南昌城市森林土壤肥力綜合評價及其空間分布特征

摘 要：【目的】為揭示南昌城市森林的土壤肥力變化及其空間分布特征?！痉椒ā恳阅喜薪ǔ蓞^(qū)184個不同森林類型（景觀林、單位附屬林、道路林和生態(tài)公益林）的表層土壤（0～20 cm）作為研究對象，測定全氮、全磷、全鉀、速效磷、有機(jī)碳、容重、pH值等7個土壤指標(biāo)，對南昌城市土壤肥力進(jìn)行整體評級和因子分析。采用修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對南昌市不同森林類型土壤肥力進(jìn)行綜合評價，并利用ArcGIS軟件對各項(xiàng)土壤指標(biāo)繪制城市空間分布圖，參照全國第二次土壤普查所制定的分類標(biāo)準(zhǔn)（6級制）評價各指標(biāo)含量水平狀況?！窘Y(jié)果】土壤全磷（0.69 mg·g-1）和速效磷（23.86 mg·kg-1）及其空間分布特征均達(dá)到了3級以上，含量處于中上水平；土壤有機(jī)碳（16.76 mg·g-1）和全氮（0.90 mg·g-1）及其空間分布特征達(dá)到4級，含量處于中下水平；土壤全鉀（9.70 mg·g-1）及其空間分布特征達(dá)到5級，含量處于低水平；南昌市多數(shù)區(qū)域土壤綜合肥力指數(shù)處于1.3～1.5之間，為中等水平（4級制中排第3級）；不同森林類型土壤表現(xiàn)為景觀林土壤綜合肥力指數(shù)最高（1.32）?！窘Y(jié)論】南昌城市森林的各個土壤肥力指標(biāo)中，有機(jī)碳、全氮、全鉀是土壤綜合肥力指數(shù)的主要限制性因子；南昌城市森林土壤肥力空間分布特征主要表現(xiàn)為容重偏高，pH值整體中性偏酸，全氮、全鉀、有機(jī)碳含量普遍較為匱乏，全磷、速效磷含量較為豐富，其中速效磷含量可達(dá)二級及以上水平。本研究對南昌市森林土壤肥力進(jìn)行綜合評價，以期為南昌城市森林建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理提供理論依據(jù)，充分發(fā)揮其生態(tài)效益。

關(guān)鍵詞：土壤肥力；城市森林；內(nèi)梅羅綜合肥力指數(shù)；空間分布

中圖分類號：S718.516；S158 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2024）08-0129-10

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42007042，31960302）；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目（YC2023-S384）。

Comprehensive evaluations and spatial distribution characteristics of soil fertility in urban forest in Nanchang

HUANG Fei1，2， ZHANG Foyi1，2， ZHONG Jialin1，2， LI Xin1，2， PENG Hui1，2， ZOU Bingyan1，2， LIU Wei1，2， WANG Qiong1，2

（1. College of Forestry/Landscape and Art， Jiangxi Agricultural University， Nanchang 330045， Jiangxi， China； 2. Jiangxi Provincial Key Laboratory of Forest Cultivation， Nanchang 330045， Jiangxi， China）

Abstract：【Objective】To reveal the changes and spatial distribution characteristics of soil fertility in urban forest in Nanchang.【Method】184 surface soil samples （0-20 cm） of different forest types （landscape forests， institution-affiliated forests， road forests and ecological forests） were took as the object in the built-up area of Nanchang city. Seven soil parameters including soil total nitrogen， total phosphorus， total potassium， available phosphorus， soil organic carbon， bulk density， pH were measured to provide an overall rating and factor analysis of soil fertility in Nanchang city. The modified Nemerow composite index method was used to comprehensively evaluate the soil fertility of different forest types in Nanchang city， and urban spatial distribution maps were drawn for each soil parameter using ArcGIS software. The status of the content level of each parameter was evaluated with reference to the classification standard （6-level system） developed by the Second National Soil Census.【Result】Soil total phosphorus （0.69 mg·g-1） and available phosphorus（23.86 mg·kg-1）， and their spatial distribution characteristics reached grade 3 or above， and their contents were in the middle to upper level； Soil organic carbon （16.76 mg·g-1） and total nitrogen （0.90 mg·g-1）， and their spatial distribution characteristics reached grade 4， with contents at the lower middle level； Total potassium （9.70 mg·g-1） and its spatial distribution characteristics reached grade 5， and the content was at a low level； The comprehensive soil fertility index of most areas in Nanchang was between 1.3 and 1.5， which was at a medium level （ranked 3rd in the 4-level system）； Soils of different forest types showed that the highest comprehensive soil fertility index （1.32） was in landscape forests.【Conclusion】Among the soil fertility parameters in Nanchang urban forest， soil organic carbon， total nitrogen and total potassium are the main limiting factors； The spatial distribution of soil fertility in urban forests in Nanchang is characterized by high soil bulk density， neutral and acidic soil pH， scanty total nitrogen， total potassium and soil organic carbon， and abundant total phosphorus and available phosphorus， with available phosphorus up to the second level and above. In this study， the soil fertility of urban forest was comprehensively evaluated to provide theoretical basis for urban forest construction and conservation management， and give full play to urban forest ecological benefits in Nanchang.

