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摘要:通過選取鄭州市四個公園作為調查樣地,測量了樣地中的土壤類型以及土壤成分中pH值、含鹽量、有效鉀、堿解氮、全氮、有機質、有效磷、土壤容重等各項指標.分析了不同公園以及不同時期土質的理化性質對植物生長的影響,總結出植物的生長和土壤容重、密實度、酸堿度之間的相互關系.并且對鄭州和其他不同城市土壤理化性質進行比較分析.提出了種植前要建立土壤質量標準,種植時要遵循適地適樹的原則,根據不同的土壤制定不同的改善措施,保護好耕作層土壤的建議.
土壤是植物賴以生存的物質基礎,為植物的生長提供養分、水分等.隨著城市化進程的加快,人類活動的頻繁造成土壤的物理性質、化學性質、生物性質都發生了很大的變化,形成了特有的城市土壤[1].城市土壤是城市生態的基礎部分,是城市植物生長的重要介質和養分直接供應者,是微生物的棲息地和無機鹽的來源,對植物的生長和城市的可持續發展起著關鍵作用.近年來,相關的研究都集中城市土壤的特征及對環境的影響上,在城市土壤對植物生長及影響機制的相關研究還很少[2].因此通過研究城市土壤成分與植物生長之間的關系,提高植物的成活率,對改善城市和人居環境具有重要意義;同時提供一些改善措施為公園科學管理作為參考[3].
1材料與方法
1.1樣地選擇
樣地以研究區域內的四個公園廣場為例,文化公園位于鄭州市金水區文化路與文勞路交叉口東南側,文博廣場位于鄭州市金水區農業路與文博東路交叉口東北側,綠蔭公園位于鄭州市金水區東風路與天明路交叉口東北側,航海廣場位于鄭州市管城區航海東路與未來路交叉口東南側.
1.2方法
1.2.1實驗設計
實驗于2017年5月隨機選取點后,利用GPS定位該點,以該點作為測量土壤容重的取樣點.采用梅花五點法、對角線取樣.在30m半徑內使用取土器采集0~20cm種植層樣品3個,混勻后用四分法留取1kg土壤樣品,采用鋁盒自然風干,剔除雜質后過18和60目篩,用于土壤理化性質測定[4].
1.2.2測定儀器及方法
1)儀器:pH計、電導儀、紫外分光光度儀、環刀、以及試管、滴定管等玻璃儀器.2)測定方法參照全國第二次土壤普查相關標準,土壤容重采用環刀法;土壤有機質含量測定采用重鉻酸鉀外熱源法;堿解氮含量測定采用堿解擴散法;全氮含量測定采用半微量凱氏法;有效磷含量測定采用NaHCO3浸提-鉬銻抗吸光度法;有效鉀含量測定采用NH4Ac浸提-火焰光度法;含鹽量測定采用電導法;pH值測定采用電位法[5].
2結果與分析
經過儀器測量和數據分析得出四個公園廣場的土壤容重、pH值、含鹽量、有效鉀、堿解氮、全氮、有機質、有效磷各成分數據.以下分別分析四個樣地的土壤含量和植物生長之間的關系.
2.1鄭州市四個調查樣地土壤理化性質對比研究樣地地理位置基本位于鄭州市中心,一定程度上代表了城市綠地的基本情況.通過表1可以看出,四個樣地的pH值都呈堿性,含鹽量在0.03%低于0.1%標準值.文化公園土壤容重最高142.24g/100cm3,文博廣場最低119.15g/100cm3,綠蔭公園土壤容重接近文博廣場,航海廣場土壤容重處于中等水平,這和樣地土壤質地、植物生長狀況相吻合.綠蔭公園的有機質、全氮、有效磷、有效鉀含量均達到了最大值,分別為11.81、549.6、16.8、140mg/kg;文化公園的有機質、堿解氮、全氮、有效磷、有效鉀含量最低,分別為7.23、9.7、342.5、12.7、62mg/kg.對照住房和城鄉建設部頒布的《綠化種植土壤》(CJ/T340—2011)標準[6],綠化種植土有效磷含量≥8mg/kg,有效鉀含量≥60mg/kg,堿解氮含量≥40mg/kg,土壤有機質≥12g/kg,四個調查樣地中的堿解氮、有機質含量偏低;有效磷、有效鉀含量達到了種植標準,能夠滿足植物正常生長.
