萬 欣，李文斌，黃海濤，江 浩*，祝亞云

(1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153； 2. 江蘇揚(yáng)州城市森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站，江蘇 揚(yáng)州 225000；3.揚(yáng)州市茱萸灣風(fēng)景區(qū)管理處，江蘇 揚(yáng)州 225000； 4.揚(yáng)州市志遠(yuǎn)綠化景觀設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225100)

城市森林土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成之一，對(duì)維持可持續(xù)的城市生態(tài)環(huán)境具有重要作用[1]。隨著我國城市綠化進(jìn)程的快速發(fā)展及人們對(duì)城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，城市森林建設(shè)成為城市建設(shè)和評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。有研究報(bào)道，土壤理化性質(zhì)的退化是導(dǎo)致城市植物長勢(shì)不佳的主因[2-3]。土壤理化性質(zhì)不僅影響植物生長，而且會(huì)影響城市地表徑流、城市洪澇和雨洪利用效果，從而影響城市土壤生態(tài)功能的發(fā)揮[4-5]。

江蘇省揚(yáng)州市是長江下游平原水網(wǎng)型中等城市森林建設(shè)的典型代表。2015年國家林業(yè)和草原局正式批復(fù)了江蘇揚(yáng)州城市生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站，主站點(diǎn)選擇在揚(yáng)州市廣陵區(qū)茱萸灣風(fēng)景區(qū)，并選擇6個(gè)不同植被種類的林地作為長期固定監(jiān)測(cè)樣地，開展該區(qū)域內(nèi)城市森林的長期定位觀測(cè)與研究。城市森林土壤是研究城市生態(tài)系統(tǒng)的重要內(nèi)容，土壤理化性質(zhì)是了解土壤質(zhì)量狀況的重要和唯一途徑。本研究以這6個(gè)樣地土壤為研究對(duì)象，通過測(cè)定其土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解性氮、有效磷、速效鉀等7個(gè)指標(biāo)，分析土壤理化性質(zhì)特征，闡明該區(qū)域內(nèi)不同植被種類的土壤質(zhì)量狀況，以期為該區(qū)域今后的城市森林長期定位觀測(cè)和研究以及該區(qū)域的土壤養(yǎng)護(hù)管理提供最基礎(chǔ)的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

本研究地點(diǎn)設(shè)在江蘇揚(yáng)州市城市生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站的主站(茱萸灣風(fēng)景區(qū)內(nèi))，坐標(biāo)為東經(jīng)119°28′56″，北緯32°26′24″，屬于長江下游平原地區(qū)，面積約50 hm2，該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候向溫帶季風(fēng)氣候的過渡區(qū)，平均海拔2 m，年均氣溫15.8 ℃，年均降水量864 mm。該區(qū)域的植被為地帶性次生林植被，林分生長良好，在長江下游平原水網(wǎng)地區(qū)具有典型性和代表性。經(jīng)實(shí)地調(diào)查取點(diǎn)，確定6個(gè)不同植被種類的城市森林樣地作為本研究的樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)各設(shè)置樣地1個(gè)。樣地的具體位置和概況見圖1，2和表1。

圖1 研究樣地的地理位置

表1 樣地概況

圖2 1—6號(hào)固定樣地照片

1.2 土壤樣品采集和處理

在每個(gè)樣地內(nèi)的四角與中心選取采樣點(diǎn)5個(gè)，將表面的腐殖質(zhì)層移除后，用土鉆采集土壤深度0—20 cm的土層，挑出凋落物、細(xì)根和小石塊等雜物(以減少異質(zhì)性帶來的影響)后充分混合。土壤樣品過2 mm尼龍篩放入自封袋密封，以備測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1.3 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定[6]

土壤pH值的測(cè)定采用pH酸度計(jì)法；土壤有機(jī)質(zhì)(OC)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法；土壤全氮(TN)的測(cè)定采用全自動(dòng)凱氏定氮法；土壤全磷(TP)的測(cè)定采用鉬銻抗比色法；土壤水解氮(HN)的測(cè)定采用堿解蒸餾法；土壤有效磷(AP)的測(cè)定采用雙酸浸提法；土壤速效鉀(AK)的測(cè)定采用火焰光度計(jì)法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

土壤理化的數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)處理過程中,先對(duì)全部的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差同質(zhì)性和正態(tài)分布檢驗(yàn)，如發(fā)現(xiàn)其中有非正態(tài)分布數(shù)據(jù)，則需要進(jìn)行開方轉(zhuǎn)換。然后通過單因素方差分析方法,對(duì)全部的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定不同林型間所有變量的差異。

2 結(jié)果與分析

6種植被種類的土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果如表2所示。在各植被類型中，土壤pH值存在顯著性差異，除了5號(hào)松柏林和6號(hào)雜闊林的土壤偏酸性(pH<7)值之外，其他類型土壤都偏堿性，3號(hào)茱萸林土壤堿性最大；土壤有機(jī)碳(OC)和全氮(TN)存在差異性顯著，6號(hào)雜闊林的土壤有機(jī)碳(OC)和全氮(TN)含量最高；其他指標(biāo)如全磷(TP)、水解氮(HN)、有效磷(AP)、有效鉀(AK)均無顯著差異。

表2 6種植被種類森林土壤理化性質(zhì)

