昆山市典型市郊绿地土壤肥力特征分析

王贤超，周丕生

（上海交通大学，上海 220240）

城市绿地土壤不仅提供植物所必需的营养元素，决定了植物长势的优劣，还具有经济、环境和生态功能，在城市生态系统中扮演着重要的角色。它与城市的绿化、环境污染防控、人民群众的生活质量息息相关，并在城市生态文明建设与可持续发展中发挥重要的作用[1]。然而，随着人们生活品质的提高和审美标准的不断提升，设计者在园林规划中往往极力追求景观之美，运用大量的设计手法或者植物配置来展现景观意境，同时大力发展市区绿化，其间不仅忽略郊区绿化，也忽略了土壤对于植物生长的重要性，造成目前土壤质量状况每况愈下，污染严重，影响了景观质量与效果。为了建设生态文明，实现社会的可持续发展，人们必须高度重视土壤 问题。

昆山因其多样的生物、优质的生态、丰富的植物而享誉全国。当前，昆山积极以“建设生态文明与可持续性发展社会”的理念作为奋斗目标，打造适宜人类居住的绿色城市。本文选取昆山典型市郊土壤进行现场调查，并根据调查结果对土壤肥力质量进行全面评价，为昆山建设“海绵城市”，营造良好的植物生长条件提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

昆山市位于江苏省苏州市，其下共有10 个镇：玉山镇、巴城镇、花桥镇、周市镇、千灯镇、陆家镇、张浦镇、周庄镇、锦溪镇、淀山湖镇。昆山市目前建成区绿地率达到40.34%，绿化覆盖率达到44.27%；城镇绿化覆盖率达43.05%，人均公园绿地达到14.6 m2[2]。 本次选择昆山市的各个镇进行野外土壤采集，覆盖公园、公共绿地、湿地、道路绿地、工业用地及农田，采集表层土样（0 ～20 cm）358 个，另采集18 组剖面样品，剖面按照0 ～20 cm、20 ～40 cm、40 ～90 cm 分层采集，采样遵循多点混合原则。

1.2 分析方法

土壤分析指标包括：pH 值、电导率（EC）、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾。其中，pH、EC 采用电位法，有机质采用重铬酸钾-外加热法，水解性氮采用碱解扩散法，有效磷采用比色法，速效钾采用乙酸铵-火焰光度计法，具体可参照《森林土壤分析方法》[3]。

1.3 数据统计分析

数据处理采用Microsoft Office Excel 2016。

2 结果与分析

2.1 土壤肥力单因子评价

2.1.1 土壤pH、EC 值

昆山市pH 值范围为4.8 ～9.3，平均值8.21。pH 值分布频率如图1所示。0.56%的土壤样品pH 值≤5.0，为强酸性；pH 值在5.0 ～6.5 占3.91%，为酸性；pH 值在6.5 ～7.5 占6.98%，为中性；pH 值在7.5～8.5占41.07%，为碱性，其中，pH值在8.0～8.5有32.40%；pH 值≥8.5 有47.48%，为强碱性。昆山全市绿地土壤样品以强碱性为主，碱性次之。通常认为，pH 微酸性（6.5 ～7.5）最适宜大多数植物生长。可见，大多数植物在昆山不适宜生长，pH 过高影响植物长势，影响景观效果。

图1 昆山土壤样品pH

通常认为，土壤电导率在0.12 ～1.20 mS/cm 不会对植物生长造成危害，而电导率在0.35 ～1.0 mS/cm 则有利于植物生长，当土壤电导率高于1.5 mS/cm，除耐盐植物外，大多数植物生长会受到明显抑制。若电导率太高，则会产生盐害现象；相反，若电导率太低，则会造成植物无法获取足够的土壤可溶性养分[4]。

昆山土壤样品的EC 范围为0.017 ～1.080 mS/cm， 平均值为0.094 mS/cm。EC 分布频率如图2所示。84.08%的土壤样品EC ≤0.12 mS/cm，偏低；0.12～0.35 mS/cm 占13.97%；0.35 ～1.0 mS/cm 有1.67%，有利于植物生长；1.0 ～1.5 mS/cm 有0.28%；EC ≥ 1.5 mS/cm 为0。整体来看，昆山绿地土壤EC 值偏低且速效养分含量也较低，说明土壤存在盐分的毒害较小。

图2 昆山土壤样品EC 值

2.1.2 土壤有机质

土壤有机质含量的高低决定了植物长势的优劣，是评价土壤肥力的重要指标之一[5]。昆山土壤有机质含量范围为2.37 ～106.00 g/kg，平均值为17.0 g/kg。有机质分布频率如图3所示。有机质含量低于6 g/kg 的土壤样品占1.67%；含量在6 ～10 g/kg占12.85%；含量在10 ～20 g/kg 占61.45%；含量在20 ～30 g/kg 有17.6%；含量在30 ～40 g/kg 有4.47%；含量高于40 g/kg 占1.96%。根据全国第二次土壤普查土壤肥力分级标准，昆山土壤有机质适合大多数植物的生长需要，属于中等水平[6]。

