深圳市南山区主要道路绿地土壤质量调查与评价

郑富海 ，莫 波 ，张俊涛 ★，阮沐宁 ，吴毅桐

（1.广州市林业和园林科学研究院，广东 广州 510405；2.广东省计量认证实验室，广东 广州 510405；3.深圳市南山区园林绿化管理所，广东 深圳 518000）

城市绿地是城市生态系统的重要组成部分，在改善城市生态环境和美化城市景观方面起着重要作用[1]。随着经济社会的发展，城市绿地土壤的生态效应和环境价值越来越被重视。

城市土壤是指在城市和城郊地区，受各种人为活动的强烈影响，原有继承特征被不同程度改变的土壤的总称[2-3]。城市绿地土壤是城市景观植物生长的介质，其质量对植物生长及绿地景观功能有着重要影响[4]。深圳市作为经济特区，国家森林城市，2019年绿化覆盖率为43.40%，全面落实“打造世界著名花城”行动计划，“深圳绿”已成为闪亮的城市名片。但在城市绿化施工过程中，使用过多养分贫瘠甚至夹杂大量建筑垃圾的土壤，且施工过程中人员、机械压实，改变了土壤理化性质，使土壤质量退化，不适宜植物生长，影响到景观效果和生态效益[5-6]。

本研究对深圳市南山区主要道路绿地土壤进行调查，并进行评价，针对土壤主要限制性因子，提出改良建议，以期为南山区道路绿化的规划建议、养护管理和土壤改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

南山区位于深圳市中西部，位于北回归线以南，22°24′-22°39′ N，113°47′-114°01′ E。全年平均降水量1 948 mm，平均降水天数150 d，年平均气温22.4℃，最高38.7℃，最低0.2℃；一年中22℃以上时间长达7个月；1 月平均气温14℃，7 月平均气温28℃。地带性土壤为赤红壤，土地面积187.47 km2，其中道路绿地面积约为7.87 km2。

1.2 道路绿地调查与采样

2021年3-4 月，调查了南山区各主干道（月亮湾大道、望海路、妈湾二路、中心路、学苑大道、留仙大道、龙珠大道、侨香路、沙河东路等）绿化地带0～20 cm 和 20～40 cm 土层，采样点以“S”形取样，均匀混合后混合土样共40个，同时采用环刀对原状土进行采集，采样点位图见图1。

图1 南山区采样点位图Fig. 1 Sampling point distribution map of Nanshan District

1.3 土壤理化指标测定

土壤 pH 值采用电位法测定[7]，EC 值采用电导法测定[8]，容重、总孔隙度采用环刀法测定[9]，有机质采用重铬酸钾氧化－外加热法测定[10]，碱解氮采用碱解－扩散法测定[11]，有效磷采用碳酸氢钠浸提法测定[12]，速效钾采用乙酸铵浸提－火焰光度计法测定[13]。

1.4 土壤质量评价方法

1.4.1 土壤肥力单项指标评价

参照全国第二次土壤普查及有关标准对土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾进行评级，如表1 所示[14]。土壤pH 根据《中华人民共和国城镇建设行业标准（CJ/T 340-2016）》进行分级：pH＜4.5，强酸性；4.5≤pH＜5.5，酸性；5.5≤pH＜6.5，微酸性；6.5≤pH＜7.5，中性；7.5≤pH≤8.5，碱性；pH＞8.5，强碱性。土壤电导率和土壤容重根据内梅罗综合指数评价标准进行划分，土壤电导率分别为1 级大于1.80 mS·cm-1，2 级 1.20～1.80 mS·cm-1，3 级 0.5～1.2 mS·cm-1，4 级0.35～0.50 mS·cm-1，5 级 0.10～0.35 mS·cm-1，6 级小于0.10 mS·cm-1；土壤容重分别为 1 级大于 1.60 g·cm-3，2级 1.35～1.60 g·cm-1，3 级 1.00～1.35 g·cm-3，4 级小于1.00 g·cm-3。土壤总孔隙度以深圳地方标准《园林绿化种植土壤质量》（DB440300/T 34-2008）最低要求大于40%作为参考标准。

表1 土壤养分含量分级标准Tab. 1 The classification standard of soil nutrient content

1.4.2 土壤综合肥力的评价方法

土壤综合肥力评价采用改进内梅罗综合指数法（Nemerow）。对各项指标进行标准化，所采用的属性分级标准参照全国第二次土壤普查土壤养分的分级标准（表1）。采用改进内梅罗综合指数法计算综合肥力系数：

式中P 为土壤综合肥力系数，Pi为土壤各属性分肥力系数，Piave为土壤各属性分肥力系数的平均值，Pimin为各分肥力系数中最小值，n 为参与评价的指标项目数，可以突出限制性因子。根据计算的土壤综合肥力系数大小进行土壤肥力评价：≥2.7 很肥沃；1.8～2.7 肥沃；0.9～1.8 一般；＜0.9 贫瘠。

1.5 数据处理及分析

土壤肥力状况采用土壤单项指标及改进内美罗法进行评价。描述性统计分析及土壤肥力评价用Excel 完成，绘图工作采用Origin 和Arcgis 进行。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质及肥力特征

