武汉中心城区道路绿化带土壤调查分析与改良对策

孟 莹 纪丹丹 刘妍君 邓永成

(武汉市园林科学研究院 武汉 430081)

随着城市建设和开发规模不断扩大，城市环境问题日益突出，政府对城市绿化建设的投入也越来越大。武汉市政府先后提出并积极创建“国际湿地城市”和“国家生态园林城市”，提高城市绿化效果，改善环境质量，对城市道路绿化效果和质量也日益重视。土壤不仅是植物生长必需的介质，也是植物的养分源泉，其质量直接关系到城市绿化效果。而城市道路绿化土壤是一种特殊的城市土壤，其土体来源复杂，掺杂大量的死土、底土以及石砾、建筑垃圾等废弃物，这强烈改变了土壤理化性质，破坏了结构特性，使养分缺失，不利于园林植物的生长。以兰州市道路绿化土壤为例，普遍存在物理性质差、酸碱失衡、养分含量低的问题[1]，影响城市园林绿化景观效果，提高城市园林绿化的管护难度。因此，为了武汉市道路绿化的可持续发展，本研究以7个中心城区道路绿化带土壤为对象，对其进行理化性质的测定分析，更好地了解武汉市城市道路绿化土壤质量和存在问题，并提出合理化改良措施建议，了解城市道路绿化长期演替过程中土壤质量的变化趋势。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

武汉市属副亚热带湿润气候区，雨量充沛，热量丰富。年均气温15.8～17.5 ℃，夏热冬寒，春季冷暖多变，初夏梅雨，伏早，秋旱频繁，年日照总时数1 810～2 100 h，年平均降雨量1 300 mm。武汉市城市主干道两边绿化园林植物丰富，主要以香樟、悬铃木、栾树、桂花、银杏、广玉兰、石楠、无患子、女贞、合欢、雪松等乔木和红檵木、黄杨、金森女贞、龙柏、紫薇、茶梅、月季、樱花、海棠、紫叶李等灌木为主。

1.2 土壤样品采集与处理

本研究以武汉市中心城区主干道绿化带土壤为研究对象，7个中心城区共设计采样点位55个，其中武昌区9个、洪山区2个、青山区7个、硚口区5个、江岸区8个、江汉区9个、汉阳区15个，具体点位分布如图1所示。每个样点按照随机多点混合分0～30 cm、30～60 cm和60～90 cm三层采集土样，其中5个点位因土层厚度有限未取到深层土样，共采集混合土样160个。

图1 武汉中心城区道路绿化土壤采样点分布

1.3 测定方法

本研究采用电极法测定pH值，电导法测定EC值、环刀法测定土壤容重，烘干法测定土壤含水量、重铬酸钾—硫酸氧化法测定有机质、碱解扩散法测定测定碱解氮、NaHCO3—钼锑抗比色法测定速效磷、NH4OAc浸提—火焰光度法测定速效钾。采用SPSS 23.0和Origin 9.0软件进行数据处理。

2 结果与讨论

2.1 土壤容重

土壤容重可以指示土壤结构、透水透气性以及保水、保肥能力。根据对武汉市中心城区55个点位道路绿化表层土壤的容重测定结果显示，土壤容重较高，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%的土样容重高于《绿化种植土壤》标准中要求的≤1.35 g·cm-3。当土壤容重达1.4～1.5 g·cm-3时，绿化植物根系的生长会受到严重阻碍[2]。武汉市中心城区道路绿化土壤容重变异系数低，仅为0.11，即说明容重高已成为武汉市道路绿化土壤的普遍现象。此外，测定结果显示土壤含水量高，平均值为15.55±5.13%(表1)，土壤潮湿、板结紧实，会直接降低其通气和养分交换性能，显著影响雨水和营养物质的入渗以及在土壤中的再分布，不利于园林植物的生长发育。