Keywords： soil fertility； urban forest； Nemerow composite fertility index； spatial distribution

城市森林是城市生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由大量的樹木及其所處的自然環(huán)境組成，不僅可以維護(hù)城市的生態(tài)平衡，而且有助于人類與自然和諧共處，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。土壤是綠色生命之源，是人類生存無法離開的自然資源，它可以為大多數(shù)植物提供生長發(fā)育所必要的水分、養(yǎng)分、熱量和空氣等條件[2]。在城市中，土壤肥力的高低也直接影響植物生長，對城市森林生態(tài)效益和景觀功能的發(fā)揮起到重要作用[3]。土壤養(yǎng)分是衡量土壤肥力的重要參考指標(biāo)[4]，其中容重、土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）、pH值、氮磷鉀及其有效態(tài)等是土壤肥力的重要表征，其數(shù)值的變化以及空間的分布將直接影響植被生長及產(chǎn)能[5-6]。SOC涵蓋了陸地上絕大多數(shù)的碳素，在全球碳循環(huán)過程中起著非常重要的作用，與土壤肥力密切相關(guān)[7]。土壤氮、磷、鉀的含量情況可用于評估土壤為植被提供各項(xiàng)養(yǎng)分的能力，這些元素也是衡量土壤肥力的關(guān)鍵因素[8]。容重是土壤理化性質(zhì)中一個基本物理性質(zhì)，可以反映土壤的透氣性、持水性、入滲性以及土壤抗侵蝕性[9]。土壤pH值可以影響土壤微生物活性，與土壤養(yǎng)分的形成、轉(zhuǎn)化和有效性緊密相連[10-11]。因此，對城市土壤肥力進(jìn)行綜合評價和科學(xué)合理分析對防止土壤退化和提高土地、植被生產(chǎn)力至關(guān)重要。

土壤肥力的綜合評價研究，對治理中低肥力水平土壤，提升退化土壤質(zhì)量，促進(jìn)土壤健康持續(xù)穩(wěn)定和協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的意義[12]。目前，關(guān)于土壤肥力綜合評價的方法，主要包括主成分分析法、層次分析法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法等。其中，主成分分析法多用于大樣本數(shù)據(jù)研究，數(shù)據(jù)量小會導(dǎo)致所得結(jié)果與實(shí)際偏差較大[13]；層次分析法則是采用主觀賦權(quán)的方法，這種方法受人為因素的影響較大，容易使結(jié)果出現(xiàn)偏差[14]；改進(jìn)后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法能夠避免采用加和法、平均值法、加權(quán)平均法等主觀因素的影響，其方法簡單、實(shí)用性強(qiáng)，能夠在考慮指標(biāo)因子短板效應(yīng)的情況下進(jìn)行土壤綜合肥力評價[15]。研究表明，內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法更適合于城市土壤肥力評價研究[16-17]，可避免主觀因素的影響，能夠突出土壤肥力的限制性因子，綜合評價結(jié)果的可信度較高[18]。

傳統(tǒng)的計算方法能夠準(zhǔn)確反映土壤養(yǎng)分含量情況，但對于了解較大范圍區(qū)域肥力狀況需花費(fèi)大量時間且成本高昂[19]。地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）可以在已知部分采樣點(diǎn)信息的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計算，預(yù)測未采樣區(qū)域的土壤養(yǎng)分及肥力的分布情況并轉(zhuǎn)換為可視化的圖形，提升傳統(tǒng)土壤評價結(jié)果的實(shí)用價值[20-21]。因此，將傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法與GIS的空間插值技術(shù)相結(jié)合，節(jié)約成本的同時可以直觀地顯示和分析各項(xiàng)肥力指標(biāo)及綜合肥力指數(shù)的空間分布特征，進(jìn)而能夠更好地了解土壤肥力與環(huán)境之間的關(guān)系[22-23]。

南昌市作為江西省省會城市，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，土地開發(fā)愈來愈頻繁，引起土地利用布局不合理、生態(tài)環(huán)境退化等一系列問題[24]。然而目前有關(guān)南昌市土壤肥力評價的研究較少，Chen等[25]分析了南昌市5種森林類型的表層土壤磷素的分布規(guī)律。土壤單項(xiàng)指標(biāo)評價的方法不足以為城市森林土壤改良提供數(shù)據(jù)支撐[26]。因此，本研究通過對南昌城市森林土壤肥力現(xiàn)狀開展全面的分析研究，以期掌握南昌市整體土壤肥力狀況，為城市森林建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理提供理論支撐，進(jìn)而提升城市生態(tài)服務(wù)功能。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地點(diǎn)位于南昌市（28°10′～29°11′N，115°27′～116°35′E），隸屬江西省中部偏北地區(qū)，贛江及撫河下游，鄱陽湖西南岸。南昌市屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，地形主要以平原為主。氣候溫和濕潤，春秋季短，夏冬季長。年平均氣溫17.7 ℃，年降水量1 600～1 700 mm，年日照時間1 723～1 820 h。土壤類型主要為紅壤[27]。

1.2 土壤樣品采集

2020年6月，在南昌市建成區(qū)（505 km2）內(nèi)設(shè)立184塊樣地，依照何興元等[28]在2004年提出的城市森林分類方法將南昌城市森林分為4種林型，分別是景觀林（48塊）、單位附屬林（48塊）、道路林（63塊）和生態(tài)公益林（25塊），每塊樣地至少間隔1 km，樣地面積均為400 m2，為減少誤差，每塊樣地都選取南昌市市樹“樟樹Cinnamomum camphora”作為主要樹種采樣。利用5點(diǎn)取樣法，使用環(huán)刀采集每塊樣地0～20 cm土層土壤樣品，環(huán)刀取樣前需去除地表的凋落物，裝入自封袋后混為一個樣品，共184個土壤樣品。樣品自然風(fēng)干至恒質(zhì)量，記錄干質(zhì)量后剔除動植物殘體、大小石頭、塑料等雜物并過2 mm和0.2 mm篩，分別用于pH值和土壤肥力的測定。

