裴 蓓

(上海市杨浦区绿化管理事务中心,上海 200093)

城市道路绿地是城市生态系统重要组成部分，具有提升景观效益[1]、净化空气[2]、丰富生物多样性[3]、消减PM2.5总量[4]等重要作用。土壤是道路绿地的主体部分，能够直接影响到城市道路绿地各种功能的正常实现，而土壤肥力作为土壤的核心，是城市道路绿地养护管理的基础[5]。土壤养分是城市土壤肥力最重要的评价指标，受到栽培管理方式、植物种类、肥料施用量等外界因素的影响，其动态平衡的保持对于城市生态系统可持续发展意义重大[6]。近年来，人们逐渐认识到道路绿地土壤对城市发展发挥的重要作用，大量研究开始围绕土壤肥力特征展开，其中多数集中在土壤养分状况的研究[6-8]。

随着上海市杨浦区城市建设的快速发展，道路绿化效益的提升逐渐成为评判政府工作成果的重要指标，为此政府逐年增加资金和人力投入，并取得了较明显的绿化效果，但同时也存在不同地域间植物生长状况迥异的现象，而这与土壤肥力差异关系密切。对城市道路绿地土壤肥力进行研究，有助于提升城市整体生态环境质量、增加居民对政府的满意度。本研究对杨浦区道路绿地土壤进行实地调查取样和室内测定分析，以期为城市园林道路绿化工作提供一定的理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 杨浦区概况

杨浦区位于上海中心城区东北郊，地处黄浦江下游西北岸，地势平坦，成土母质多为浅海相、河湖相沉积物。区域面积为60.61km2，现有常住人口 131.32万人。杨浦区地处北亚热带南缘，属亚热带季风气候，年平均气温17.6℃，区内南部年平均降水量为1 060mm，北部为1 040—1 060mm。截至2014年，杨浦区域内公共绿地 465.54 hm2，附属绿地 847.64 hm2，城区绿化覆盖率24.59%，人均公共绿地面积达4.26 m2。

1.2 土壤样品的采集与分析

1.2.1 样品采集

于2018年6月中下旬在上海市杨浦区选取主要城市道路，采取线上和线下相结合的方法布设66个道路绿地样点，每个样点随机选取3个5m×5m样地，样地间距离间隔20m以上，每个样地内按照“S”形取样法采集0—20cm表层土壤，土壤样品经多点均匀混合，用四分法取舍后，除石砾和植物根系等，共获得198个土壤样品。土壤样品于室内自然风干15 d后，研磨并过孔径2mm和0.149mm筛，于塑封袋中干燥保存，送样。

1.2.2 样品测定分析

土壤样品测定的指标包括土壤pH、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾。具体方法为：土壤pH采用电位法测定；土壤有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；采用凯氏定氮法、连续流动分析仪法和元素分析仪法测定土壤全氮含量,碱解扩散法测定土壤水解性氮含量；采用碱熔法和酸溶法测定土壤全磷含量，盐酸-硫酸、氟化铵-盐酸和碳酸氢钠浸提，比色法、连续流动分析仪法和电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤有效磷含量；采用火焰光度法测定土壤全钾；采用1mol/L乙酸铵浸提测定土壤速效钾。

1.2.3 数据分析

原始数据用Excel 2010软件初步整理后，用SPSS 22.0进行数据描述分析、K-S检验、相关性分析，并用Origin 9.0制图。

1.3 土壤pH划分与常规土壤养分分级

根据第二次全国土壤普查得出的土壤养分分级标准，对杨浦区土壤进行等级划分(表1,表2)。

表1 土壤pH等级划分

表2 常规土壤养分分级标准

Table 2 Standard for classification of conventional soil nutrients

2 结果与分析

2.1 杨浦区土壤pH状况

杨浦区66个道路绿地样点土壤pH为7.12—8.18，平均值为7.70，变异系数为2.98%(表3)。该区的土壤pH处于弱碱性水平(pH 7.0—7.5)的样本数量占15.15%，处于碱性水平(pH 7.5—8.5)的样品数量占84.85%，无酸性(pH 4.5—7.0)和强碱性(pH 8.5—9.0)水平土壤。由此可知，杨浦区土壤的pH变异程度极小，整体土壤pH处于弱碱性至碱性水平。

表3 土壤pH统计分析

2.2 杨浦区土壤养分含量及分级

表4和表5为土壤养分含量及其统计学描述。7种土壤养分的含量平均值及其对应全国第二次土壤普查养分分级标准为：有机质26.38g/kg(3级)； 全氮1.25g/kg(3级)； 全磷0.87g/kg(2级)； 全钾7.27g/kg(5级)； 碱解氮99.52mg/kg(3级)； 有效磷23.35mg/kg(2级)； 速效钾 231.66mg/kg(1级)。由此可初步判断，研究区内速效钾、全磷、有效磷含量相对较高，有机质、全氮、碱解氮含量处于中等水平，全钾含量相对偏低。从图2也可以看出，土壤有机质、全氮、碱解氮含量主要集中在3级、4级水平，在1级、2级有少量分布；土壤全磷、有效磷在1级、2级、3级分布较为集中；土壤全钾在5级分布最为集中，占比超过90%，而速效钾则主要分布在1级和2级，3级和4级有少量分布，而在5级、6级无分布。这同样对以上的初步判断进行了补充说明。变异系数的大小可反映样本个体之间的变异程度，其分级为：CV<10%为弱变异性，10%≤CV≤100%为中等变异性，CV>100%为强变异性[9]。7种土壤养分的变异系数在17.50%—73.73%，都属于中等变异。经K-S检验[10]，全钾含量符合正态分布，有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效钾服从对数正态分布，而有效磷经对数转换后仍不服从正态分布。