表1 土壤理化性质的统计特征

土壤容重过高已成为城市绿化土壤的共性问题，如香港行道树土壤容重都高于1.30 g·cm-3[3]，深圳城市绿地表层土壤容重更大，平均1.55 g·cm-3，土壤孔隙度小，平均为39.68%[4]，上海中心城区有37.72%的绿地土壤容重大于1.35 g·cm-3，不符合标准要求[5]。综合分析结果研究认为，武汉中心城区道路绿地土壤容重过高一方面是因为武汉本土土壤质地决定，土壤颗粒以壤土和粘壤土为主，质地黏重，易积水、板结，从而引起土壤容重偏大；另一方面与人为干扰直接相关，随着城市建设步伐的加快，大量的废弃物、建筑垃圾、石砾等混入园林土壤中，不仅挤占地下空间，还会破坏土壤的物理结构与养分生态平衡。伍海兵的研究还证明了上海中心城区绿地土壤的容重与饱和持水量、田间持水量、毛管孔隙度等物理性质具有极显著的相关性[5]。容重过高对植物根系的生长和养分吸收非常不利，易造成种植植物生长衰退或死亡，武汉中心城区道路绿化土壤容重过高，可能成为绿化植物生长的主要障碍因子之一。因此，土壤容重和物理结构的改善对绿地土壤质量的提升极为重要，需引起高度重视。

2.2 土壤pH值特性

pH值是土壤重要的基本性质之一，分析结果表明(表1)，武汉中心城区绿化道路土壤pH值6.70～9.03，均值8.10±0.43，较自然土壤明显增高。其中只有11.58%的土壤样品pH值<7.5，39.02%土壤样本的pH值超过8.3，呈强碱性，非常不利于桂花、雪松等喜酸性园林植物的生长发育。不同层次土壤pH值之间无明显差异。园林绿化土壤中掺杂着大量的水泥、石块、建筑垃圾等，会向土壤中释放了大量的碳酸盐和Ca，是导致土壤pH值的升高的主要原因[4]。土壤pH值过高会直接降低土壤中养分的有效性，易导致植物微量元素的缺乏，同时也会影响微生物群落的结构和活性，从而影响土壤中营养物质的转化[6]。

2.3土壤有机质含量

土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标，是植物养分的直接来源，并且在一定程度上能够改善土壤物理结构，调节水养平衡。本研究结果显示，武汉市中心城区道路绿化土壤的有机质含量范围在0.17～36.4 g·kg-1之间，其中表层土(0～30 cm)有机质平均含量为8.61 g·kg-1，显著高于中层土(30～60 cm，均值4.74 g·kg-1)和深层土(60～90 cm，均值4.41 g·kg-1)含量，但明显低于深圳城市绿化土壤表层土(0～20 cm)有机质的含量(15.63 g·kg-1)[4]。根据全国第二次土壤普查土壤肥力状况分级标准[7]，道路绿化表层土壤有机质含量处于低水平，而中层和深层土壤有机质均处于极低水平(<6 g·kg-1，图2)，这表明武汉市中心城区道路绿化土壤整体较为贫瘠。此外，有机质含量的变异系数与其他理化指标相比最大，达1.22，这可能是由于武汉市中心城区道路绿地不同的养护方式和管理差异，也可能是绿化土壤中掺杂的不同来源的客土导致的。

图2 土壤有机质含量分布频率

2.4 土壤速效养分特征

土壤速效氮、磷、钾均是植物生长发育必需的大量矿质营养元素，而EC值是表层土壤中可被植物迅速利用的矿质营养的一个重要指标，是判定土壤中盐类离子是否限制作物生长的因素。

结果表明，武汉市中心城区道路绿化土壤EC值的变换范围为0.014～1.231 mS·cm-1，平均0.144 mS·cm-1(表1)，仅两个土样的EC值大于0.5 mS·cm-1，有60.37%土样的EC值小于0.15 mS·cm-1，低于《绿化种植土壤》标准中的要求，且不同深度土壤EC含量之间无明显差异，表明土壤矿质营养缺乏。

土壤碱解氮含量变幅为2.56～162.30 mg·kg-1，平均43.68 mg·kg-1(表1)，大多数土壤碱解氮含量小于60 mg·kg-1，0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm土壤分别达到66.1%、80.8%、78.8%(图3)，表层土壤含量显著高于中层土壤(p<0.05)，与深层土壤无明显差异，其均值含量都处于低水平，表明氮素养分严重缺乏。

土壤有效磷含量分布范围大，在2.37～129.03 mg·kg-1之间，变异系数为1.18，分布不规律。含量小于5.0 mg·kg-1的只占5.62%，29.38%的土壤样品处于中等水平(5～10 mg·kg-1)；含量10 mg·kg-1以上者占63.75%，达到丰富程度(图3)，不同深度土壤有效磷含量之间无明显差异。说明武汉市城市道路绿化土壤速效磷含量较高，这与深圳市绿地土壤[4]和武汉市园林土壤[8]的研究结果一致。结合有机质和碱解氮分析结果，发现武汉市中心城区道路土壤有效氮素养分缺乏，N/P比例严重失调，不能满足植物正常生长需求。