1.3 土壤肥力指標(biāo)測定

本研究選擇全氮（Total nitrogen，TN）、全磷（Total phosphorus，TP）、全鉀（Total potassium，TK）、速效磷（Available phosphorus，AP）、土壤pH值、SOC、容重等7項(xiàng)指標(biāo)作為土壤肥力評價指標(biāo)。SOC測定采用重鉻酸鉀外加熱法；TN測定采用半微量凱氏定氮法；TP測定采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法；TK測定采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計法；AP測定采用碳酸氫鈉浸提鉬藍(lán)比色法；土壤pH值使用復(fù)合電極pH計（Sartorius PB-10；德國Sartorius AG公司），采用1∶2.5土水比進(jìn)行測定；容重采用土壤干質(zhì)量/環(huán)刀容積的計算方法。土壤肥力指標(biāo)測定均參考文獻(xiàn)[29]。

1.4 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)評價

參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[30]（表1），將南昌城市森林土壤的各項(xiàng)肥力指標(biāo)進(jìn)行評價，包括SOC、TN、TP、TK、AP等，并分析不同林型土壤的肥力差異。

1.5 土壤綜合肥力評價

1.6 土壤肥力空間分布特征分析

由于采樣無法對研究區(qū)內(nèi)所有的樣點(diǎn)進(jìn)行全面研究，因此為了能夠更好地反映出研究區(qū)內(nèi)土壤各項(xiàng)指標(biāo)空間分布的變化特征，本研究采用GIS技術(shù)和地統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的方式，將離散的數(shù)據(jù)“點(diǎn)”轉(zhuǎn)化為“面”，從而更好地分析土壤肥力空間分布情況[34]。土壤容重插值劃分為<1.3、1.3～1.4、>1.4；土壤pH值分為微酸性（<6.5）、中性（6.5～7.0）、微堿性（7.0～7.5）、堿性（>7.5）。由于本研究計算所得的土壤綜合肥力指數(shù)大多表現(xiàn)為0.9～1.8，屬3級中等肥力水平，因此本研究將其更為細(xì)致地劃分為三個等級：<1.3、1.3～1.5、>1.5，更有利于在空間插值圖中體現(xiàn)土壤綜合肥力差異并對其進(jìn)行綜合評價。表3為土壤肥力指標(biāo)空間插值等級劃分。

1.7 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及圖表制作。運(yùn)用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）探討不同森林類型各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)的差異，并獲得各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等主要信息。參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，本研究應(yīng)用ArcGIS 10.2軟件將各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)以及綜合肥力指數(shù)進(jìn)行空間插值分析，并繪制空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 南昌城市森林土壤肥力指標(biāo)變化

南昌城市森林各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)變化如表4所示。土壤pH值為4.48～8.16，均值為6.97，變異系數(shù)較?。?2.50%）。土壤容重均值為1.34 g·cm-3，變異系數(shù)小于10%，但數(shù)值偏高，土壤較為緊實(shí)。南昌市的土壤類型為典型的紅壤，質(zhì)地黏重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之南方降水集中，強(qiáng)度較大，雨滴易破壞土壤結(jié)構(gòu)，使表層土壤變得透氣性差。

從變異系數(shù)來看，各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)均超過30%，依次為AP、SOC、TP、TN、TK，綜合肥力指數(shù)變異系數(shù)為14.08%。SOC均值為16.76 mg·g-1，變化范圍為1.44～39.98 mg·g-1；TN變化范圍為0.39～1.95 mg·g-1；TP均值為0.69 mg·g-1；TK均值為9.70 mg·g-1，變化范圍為2.67～19.21 mg·g-1；AP變化范圍為3.10～102.54 mg·g-1。由于南昌較快的城市化進(jìn)程，越來越多的自然林和農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘杏玫?，改變了土壤原始結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而嚴(yán)重影響土壤的碳氮磷循環(huán)。通過綜合評價分析，發(fā)現(xiàn)南昌城市土壤綜合肥力指數(shù)（Q）均值為1.27，處于中等水平，土壤肥力水平有待于提高。

2.2 不同城市森林類型土壤肥力指標(biāo)及綜合肥力指數(shù)差異

不同的城市森林類型具有不同的生態(tài)功能和景觀特征，因此研究林型間土壤養(yǎng)分差異能夠更科學(xué)、有效地管理城市森林，各土壤肥力指標(biāo)均有顯著差異（表5）。SOC、TP和AP含量表現(xiàn)為景觀林顯著高于生態(tài)公益林（P<0.05）。TN含量表現(xiàn)為景觀林（1.01 mg·g-1）顯著高于道路林（0.81 mg·g-1）（P<0.05）。TK含量表現(xiàn)為生態(tài)公益林（11.85 mg·g-1）顯著高于道路林（9.16 mg·g-1）（P<0.05）。土壤容重表現(xiàn)為道路林（1.36 g·cm-3）>單位附屬林（1.34 g·cm-3）>景觀林（1.33 g·cm-3）>生態(tài)公益林（1.30 g·cm-3），土壤pH值表現(xiàn)為道路林（7.35）>單位附屬林（7.13）>景觀林（6.86）>生態(tài)公益林（5.94）。結(jié)果表明，景觀林土壤肥力明顯優(yōu)于其他林型土壤，道路林土壤肥力相對較差。景觀林以公園、風(fēng)景名勝區(qū)為主，由于景觀林綠地率一般較大，不透水面較少，植被凋落物能夠有效返還土壤，凋落物的分解有利于土壤養(yǎng)分循環(huán)。隨著城市化發(fā)展，南昌城市道路不斷加寬，兩側(cè)人行道不斷變窄，行道樹周圍人為踩踏情況愈發(fā)嚴(yán)重，并且許多行道樹樹穴周圍采用的鋪裝材料透氣滲水能力較差，導(dǎo)致土壤肥力較差。