不同深度土壤pH 值、EC 值、有机质、碱解氮、速效钾、有效磷等指标的描述性统计如表2、3 所示。

表2 0～20 cm 土壤理化性质各指标的统计学特征Tab. 2 Statistical characteristics of each index of 0～20 cm soil physical and chemical properties

表3 20～40 cm 土壤理化性质各指标的统计学特征Tab. 3 Statistical characteristics of each index of 20～40 cm soil physical and chemical properties

2.1.1 土壤pH

从表 2、3 中可以看出，0～20 cm 土层土壤 pH 的变幅在 4.78～8.69，平均值为 7.15，pH 4.5～5.5、5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5、＞8.5 分别占比 15%、20%、20%、30%、15%（图 2）；20～40 cm 土层土壤 pH 的变幅在4.71～8.73，平均值为 7.20，pH 4.5～5.5、5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5、＞8.5 分别占比 15%、20%、10%、45%、10%（图 2）。

图2 不同土层土壤pH 分布Fig. 2 Distribution of pH in different soil layers

2.1.2 土壤 EC 值

测定结果（表2、3）表明，0～20 cm 土层土壤EC值平均为 0.10 mS·cm-1，变幅在 0.02～0.86 mS·cm-1，差异性较大，从图2 可以看出，EC 值主要集中在3级、5 级和 6 级，占比分别为 5%、10%、85%，主要集中在 0.10 mS·cm-1以下；20～40 cm 土层土壤 EC 值平均为 0.09 mS·cm-1，变幅在 0.02～0.13 mS·cm-1，差异性较大，EC 值主要集中在3 级、5 级和6 级，占比分别为5%、15%、80%，主要集中在0.10 mS·cm-1以下（图3）。

图3 不同土层土壤EC 值Fig. 3 Distribution of EC in different soil layers

2.1.3 土壤有机质

测定结果（表 2、3）表明，0～20 cm 土层土壤有机质平均含量为 17.44 g·kg-1，变幅在 2.11～49.69 g·kg-1，含量差异性较大，从图4 可以看出，有机质含量极丰富、中等、稍缺、缺乏、极度缺乏占比分别为10%、30%、15%、25%、20%，主要集中在中等范围；20～40 cm 土层土壤有机质平均含量为14.70 g·kg-1，变幅在2.28～56.76 g·kg-1，含量差异性较大，有机质含量极丰富、丰富、中等、稍缺、缺乏、极度缺乏占比分别为5%、5%、10%、40%、20%、20%，主要集中在稍缺范围。

图4 不同土层土壤有机质含量分布Fig. 4 Distribution of organic matter content in different soil layers

2.1.4 土壤碱解氮

由表 2、3 可知，0～20 cm 土层土壤碱解氮含量最小值为 18.61 mg·kg-1，最大值为 192.16 mg·kg-1，平均值为63.40 mg·kg-1。其中，土壤碱解氮含量大于150 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在120～150 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在90～120 mg·kg-1的占比为15%，土壤碱解氮含量在60～90 mg·kg-1的占比为20%，土壤碱解氮含量在30～60 mg·kg-1的占比为25%，土壤碱解氮含量小于30 mg·kg-1的占比为 30%（图 5），这表明 55%的 0～20 cm 土层土壤碱解氮含量处于缺乏水平及以下。

20～40 cm 土层土壤碱解氮含量最小值为6.56 mg·kg-1，最大值为 56.76 mg·kg-1，平均值为 51.06 mg·kg-1。其中，土壤碱解氮含量大于 150 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在120～150 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在90～120 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在60～90 mg·kg-1的占比为5%，土壤碱解氮含量在30～60 mg·kg-1的占比为45%，土壤碱解氮含量小于30 mg·kg-1的占比为35%（图5），这表明75%的20～40 cm 土层土壤碱解氮含量处于缺乏水平及以下。

图5 不同土层土壤碱解氮含量分布Fig. 5 Distribution of available nitrogen content in different soil layers

2.1.5 土壤速效钾

不同土层土壤速效钾含量分别在30.67～347.69 mg·kg-1、30.67～417.42 mg·kg-1，由图 6 可以看出，两种深度土壤速效钾含量主要处于稍缺的中下水平（50～100 mg·kg-1）和中等水平（100～150 mg·kg-1），0～20 cm 土层两种水平占比分别为35%、20%，20～40 cm 土层两种水平占比分别为40%、20%。两种深度土壤平均值分别为129.85 mg·kg-1、126.77 mg·kg（-1表2、3）。

图6 不同土层土壤速效钾含量分布Fig. 6 Distribution of available potassium content in different soil layers

2.1.6 土壤有效磷

不同土层土壤有效磷平均含量分别为14.71 mg·kg-1、9.87 mg·kg-1，变化范围分别为 3.96～95.55 mg·kg-1、3.45～35.99 mg·kg-1（表2、3）。由图7 可知，0～20 cm土层土壤有效磷含量主要集中在稍缺、缺乏范围，处于 4 级、5 级水平（5.00～10.00 mg·kg-1和 3.00～5.00 mg·kg-1）；20～40 cm 土层土壤有效磷含量主要集中在缺乏范围，处于5 级水平占比为40%（3.00～5.00 mg·kg-1）。

