天津市中心城区周边绿地土壤质量综合评价

李硕 刘永涛 程绪江

摘要 通过野外调查与室内分析，研究天津市中心城区周边绿地表层土壤现状，利用改进内梅罗指数法综合评价绿地土壤质量。结果表明，天津市环城四区绿地土壤pH在6.5～8.5的占84.71%，属碱性土;0～20 cm土壤中全钾、全磷、速效钾等含量充足，能够满足植物生长需要;土壤中有机质含量大部分小于12.000 g/kg，含量很低;电导率>1.000 mS/cm占比达10.22%，土壤盐分含量较高，不利于植物生长;天津市环城四区绿地总体肥力属中等，主要表现在有机质积累不足，全氮、碱解氮、有效磷等营养成分不足。

关键词 绿地;土壤肥力;盐渍化;土壤养分;综合评价

中图分类号 X825  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）05-0061-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.016

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Comprehensive Evaluation on Soil Quality in the Green Land Around the Central Area of Tianjin

LI Shuo，LIU Yong-tao，CHENG Xu-jiang

（Tianjin Institute of Geological Survey， Tianjin 300191）

Abstract Through field investigation and indoor analysis， the status of the surface soil of the green land around the central area of Tianjin was studied， and the improved Nemero index method was used to comprehensively evaluate the soil quality of the green land.The results showed that 84.71% of the green soils pH in the four districts around the city in Tianjin was 6.5-8.5， which belonged to alkaline soils.The content of total potassium， total phosphorus， and available potassium in 0-20 cm soil was sufficient to meet the needs of plant growth.The organic matter content in the soil was mostly less than 12.000 g/kg， which was very low.The electrical conductivity>1.000 mS/cm accounted for 1022%， and the soil salt content was high， which was not conducive to plant growth.The overall fertility of the green land in the four districts around the city of Tianjin was medium， which was mainly manifested in the insufficient accumulation of organic matter and insufficient nutrients such as total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus.

Key words Green space;Soil fertility;Salinization;Soil nutrition;Comprehensive evaluation

基金項目

天津市地质矿产勘查开发局项目（津地任〔2018〕3号）。

作者简介 李硕（1988—），男，山东青岛人，工程师，硕士，从事勘查地球化学及应用地球化学研究。

收稿日期 2021-06-25

城市绿地与人类生活关系密切，不仅在净化空气、防沙防尘、城市美化方面起重要作用，而且与城市生态系统良性发展以及人类可持续发展都存在重要意义[1-4]。随着城市化扩张，工业发展和人类活动对城市绿地产生许多不利影响，针对绿地科学的质量评价，不仅能够有助于人们正确认识绿地，同时也为管理者提供重要科学参考，进而不断提高绿地质量，推进和落实绿色可持续发展[5-7]。笔者通过对天津市中心城区周边不同类型的绿地土壤容重、pH、电导率、有机质、速效养分、全量养分等指标进行综合分析，对绿地土壤质量进行评价，为天津市绿地土壤管理和质量提高提供可靠的依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区主要位于天津市环城四区（北辰区、东丽区、西青区、津南区），地理坐标是116°55′53.47″～117°33′43.24″E、38°50′35.55″～39°21′24.65″N，交通便利，属暖温带半湿润季风型大陆性气候，季风显著，四季分明，地貌形态主要为海积冲积低平原，仅北辰区西部为冲积低平原、津南区东南部为海积低平原，全区地形平缓，海拔较低。

1.2 绿地采样分类及分布

依据国家城市绿地分类标准（CJJ/T 85—2002），结合天津市环城四区的绿地实际情况，共采集绿地土壤样品200组，共采集具代表性绿地6类。其中，防护绿地主要分布于天津市城市主干道，如天津外环、快速路旁绿地、铁路防护林等;街旁绿地主要分布于小型道路周边的绿地，还有部分广场绿地;公园绿地主要分布在叶子公园、华明镇公园及一些居民小区内公园等;居住绿地主要是居民小区内的绿地，如明湖苑内小区绿地、溪堤郡小区内绿地、云锦世家内绿地等;公共绿地为主要分布在天津交通职业学院、天津商业大学、天津工业大学、天津师范大学等大学绿地;工业绿地主要为工业用地内绿地，如天津供热厂内绿地、天津华润燃气公司内绿地、纺织厂内绿地等。