2.2部分樣地不同時期土壤理化性質的變化文博廣場(原鄭州市園藝場第一作業區)土壤系黃河故道淤積砂壤土,土質肥沃,適合各種植物生長.文化公園(原鄭州市園藝場第四作業區)土壤系黃沙土質,適于蘋果、梨、葡萄及其他雜果生長.從表2中可以看出城市土壤相比原耕作土壤理化性質發生以下變化:有機質含量明顯下降,土壤堿性增強,土壤全氮、速效鉀呈下降趨勢,這和城市化發展,建筑垃圾等侵入物的增加以及園林綠地不能年年翻耕密切相關.文化公園的有效磷含量變化不大,這可能和文化公園建園前開過化工廠導致其他含磷物質進入土壤有一定關系[7].
2.3不同城市土壤理化性質的對比表3是北京、上海、杭州、廣州、濟南、鄭州園林綠地土壤理化性質一覽表,基本采樣地點為公園綠地.總體評價:北京、上海、廣州、杭州園林綠地有機質含量較高,相應園林綠地管理水平高,代表中國最高水平.李寧[8]等(2014)檢測的鄭州六個公園綠地分別為人民公園、碧沙崗公園、紫荊山公園、濱河公園、植物園、綠博園,檢測有機質含量最高值為17.34g/kg,平均為14.21g/kg,和濟南有機質含量相當.李楠等(2017)對鄭州市城市園林綠地土壤進行取樣[9],共計在公園綠地、主次干道綠地、大型社區綠地取樣189個,檢測有機質含量最高值為19.13g/kg,有機質含量平均為9.56g/kg,這說明鄭州園林綠地存在著有機質含量嚴重匱乏的問題.
2.4植物生長狀況與土壤有機質及質地的關系從表4植物生長評價可以看出:綠蔭公園原為農村耕地的壤土,有機質含量較高,植物生長健壯;文博廣場和航海廣場居中,植物生長狀況良好;文化公園是一些房基土和生土混合形成的土質類型,有機質含量低、堿性大導致植物長勢較弱,不適宜生長的植物較多.這和丁愛芳等對城區道路綠地土壤肥力調查結論一致:有機質含量低和pH值高會加劇植物的逆境生長[15].同樣植物在不同樣地因土壤理化性質不同,導致生長量出現明顯差異,如同一時期種植的銀杏樹,2014年測得此批銀杏樹在文化公園平均胸徑12cm,文博廣場平均胸徑達到22cm;文化公園生長不良的貼梗海棠移到砂壤土質的航海廣場,表現良好.
2.5植物生長狀況與土壤容重及密實度的關系[16]城市公園綠地建設情況復雜,根據多年管理經驗和勘察植物生長不良土壤發現:凡是栽種在土壤密實度大、容重大的植物,根系難以下扎,菌根減少,生長緩慢,形成“小老樹”.
2.6植物生長狀況與土壤酸堿度的關系土壤堿性大時,影響微生物的正常生命活動,繼而影響有機質的降解.文化公園的堿性最高,pH值達到8.37,部分土壤表面出現青苔和泛白堿現象.高溫炎熱夏季,文化公園的酢漿草、蔥蘭長出的新葉因高鹽高堿無法存活;綠蔭公園土壤堿性相對較低,有機質含量較高,酢漿草基本能夠越夏.土壤堿性大時,影響植物對土壤中鐵離子的吸收,導致植物葉片發黃,如種植在文化公園花壇內的四季玫瑰、紅葉石楠在陽光直射下出現嚴重黃化,葉片焦邊現象.土壤堿性大時,影響植物枝干、葉片的外觀色彩,如生長在文化公園的大葉女貞和西府海棠的樹皮顏色明顯發黃、南天竹葉片在陽光下呈現五彩斑斕的色彩,種植在綠蔭公園的南天竹葉子偏綠,顏色暗;千屈菜在堿性大的文化公園開花多,花期長,秋季落葉后枝干變成純凈的亮黃色,可作為觀干之秋景,在綠蔭公園枝葉繁茂,開花少,花期短,秋季落葉后枝干為暗黃色,觀賞效果差(可能還有其他影響因素).
