武漢中心城區(qū)道路綠化帶土壤調(diào)查分析與改良對策

孟 瑩 紀(jì)丹丹 劉妍君 鄧永成

(武漢市園林科學(xué)研究院 武漢 430081)

隨著城市建設(shè)和開發(fā)規(guī)模不斷擴大，城市環(huán)境問題日益突出，政府對城市綠化建設(shè)的投入也越來越大。武漢市政府先后提出并積極創(chuàng)建“國際濕地城市”和“國家生態(tài)園林城市”，提高城市綠化效果，改善環(huán)境質(zhì)量，對城市道路綠化效果和質(zhì)量也日益重視。土壤不僅是植物生長必需的介質(zhì)，也是植物的養(yǎng)分源泉，其質(zhì)量直接關(guān)系到城市綠化效果。而城市道路綠化土壤是一種特殊的城市土壤，其土體來源復(fù)雜，摻雜大量的死土、底土以及石礫、建筑垃圾等廢棄物，這強烈改變了土壤理化性質(zhì)，破壞了結(jié)構(gòu)特性，使養(yǎng)分缺失，不利于園林植物的生長。以蘭州市道路綠化土壤為例，普遍存在物理性質(zhì)差、酸堿失衡、養(yǎng)分含量低的問題[1]，影響城市園林綠化景觀效果，提高城市園林綠化的管護難度。因此，為了武漢市道路綠化的可持續(xù)發(fā)展，本研究以7個中心城區(qū)道路綠化帶土壤為對象，對其進行理化性質(zhì)的測定分析，更好地了解武漢市城市道路綠化土壤質(zhì)量和存在問題，并提出合理化改良措施建議，了解城市道路綠化長期演替過程中土壤質(zhì)量的變化趨勢。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

武漢市屬副亞熱帶濕潤氣候區(qū)，雨量充沛，熱量豐富。年均氣溫15.8～17.5 ℃，夏熱冬寒，春季冷暖多變，初夏梅雨，伏早，秋旱頻繁，年日照總時數(shù)1 810～2 100 h，年平均降雨量1 300 mm。武漢市城市主干道兩邊綠化園林植物豐富，主要以香樟、懸鈴木、欒樹、桂花、銀杏、廣玉蘭、石楠、無患子、女貞、合歡、雪松等喬木和紅檵木、黃楊、金森女貞、龍柏、紫薇、茶梅、月季、櫻花、海棠、紫葉李等灌木為主。

1.2 土壤樣品采集與處理

本研究以武漢市中心城區(qū)主干道綠化帶土壤為研究對象，7個中心城區(qū)共設(shè)計采樣點位55個，其中武昌區(qū)9個、洪山區(qū)2個、青山區(qū)7個、硚口區(qū)5個、江岸區(qū)8個、江漢區(qū)9個、漢陽區(qū)15個，具體點位分布如圖1所示。每個樣點按照隨機多點混合分0～30 cm、30～60 cm和60～90 cm三層采集土樣，其中5個點位因土層厚度有限未取到深層土樣，共采集混合土樣160個。

圖1 武漢中心城區(qū)道路綠化土壤采樣點分布

1.3 測定方法

本研究采用電極法測定pH值，電導(dǎo)法測定EC值、環(huán)刀法測定土壤容重，烘干法測定土壤含水量、重鉻酸鉀—硫酸氧化法測定有機質(zhì)、堿解擴散法測定測定堿解氮、NaHCO3—鉬銻抗比色法測定速效磷、NH4OAc浸提—火焰光度法測定速效鉀。采用SPSS 23.0和Origin 9.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤容重

