太原市不同类型城市绿地土壤理化性质*

樊兰英 闫丽娟 刘随存

1 山西省林业科学研究院 山西太原城市生态系统定位观测研究站 太原 030012

2 山西农业大学林学院 山西太谷 030801

城市绿地土壤是城市环境保护的关键天然屏障之一，其不仅在城市生态系统服务功能方面具有显著作用，在环境改善方面同样具有重要作用[1-2]，与森林土壤相比，城市绿地土壤具有其特殊环境下的特征。相关研究学者对城市绿地土壤展开了部分研究[3-6]，祝鑫海等[7]对北京市核心区土壤养分空间变异进行研究，发现研究区内有效磷与速效钾的含量较为丰富，有机质与碱解氮的匮乏现状有待改善。武玲珍等[8]研究认为，随着绿地土壤利用年限的增加，有向其所在地自然土壤特性发展的趋势。吴新民[9]研究结果显示，影响城市土壤重金属污染的主要因子为距工业区远近、土壤粘粒含量和pH 值。陈秀玲等[10]就福州市城市绿地土壤的TOM、磁化率以及pH 值做了相关性的分析，结果显示，不同功能区土壤的pH 值、有机质和磁化率三者之间基本不存在相关关系，与自然土壤有较明显的区别。

国内对资源型城市绿地土壤的研究较少，我国北方资源型城市土壤养分的研究也甚少。本研究以华北地区典型的资源型城市——太原市为研究对象，按照 《城市绿地分类标准》 (CJJ/T85—2017)和 《中华人民共和国行业标准城市绿地分类标准》 (CJJT85—2002)，设置4 类城市绿地样地，按照不同城市绿地类型，探讨不同城市化水平区绿地土壤养分的分布特征，旨在为城市土壤养分的研究、评价，合理利用城市土壤和保护城市环境提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

太原市位于山西省境中部，太原盆地北端，建成区面积438 km2，年均降水量约420 mm，年平均气温9.5 ℃，全年日照时数2 808 h； 森林覆盖率23%，绿化率35%，湿地1.5%。作为资源型城市，多年来，太原市SO2和TSP 均超过国家三级标准，近几年春季出现大量沙尘暴，已被列为全球头号污染城市之一，具有典型的代表性。本文所研究区域为太原市建成区 (不包括下属市县)。

1.2 样地设置

以太原市环城高速和中环两条环形道路为划分依据，将研究区分为3 个梯度: 中环线以内为城市化高水平区； 中环线到环城高速之间的区域，为城市化中水平区； 环城高速以外的地区，为城市化低水平区。以市中心 (五一广场)向四周辐射至建成区边缘，设置东南西北4 条样带 (图1)。

按照 《城市绿地分类标准》 (CJJ/T85—2017)和 《中华人民共和国行业标准城市绿地分类标准》 (CJJT85—2002)，在不同样带设置4 类城市绿地样地，分别为: 公园绿地、防护绿地、附属绿地和生产绿地。布局结果显示，每一条样带上平均约16 个采样区，共62 个采样区。具体采样点设置以及采样区的分布情况如图1 所示。

图1 采样区布局图

1.3 样品采集与处理

采样选择晴朗、近期无降水的日期进行采样(7—8 月)。每个采样区随机选取 3 个采样点，用环刀和铝盒取样，后用土钻采集0 ～10 cm、10 ～20 cm、20 ～30 cm 的3 个不同深度的土壤样品，每个位置的土壤样品均经过同一深度土壤的混合。去除所采集土壤中的石块、杂草等杂质，装入塑料自封袋，压出空气密封带回实验室。土壤样品的制备和保存按照中国生态系统研究网络科学委员会所编写的 《陆地生态系统土壤观测规范》 中的方法进行，经过风干、研磨、过筛、储存 4 个步骤。

pH 值采用电位法，土壤有机碳含量采用重铬酸钾-外加热法，全氮含量采用半微量凯氏定氮法，全磷含量采用酸溶-钼锑抗比色法，全钾采用火焰光度计法，速效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，碱解氮含量采用碱解-扩散吸收法[11]。

1.4 统计方法

数据分析采用传统的 SPSS11.0 和EXCEL2003 等软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型绿地土壤基本特征

从表1 可知，公园绿地的土壤容重含量最高，为1.41 g/cm3，生产绿地土壤容重含量最低，为1.16 g/cm3； 绿地土壤平均含水量为11.19%； 公园绿地土壤pH 值最高，为7.92； 各类绿地土壤pH 呈碱性，均值为 7.65。