图3 昆山土壤样品有机质

2.1.3 土壤水解性氮、有效磷、速效钾

植物的生长发育情况取决于土壤速效养分（水解性氮、有效磷、速效钾）的高低[5]。昆山土壤样品的水解性氮含量范围为0.75 ～213 mg/kg，平均值为50.3 mg/kg。样品水解性氮分布频率如图4所示。水解性氮含量低30 mg/kg 的土壤样品占22.90%；含量在30 ～60 mg/kg 有46.10%；含量在60 ～90 mg/kg 占22.90%；含量在90 ～120 mg/kg 占5.87%；含量在120 ～150 mg/kg 有1.40%，含量超过150 mg/kg 占0.83%。根据全国第二次土壤普查土壤肥力分级标准，土壤水解性氮属于较低水平[6]。

图4 昆山土壤样品水解性氮

有效磷含量以P2O5计，下同。样品有效磷含量分布频率如图5所示。含量范围在1.82 ～78.4 mg/kg， 平均含量为8.84 mg/kg。有效磷含量低于3 mg/kg 的土壤样品占6.70%；含量在3 ～5 mg/kg 占25.42%；含量在5 ～10 mg/kg 有44.41%；含量在10 ～20 mg/kg 有17.04%；含量在20 ～40 mg/kg 占5.03%；含量高于40 mg/kg 占1.40%。根据全国第二次土壤普查土壤肥力分级标准，有效磷属于较低水平[6]。

图5 昆山土壤样品有效磷

土壤样品速效钾含量（以K2O 计，下同）范围为34.2 ～343.00 mg/kg，平均值为141 mg/kg。样品速效钾含量分布频率如图6所示。速效钾含量在30～50 mg/kg 的土壤样品有0.84%；含量在50 ～100 mg/kg占23.18%；含量在100 ～150 mg/kg 占40.23%；含量在150 ～200 mg/kg 占23.18%；含量大于200 mg/kg 有12.57%。由此可知，土壤速效钾相对丰富。

图6 昆山土壤样品速效钾

2.2 土壤肥力垂直分布特征

养分元素的剖面分布规律是开展肥力评价的重要依据[5]。如表1所示，pH 值亚层和底层均高于表层，整个剖面都表现为碱性；而EC 值则表现从上到下逐渐增加的趋势，这可能与昆山地理位置有关，下层土壤受海水中盐分离子的影响较大；土壤有机质和水解性氮则呈现相对一致的规律，即从上到下逐渐降低，而有效磷和速效钾则没有一致规律性。

表1 昆山土壤样品不同层次养分含量

2.3 土壤肥力综合评价

目前，随着GIS 技术、模糊数学、统计学等在土壤评价中的应用，土壤质量评价方法呈现多元化的趋势。所以，应根据实际情况，选择适应的评价方法。内梅罗（Nemero）综合指数法是目前较为广泛采用的评价方法，因此本文选取该法进行土壤肥力指标综合评价，并主要选取6 项评价因子：pH、EC、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾。由于各个评价指标之间的量纲不一样，因此首先要对各个评价指标进行标准化，以消除各评价指标之间的量纲差别。标准化处理的方法如下：

当属性值属于差一级时，即Ci≤Xa，Pi=Ci/Xa；

当属性值属于中等一级时，即Xa＜Ci≤Xc，Pi=1+(Ci-Xa)/(Xc-Xa)；

当属性值属于较好一级时，即Xc＜Ci≤Xp，Pi=2+(Ci-Xc)/(Xp-Xc)；

当属性值属于好一级时，即Ci＞Xp，Pi=3。

土壤质量指数采用内梅罗公式计算：

式中，P为土壤综合肥力系数；Pi为土壤各属性分肥力系数；Pimin为各分肥力系数中的最小值；（n-1）/n为修正项。

由于土壤肥力各指标存在量纲的差异性，因此在计算Pi时首先需要对各肥力指标进行标准化处理。为了突出土壤属性中最差一项指标对肥力的影响，其间采用Pimin代替原内梅罗公式中的Pimax，即突出限制性因子。

其次，为了反映可信度，增加修正项（n-1）/n， 即参评土壤属性项目（n）越多，可信度越高，根据计算的综合肥力系数给出土壤的肥力评价[7]。P≥2.7说明土壤很肥沃；1.8＜P＜2.7说明土壤肥沃；1.8＜P＜0.9 说明土壤肥力中等；P＜0.9 说明土壤贫瘠。

结果表明，昆山绿地土壤质量主要养分综合指数范围为0.14 ～1.99，平均值为0.97，土壤主要养分质量属于“中等”。绿地土壤主要养分指数的频率分布如图7所示，38.55%的土壤主要养分指数小于0.9，土壤质量为“贫瘠”；养分指数在0.9 ～1.8 占60.89%，土壤质量属于“中等”；养分指数在1.8 ～2.7占0.56%，土壤质量为“肥沃”。

图7 昆山土壤肥力等级（主要养分）

3 结论

昆山全市绿地土壤样品以强碱性为主，碱性次之。全市绿地土壤EC 偏低，说明土壤存在盐分毒害可能性较小，土壤有机质属于中等水平；土壤水解性氮、有效磷属于较低水平；速效钾相对丰富。昆山不同层次土壤养分含量差异显著，pH 值都表现为碱性；而EC 值则表现出从上到下逐渐增加的趋势；土壤有机质和水解性氮则呈现相对一致的规律，即从上到下逐渐降低，而有效磷和速效钾则没有一致规律性。由内梅罗综合肥力指数评价结果得出，昆山绿地土壤质量主要养分综合指数范围为0.14 ～1.99，平均值为0.97，60.89%的土壤主要养分指数在0.9～1.8，土壤主要养分质量属于“中等”。