不同林型間土壤綜合肥力指數(shù)具有顯著差異（P<0.05）（表6），表現(xiàn)為景觀林（1.32）顯著高于道路林（1.23）和生態(tài)公益林（1.22）。四種林型中SOC、TN、TK的Qi值均小于2，pH值的Qi值大于2。另外，除單位附屬林和道路林中 TP的Qi值小于2外，其他林型的TP和AP的Qi值均大于2，生態(tài)公益林土壤綜合肥力指數(shù)最低。由此說明，SOC、TN、TK可能是限制南昌城市森林土壤肥力提升的主要因子，而其他幾種土壤指標(biāo)是有利于南昌城市森林土壤肥力提升的關(guān)鍵因子。南昌市生態(tài)公益林大多是位于高速路、學(xué)校、各類工廠附近（例如苗圃、防護(hù)林等）的人工林，以及位于梅嶺風(fēng)景區(qū)內(nèi)部及周邊的自然林。苗圃、防護(hù)林等人工林建造時大多選擇種植耐貧瘠的樹種且種類較為單調(diào)，物種豐富度較低，建成后缺乏合理的經(jīng)營管理（施肥、灌溉等），土壤微生物及土壤養(yǎng)分水平較差。

2.3 土壤肥力指標(biāo)和綜合肥力指數(shù)空間分布特征

土壤肥力變化往往受多方面的影響，包括地形、成土母質(zhì)、成土?xí)r間、氣候、人類活動等，而城市森林土壤由于人為干預(yù)程度較自然土壤高，受人類活動影響更為顯著。本研究利用ArcGIS繪制南昌城市土壤各肥力指標(biāo)及綜合肥力指數(shù)空間分布圖（圖1）。TN、TK含量普遍較低，屬4級及以下水平（圖1A、C），其中TK僅在西北部分地區(qū)含量高于10 mg·g-1；大部分區(qū)域的TP、AP含量在3級及以上水平（圖1B、G），西部地區(qū)含量相對較低；南昌城市土壤pH值主要表現(xiàn)為東部偏堿性（pH值>7），而西部偏酸性（pH值<7）（圖1D）；土壤容重僅小部分區(qū)域高于1.4 g·cm-3（圖1E）；SOC多數(shù)區(qū)域集中在10～30 mg·g-1（圖1F），含量中等及偏下水平。為了城市美觀，南昌城市森林土壤覆蓋的凋落物常常被清理，這可能是SOC較低的主要原因。土壤綜合肥力指數(shù)整體呈現(xiàn)中、西部高，東、北部低的趨勢（圖1H），整體屬3級中等肥力水平。

3 討 論

3.1 南昌城市森林土壤整體肥力狀況

采用修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對南昌城市森林土壤肥力進(jìn)行綜合評價，表明其土壤綜合肥力整體處于中等水平（均值1.27）。前人的研究也有相似的結(jié)果，例如，徐州市不同綠地類型土壤肥力均表現(xiàn)為中等水平（1.07～1.45），這是由于徐州城市綠地使用客土居多，且種植時間不長[35]；長春市不同森林類型的土壤綜合肥力指數(shù)變幅為1.55～1.65（中等水平），其中道路林土壤養(yǎng)分指標(biāo)相對較低，主要是疏于日常的養(yǎng)護(hù)管理以及遭受嚴(yán)重的人為干擾、踩踏所致[36]；哈爾濱城市綠地土壤綜合肥力指數(shù)均值為1.51，中等肥力水平（0.91.5），可能是由于密集的人為活動所形成的[37]。與其他研究相比，影響南昌城市森林土壤肥力水平變化的可能原因可歸為以下幾類。首先，南昌市土壤結(jié)構(gòu)變差會影響植被根系的分布和對水肥的吸收從而顯著影響植被的生長，這是影響土壤肥力的一個重要方面[38]。其次，隨著南昌城市化進(jìn)程的加快，城市面積不斷擴(kuò)張，人口數(shù)量不斷增長，密集且高強(qiáng)度的人類活動影響了土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化。第三，城市的快速發(fā)展所帶來的工業(yè)廢氣、生活廢水、汽車尾氣排放等導(dǎo)致城市土壤重金屬大大增加，致使土壤肥力下降[39-40]。最后，由于土壤樣品采集的時間是夏季，南昌市屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，夏季氣溫高，降雨量大，易造成土壤潮濕、緊實(shí)、透氣性差，導(dǎo)致N素、SOC含量普遍較低[41-42]。季節(jié)變化可能會對土壤各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)造成一定的影響，因此對于評價南昌城市土壤肥力狀況仍需采集不同季節(jié)的土壤樣品進(jìn)行探索研究。

