鉀含量和有機質含量相關系數為0.36，說明土壤某一種肥力指標高時，其他指標含量也相對比較高。

各肥力指標與其他肥力指標相關系數的平均數占所有肥力指標相關系數平均值之和的百分率即為該單項肥力指標對土壤綜合肥力值的貢獻率，從而得到各項肥力指標的權重（表5）。速效鉀含量的權重最高，為0.29，有效磷含量的權重最小，為0.23。

2.4.2 南京市綠地土壤綜合肥力分布特征 如表6所示，經過對230個樣地的堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機質含量進行計算，得到南京市每個樣地土壤肥力指標值（表省略）及不同類型綠地土壤綜合肥力指標值。其中，道路綠地土壤綜合肥力平均值為0.58，標準偏差為0.17，變異系數為030;公園綠地土壤綜合肥力平均值為0.50，標準差為0.14，變異系數為0.28;居民綠地土壤綜合肥力平均值為0.56，標準差為016，變異系數為028;其他附屬綠地土壤綜合肥力平均值為056，標準差為0.11，變異系數為0.20。總體來說，南京市城市綠地土壤綜合肥力指標變異中等。

根據土壤養分綜合評價目的以及該研究區的實際情況把土壤養分綜合評價指標值（IFI）分為低、較低、中等、較高、高5個等級，即 0～0.2，0.2～04，0.4～0.6，0.6～0.8，08～1.0[17]。IFI值越高，說明土壤養分含量越高，植物生長所需的養分條件越好。由圖3可知，南京市綠地IFI值為0.2～0.4 的占21.74%，屬于土壤養分較低水平;IFI值為0.4～06 的占45.65%，屬于土壤養分的中等水平;IFI值為0.6～0.8的占 28.26%，屬于土壤養分的較高水平;IFI值為0.8～1.0的占4.35%，屬于土壤養分的高水平。總體來說，南京市綠地土壤養分水平較差，大部分處于土壤養分較低水平。

由圖4可知，南京市道路綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占16.36%，0.4～0.6 的占32.73%，0.6～08的占 43.64%，0.8～1.0的占7.27%;南京市公園綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占25.21%，0.4～06 的占50.46%，0.6～0.8的占21.85%，0.8～10的占2.52%;南京市居民綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占12.90%，0.4～0.6 的占58.84%，0.6～08的占25.81%，0.8～1.0的占6.45%;其他附屬綠地土壤IFI 值 0.2～0.4 的占8.00%，0.4～0.6的占 56.00%，0.6～0.8的占 32.00%，0.8～1.0的占 4.00%。

3 結論與結論

土壤養分是土壤肥力的重要物質基礎，是物理、化學和生物性質的綜合反映與作用結果，同時受自然因素和人類活動的影響，表現出明顯的空間分異特征[18-20]。本研究對南京市主城區城市綠地土壤養分進行綜合分析：城市綠地土壤pH值中性偏弱堿性，各類型綠地間差異性非常小;電導率值除某些采樣點出現極值外，大部分數值在100～200 μS/cm 之間，不同類型綠地土壤的電導率值偏小，沒有引起鹽漬化的風險;南京市綠地土壤的堿解氮含量中等偏低，表明城市土壤中的氮元素有些缺乏;城市綠地土壤的有效磷含量水平較高，且大部分樣點集中在5～40 mg/kg，可滿足植物正常生長需求;大部分樣地速效鉀含量處于2～3級水平，中等偏高;有機質含量中等，但公園綠地和其他附屬綠地某些區域的有機質含量偏低，植物生長會受到一定影響。本研究的數據主要來源于2018至2019年間南京市主區城城市綠地采樣結果，僅僅是一個時間斷面，今后還需連續監測、分析其養分狀況演變特征。

從不同類型城市綠地土壤養分比較來看，其他附屬綠地土壤的肥力最好，這部分地區主要來自于校園，可以證明有人管理的土壤肥力狀況良好;而大部分防護綠地，部分公園綠地和道路綠地肥力狀況較差;防護綠地主要來自衛生隔離帶、道路防護綠地、城市高壓走廊綠帶、防風林、城市組團隔離帶等，這些位置的土壤通常缺乏人為管理，導致防護綠地的肥力狀況較差，而公園綠地和道路綠地肥力狀況如何，要看那一區域的直轄管理人員是否關注綠地的肥力情況，及時為土壤補充肥力。

