四种土壤改良剂对城市绿化土壤pH值及养分的影响

苏 鹏

（沂兰绿色材料产业研究院，江苏新沂 221400）

城市土壤长期受到人类生产活动的挤压及工业垃圾的侵蚀，具有以下特点：土壤坚实度大，城市地区土壤经过践踏后坚实度明显大于郊区土壤，土壤中空气含量随着坚实度增大而减少，导致土壤透气性下降，氧气含量不足，对树木根系进行呼吸作用等生理活动造成不利影响，严重时可使根组织窒息死亡[1]。土壤贫瘠化，因为城区植物的枯枝落叶常被当作城市垃圾清除运走，使土壤营养元素循环中断，降低土壤有机质含量，城市废土中所含养分既少且难以被植物吸收，随着废土含量增加，土壤可供给的总养分相对减少[2]；另外城市行道树周围铺装混凝土沥青等封闭地面，严重影响大气与土壤之间的气体交换，使土壤中缺乏氧气，不利于土壤中有机物质的分解，减少了养分释放[3]。

城市土壤是市民活动非常密集的地方，不仅为市民提供游、憩、休闲场所[4]，更发挥着净化大气、降低噪音、缓解热岛效应等生态功能[5-7]。由于人员密度和活动量大，致使土壤受到强烈的人为干扰和破坏，并随着城市化进程的加快，越来越多的城市土壤受到工业垃圾及生活垃圾的污染侵蚀，土壤退化严重，产生土壤偏碱性、营养元素缺乏、土壤结构差等问题[8-13]，导致大多数绿化植物缺少生产所需的必要养分和适度pH，从而使植物生长不良甚至死亡，影响着城市环境的整体质量及动植物甚至人类的生命安全。

土壤改良方法按照传统分类有物理改良法、化学改良法、生物改良法等，非土壤改良专业人员难以根据当地城市土壤的特点找到合适的土壤改良方法，因此对生产实践的指导作用不大[14-15]。本文以城市绿化土壤为研究对象，通过比较不同种类及用量的土壤改良材料对城市土壤的改良效果，筛选适宜的土壤改良方案，以期对本地区城市土壤碱化及养分退化的改良提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

为解决城市绿化土壤及生活土壤养分退化、碱度过高的问题，常用泥炭、椰糠、硫酸亚铁、有机肥等材料来进行土壤改良。本研究结合当地城市绿地土壤的特殊性，从改良效果和经济性原则出发，选择凹凸棒、有机肥、铁肥、绿之洲改良剂等4 种材料来进行土壤改良试验。

硫酸亚铁也被称作铁肥，是一种酸性土壤调理剂，能够快速调节土壤pH 值，通过降低土壤pH 来促进植物叶片叶绿素的形成，预防植物因缺铁元素造成的黄化病，对喜酸性植物来说是比较重要的土壤改良材料。

凹凸棒石是当地特有的一种黏土材料，经济实惠、性价比高，有千土之王的美称。由于其优异的纳米多孔效应从而具有吸附缓释功能，且富含植物生长所需的中、微量元素，如钙、磷、钾、钠、铜、铁、镁、锌等，在提高肥效、保水保墒、土壤调理、治理污染和提高农产品质量等方面具有极大的优势。

有机肥质地疏松，含有大量的有机质及植物所需的各种营养元素，施用有机肥能提高土壤有机质和氮磷钾含量，促进土壤物理、化学和微生物作用，还可以改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成，协调土壤空气和水分。

绿之洲土壤改良剂能够深调土壤、以菌改善作物根际环境且提高土壤团粒结构，提高土壤微生物活性，有效预防根腐等系列土传病害，激发根系活力，延缓根系早衰、根长根白；加速养分在植株体内的运输，增强光合速率，提高肥料利用率，促进植株健壮有生机，提升产量和品质。

1.2 试验设计

本试验于2022年在新沂市沂兰绿色材料研究院绿化园区内进行，通过在绿化土壤中添加不同改良剂来中和城市土壤pH 和改善铵态氮、有效磷、速效钾含量。

试验设置见表1，通过在绿化园区内随机选取10 个采样点，使用土钻采取0～30 cm深的土样，将每个样点的土样充分混合，去除样品中的石块、草根等杂物，均分为16 等份，分别放入在长和宽为50 cm、深30 cm 的容器中，再均匀混合不同土壤改良剂，测定土壤铵态氮、有效磷、速效钾含量及pH值。

