不同營林管理模式對復墾土壤養分和重金屬含量的影響

江 炯

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司渭南分公司，陜西 西安 710075）

0 引言

土壤是人類賴以生存的物質基礎，隨著經濟社會的發展，可利用的土地已越來越不能滿足人類生產生活的需要[1-3]。而土壤污染目前已成為影響城市發展規劃的重要阻礙因素，其中重金屬污染對土壤的損害往往是不可逆的，帶來的危害更加嚴峻[4-5]。一般而言，土壤中重金屬含量比例超過5%將會對土壤質量造成巨大危害，影響土壤中微生物活動、作物生長發育甚至人類身體健康[6-7]。根據統計數據，我國目前利用污水進行農田灌溉的面積超過140萬hm2，其中90萬hm2的灌區農田受到Pb、Cr、As、Cd等重金屬污染影響，造成的直接糧食損失每年超過2 000萬kg[8-9]。同時，城市建設用地由于使用年限較長、工業化程度較高，對土壤造成的污染更加嚴重，2016年，我國頒布《土壤污染防治行動計劃》，將土壤重金屬污染物的治理提到了新的高度。因而，城市建設用地土壤污染防治工作也成為一項重要的研究內容。

研究表明，植物可吸附固定土壤中的重金屬元素，從而降低土壤重金屬污染程度[10]。葛元英等[11]研究了6種植物對土壤重金屬污染的修復效果，結果表明，狼尾草對Cr元素的吸收效果最為顯著。王娟等[12]研究了14種農作物對5種土壤重金屬污染物的吸附效果，結果表明，水稻對Cr、Cd和Pb的吸附效果最好。邵慧琪等[13]研究了鼠麴草、委陵菜、密葉飛蓬、野菊以及白車軸草等植物對土壤重金屬的吸附效果，結果表明，委陵菜對重金屬污染物的修復效果最好。吳興玉等[14]研究了土荊芥和大葉醉魚草對鉛鋅廢渣土壤污染物的修復效果，結果表明，土荊芥和大葉醉魚草可有效減少廢渣中重金屬Cu、Pb、Zn對環境生態的潛在風險。本研究使用景觀速生楊作為修復植物，分析不同營林管理和利用方式下的拆遷清表建設用地土壤養分和重金屬含量的變化特征，為建設用地的修復和開發提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗區位于陜西省西咸新區，地勢北高南低。南側為在廢棄宅基地清表平整基礎上種植的林地，西側為未進行植被恢復的撂荒草地，東側為復墾的菜地，營林的管理措施分為施用農家肥、灌溉以及無灌溉條件下的自然生長3種處理模式。

1.2 試驗方案

試驗選擇的植被類型為2018年扦插種植的速生景觀楊樹，種植面積約3 hm2，株距1 m，行距0.5 m。根據楊樹林地管理措施的不同，將楊樹林樣地設置為自然生長區，施肥、灌溉以及施肥+灌溉3種處理。布置采取樣點3處，采取深度為100 cm，每20 cm為一層，每種利用類型挖取1個剖面。

1.3 測定項目與方法

含水率采用土鉆法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定，全氮采用氯化鉀溶液浸提并用凱氏定氮儀測定，有機質采用重鉻酸鉀外加熱法測定，重金屬含量采用氫氟酸-高氯酸-硝酸消解法測定。

2 結果與分析

2.1 不同營林模式對土壤含水率的影響

隨著土層深度的加大，土壤含水率出現增大趨勢，單獨灌溉處理下土壤平均含水率最高，平均為14.48%，施肥處理下土層平均含水率為13.4%，施肥+灌溉處理下土層平均含水率為13.31%。從不同土層深度來看，0~40 cm土層范圍內的土壤含水率均處于較低水平，平均為11.57%，而40 cm~100 cm土層范圍內的土壤含水率處于較高水平，達到15.17%。因此，在灌溉處理條件下，40 cm~100 cm土層范圍內的土壤含水率最高。如表1所示。

表1 不同營林模式對土壤含水率的影響

2.2 不同營林模式對土壤重金屬含量的影響

土壤重金屬Cr、Cu以及Zn含量隨土層深度的增加而變大。僅灌溉處理條件下，重金屬Cr含量的平均值最高，為83.2 mg/kg，高于單獨施肥處理和施肥+灌溉處理。重金屬Cu和Zn含量均表現為施肥處理下最高，施肥+灌溉處理下最低的規律。施肥+灌溉處理下土壤重金屬污染物含量均最低，速生楊吸附土壤中的重金屬效果最佳。污染土壤上部植物的生長狀態與對土壤中重金屬的吸收有顯著影響。如表2所示。