3.2 南昌城市森林不同林型土壤綜合肥力狀況

南昌景觀林綜合肥力指數(shù)顯著高于道路林和生態(tài)公益林。許多前人研究均發(fā)現(xiàn)公園綠地的土壤綜合肥力顯著高于道路綠地及防護(hù)綠地[36-37，43]。盡管景觀林中經(jīng)常有游客造訪，但市政對其管理投入較大，有專業(yè)的園林工作者對植被進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，植被生長良好，加上內(nèi)部隨處可見的監(jiān)控設(shè)備、宣傳標(biāo)語等警示人們愛護(hù)綠地，因此景觀林土壤綜合肥力指數(shù)通常較高。道路林土壤肥力較差、pH值和容重較高的主要原因，一方面，南昌城市道路土壤pH值偏堿性可能受道路揚(yáng)塵和建筑灰塵的影響，道路積塵和建筑灰塵中含有較高的Ca2+，隨著大氣沉降或降水可進(jìn)入道路林土壤中，進(jìn)而導(dǎo)致土壤pH值偏堿性[44-45]；另一方面，據(jù)南昌市統(tǒng)計局發(fā)布，截至2022年末南昌市常住人口達(dá)653.81萬人，民用轎車保有量達(dá)87萬輛，明顯提高了南昌市道路使用率，Kutiel等[46]研究表明使用率高的道路土壤緊實(shí)度較高，其透氣持水保肥能力也較差。生態(tài)公益林是以經(jīng)營為目的的森林，其在生態(tài)方面發(fā)揮著重要作用，包括調(diào)節(jié)小氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、提高環(huán)境質(zhì)量等[47]。而位于梅嶺風(fēng)景區(qū)內(nèi)部及周邊的自然林大多屬于無人管理狀態(tài)，無人為施肥措施。除此之外，風(fēng)景區(qū)附近村莊的居民居住時間較長，當(dāng)?shù)厝嗽诶脙?yōu)越的自然資源進(jìn)行生產(chǎn)生活的同時也會造成一定的破壞，例如砍伐樹木、直接排放生活廢水等，這些行為可能是導(dǎo)致自然林土壤肥力較差的原因。

3.3 南昌城市森林各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)空間分布變化特征

許多城市景觀都存在土壤健康狀況不佳的問題，退化的土壤會限制植物的生長以及土壤微生物的活動，進(jìn)而影響城市景觀的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[48]。本研究應(yīng)用修正的內(nèi)梅羅公式判斷出土壤SOC、TN、TK是限制南昌城市森林土壤綜合肥力指數(shù)的主要因子（Qi<2）。SOC是全球碳庫的重要組成部分，是判斷、評估土壤質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)[49-50]。南昌城市森林SOC含量平均為 16.76 mg·g-1，屬中等偏低水平。這與成都城市森林土壤結(jié)果類似（15.80 mg·g-1）[51]。然而，Edmondson等[52]和邊振興等[53]認(rèn)為隨著城市化發(fā)展，大量有機(jī)物質(zhì)不斷輸入，城市土壤中SOC含量表現(xiàn)出顯著富集的特征。相反，也有研究認(rèn)為，城市化過程引起的熱島效應(yīng)、土壤覆蓋凋落物的清理以及外來堿性物質(zhì)的輸入等人類活動均是導(dǎo)致城市中SOC含量偏低的原因[54-55]。土壤氮和鉀全量養(yǎng)分是衡量土壤肥力水平的重要化學(xué)指標(biāo)[56-57]。南昌城市森林土壤TN和TK含量均值分別為0.90和9.70 mg·g-1，均屬于含量“很匱乏”水平（5級），空間上看大部分區(qū)域僅達(dá)第二次全國普查4級（匱乏）及以下水平。北京城市綠地TN含量多集中在0.5～1.0 mg·g-1之間，這與本研究結(jié)果類似[58]。由于本研究土壤樣品采集時間為夏季，是多數(shù)植物快速生長的季節(jié)，期間植物根系需要從土壤中吸收大量的N素來滿足其生長需要，從而消耗了土壤中的N素，造成土壤TN含量相對較低。談近強(qiáng)等[59]研究發(fā)現(xiàn)中山市林地表層土壤TK含量較低（5級水平），并表示TK含量主要受成土母質(zhì)影響。我國普遍更加注重施用N肥而忽視K肥的重要性，肥料養(yǎng)分施用失衡，所以如果土壤中的K素不能及時得到補(bǔ)充，其含量則會不斷下降，因此，南昌土壤鉀含量較低可能是由于綠地養(yǎng)護(hù)施肥不到位的原因。

雖然本研究揭示了南昌城市森林不同林型土壤綜合肥力指數(shù)變化差異，且分析了關(guān)鍵影響因子，但是并未提出土壤肥力改良方案。因此，如何有效地提高人為干擾和空間差異較大的城市森林土壤肥力仍然是未來研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。我們可以考慮結(jié)合城市固定樣點(diǎn)定位改良土壤試驗(yàn)和室內(nèi)植物-土壤施肥盆栽試驗(yàn)來進(jìn)一步探索城市退化土壤改良的方法，讓肥沃的土壤在城市森林生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)中發(fā)揮其關(guān)鍵的作用。

4 結(jié) 論

本研究通過修正的內(nèi)梅羅綜合肥力指數(shù)計算得出南昌城市森林土壤綜合肥力指數(shù)為0.76～1.78，多數(shù)區(qū)域處于1.3～1.5之間，為3級中等肥力水平。南昌城市森林綜合肥力指數(shù)以景觀林最高，土壤肥力最好。各個土壤肥力指標(biāo)中，SOC、TN、TK是限制土壤綜合肥力指數(shù)提升的主要因子。南昌城市森林土壤肥力空間分布特征主要表現(xiàn)為土壤容重偏高，土壤pH值中性偏酸，土壤TN、TK、SOC含量普遍較為匱乏，土壤TP、AP含量較為豐富，其中AP含量可達(dá)二級及以上水平。本研究深入分析了南昌城市森林土壤綜合肥力指數(shù)及其分布特征，對加強(qiáng)城市森林養(yǎng)護(hù)管理、提高城市森林土壤質(zhì)量和維護(hù)城市環(huán)境健康、增進(jìn)城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王成，蔡春菊，陶康華.城市森林的概念，范圍及其研究[J].世界林業(yè)研究，2004，17（2）：23-27. WANG C， CAI C J， TAO K H. The concept， range and research area of urban forest[J]. World Forestry Research，2004，17（2）： 23-27.

[2] 耿增超，賈宏濤.土壤學(xué)[M].2版.北京：科學(xué)出版社， 2020. GENG Z C， JIA H T. Soil Science （second edition）[M]. 2nd. Beijing： China Environmental Science Press，2020.