1.3 绿地采样与测试

绿地土壤采样点采用混合采样法，共采集5个分样点，每个分样点取样深度在0～20 cm，混合后重量在1.5 kg左右，现场取好混合样放入干净布袋中，布袋上标明样品号，尽快送至样品加工基地进行样品加工，加工完成后一次性送至实验室进行检测。每个采样点配套采集2件土壤容重样品，样品土壤质地须能代表整个绿地地块，容重样品用环刀采取，采集完后环刀两端立即加玻璃盖，用尼龙绳将容重样品捆好以免水分蒸发。样品采集完成后，按批次将样品送至实验室进行检测。

绿地土壤样品测试工作由天津市地质矿产测试中心承担，依据国家标准方法和相关行业标准分析方法[8-10]，结合实验室的实际技术储备情况，采用X射线荧光光谱法（XRF）测全磷、全钾;采用等离子体质谱法（ICP-MS）测速效钾;采用容量法（VOL）测有机质、全氮、碱解氮;采用发射光谱法（ES）测pH、电导率;采用比色法（COL）测有效磷;采用环刀法测容重和含水量。

1.4 绿地土壤质量研究

1.4.1 评价指标选取。

由于绿地土壤质量评价研究相对较少，不同学者对此有不同的评价方法及评价指标，绿地土壤本身也受人类活动影响较大，该研究主要选取能够反映土壤肥力质量的容重、pH、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾等进行评价。

1.4.2 评价方法。

绿地土壤评价方法有很多，如加和法、平均值法、因子分析法、层次分析法、加权平均法等[10-11]，该研究采用改进的内梅罗综合指数法进行综合评价。公式如下：

P=P iave2+P imin22×（n-1n）（1）式中，P为土壤肥力综合系数;P iave为土壤各属性的平均值;P imin为单因子土壤质量分肥力系数中的最小值;n为土壤评价指标个数。公式（1）用P imin代替了原内梅罗公式中的P imax，并加上修正项（n-1）/n。P imin主要突显土壤评价指标中最差的一个对土壤质量的影响;修正项（n-1）/n则反映了该评价结果的可信度，参与评价的属性越多，（n-1）/n就越接近于1，可信度越高[12]。根据P值定量评价土壤质量：P<1.0，差;1.0≤P<1.5，中等;1.5≤P<2.0，良好;P≥2.0，优。

为消除指标量纲的差别，对各指标进行标准化处理。当土壤质量与土壤属性呈正相关时，如有机质、速效钾等，P i 可用下列公式来表达：

P i=P i=C i/X a（C i≤X a）

P i=1+（C i-X a）/（X c-X a）（X a<C i≤X c）

P i=2+（C i-X c）/（X p-X c）（X c<;C i≤X p）

P i=3（C i>X p）（2）

当土壤质量与土壤属性呈负相关时，如容重或pH>7，则P i 可用下列公式来表达：

P i=P i=3（C i≤X p）

P i=2+（X c-C i）/（X c-X p）（X p<C i≤X c）

P i=1+（X a-C i）/（X a-X c）（X c<C i≤X a）

P i=X a/C i（C i>X a）（3）

式中，P i 称为分肥力系数;C i 为指标的测试值;X为指标分级标准[主要参考第二次全国土壤普查、《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014）]，其中 X a、X c 和 X p 分别为“差”级、“中等”级和“良好”级分级标准，具体标准值见表 1。

2 结果与分析

2.1 土壤容重

土壤容重是指在自然状态下单位容积土壤的烘干质量[11，13]。土壤容重随空隙状况而变化，多数土壤容重在1.0～1.8 g/cm3，其数值大小與土壤质地、结构、松紧和有机质含量等有关，在理论和生产实践中具有多方面的实用意义[14]。土壤容重增加会导致土壤通气蓄水能力变差，也不利于植物的生长。

由表2可见，绿地土壤容重变化范围在0.890～1.695 g/cm3，平均值为1.234 g/cm3，各代表性绿地土壤容重含量平均值从大到小依次为居住绿地>公共绿地>公园绿地>工业绿地>街旁绿地>防护绿地。多重比较结果显示，除防护绿地容重含量较低外，其余几种绿地土壤容重无明显差异;主要原因是人流量小、踩踏不严重，而其余几种绿地人流量大、土壤稍紧实。