采用Pearson法對(duì)6種植被種類的森林土壤理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，土壤pH值與土壤有效鉀(AK)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與土壤總氮(TN)和水解氮(HN)呈顯著相關(guān)(P<0.05)。土壤有機(jī)碳含量(OC)與全氮量和水解氮(HN)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與有效鉀(AK)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。土壤全氮(TN)與水解氮(HN)和有效鉀(AK)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表3 土壤理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

在2016年中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn)《綠化種植土壤》[7]中，針對(duì)綠化種植土壤肥力的技術(shù)要求制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，即土壤pH值應(yīng)在5.0和8.3之間，土壤有機(jī)碳(OC)含量應(yīng)在20—80 g/kg范圍內(nèi)，有效磷(AP)含量應(yīng)在5—60 mg/kg范圍內(nèi)，有效鉀(AK)應(yīng)在60—300 mg/kg范圍內(nèi)。將此標(biāo)準(zhǔn)與本研究的6種植被種類的森林土壤理化指標(biāo)(見表2)進(jìn)行比對(duì)，可得出這6種林型城市森林土壤均有不同程度的營養(yǎng)匱乏和不達(dá)標(biāo)情況。具體如下：

(1)pH值。比較6種林型的土壤pH值，6種植被種類的森林土壤pH值在6.26與8.91之間，其中3號(hào)山茱萸林的土壤pH值超過了標(biāo)準(zhǔn)最高值，堿性程度偏大，分析原因，可能是山茱萸的種植年限較長，沒有定期翻土從而導(dǎo)致土壤表層鹽分累積造成的。因此，針對(duì)3號(hào)山茱萸林的堿性土壤，應(yīng)進(jìn)行深耕深翻，使分布在表土層的鹽翻到耕層下邊，把下層含鹽較少的土壤翻到表面。同時(shí)翻耕能疏松耕層，切斷土壤毛細(xì)管，減弱土壤水分蒸發(fā)，可有效地控制土壤返鹽[8-10]。此外，還應(yīng)定期增施有機(jī)肥。偏堿性的土壤一般有低溫、結(jié)構(gòu)差的特點(diǎn)，有機(jī)肥經(jīng)微生物分解、轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)，能提高土壤的緩沖能力，并可和碳酸鈉作用形成腐殖酸鈉，從而降低土壤堿性[11-12]。

(2)土壤有機(jī)碳(OC)。土壤有機(jī)碳是影響土壤理化性質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力的關(guān)鍵因子。由表2所示，這6種林型的土壤有機(jī)碳含量均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的最低值20 g/kg，說明該區(qū)域內(nèi)土壤最基本的營養(yǎng)物質(zhì)有機(jī)質(zhì)極度匱乏，可能是近年來該地區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)和施肥管理水平欠缺導(dǎo)致的。因此，建議及時(shí)施用有機(jī)肥。施用有機(jī)肥不僅可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的物理性狀，還能提高土壤的蓄水保水能力和改善其溫度狀況，從而提高土壤蓄積和調(diào)節(jié)養(yǎng)分的能力[13]。

(3)土壤有效磷(AP)和有效鉀(AK)。在標(biāo)準(zhǔn)《綠化種植土壤》[7]中，有效磷(AP)含量應(yīng)在5—60 mg/kg范圍內(nèi)。雖然6種不同植被種類的森林土壤有效磷和有效鉀的含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但其中有效磷的數(shù)值均偏低，在10.11—27.72 mg/kg之間，均在標(biāo)準(zhǔn)均值以下。土壤有效磷是檢驗(yàn)土壤肥力的重要標(biāo)志，而且與土壤微生物的活性和土壤磷礦化過程密切相關(guān)[14-15]。針對(duì)有效磷含量偏低的現(xiàn)狀，應(yīng)對(duì)其合理施用磷肥。通常將磷肥劃分為水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥和難溶性磷肥3大類。土壤酸堿度對(duì)不同品種磷肥的作用不同，弱酸溶性磷肥和難溶性磷肥應(yīng)施在酸性土壤上，而水溶性磷肥則應(yīng)施在中性及石灰性土壤上。因此， 1號(hào)竹林、2號(hào)水杉林、3號(hào)茱萸林和4號(hào)雜闊林土壤偏堿性，需要施用水溶性磷肥；5號(hào)松柏林和6號(hào)雜闊林土壤呈酸性，需要施用弱酸性磷肥。

由揚(yáng)州茱萸灣風(fēng)景區(qū)內(nèi)6種植被種類的森林土壤理化性質(zhì)分析指標(biāo)可知，pH值在6.26與8.91之間，其中3號(hào)山茱萸林的土壤pH值超過了標(biāo)準(zhǔn)最高值，堿性程度偏大；土壤有機(jī)碳含量均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的最低值；有效磷的數(shù)值均偏低，在標(biāo)準(zhǔn)均值以下。由此可見，土壤偏堿、土壤有機(jī)質(zhì)的缺乏及有效磷含量偏低是限制該區(qū)域森林土壤健康發(fā)展的重要因子。建議在今后的城市森林養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)更加重視土壤的養(yǎng)護(hù)管理，根據(jù)土壤理化指標(biāo)的實(shí)際情況進(jìn)行合理施用有機(jī)肥和磷肥。