土壤容重可以指示土壤結(jié)構(gòu)、透水透氣性以及保水、保肥能力。根據(jù)對武漢市中心城區(qū)55個點位道路綠化表層土壤的容重測定結(jié)果顯示，土壤容重較高，最大值1.91 g·cm-3，最小值1.22 g·cm-3，均值1.57±0.17 g·cm-3(表1)，并且87.5%的土樣容重高于《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)中要求的≤1.35 g·cm-3。當(dāng)土壤容重達1.4～1.5 g·cm-3時，綠化植物根系的生長會受到嚴(yán)重阻礙[2]。武漢市中心城區(qū)道路綠化土壤容重變異系數(shù)低，僅為0.11，即說明容重高已成為武漢市道路綠化土壤的普遍現(xiàn)象。此外，測定結(jié)果顯示土壤含水量高，平均值為15.55±5.13%(表1)，土壤潮濕、板結(jié)緊實，會直接降低其通氣和養(yǎng)分交換性能，顯著影響雨水和營養(yǎng)物質(zhì)的入滲以及在土壤中的再分布，不利于園林植物的生長發(fā)育。

表1 土壤理化性質(zhì)的統(tǒng)計特征

土壤容重過高已成為城市綠化土壤的共性問題，如香港行道樹土壤容重都高于1.30 g·cm-3[3]，深圳城市綠地表層土壤容重更大，平均1.55 g·cm-3，土壤孔隙度小，平均為39.68%[4]，上海中心城區(qū)有37.72%的綠地土壤容重大于1.35 g·cm-3，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。綜合分析結(jié)果研究認(rèn)為，武漢中心城區(qū)道路綠地土壤容重過高一方面是因為武漢本土土壤質(zhì)地決定，土壤顆粒以壤土和粘壤土為主，質(zhì)地黏重，易積水、板結(jié)，從而引起土壤容重偏大；另一方面與人為干擾直接相關(guān)，隨著城市建設(shè)步伐的加快，大量的廢棄物、建筑垃圾、石礫等混入園林土壤中，不僅擠占地下空間，還會破壞土壤的物理結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分生態(tài)平衡。伍海兵的研究還證明了上海中心城區(qū)綠地土壤的容重與飽和持水量、田間持水量、毛管孔隙度等物理性質(zhì)具有極顯著的相關(guān)性[5]。容重過高對植物根系的生長和養(yǎng)分吸收非常不利，易造成種植植物生長衰退或死亡，武漢中心城區(qū)道路綠化土壤容重過高，可能成為綠化植物生長的主要障礙因子之一。因此，土壤容重和物理結(jié)構(gòu)的改善對綠地土壤質(zhì)量的提升極為重要，需引起高度重視。

2.2 土壤pH值特性

pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一，分析結(jié)果表明(表1)，武漢中心城區(qū)綠化道路土壤pH值6.70～9.03，均值8.10±0.43，較自然土壤明顯增高。其中只有11.58%的土壤樣品pH值<7.5，39.02%土壤樣本的pH值超過8.3，呈強堿性，非常不利于桂花、雪松等喜酸性園林植物的生長發(fā)育。不同層次土壤pH值之間無明顯差異。園林綠化土壤中摻雜著大量的水泥、石塊、建筑垃圾等，會向土壤中釋放了大量的碳酸鹽和Ca，是導(dǎo)致土壤pH值的升高的主要原因[4]。土壤pH值過高會直接降低土壤中養(yǎng)分的有效性，易導(dǎo)致植物微量元素的缺乏，同時也會影響微生物群落的結(jié)構(gòu)和活性，從而影響土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化[6]。

2.3土壤有機質(zhì)含量

土壤有機質(zhì)是評價土壤肥力的重要指標(biāo)，是植物養(yǎng)分的直接來源，并且在一定程度上能夠改善土壤物理結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)水養(yǎng)平衡。本研究結(jié)果顯示，武漢市中心城區(qū)道路綠化土壤的有機質(zhì)含量范圍在0.17～36.4 g·kg-1之間，其中表層土(0～30 cm)有機質(zhì)平均含量為8.61 g·kg-1，顯著高于中層土(30～60 cm，均值4.74 g·kg-1)和深層土(60～90 cm，均值4.41 g·kg-1)含量，但明顯低于深圳城市綠化土壤表層土(0～20 cm)有機質(zhì)的含量(15.63 g·kg-1)[4]。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標(biāo)準(zhǔn)[7]，道路綠化表層土壤有機質(zhì)含量處于低水平，而中層和深層土壤有機質(zhì)均處于極低水平(<6 g·kg-1，圖2)，這表明武漢市中心城區(qū)道路綠化土壤整體較為貧瘠。此外，有機質(zhì)含量的變異系數(shù)與其他理化指標(biāo)相比最大，達1.22，這可能是由于武漢市中心城區(qū)道路綠地不同的養(yǎng)護方式和管理差異，也可能是綠化土壤中摻雜的不同來源的客土導(dǎo)致的。