统计分析表明（表2），天津市环城四区绿地土壤中，78.63% 的土壤容重≤1.350 g/cm3，符合《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014）的要求;21.37% 的土壤容重>1.350 g/cm3，土壤通气性差，土壤紧实硬而缺少团粒结构，植物扎根困难。

2.2 土壤有机质 土壤有机质是土壤养分的主要来源，是土壤肥力的一个重要指标。统计结果显示（表3），有机质含量在表层土中变化范围为3.072～65.177 g/kg，有机质含量≤12.000 g/kg的占63.54%，属于较低水平，原因在于城区周边大部分绿地开发时间较短，有机质积累较少。居住绿地有机质含量相对较高，平均值为16.020 g/kg，公共绿地相对较低，平均值为10.350 g/kg，有机质含量平均值从大到小依次为居住土地>工业绿地>防护绿地>街旁绿地>公园绿地>公共绿地。

2.3 土壤电导率

土壤电导率是能够反映土壤信息的一个重要指标，电导率高低能够反映土壤中含盐量的多少，是土壤是否适合植物生长的重要因素。

由表4可见，天津市环城四区绿地土壤中，电导率平均值为0.475 mS/cm，变化范围在0.140～3.180 mS/cm，多重比较结果显示，工业绿地电导率平均含量相对最高，为0.649 mS/cm，街旁绿地电导率平均含量相对最低，为0.337 mS/cm，防护绿地、公园绿地、公共绿地之间无明显差异。统计分析表明（表4），天津市环城四区绿地土壤中，土壤电导率≤1.000 mS/cm 占比达89.78%，符合《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014），电导率>1.000 mS/cm 占比达10.22%，土壤盐分含量较高，不利于植物生长。其中工业绿地中电导率>1.000 mS/cm 占比最高，达21.43%，土壤质量有待进一步提高。

2.4 土壤pH

土壤pH是评价土壤质量的一个重要指标，pH过大或过小都不利于植物生长和发育[15]。天津市环城四区土壤的酸碱度共分为5级：pH≤5.0，强酸性;5.0<pH≤6.5，酸性;6.5<pH≤7.5，中性;7.5<pH≤8.5，碱性;pH>8.5，强碱性。

由表5可见，天津市城区周边绿地土壤pH均大于7，变化范围为7.360～8.990，平均值为8.171，标准差为0318，变异系数为0.039;多重比较分析显示，不同绿地类型的土壤pH平均含量无明显差异，防护绿地pH符合《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014）占比最高，达到97.44%。统计特征表明（表5），环城四区绿地土壤中，pH在6.5～8.5的占84.71%，符合《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014）;pH>8.5的占15.29%，属于强碱性，不利于植物生长。

2.5 土壤养分元素 土壤养分元素主要有速效养分及全量养分，速效养分是可供农作物直接吸收的，全量养分虽不能直接供植物吸收，却能体现土壤可供养分的潜力，两者均是评价土壤质量的重要因素[16-19]。

2.5.1 土壤全量养分。

由表6可见，天津市环城四区绿地土壤中，全氮含量平均值为1.025 g/kg，变化幅度在0.385～2.140 g/kg;多重比较分析显示，居住绿地全氮平均含量最高，达1.112 g/kg，防护绿地、街旁绿地、工业绿地三者无明显差异;公共绿地与公园绿地之间也无明显差异。各代表性绿地全氮含量平均值由高到低依次为居住绿地>工业绿地>防护绿地>街旁绿地>公园绿地>公共绿地。

天津市城区周边绿地全钾含量全部大于15.00 g/kg，平均值为21.42 g/kg，标准差为1.5，变异系数为0.07，各绿地之间全钾含量相差不大。

天津市环城四区绿地土壤中全磷含量平均值为0.854 g/kg，标准差为0.3，变异系数为0.35;多重比较分析显示，居住绿地土壤中全磷平均含量最高，为0.953 g/kg，公共绿地土壤中全磷平均含量最低，为0.788 g/kg，其余几种绿地无明显差异。