從空間分布圖來看，南京市綠地土壤城市外圈比內圈pH值高;電導率、堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機質分布呈斑塊狀，電導率高值區主要分散在南京市的西面，中值主要出現于中東部位置。土壤堿解氮含量高的區域位于城市中央以及北角，而東北角及南面堿解氮含量較少;中央位置的土壤有效磷含量比外圍高，北面、南面和西面的土壤有效磷含量低;土壤速效鉀含量由西南向東南逐漸增加，高值區主要分布在東北和西南方向，低值區主要分布在西北方向;有機質含量高的區域位于東面和北面小部分區域，中央位置也有零星分布。

土壤養分綜合評價結果顯示，南京市主城區土壤養分綜合指數為0.32～0.91。其中較低水平占21.74%，中等水平占45.65%，較高、高水平占3261%，總體來說，南京市綠地土壤養分綜合指數偏小，大部分區域處于土壤養分較低水平。

參考文獻：

[1]張 明，潘國林，張宗應，等. 我國部分城市綠地土壤肥力質量分析與評價[J]. 內蒙古農業大學學報（自然科學版），2019，40（3）：46-51.

[2]毛齊正，羅上華，馬克明，等. 城市綠地生態評價研究進展[J]. 生態學報，2012，32（17）：5589-5600.

[3]蘇泳嫻，黃光慶，陳修治，等. 城市綠地的生態環境效應研究進展[J]. 生態學報，2011，31（23）：7287-7300.

[4]趙警衛，徐紋艷，林保英. 基于公眾審美的城市綠地植物景觀設計依據[J]. 城市問題，2018，37（1）：41-45.

[5]鄧 位，李 翔. 英國城市綠地標準及其編制步驟[J]. 國際城市規劃，2017，33（6）：20-26.

[6]黃玉梅，黃勝嵐，張 健，等. 成都市溫江區城市綠地不同植物配置下中小型土壤動物群落特征[J]. 中國科學院大學學報，2018，35（1）：33-41.

[7]張緒良，徐宗軍，張朝暉，等. 青島市城市綠地生態系統的環境凈化服務價值[J]. 生態學報，2011，31（9）：2576-2584

[8]Beyer L，Blume H P，Elsner D C，et al. Soil organic matter composition and microbial activity in urban soils[J]. Science of the Total Environment，1995，168（3）：267-278.

[9]Merrilees B，Miller D，Herington C. City branding：a facilitating framework for stressed satellite cities[J]. Journal of Business Research，2013，66（1）：37-44.

[10]Lin B B，Egerer M H， Liere H，et al. Local-and landscape-scale land cover affects microclimate and water use in urban gardens[J]. Science of the Total Environment，2018，47（610/611）：570-575.

[11]李俊翰，高明秀，李滬波. 青島中心城區綠地土壤養分特征與評價[J]. 山東農業大學學報（自然科學版），2019，50（4）：550-558.

[12]全國農業技術推廣服務中心. 土壤分析技術規范[M]. 北京：中國農業出版社，2006.

[13]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業科學技術出版社，2000.

[14]駱伯勝，鐘繼紅，陳俊堅. 土壤肥力數值化綜合評價研究[J]. 土壤，2004，36（1）：104-106.

[15]de Lima A C R，Hoogmoed W，Brussaard L. Soil quality assessment in rice production systems：establishing a minimum data set[J]. Journal of Environmental Quality，2008，37（2）：623-630.

[16]馮嘉儀，儲雙雙，王 婧，等. 華南地區5種典型林分類型土壤肥力綜合評價[J]. 華南農業大學學報， 2018，39（3）：73-81.

[17]周王子，董 斌，劉俊杰，等. 基于權重分析的土壤綜合肥力評價方法[J]. 灌溉排水學報，2016，35（6）：81-86.

[18]張 晗，趙小敏，歐陽真程，等. 江西省不同農田利用方式對土壤養分狀況的影響[J]. 水土保持研究，2018，25（6）：53-60.

[19]梁 斌，齊 實. 北京山區土壤養分空間變化特征研究[J]. 土壤，2018，50（4）：769-777.

[20]覃勇榮，白新高，劉旭輝.桂 西北巖溶地區不同植被土壤養分及微生物生理類群數量的季節變化[J]. 江蘇農業科學，2019，47（24）：273-280.李培倫，劉 偉，王繼隆，等. 呼瑪河韓輝套子春季大型底棲動物多樣性及水質評價[J]. 江蘇農業科學，2021，49（6）：219-225.