[3] VR？？AJ B， POGGIO L， MARSAN F A. A method for soil environmental quality evaluation for management and planning in urban areas[J]. Landscape and Urban Planning，2008，88（2-4）： 81-94.

[4] SUN G J， LIU H J， CUI D， et al. Spatial heterogeneity of soil nutrients in Yili River Valley[J]. PeerJ，2022，10：e13311.

[5] 李志國，張過師，劉毅，等.湖北省主要城市園林綠地土壤養(yǎng)分評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24（8）：2159-2165. LI Z G， ZHANG G S， LIU Y， et al. Assessment of soil nutrient status in urban green space of main cities in Hubei province， China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2013，24（8）： 2159-2165.

[6] 李帆，郝國寶，于嘉俐，等.配方施肥對華北落葉松葉枝根及土壤氮磷鉀及計量比的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報， 2023，43（12）：126-136. LI F， HAO G B， YU J L， et al. Effect of formulated fertilizer application on N， P， K and stoichiometry ratios of leaves， branches， roots and soils of Larix principis-rupprechtii[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology，2023， 43（12）：126-136.

[7] 張健樂，曾小英，史東梅，等.生物炭對紫色土坡耕地侵蝕性耕層土壤有機(jī)碳的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2022，43（4）：2209-2218. ZHANG J L， ZENG X Y， SHI D M， et al. Effects of biochar on soil organic carbon of eroded cultivated layer of slope farmland in purple hilly area[J]. Environmental Science， 2022，43（4）：2209-2218.

[8] 劉妤，韋春，楊萬禎，等.土地利用方式對綠洲型城市土壤肥力的影響—以甘肅省張掖市為例[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2011，46（1）：115-121. LIU Y， WEI C， YANG W Z， et al. Effects of land use types on soil fertility in oasis cities： a case study of Zhangye city， Gansu province[J]. Journal of Gansu Agricultural University，2011，46（1）： 115-121.

[9] 鄭紀(jì)勇，邵明安，張興昌.黃土區(qū)坡面表層土壤容重和飽和導(dǎo)水率空間變異特征[J].水土保持學(xué)報，2004，18（3）：53-56. ZHENG J Y， SHAO M A， ZHANG X C. Spatial variation of surface soil’s bulk density and saturated hydraulic conductivity on slope in loess region[J]. Journal of Soil and Water Conservation， 2004，18（3）：53-56.

[10] 許自成，王林，肖漢乾.湖南煙區(qū)土壤pH分布特點(diǎn)及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，16（4）：830-834. XU Z C， WANG L， XIAO H Q. pH distribution and relationship to soil nutrient in Hunan tobacco lands[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture，2008，16（4）：830-834.

[11] 林大儀.土壤學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2002. LIN D Y. Soil science[M]. Beijing： China Forestry Publishing House，2002.

[12] 張興嘉，蔡立群，董博.基于縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)的土壤綜合肥力評價[J].水土保持研究，2012，19（4）：138-141. ZHANG X J， CAI L Q， DONG B. The comprehensive soil fertility evaluation based on the arable land resources management information system of a county[J]. Research of Soil and Water Conservation，2012，19（4）：138-141.

[13] 楊珊，何尋陽，蘇以榮，等.巖性和土地利用方式對桂西北喀斯特土壤肥力的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（6）：1596-1602. YANG S， HE X Y， SU Y R， et al. Effects of parent rock and land use pattern on soil fertility in Karst region of northwest Guangxi[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21（6）： 1596-1602.

[14] 朱春嬈，蘇恒強(qiáng).基于熵權(quán)系數(shù)土壤肥力評價方法的研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（15）：200-202. ZHU C X， SU H Q. Research of evaluation of soil fertility method based on entropy weight coefficient[J]. Guangdong Agricultural Sciences，2013，40（15）：200-202.

[15] 許業(yè)洲，侯義梅，袁慧，等.基于Nemerow法和隸屬度函數(shù)的湖北杉木人工林土壤肥力評價[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報， 2021，41（5）：1-11. XU Y Z， HOU Y M， YUAN H， et al. Soil fertility evaluation of Chinese fir planted forest based on Nemerow method and membership function in Hubei[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology，2021，41（5）：1-11.

[16] ZHANG J， PU L， PENG B， et al. The impact of urban land expansion on soil quality in rapidly urbanizing regions in China： Kunshan as a case study[J]. Environmental Geochemistry and Health，2011，33（2）：125-135.

[17] 馮萬忠，段文標(biāo)，許皞.不同土地利用方式對城市土壤理化性質(zhì)及其肥力的影響—以保定市為例[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2008，31（2）：61-64. FENG W Z， DUAN W B， XU H. Effects of different land use on physicochemical property and fertility of urban soil： a case study of Baoding city[J]. Journal of Hebei Agricultural University， 2008，31（2）：61-64.

[18] 張?zhí)?，朱玉杰，董希?小興安嶺用材林土壤肥力綜合評價及評價方法比較[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，44（12）：10-14. ZHANG T， ZHU Y J， DONG X B. Comprehensive evaluation and method comparison of timber forest soil fertility in Xiaoxing’an mountain[J]. Journal of Northeast Forestry University，2016，44（12）： 10-14.

[19] JEYASINGH R， DEVAKUMARI M S， POONGUZHALI R S， et al. Evaluating the soil nutrient status using GIS and remote sensing technology-a case study at Coimbatore district[J]. Agricultural Science Digest-A Research Journal，2023，43（3）： 319-326.