据全国第二次土壤普查养分分级标准，天津市环城四区绿地中全氮含量在中等偏上（>1.0 g/kg）的占51.56%，环城四区绿地土壤中全氮含量一般;全磷含量在中等以上（>0.6 g/kg）的占96.35%，环城四区绿地中的磷供应含量较充足;天津市城区周边绿地全钾含量在中等以上的占100%，绿地土壤中全钾含量充足。

2.5.2 土壤速效养分。

从表7可以看出，

环城四区绿地碱解氮平均值为65.19 mg/kg，变化范围在18.90～168.00 mg/kg，碱解氮平均含量顺序为居住土地>防护绿地>工业绿地>街旁绿地>公园绿地>公共绿地;根据天津市园林绿化土壤质量标准，天津环城四区绿地土壤中碱解氮含量≥40.00 mg/kg占比达85.00%，能够满足符合天津市规范要求，但仍有15.00%绿地土壤中碱解氮含量<40.00 mg/kg，供氮不足。

天津市环城四区绿地土壤中速效钾含量变化在99.44～1 145.00 mg/kg，平均值317.43 mg/kg，整体含量较高;根据天津市园林绿化土壤质量标准，绿地土壤中速效钾含量均超过80.00 mg/kg，全部符合天津市规范要求，土壤中速效钾含量丰富。

天津市环城四区绿地土壤中有效磷含量变化在4.42～121.65 mg/kg，平均值为20.36 mg/kg;绿地土壤中有效磷含量≥8.00 mg/kg达到91.00%，满足《天津市园林绿化土壤质量标准》（DB/T 29-226—2014），有效磷含量<8.00 mg/kg占比为9.00%，供磷能力不足。

2.6 绿地质量综合评价 统计计算发现（表8），天津市城区周边绿地土壤总体肥力为中等（P=1.413），不同类型绿地肥力指数（P）大小依次为防护绿地（1.464）>居住绿地（1461）>工业绿地（1.427）>街旁绿地（1.406）>公园绿地（1.389）>公共绿地（1.332），分析其原因主要是环城四区近几年发展迅速，但缺乏养分积累，整体肥力较低，城市绿地缺乏有效管理与保护也是造成肥力降低的一个重要方面。评价发现防护绿地和居住绿地肥力较高，原因是防护绿地附近人流量小，踩踏不严重，并且防护绿地植被多为乔灌草组合，枯枝落叶有效地补充了土壤，使其营养组分较为充足;居住绿地较好的原因是大部分小区物业完善，管理和维护到位，人为踩踏较少;而公共绿地等肥力较低是因为未受到充分保护，警示或栏杆等保护措施不足，人为践踏较多，甚至出现大面积绿地退化而未及时整治现象。为进一步提高城市绿地总体质量，建议加强城市绿地土壤的管理和保护，避免人为践踏导致容重增加，另一方面针对有机质等营养元素不足的情况，可以通过施加有机肥或者将掉落的树叶残枝等翻耕后埋入土壤，用以提高土壤肥力。

3 结论与建议

通过野外调查和室内分析，系统分析了天津市中心城区周边绿地土壤基本指标和营养指标，对绿地土壤进行了综合评价，结果发现，天津市环城四区绿地土壤pH在6.5～8.5的占84.71%，属碱性土;0～20 cm土壤中全钾、全磷、速效钾等含量充足，能够满足植物生长需要;土壤中有机质含量大部分小于12.000 g/kg，含量很低;電导率>1.000 mS/cm 占比达10.22%，土壤盐分含量较高，不利于植物生长;天津市环城四区绿地总体肥力属中等，主要表现在有机质积累不足，全氮、碱解氮、有效磷等营养成分不足。

为更好维护绿地土壤、提高土壤质量，提出以下几点建议：①针对盐渍化土壤，可通过施加化学改良剂、淋洗脱盐、深翻松耕、换土以及栽种耐盐植物等综合治理措施来进行改良;②提高绿地保护意识，注重绿地土壤保护，避免人为踩踏压实导致容重增加;③绿地土壤有机质、碱解氮等营养成分含量较低，可针对性施加有机肥料或落叶腐烂后翻入土壤来增加土壤营养。

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