3結論與建議
3.1樹木種植前嚴格把控栽植土質量標準為了提高園林綠化質量水平,在園林樹木種植前,做好綠地土壤性狀的把控工作,出臺園林栽植土壤地方標準,成立園林綠化質量檢測中心,嚴防在不合格土壤種植苗木,造成苗木死亡或生長不良現象.表6分別是上海、北京、廣州三大城市園林綠化種植土壤的質量標準參數.有了種植土壤技術標準,可以從源頭控制樹木的生長環境.上海市綠化管理局在1998年制定《園林栽植土質量標準》,成立上海市園林綠化質量檢測室,自2001年起,按照大樹移植標準進行檢測實施,使上海的大樹移植成活率達98%以上[19].希望鄭州市相關部門制定鄭州市園林綠化土壤質量標準,嚴格把控栽植土質量,提高樹木栽植成活率.
3.2提高土壤有機質含量改善土壤理化性質有機肥的補充,是降低土壤pH值,增加土壤疏松度,增加土壤微生物數量最有效的途徑:①漚制有機肥,利用枯枝落葉以及修剪下來的草屑等進行堆肥、發酵,讓有機質逐步還原于土壤;②在樹木移植、地被更換、春季梳草打孔時為植物補充有機肥,改善土壤立地條件.2016年通過月季、四季玫瑰、南天竹等植物生長地進行天然樹皮覆蓋,對補充土壤有機質,減少土壤水分蒸騰,降低土壤pH值起到良好作用;③減少枯枝落葉清掃,使土壤形成封閉的微循環系統,增加土壤微生物;④喬灌木保留一定樹穴,定期進行中耕除草和冬季施肥.
3.3針對不同土壤制定不同灌溉措施文化公園土壤容重大,密實度高,土壤板結厲害,大水澆灌,水不易下滲.針對文化公園土壤,減少灌水量和灌水次數,澆水時宜采取小水慢滲的方法.在地勢低洼處,挖深1.5m,邊長為1m的方滲水井進行排澇,起到良好效果.夏季高溫多雨季節,注意及時排澇和樹體降溫.綠蔭公園和文博廣場土壤理化性質相對較好,按正常的園林綠化灌溉模式做好灌水和排水即可.綠蔭公園有機質含量高的區域,采取高空噴霧或噴頭高壓轉動的方式提高水分入滲能力,減少養分流失.航海廣場表層土表現為明顯的砂性,水肥流失厲害,灌溉采取少量多次的原則進行.
3.4選擇植物時嚴格遵循適地適樹原則“適地適樹”符合自然規律,更是生態需求.如果引進不適合的植物,夏季遮陽擋雨,冬天穿衣戴帽,嚴重影響公園觀賞效果.根據多年實踐和觀察植物生長狀況,篩選出四個公園園花、園樹、適合本園氣質樹和適宜本園生長樹,可在公園改造和景觀提升時作為參考.
3.5保護好耕作層土壤耕作層是土壤的精華,是有機質活動的主要場所.形成2.5cm厚的表土,農田中需要100年到400年的時間,其他土壤需要更長.“耕作層剝離再利用”是美澳日等農業大國的通行做法.在人均耕地稀缺的中國,推動這一工程刻不容緩,希望“耕地耕作層剝離再利用”成為地方政府及占地企業的法定責任[23].
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作者:李文玲1;李楠2;劉召強3;劉藝平3 單位:1.鄭州市綠文廣場管理中心,2.鄭州市城市園林科研所,3.河南農業大學