表2 不同營林模式對土壤重金屬含量的影響（含量單位：mg/kg）

2.3 不同營林模式對土壤養分的影響

2.3.1 不同營林模式對土壤有效磷和速效鉀的影響

有效磷含量和速效鉀含量隨土層加深出現降低趨勢。單獨施肥處理下土壤有效磷含量平均值最高，平均為10.16 mg/kg；其次為施肥+灌溉處理，為9.56 mg/kg；灌溉處理下最低，為6.18 mg/kg。施肥+灌溉處理條件下土壤速效鉀含量平均值最高，平均為191.2 mg/kg；其次為施肥處理，為170.4 mg/kg；灌溉處理下最低，僅為162 mg/kg。0~40 cm土層范圍內的土壤有效磷含量處于較高水平，每20 cm厚度平均為11.77 mg/kg，而40 cm~100 cm土層范圍內的土壤有效磷含量處于較低水平，每20 cm厚度平均僅為6.54 mg/kg。0~20 cm土層范圍內的土壤速效鉀含量最高，平均為320.67 mg/kg，而20 cm~100 cm土層范圍內的土壤速效鉀含量處于較低水平，每20 cm厚度平均為138 mg/kg。如表3所示。

表3 不同營林模式對土壤有效磷和速效鉀的影響（含量單位：mg/kg）

不同營林模式對土壤有效磷和速效鉀含量的影響相似。施肥處理以及施肥+灌溉處理條件下有效磷和速效鉀含量顯著高于灌溉處理，而且施肥+灌溉處理下，土層越深，有效磷和速效鉀含量越呈現出高于施肥處理的趨勢。因此，施肥+灌溉處理模式更有利于改善深部土壤的肥力。

2.3.2 不同營林模式對土壤全氮和有機質的影響

土壤全氮含量在0~20 cm處達到峰值，平均為1.22 g/kg。隨著土層深度的增加，全氮和有機質含量呈現出顯著降低趨勢，20 cm~100 cm土層深度范圍內土壤全氮含量每20 cm深度平均值為0.57 g/kg，較0~20 cm范圍內全氮含量下降53.28%。土壤有機質含量在土層深度0~20 cm處最高，隨著土層深度的增加而緩慢降低。

施肥+灌溉處理下土壤全氮含量平均值最高，平均為0.78 g/kg，其次為施肥處理，為0.76 g/kg，灌溉處理下最低，僅為0.55 g/kg。施肥+灌溉處理條件下土壤有機質含量平均值最高，平均為11.56 g/kg，其次為施肥處理，為10.75 g/kg，灌溉處理下最低，僅為9.00 g/kg。施肥處理僅對表層土壤影響顯著，其效果在土壤深度超過20 cm后快速下降，而施肥+灌溉處理條件下全氮和有機質含量顯著高于其他處理，對于土壤養分的提高效果最為顯著。如表4所示。

表4 不同營林模式對土壤全氮和有機質的影響（含量單位：g/kg）

3 結論

分析施肥、灌溉以及施肥+灌溉3種不同處理模式下速生楊對復墾土壤含水率、重金屬含量和土壤養分的影響。主要研究結論如下：

1）在灌溉處理模式下，土壤平均含水率最高，并且40 cm~100 cm土層范圍內的土壤含水率高于表層。

2）在施肥+灌溉處理模式下，土壤內重金屬含量最低，速生楊吸附土壤中的重金屬效果最佳。污染土壤上部植物的生長狀態對土壤中重金屬的吸收有顯著影響。

3）施肥處理和施肥+灌溉處理條件下，有效磷和速效鉀含量顯著高于灌溉處理，而施肥+灌溉處理下，土層越深，有效磷和速效鉀含量越呈現出高于施肥處理的趨勢。因此，施肥+灌溉處理模式更有利于改善深部土壤的肥力。

4）施肥+灌溉處理模式下，土壤全氮和有機質含量更高，該模式對土壤養分的提高效果最顯著。而施肥處理僅對表層土壤影響顯著，其效果在土壤深度超過20 cm后快速下降。

綜上所述，施肥+灌溉處理模式是本試驗條件下建設用地復墾后，土壤重金屬污染物修復的最佳營林模式。該試驗結論將有助于指導土體有機重構的科學性和操作性，實現建設用地復墾土壤的高效利用。