表4 土壤养分极值与平均值

表5 土壤养分统计分析

Table 5 The statistics of soil nutrient

表6 土壤养分含量指标相关性分析

注：*表示在0.05水平上显著；**表示在0.01水平上显著

2.3 杨浦区城市道路绿地土壤养分含量相关性分析

表6的相关性分析表明，土壤pH与有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量之间都呈现极显著负相关关系，说明随着土壤碱性的增强，土壤的这4个养分指标含量逐渐减少，土壤pH与全钾、速效钾之间的关系不显著。由于土壤中有机碳与全氮之间存在很强的空间一致性，所以有机质与全氮存在极显著相关关系，除此之外，土壤全磷、碱解氮与有机质也呈现极显著相关关系，而速效钾与有机质呈显著相关关系。土壤全氮与全磷之间也呈现极显著相关关系，土壤氮素含量增多对磷素的积累是有利的，这说明随着土壤全氮含量的增加，全磷含量出现显著增加。值得注意的是，土壤全氮与碱解氮、土壤全磷与有效磷之间都存在极显著相关性，说明土壤氮磷库相对充足，能够产生足够数量的碱解氮和有效磷，反映出杨浦区土壤质量相对较好。土壤全钾与速效钾之间相关性不显著，而全钾含量普遍较低，速效钾含量确偏高，这说明土壤供钾潜力虽然较低，但是土壤对植物生长的即时提钾水平却偏高。总体来看，杨浦区土壤养分之间的空间相关性较强，这与贾树海等[11]、陈桂香等[12]研究结论相似。

3 讨论与结论

土壤酸碱度是土壤最重要的化学性质，因为它是土壤各种化学性质的综合反映，它与土壤微生物的活动、有机质的合成和分解、各种营养元素的转化与释放及有效性、土壤保持养分的能力都有关系[13-15]。有研究表明植物种类和植物密度能够显著影响到土壤酸碱度[16-17]，杨浦区土壤pH变异系数仅为2.98%，这一方面是由于研究地区域相对较小，土壤母质性质变化不大，另一方面园林绿化应用树种相对单一，种植密度一致也是导致变异系数低的重要原因。杨浦区土壤总体呈现弱碱性-碱性，相关性分析同样表明，研究区内土壤碱性可能与土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量低存在关系。这可能是由于当土壤碱性过大时，会破坏土壤结构，抑制土壤微生物活动，影响氮元素及其他养分的转化和供应，进而影响到植物的生长发育。因此，对杨浦区碱性土壤进行改良将成为提升土壤质量的重要举措，当前应用最为广泛的是在碱性土壤上施用过磷酸钾和硫酸铵等酸性肥力的肥料，这样既能提高土壤肥力，又能起到改良土壤的作用。

通过本研究区内样本的统计特征来看，全钾在95%的置信度下服从正态分布，有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾在经过对数转换后服从正态分布，并且这6种土壤养分指标的变异系数在17.50%—59.28%，都属于中等变异，说明6种土壤养分在整个研究区空间内分布相对均匀，“两极分化”现象不明显，与祝鑫海等[10]对北京核心区土壤养分空间变异特征研究结果相一致。在无外源营养成分输入的前提下，土壤全钾受土壤母质影响，在小的地域范围内变化幅度不大[18]。杨浦区道路绿地土壤全钾变异系数最低，仅为17.50%，未经对数转换即服从正态分布，说明外源钾肥输入并未导致土壤全钾含量的大幅度变化。土壤速效磷含量变异系数为73.73%，虽仍属于中等变异，但是在对数转换后仍不服从正态分布。这说明杨浦区施肥管理措施改变了土壤速效磷的空间分布状态，使得速效磷在整个空间内分布极不均匀，出现点状或者块状地区局部极多或者极少的现象。

根据第二次全国土壤普查分级标准对杨浦区土壤肥力进行归类，发现土壤有机质、全氮、碱解氮含量处于中等水平，且三者之间存在显著或极显著相关关系，这是由于土壤有机质含量是一种稳定而长效的氮源物质[19]，有机质矿化能够释放出碱解氮[20]，而且有机质中还含有植物和微生物生存所需要的各类营养元素[21]，这说明杨浦区土壤质量总体上处于相对良好的状况。磷素作为植物必需的元素，不仅是植物体内化合物组分，还能参与植物体代谢，影响植物生长发育，被广泛认为是植物生长的限制性元素[22]。土壤全磷作为潜在氮源，而有效磷则是缓效氮源，两者的缺失都会对植物生长造成影响[23]，研究区内土壤全磷和有效磷含量均较高，说明研究区植物生长并未受到缺磷限制，而土壤磷素高度富集后，容易导致土壤及环境污染问题，土壤全钾和速效钾在本研究区内呈现严重的两极分化现象，全钾含量偏低，说明土壤中潜在的钾源较少，而速效钾含量偏高，这可能是由于生长旺盛季节大量施加速效钾肥导致的，但这种做法不利于土壤钾素的积累，对土壤钾素的良性循环造成影响。

本研究通过对杨浦区道路绿地土壤养分进行测定，并运用正态分布检验、土壤肥力分级划分以及相关性分析，对杨浦区土壤养分丰缺状况进行了初步评价，得出土壤总体呈弱碱性-碱性，速效钾含量高，全磷和有效磷含量较高，有机质、全氮和碱解氮含量总体处于中等水平，而全钾含量偏低等结论。针对杨浦区道路率土壤养分含量特征，结合实地施肥管理提出具体建议：(1)改良土壤碱性；(2)控制有机质含量；(3)适当减少施磷；(4)生长季增施钾肥，且不能只施加速效钾肥。本研究将为上海市杨浦区道路绿地土壤施肥管理提供理论研究和数据支持，对城市生态系统可持续发展具有重要意义。