圖2 土壤有機質(zhì)含量分布頻率

2.4 土壤速效養(yǎng)分特征

土壤速效氮、磷、鉀均是植物生長發(fā)育必需的大量礦質(zhì)營養(yǎng)元素，而EC值是表層土壤中可被植物迅速利用的礦質(zhì)營養(yǎng)的一個重要指標(biāo)，是判定土壤中鹽類離子是否限制作物生長的因素。

結(jié)果表明，武漢市中心城區(qū)道路綠化土壤EC值的變換范圍為0.014～1.231 mS·cm-1，平均0.144 mS·cm-1(表1)，僅兩個土樣的EC值大于0.5 mS·cm-1，有60.37%土樣的EC值小于0.15 mS·cm-1，低于《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)中的要求，且不同深度土壤EC含量之間無明顯差異，表明土壤礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏。

土壤堿解氮含量變幅為2.56～162.30 mg·kg-1，平均43.68 mg·kg-1(表1)，大多數(shù)土壤堿解氮含量小于60 mg·kg-1，0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm土壤分別達到66.1%、80.8%、78.8%(圖3)，表層土壤含量顯著高于中層土壤(p<0.05)，與深層土壤無明顯差異，其均值含量都處于低水平，表明氮素養(yǎng)分嚴(yán)重缺乏。

土壤有效磷含量分布范圍大，在2.37～129.03 mg·kg-1之間，變異系數(shù)為1.18，分布不規(guī)律。含量小于5.0 mg·kg-1的只占5.62%，29.38%的土壤樣品處于中等水平(5～10 mg·kg-1)；含量10 mg·kg-1以上者占63.75%，達到豐富程度(圖3)，不同深度土壤有效磷含量之間無明顯差異。說明武漢市城市道路綠化土壤速效磷含量較高，這與深圳市綠地土壤[4]和武漢市園林土壤[8]的研究結(jié)果一致。結(jié)合有機質(zhì)和堿解氮分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)武漢市中心城區(qū)道路土壤有效氮素養(yǎng)分缺乏，N/P比例嚴(yán)重失調(diào)，不能滿足植物正常生長需求。

圖3 土壤堿解氮和有效磷含量分布頻率

土壤速效鉀平均值為108.27±60.17 mg·kg-1，分布在0.11～345.04 mg·kg-1之間，如圖4所示，三個層次土壤速效鉀含量主要集中在中水平(50～100 mg·kg-1)和中上水平(100～150 mg·kg-1)，表層平均含量顯著高于中、深層土壤(P<0.01)。有12.50%土壤樣品的速效鉀含量很高，大于170 mg·kg-1；13.75%的土壤樣品速效鉀含量高，在125～170 mg·kg-1之間；只有18.75%的土壤樣品土壤速效鉀含量小于70 mg·kg-1；55.0%土壤樣品速效鉀含量在70～125 mg·kg-1之間，表明武漢市城市道路綠化土壤整體有效鉀含量較高，基本可以滿足園林植物生長的需要。