[20] 王云強(qiáng)，張興昌，李順姬，等.小流域土壤礦質(zhì)氮與地形因子的關(guān)系及其空間變異性研究[J].環(huán)境科學(xué)，2007，28（7）：1567-1572. WANG Y Q， ZHANG X C， LI S J， et al. Spatial variability and the relationships of soil mineral N and topographic factors in a small watershed[J]. Environmental Science，2007，28（7）：1567-1572.

[21] 杜兆輝，和賢桃，楊麗，等.玉米精準(zhǔn)變量播種技術(shù)與裝備研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2023，39（9）：1-16. DU Z H， HE X T， YANG L， et al. Research progress on precision variable-rate seeding technology and equipment for maize[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2023，39（9）：1-16.

[22] CHENG X F， SHI X Z， YU D S， et al. Using GIS spatial distribution to predict soil organic carbon in subtropical China[J]. Pedosphere，2004，14（4）：425-431.

[23] ZHENG C， YANG X， LIU Z， et al. Spatial distribution of soil nutrients and evaluation of cultivated land in Xuwen county[J]. PeerJ，2022，10：e13239.

[24] 王林燕，湯江龍，張曉平.2000—2020年南昌市土地利用時空變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J].水土保持通報，2022，42（4）： 286-292. WANG L Y， TANG J L， ZHANG X P. Temporal and spatial changes of land use and their eco-environmental effects in Nanchang city from 2000 to 2020[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation，2022，42（4）：286-292.

[25] CHEN F S， LI X， NAGLE G， et al. Topsoil phosphorus signature in five forest types along an urban-suburban-rural gradient in Nanchang， southern China[J]. Journal of Forestry Research， 2010，21（1）：39-44.

[26] 伍海兵，張青青，梁晶.城市綠地土壤肥力質(zhì)量綜合評價方法初探[J].土壤通報，2020，51（4）：795-800. WU H B， ZHANG Q Q， LIANG J. A comprehensive evaluation method of soil fertility quality in urban green space[J]. Chinese Journal of Soil Science，2020，51（4）：795-800.

[27] 何紀(jì)力，徐光炎，朱惠民，等.江西省土壤環(huán)境背景值研究[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006. HE J L， XU G Y， ZHU H M， et al. Study on background value of soil environment in Jiangxi province[M]. Beijing： China Environmental Science Press，2006.

[28] 何興元，劉常富，陳瑋，等.城市森林分類探討[J].生態(tài)學(xué)雜志，2004，23（5）：175-178. HE X Y， LIU C F， CHEN W， et al. Discussion on urban forest classification[J]. Chinese Journal of Ecology，2004，23（5）： 175-178.

[29] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000. BAO S D. Soil agrochemical analysis[M]. Beijing： China Agricultural Press，2000.

[30] 簡尊吉，倪妍妍，徐瑾，等.中國馬尾松林土壤肥力特征[J].生態(tài)學(xué)報，2021，41（13）：5279-5288. JIAN Z J， NI Y Y， XU J， et al. Soil fertility in the Pinus massoniana forests of China[J]. Acta Ecologica Sinica，2021，41（13）： 5279-5288.

[31] 杜田甜，孫向陽，李素艷，等.園林綠化廢棄物覆蓋對城市綠地土壤肥力影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，43（10）：110-117. DU T T， SUN X Y， LI S Y， et al. Effects of landscaping waste mulching on soil fertility of urban green space[J]. Journal of Beijing Forestry University，2021，43（10）：110-117.

[32] 羅紅，朱雪林，吳建普.西藏人工造林作業(yè)區(qū)土壤肥力評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2017，28（5）：1507-1514. LUO H， ZHU X L， WU J P， et al. Soil fertility evaluation of artificial afforestation areas in Tibet， China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2017，28（5）：1507-1514.

[33] 安康，謝小平，張海珍，等.西湖風(fēng)景區(qū)土壤肥力的空間格局及其影響因子[J].生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（4）：1091-1096. AN K， XIE X P， ZHANG H Z， et al. Spatial pattern and impact factors of soil fertility in West Lake scenic area[J]. Chinese Journal of Ecology，2015，34（4）：1091-1096.

[34] 楊之江，陳效民，景峰，等.基于GIS和地統(tǒng)計學(xué)的稻田土壤養(yǎng)分與重金屬空間變異[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2018，29（6）：1893-1901. YANG Z J， CHEN X M， JING F， et al. Spatial variability of nutrients and heavy metals in paddy field soils based on GIS and Geostatistics[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2018，29（6）： 1893-1901.

[35] 司志國，彭志宏，俞元春，等.徐州城市綠地土壤肥力質(zhì)量評價[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，37（3）：60-64. SI Z G， PENG Z H， YU Y C， et al. Fertility quality assessment of urban green space soils in Xuzhou city[J]. Journal of Nanjing Forestry University （Natural Sciences Edition），2013，37（3）：60-64.

[36] 周偉，王文杰，張波，等.長春城市森林綠地土壤肥力評價[J].生態(tài)學(xué)報，2017，37（4）：1211-1220. ZHOU W， WANG W J， ZHANG B， et al. Soil fertility evaluation for urban forests and green spaces in Changchun city[J]. Acta Ecologica Sinica，2017，37（4）：1211-1220.

[37] 周偉，王文杰，何興元，等.哈爾濱城市綠地土壤肥力及其空間特征[J].林業(yè)科學(xué)，2018，54（9）：9-17. ZHOU W， WANG W J， HE X Y， et al. Soil fertility and spatial variability of urban green land in Harbin[J]. Scientia Silvae Sinicae， 2018，54（9）：9-17.

[38] BRONICK C J， LAL R. Soil structure and management： a review[J]. Geoderma，2005，124（1-2）：3-22.

[39] LI Y， DONG Z， FENG D， et al. Study on the risk of soil heavy metal pollution in typical developed cities in eastern China[J]. Scientific Reports，2022，12（1）：3855.