图3 土壤碱解氮和有效磷含量分布频率

土壤速效钾平均值为108.27±60.17 mg·kg-1，分布在0.11～345.04 mg·kg-1之间，如图4所示，三个层次土壤速效钾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)，表层平均含量显著高于中、深层土壤(P<0.01)。有12.50%土壤样品的速效钾含量很高，大于170 mg·kg-1；13.75%的土壤样品速效钾含量高，在125～170 mg·kg-1之间；只有18.75%的土壤样品土壤速效钾含量小于70 mg·kg-1；55.0%土壤样品速效钾含量在70～125 mg·kg-1之间，表明武汉市城市道路绿化土壤整体有效钾含量较高，基本可以满足园林植物生长的需要。

图4 土壤速效钾含量分布频率

3 结论与对策

3.1 结论

武汉城市道路绿化土壤容重大，砾石含量高，无明显剖面层次，结构性差。pH值平均值为8.10±0.43，以碱性为主，显著高于自然土壤，易造成土壤微量元素的缺失，不利于喜酸园林植物的生长。土壤养分含量低，分布不均衡，其中有机质含量范围为0.17～36.4 g·kg-1，均值5.92 g·kg-1，总体处于极低水平，变异系数为1.22，空间差异最大。土壤氮素缺乏，N/P比例失调，碱解氮含量范围为2.56～162.30 mg·kg-1，均值43.68 mg·kg-1，处于较低水平，有效磷含量范围为2.37～129.03 mg·kg-1，均值22.67 mg·kg-1，处于高水平，速效钾含量均值108.27 mg·kg-1处于中上水平，基本满足植物生长需求。表层土壤(0～30 cm)的有机质与速效钾含量显著高于中、深层土壤(30～60 cm、60～90 cm)，其余理化性质土层之间无明显差异。

3.2 改良对策

3.2.1 针对新建绿化带土壤改良措施

(1)清除杂质。为植物获取必要的生长空间，对有效种植层内含有固体废弃物、石砾等杂质，采用挑拣、过筛等方式予以剔除，尽量避免伤及根系。当种植层下存在混凝土板等隔断层时，须将其铲除，保证土壤有效种植层与地下土层链接。

(2)客土置换。对乔木区域(深度1 m)、灌木及地被区域(表层40～60 cm)土壤进行置换。根据武汉市道路绿化土壤性质，建议置换客土配方为：乔木——原土∶黄沙∶泥炭土∶有机肥=7.0∶1.0∶1.5∶0.5；灌木及地被——原土∶黄沙∶泥炭土=5∶3∶2

(3)加强排水。由于武汉夏季雨水较多，高温高湿的环境造成土壤渍水是新栽种的植物成活率及后期生长危害带来严峻考验。在进行植株栽种时，通过增设排水暗管、人工透气管的方法，加强绿地排水。一方面改善植物根部的透气性，一方面便于后期抽取积水，也可以定期施用菌剂、营养剂来改善土壤状态。

3.2.2 针对已建绿化带土壤改良措施

(1)改善土壤物理结构。由于建设过程中大量机械碾压以及土壤本身的问题，使此区域土壤呈现严重的板结状态，必须对土壤进行结构性改良。主要通过深翻松土、添加改良剂、打孔等措施对土壤紧实性进行改良。树穴土可在树干周围打洞，添加改良剂，或挖坑取土后添加改良剂并混合后在回填，深度不得低于60 cm；灌木及地被深翻或打孔并添加改良剂，深度不得低于40 cm。

(2)调节土壤pH值。除高温季节外适时进行。可在中耕除草时进行，也可及时进行。单施或配施石膏、腐殖酸、硫磺、硫酸亚铁等。根据偏碱性程度每公顷绿地单施石膏粉用量为10～15 t，分2～3 a施用；每公顷绿地单施硫磺粉用量为450～900 kg，分2～3 a施用。

(3)合理使用有机肥改良。有机肥料主要由营养土、泥炭，腐熟的园林废弃物、饼肥等的有机物复合而成，施有机肥宜在秋末冬初进行。行道树施肥宜用钻孔穴施法，在靠近树池四周，用土壤钻孔机在四个角钻施肥孔，将肥料施入孔后用种植土覆盖孔口，及时浇透水[9]。另外，可在钻孔处加放人工透气管，用以改善植物根部的透气性，便于养护单位抽取树穴内的积水，并且可以定期施用菌剂、营养剂来改善土壤状态。