表1 不同城市绿地土壤基本特征

2.2 不同类型绿地土壤养分分布特征

分析结果显示，太原市绿地土壤TOM 平均为24.82 g·kg-1。如图2 所示，生产绿地整体 TOM含量较高，而公园绿地每层的TOM 含量均低于其余3 类绿地，公园绿地3 个深度层TOM 含量分别为 22.888±9.027 g·kg-1、18.573±7.089 g·kg-1、18.072±7.886 g·kg-1。垂直方向上，绿地土壤TOM 含量表现出随着土层的增加而减少的趋势，防护绿地 0 ～ 10 cm 显著高于 10 ～ 20 cm 和 20 ～30 cm层，后两者之间无显著差异，其他3 类城市绿地各层次间没有明显差异性。

从图2 可以看出，太原城市绿地土壤TN 含量均值为0.13 g·kg-1，属于土壤养分等级中的6级水平 (＜0.5 g·kg-1)。绿地 TN 含量由大到小为: 防护绿地＞附属绿地＞公园绿地＞生产绿地。生产绿地各层次间差异性显著，其他3 类城市绿地各层次间无显著差异。太原市城市绿地土壤TN含量无规律性，暂未形成层次性。

在太原市城市绿地土壤中，TP 平均含量为1.32 g·kg-1，根据我国第二次土壤普查养分分级标准，太原市属于 TP 含量丰富的1 级水平 (＞1)。如图2 所示，城市绿地土壤 TP 含量由大到小为: 生产绿地＞附属绿地＞防护绿地＞公园绿地。生产绿地表层TP 含量明显高于其他城市绿地。在 0～10 cm、10 ～20 cm、20 ～30cm 各层中，TP含量最高的功能区为生产绿地 (其3 个深度层的TP 含量分别为 2.026±1.125 g·kg-1、2.054±1.078 g·kg-1、1.446±0.644 g·kg-1)。太原市城市绿地土壤 TP 含量有0～10 cm 高于20～30 cm 的趋势，暂未有明显的层次性。

图2 城市绿地不同土层土壤养分分布

2.3 不同城市化水平与土壤养分分布的关系

分析结果 (表2)显示，随着城市化水平从高到低，绿地土壤TOM 平均值分别为22.193±11.833 g·kg-1、24.332 ± 7.352 g · kg-1、31.150±2.268 g·kg-1； TN 含量分别为 0.153±0.062 g·kg-1、0.143±0.051 g·kg-1、0.129±0.023 g· kg-1； TP 的 含 量 分 别 为: 1.554 ±0.625 g·kg-1、1.294±0.488 g·kg-1、1.257±0.304 g·kg-1。城市化高水平区、中水平区绿地土壤TOM 显著低于城市化低水平区。土壤TN、TP 含量则与 TOM 含量呈相反的趋势，城市化低水平区显著低于高水平区、中水平区。由此可以看出，绿地土壤养分随城市化水平不同呈现出不同的规律。

表2 不同城市化水平绿地土壤有机质、总氮和总磷特征g·kg-1

随着土壤深度加大，城市化高水平区、中水平区表层TOM 含量显著高于其他层，TN、TP 分布无显著差异； 城市化低水平区域，TOM 含量各层次之间无显著差异，TN、TP 分布表现出类似的规律，0 ～20 cm 土层含量显著高于 20 ～30 cm，层次性较明显。

3 结论与讨论

太原城市绿地土壤基本呈碱性，pH 值平均为7.65，土壤TN 在含量上处于偏低水平，为0.13 g·kg-1；TP 含量较丰富，为1.32 g·kg-1，与全国大部分园林土壤类似，表现出碱化的趋势[2]。各种类型绿地的土壤虽然位置和功能有所差异，但土壤TOM、TN、TP水平分布差异性不显著。与自然系统(如森林生态系统)类似，城市各类绿地土壤TOM 垂直分布上均呈随着深度增加而降低，而土壤TN、TP 在垂直分布无明显的规律，虽然同样受人为干扰大，但绿地植被表层有机质含量高，层次性更加明显，而氮和磷的含量低，易受到扰动的影响。

在城市化低水平区，受人为干扰程度较小，土壤有机质更接近自然状态，从而出现城市化高、中水平区绿地土壤TOM 显著低于城市化低水平区，但城市化高水平区和中水平区，主要为商业、居住区，各种公共基础设施相对完善，对城市绿地能起到较好的管理，TN、TP 含量则显著高于城市化低水平区。随着土壤深度加大，城市化高水平区、中水平区表层TOM 含量显著高于其他层，TN、TP 分布无显著差异； 城市化低水平区TOM 含量各层次之间无显著差异，TN、TP 分布表现出类似的规律，0 ～20 cm 土层含量显著高于20～30 cm，层次性较明显。

城市绿地土壤养分受到农业、商业、交通、居住等人为活动影响很大，主要分布特征和绿地功能类型密切相关[12]，因此，在城市化不断发展过程中，随着城市绿化、花化和彩化的干扰性增大，对其提供能量和养分的绿地土壤给与更合理的利用和维护，以自然生态系统的分布规律指导城市生态系统的发展，有利于实现人类与绿色融合的可持续发展。