圖4 土壤速效鉀含量分布頻率

3 結(jié)論與對策

3.1 結(jié)論

武漢城市道路綠化土壤容重大，礫石含量高，無明顯剖面層次，結(jié)構(gòu)性差。pH值平均值為8.10±0.43，以堿性為主，顯著高于自然土壤，易造成土壤微量元素的缺失，不利于喜酸園林植物的生長。土壤養(yǎng)分含量低，分布不均衡，其中有機質(zhì)含量范圍為0.17～36.4 g·kg-1，均值5.92 g·kg-1，總體處于極低水平，變異系數(shù)為1.22，空間差異最大。土壤氮素缺乏，N/P比例失調(diào)，堿解氮含量范圍為2.56～162.30 mg·kg-1，均值43.68 mg·kg-1，處于較低水平，有效磷含量范圍為2.37～129.03 mg·kg-1，均值22.67 mg·kg-1，處于高水平，速效鉀含量均值108.27 mg·kg-1處于中上水平，基本滿足植物生長需求。表層土壤(0～30 cm)的有機質(zhì)與速效鉀含量顯著高于中、深層土壤(30～60 cm、60～90 cm)，其余理化性質(zhì)土層之間無明顯差異。

3.2 改良對策

3.2.1 針對新建綠化帶土壤改良措施

(1)清除雜質(zhì)。為植物獲取必要的生長空間，對有效種植層內(nèi)含有固體廢棄物、石礫等雜質(zhì)，采用挑揀、過篩等方式予以剔除，盡量避免傷及根系。當(dāng)種植層下存在混凝土板等隔斷層時，須將其鏟除，保證土壤有效種植層與地下土層鏈接。

(2)客土置換。對喬木區(qū)域(深度1 m)、灌木及地被區(qū)域(表層40～60 cm)土壤進行置換。根據(jù)武漢市道路綠化土壤性質(zhì)，建議置換客土配方為：喬木——原土∶黃沙∶泥炭土∶有機肥=7.0∶1.0∶1.5∶0.5；灌木及地被——原土∶黃沙∶泥炭土=5∶3∶2

(3)加強排水。由于武漢夏季雨水較多，高溫高濕的環(huán)境造成土壤漬水是新栽種的植物成活率及后期生長危害帶來嚴(yán)峻考驗。在進行植株栽種時，通過增設(shè)排水暗管、人工透氣管的方法，加強綠地排水。一方面改善植物根部的透氣性，一方面便于后期抽取積水，也可以定期施用菌劑、營養(yǎng)劑來改善土壤狀態(tài)。

3.2.2 針對已建綠化帶土壤改良措施

(1)改善土壤物理結(jié)構(gòu)。由于建設(shè)過程中大量機械碾壓以及土壤本身的問題，使此區(qū)域土壤呈現(xiàn)嚴(yán)重的板結(jié)狀態(tài)，必須對土壤進行結(jié)構(gòu)性改良。主要通過深翻松土、添加改良劑、打孔等措施對土壤緊實性進行改良。樹穴土可在樹干周圍打洞，添加改良劑，或挖坑取土后添加改良劑并混合后在回填，深度不得低于60 cm；灌木及地被深翻或打孔并添加改良劑，深度不得低于40 cm。

(2)調(diào)節(jié)土壤pH值。除高溫季節(jié)外適時進行?？稍谥懈輹r進行，也可及時進行。單施或配施石膏、腐殖酸、硫磺、硫酸亞鐵等。根據(jù)偏堿性程度每公頃綠地單施石膏粉用量為10～15 t，分2～3 a施用；每公頃綠地單施硫磺粉用量為450～900 kg，分2～3 a施用。

(3)合理使用有機肥改良。有機肥料主要由營養(yǎng)土、泥炭，腐熟的園林廢棄物、餅肥等的有機物復(fù)合而成，施有機肥宜在秋末冬初進行。行道樹施肥宜用鉆孔穴施法，在靠近樹池四周，用土壤鉆孔機在四個角鉆施肥孔，將肥料施入孔后用種植土覆蓋孔口，及時澆透水[9]。另外，可在鉆孔處加放人工透氣管，用以改善植物根部的透氣性，便于養(yǎng)護單位抽取樹穴內(nèi)的積水，并且可以定期施用菌劑、營養(yǎng)劑來改善土壤狀態(tài)。