图7 不同土层土壤有效磷含量分布Fig. 7 Distribution of available phosphorus content in different soil layers

2.1.7 土壤容重

土壤容重主要分布在0.87～1.58 g·cm-3，平均值为1.38 g·cm-3（表2、3）；由图8 可以看出，60%的土样容重处于 1.35～1.60 g·cm-3水平。

图8 土壤容重分布Fig. 8 Distribution of soil bulk density

2.2 南山区园林土壤肥力特征

对南山区主要道路绿地土壤pH 值、EC 值、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、容重和总孔隙度等指标进行检测，通过对各项指标进行标准化，采取改进版的内梅罗综合指数法对深圳市南山区主要道路绿地进行土壤综合肥力评价，结果表明（表4），0～20 cm 土层土壤综合肥力指数变幅为0.54～1.47，平均值为0.99，根据土壤肥力等级划分，0～20 cm 土层土壤肥力等级属于一般（0.9～1.8）和贫瘠（＜0.9）的土壤样品分别占比60%和40%，大部分主要道路的表层土壤肥力综合指数集中分布在0.93～1.47，为一般水平（图9）。

表4 0～20 cm 土层土壤综合肥力评价结果Tab. 4 Evaluation results of comprehensive soil fertility of 0～20 cm soil layer

从表5 中可以看出，20～40 cm 土层土壤综合肥力指数变幅为0.43～1.52，平均值为0.87，根据土壤肥力等级划分，20～40 cm 土层土壤肥力等级属于一般（0.9～1.8）和贫瘠（＜0.9）的土壤样品分别占比 40%和60%，大部分主要道路的表层土壤肥力综合指数集中分布在 0.43～0.87，为贫瘠水平（图 9）。

图9 土壤综合肥力特征Fig. 9 The soil fertility index of cm soil

表5 20～40 cm 土层土壤综合肥力评价结果Tab. 5 Evaluation results of comprehensive soil fertility of 20～40 cm soil layer

3 结论与讨论

通过对南山区主要道路土壤绿地进行采集检测，发现深圳市南山区道路绿地土壤普遍存在pH 偏碱、土壤容重过大、电导率过低、有机质含量低、速效养分含量不足等问题。文伟等[15]的研究表明，深圳地区森林土壤多偏酸性，在本研究中深圳市南山区绿地0～20 cm 和 20～40 cm 土壤 pH 值平均值分别为 7.15 和7.20，与森林土壤差异较大，呈碱性比例分别为45%和55%，这是由于深圳市南山区多采用人工填海造地，土壤中常常含有建筑垃圾、水泥、砖块和其他碱性混合物，向土壤中释放过多的Ca，同时大量含碳酸盐的灰尘发生沉降，土壤中碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸盐等因素[16-17]，使得城市绿地土壤与森林土壤pH差异明显。

土壤电导率（EC 值）能反映土壤盐分含量的高低。通过调查，南山区道路绿地0～20 cm 和20～40 cm土壤 EC 平均值分别为 0.10 mS·cm-1和 0.09 mS·cm-1，均小于1.2 mS·cm-1，说明南山区大部分道路绿地土壤盐分较低。本研究与其他城市道路绿地土壤的研究相一致[18]。

南山区道路绿地 0～20 cm 和 20～40 cm 土壤有机质平均值分别为 17.44 g·kg-1和 14.70g·kg-1，中等以下含量分别为60%和80%，与2005年研究[19]相比略有提升，但总体依旧偏低，而南山区绿地0～20 cm和20～40 cm 土壤碱解氮、有效磷含量亦有所提高。

土壤容重反映了土壤的结构、透气性、透水性、保水能力以及土壤肥力等情况。本研究表明南山区道路绿地土壤容重平均值为1.38 g·cm-3，相对于森林土壤平均容重1.36 g·cm-3[15]要大，这是由于道路绿地施工工程机械和人为踩踏较多导致。

用改进内梅罗土壤综合肥力指数对南山区道路绿地土壤进行评价，0～20 cm 和 20～40 cm 土壤综合指数平均值分别为1.13 和0.87，分别处于一般和贫瘠状态，与张俊涛等[20]对广州绿地土壤调查结果和黄丽丹等[21]对南宁绿地土壤调查结果相一致。0～20 cm绿地土壤的主要限制因子为电导率和容重，20～40 cm 绿地土壤的主要限制因子为电导率和碱解氮含量。

根据对南山区道路绿地调查结果显示，主要道路土壤综合肥力偏低，在后期绿化养护过程中需遵循因地制宜的原则，根据土壤基础条件开展土壤改良，可以将城市绿色废弃物（枯枝、落叶）、蚯蚓粪、椰糠等制成土壤改良剂，提高土壤有机质含量、改良酸碱度和物理结构，从源头上促进城市绿地土壤生态系统的良性可持续发展。