[40] NEHRANI S H， ASKARI M S， SAADAT S， et al. Quantification of soil quality under semi-arid agriculture in the northwest of Iran[J]. Ecological Indicators，2020，108：105770.

[41] LONGEPIERRE M， CONZ R F， BARTHEL M， et al. Mixed effects of soil compaction on the nitrogen cycle under pea and wheat[J]. Frontiers in Microbiology，2022，12：822487.

[42] TANG Z， LIU X， LI G， et al. Mechanism of biochar on nitrification and denitrification to N2O emissions based on isotope characteristic values[J]. Environmental Research，2022，212： 113219.

[43] 田緒慶，陳為峰，申宏偉.日照市城區(qū)綠地土壤肥力質(zhì)量評價[J].水土保持研究，2015，22（6）：138-143. TIAN X Q， CHEN W F， SHEN H W. Assessment on quality of soil fertility of the urban green space in Rizhao city[J]. Research of Soil and Water Conservation，2015，22（6）：138-143.

[44] 王毅東，王明婭，韓橋，等.安陽市夏季道路積塵水溶性離子污染特征及來源分析[J].環(huán)境化學(xué)，2023，42（7）：2328-2339. WANG Y D， WANG M Y， HAN Q， et al. Pollution characteristics and source analysis of water-soluble ions in road dust in Anyang city during summer[J]. Environmental Chemistry，2023，42（7）： 2328-2339.

[45] NEHER D A， ASMUSSEN D， LOVELL S T. Roads in northern hardwood forests affect adjacent plant communities and soil chemistry in proportion to the maintained roadside area[J]. Science of the Total Environment，2013，449：320-327.

[46] KUTIEL P， ZHEVELEV H， HARRISON R. The effect of recreational impacts on soil and vegetation of stabilised coastal dunes in the Sharon Park， Israel[J]. Ocean Coastal Management， 1999，42（12）：1041-1060.

[47] 歐陽君祥，張崗崗，王得祥，等.小隴山林區(qū)黨川林場生態(tài)公益林經(jīng)營類型劃分研究[J].林業(yè)資源管理，2015（5）：18-25. OUYANG J X， ZHANG G G， WANG D X， et al. Classification of management types of non-commercial forest in Dangchuan forest farm[J]. Forest Resources Management，2015（5）：18-25.

[48] HEYMAN H， BASSUK N， BONHOTAL J， et al. Compost quality recommendations for remediating urban soils[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health， 2019，16（17）：3191.

[49] TENG M J， ZENG L X， XIAO W F， et al. Spatial variability of soil organic carbon in Three Gorges Reservoir area， China[J]. Science of the Total Environment，2017，599：1308-1316.

[50] GHOSH S， SCHARENBROCH B C， OW L F. Soil organic carbon distribution in roadside soils of Singapore[J]. Chemosphere， 2016，165：163-172.

[51] 安吉，李婷，傅翔，等.城市化梯度帶綠地土壤碳氮的空間分布特征[J].生態(tài)學(xué)雜志，2019，38（9）：2780-2787. AN J， LI T， FU X， et al. Spatial distribution of soil carbon and nitrogen in green lands along an urbanization gradient[J]. Chinese Journal of Ecology，2019，38（9）：2780-2787.

[52] EDMONDSON J L， DAVIES Z G， MCHUGH N， et al. Organic carbon hidden in urban ecosystems[J]. Scientific Reports，2012， 2（1）：963.

[53] 邊振興，王秋兵.沈陽市公園綠地土壤養(yǎng)分特征的研究[J].土壤通報，2003，34（4）：284-290. BIAN Z X， WANG Q B. Study on urban park soil nutrients in Shenyang city’s green areas[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2003，34（4）：284-290.

[54] WANG M， MARKERT B， SHEN W M， et al. Microbial biomass carbon and enzyme activities of urban soils in Beijing[J]. Environmental Science and Pollution Research，2011，18（6）： 958-967.

[55] HE C Y， ZHANG D， HUANG Q X， et al. Assessing the potential impacts of urban expansion on regional carbon storage by linking the LUSD-urban and InVEST models[J]. Environmental Modelling Software，2016，75（C）：44-58.

[56] 佘佳榮，鄭瓊，張軒，等.湘西地區(qū)珍稀樹木根際微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤理化性質(zhì)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2023， 43（12）：104-115. SHE J R， ZHENG Q， ZHANG X， et al. Study on rhizosphere microbial community structure and soil physical and chemical properties of rare trees in Xiangxi region[J]. Journal of Central South University of Forestry Technology，2023，43（12）：104-115.

[57] 郝瑞軍，方海蘭，沈烈英，等.上海中心城區(qū)公園土壤的肥力特征分析[J].中國土壤與肥料，2011（5）：20-26. HAO R J， FANG H L， SHEN L Y， et al. Study on fertility characteristics of central urban park soils in Shanghai[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China，2011（5）：20-26.

[58] 鄒明珠，王艷春，劉燕.北京城市綠地土壤研究現(xiàn)狀及問題[J].中國土壤與肥料，2012（3）：1-6. ZOU M Z， WANG Y C， LIU Y. The present status and problems of the research on Beijing urban green space soil[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China，2012（3）：1-6.

[59] 談近強(qiáng)，劉紅宜，盧瑛，等.中山市不同土地利用方式下土壤肥力特性的剖面分布特征[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，42（6）：45-50. TAN J Q， LIU H Y， LU Y， et al. Profile distribution characteristics of soil fertility properties under different land use patterns in Zhongshan city[J]. Guangdong Agricultural Sciences，2015，42（6）： 45-50.

[本文編校：羅 列]