重庆市公园绿地种植土壤蓄水性影响因子研究

杨丽军，何琴，张宗洪，朱本国，王丽娟

（1 重庆市风景园林科学研究院，重庆 401329；2 重庆市城市园林绿化工程技术研究中心，重庆 401329；3 重庆市璧山区农产品质量安全中心，重庆 402760）

海绵城市[1]是指城市像海绵一样具有良好渗蓄水性，当雨水充足时，城市海绵体能吸水、蓄水、渗水、净水，而在城市需要水分时，城市海绵体又能将水释放出来加以利用。因此，建设海绵城市首要考虑的问题是城市“海绵体”[2]，城市“海绵体”包括河、湖、池塘等水系，也包括园林绿地、渗透铺装这样的城市配套设施。土壤作为主要的类“海绵体”，在海绵城市、生态园林城市的可持续发展中发挥着重要作用。

理想状态的土壤海绵体[3]，在“渗、滞、蓄、净、用、排”等各个方面有着优秀的表现，人们在研究中常用土壤持水量指标来评价土壤海绵特性的蓄水性。在现代城市功能构成中，城市公园在维护城市生态系统、改善城市人居环境、满足人们美好向往等诸多方面有着重要作用。公园绿地种植土壤是公园建设的基础，当城市公园建设力度加大时，会显著提升了其在城市绿地土壤中的重要程度。因此，在研究海绵城市土壤类海绵体时，以公园绿地土壤为研究对象，选择土壤最大持水量作为土壤海绵体蓄水性指标，探讨其影响因子，为改善公园绿地土壤蓄水性，促进海绵城市基础建设提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料来源

研究的土壤样品采自重庆市核心城区的沙坪公园、滨江公园、大龙山公园等5 个大型公园，以每个公园8组样品的采样密度布设，一共采集40 个土壤样品。

1.2 样品采集方法

每组样品由1 个表层混合样和1 个环刀原状样组成。在采集表层混合样品时，采用棋盘法布设3 个采集点，先用采样铲将0～5cm 表面覆盖层剥离，然后采集5～25cm 处土壤样品，将各点样品混匀后用四分法进行分取，取约1.0kg 土样为1 个土壤待测样品。采集环刀样品时，应不破坏土壤原状，表层混合样自然风干后制样进行检测。

1.3 样品分析

以森林土壤行业标准“水分——物理性质的测定”（LY/T1251-1999）为依据，进行土壤样品检测分析。土壤最大持水量采用环刀法测定。土壤干容重、土壤鲜样容重、土壤最大湿容重为土壤容重指标；土壤质量含水量、土壤田间持水量、土壤最大持水量为土壤水指标；土壤毛管孔隙度、土壤非毛管孔隙度、土壤总孔隙度为土壤孔隙度指标。

2 结果与分析

2.1 样品检测结果

按照检测方法，对待测土壤各个指标进行检测分析，检测结果（见表1）。结果显示，40 个供试样品土壤最大持水量在208～745g/kg 范围内，平均值为374g/kg，变异系数为33%，说明在不同公园内，土壤最大持水量存在差异，但差异不大。

表1 样品检测结果

2.2 相关性分析

将土壤最大持水量与土壤容重、土壤水、土壤孔隙度分别进行相关性分析，相关系数见表2。

表2 土壤最大持水量与土壤物理性质之间的相关系数

2.2.1 土壤最大持水量与土壤容重。通过相关性分析可知，供试土壤中土壤最大持水量与土壤干容重、土壤鲜样容重、土壤最大湿容重均呈极显著负相关关系。相关系数分别为r1=-0.959，拟合曲线为Y1=-0.0016X+1.952；r2=-0.670，拟合曲线为Y2=-0.0027X+2.728；r3=-0.563，拟合曲线为Y3=-0.0021X+2.731。此现象说明，随着土壤容重的增大，土壤最大持水量呈减少趋势，也就是说，较高的土壤容重不利于土壤蓄水。从土壤最大持水量与土壤干容重相关系数高达0.959，可以认为，排除了土壤气相、液相干扰因素外，土壤本身的固相构成是重要的影响因素。

图1 公园绿地土壤最大持水量与土壤容重相关拟合曲线

图2 公园绿地土壤最大持水量与土壤水相关拟合曲线

2.2.2 土壤最大持水量与土壤水。通过相关性分析可知，供试土壤最大持水量与土壤质量含水量、土壤田间持水量、土壤毛管持水量均呈极显著相关关系，相关系数分别为r1=0.412，拟合曲线为Y1=0.1963X+110.77；r2=0.612，拟合曲线为Y2=0.3839X+24.807；r3=0.803，拟合曲线为Y3=0.4016X+103.4。可以看出，土壤最大持水量与毛管持水量相关系数最大，为0.803。分析认为，土壤最大持水量作为土壤可以吸纳水的最大程度，关键是取决于土壤毛管的持水能力。因此，调节土壤最大持水能力应调节土壤毛管的持水能力。

2.2.3 土壤最大持水量与土壤孔隙度。通过相关性分析可知：供试土壤最大持水量与土壤毛管孔隙度相关性不强，相关系数r1=0.161，拟合曲线为Y1=0.0124X+28.585；与土壤非毛管孔隙度、土壤总孔隙度呈极显著相关关系，相关系数分别为r2=0.816，拟合曲线为Y2=0.0495X+3.7647；r3=0.955，拟合曲线为Y3=0.0542X+27.382。土壤最大持水量就是土壤孔隙全部充满水后土壤所能保持的最大含水量。可以看出，土壤总孔隙度越大，所能包含的水就越多，同时起到重要作用的是土壤中非毛管孔隙度。

图3 公园绿地土壤最大持水量与土壤孔隙度相关拟合曲线

2.3 逐步回归分析

利用SPSS 软件进行逐步回归分析，从大量因子中逐步剔除掉对因变量影响不显著的因子，直到没有显著的自变量被选入回归方程，也没有不显著的自变量从回归方程中被剔除为止，从而筛选出影响最显著的因子作为自变量，建立最优的多元线性回归方程。

设因变量y=土壤最大持水量，自变量X1=土壤干容重；自变量X2=土壤鲜样容重；自变量X3=土壤最大湿容重；自变量X4=土壤质量含水量；自变量X5=土壤田间持水量；自变量X6=土壤毛管持水量；自变量X7=土壤毛管孔隙度；自变量X8=土壤非毛管孔隙度；自变量X9=土壤总孔隙度。

将公园绿地土壤最大持水量及其他自变量检测结果输入SPSS 软件，执行逐步回归分析，分析结果（见表3、4、5、6）。

表3 输入的变量a

表4 已排除的变量b

表5 模型汇总b

表6 回归系数a

经过逐步回归分析，逐步剔除掉不显著的自变量后，筛选出的自变量为土壤干容重和土壤总孔隙度，其调整后的决定系数R2=0.963，可以解释因变量96.3%的变化，F 值对应的Sig 值小于0.05，F 检验极显著。列回归方程为y=-311.241X1+8.392X9+390.681，t 检验极显著。

3 结论

土壤最大持水量与土壤容重、持水量和孔隙度的相关性显著程度排序为：干容重（极显著负相关）＞总孔隙度（极显著正相关）＞非毛管孔隙度（极显著正相关）＞毛管持水量（极显著正相关）＞鲜样容重（极显著负相关）＞田间持水量（极显著正相关）＞最大湿容重（极显著负相关）＞质量含水量（极显著正相关），与毛管孔隙度相关性不强。经逐步回归分析，土壤干容重、总孔隙度是影响公园绿地土壤最大持水量的主要因子，并建立回归方程为y=-311.241X1+8.392X9+390.681。

因此，在公园绿地种植土壤发挥海绵体特性时，为了最大程度蓄水，而要保持土壤干容重低、总孔隙度高的状态。可以通过土壤改良工程、种植土壤调配等手段，改善种植土壤固相结构，使土壤具有良好的孔隙度，达到类海绵体状态。若土壤最大持水量有量化值，则可根据回归方程进行土壤容重、孔隙度在建设中的控制。