表1 不同处理的土壤改良材料及用量

1.3 土样测定指标及方法

采用五点采样法，将取到的样品充分混合，按四分法弃去多余的部分，然后将采集、风干、过筛的16份土壤样品分别测定pH 值、铵态氮、有效磷、速效钾含量4 个指标。铵态氮、有效磷、速效钾含量的测定参照LD-GT4 型高智能土壤肥料养分检测仪（山东莱恩德智能科技有限公司）操作说明进行。土壤酸碱度检测方法：将风干后的土样剔除大颗粒，称10 g 放入烧杯中，按风干土重的1∶2.5 比例加蒸馏水，搅拌使土粒充分分散，静置0.5 h后利用pH 仪（PHS-2F酸度仪）检测。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 软件进行数据统计分析。使用SPSS 22.0 统计软件中单因素方差分析不同处理间pH、铵态氮、有效磷、速效钾的差异。采用Duncan’s检验进行多重比较，综合评价探寻最佳方案。

2 结果与分析

2.1 不同处理的土壤pH值比较

从表2 可以看出，城市绿化土样（CK 处理）呈弱碱性，pH 值为8.1；各改良剂处理均降低了土壤pH值，其中A3 处理效果最为明显，pH 值从8.1 降至5.48，降低了2.62个单位；C1处理效果最不明显，pH值降至7.67，降低了0.43 个单位。B 处理与D 处理在pH 改善效果上较为接近，相同水平之间pH 值相差0.15、0.17、0.16。整体来看，A 处理对城市绿化土壤pH有显著影响，C处理则没有明显影响。

表2 不同处理的土壤pH值比较

2.2 不同处理的土壤铵态氮含量比较

由表3 可见，城市绿化土壤铵态氮含量初始值（CK）为23.16 mg·kg-1，其中C3 处理改善效果最为显著，土壤铵态氮含量为48.32 mg·kg-1，增加值为25.16 mg·kg-1；D1 处理效果最不显著，铵态氮含量为24.97 mg·kg-1，增加值为1.81 mg·kg-1；B处理各水平之间的土壤铵态氮含量没有显著差异，B1、B2、B3两两之间相差为0.46、1.15、1.61 mg·kg-1；C处理各水平之间差异则较为明显，C1、C2、C3 之间分别相差4.72、5.97、10.69 mg·kg-1。整体来看，C 处理对城市绿化土壤铵态氮含量有显著影响，D处理则没有显著影响。

表3 不同处理的土壤养分含量比较

2.3 不同处理的土壤有效磷含量比较

由表3 可见，城市绿化土壤有效磷含量初始值（CK）为37.26 mg·kg-1，其中C3 处理改善效果最为显著，土壤有效磷含量达58.15 mg·kg-1，增加值为20.89 mg·kg-1；A1 处理效果最不显著，有效磷含量为38.56 mg·kg-1，增加了1.30 mg·kg-1。B处理与D处理的土壤有效磷含量较为接近，相同梯度B1 和D1、B2 和D2、B3 和D3 之间分别相差0.67、0.57、0.55 mg·kg-1。整体来看，C 处理对城市绿化土壤的有效磷含量有显著影响，A处理则没有显著影响。

2.4 不同处理的土壤速效钾含量比较

由表3 可见，城市绿化土壤速效钾含量初始值（CK）为116.79 mg·kg-1，其中B3、C3 处理的改善效果最为显著，土壤速效钾含量分别为248.41、264.58 mg·kg-1，增加值分别为131.62、147.79 mg·kg-1；A2 处理效果最不显著，速效钾含量为131.59 mg·kg-1，增加了14.8 mg·kg-1。A处理、D处理对城市绿化土壤的速效钾含量没有显著影响，两个处理相同梯度之间的改善效果较为接近。整体来看，B、C处理对城市绿化土壤速效钾含量有显著影响，C、D处理则没有显著影响。

2.5 综合评价分析

2.5.1 隶属度矩阵计算

从土壤改良效果及经济性出发，设置5 个指标，分别为铵态氮、有效磷、速效钾含量、pH 值及成本。按照熵权法计算各个指标权重（见表4）。

表4 不同指标的权重

2.5.2 权重代入分析

在城市土壤改良过程中，一定范围内土壤铵态氮、有效磷、速效钾含量越高越好，pH和价格则越低越好，因此在计算过程中将pH 值和价格取之倒数再乘以100 加以计算。最后不同处理的氮磷钾含量均随处理量增加呈正显著关系，所以取最大处理量进行计算。

经过指标权重代入计算后，A、B、C、D 的综合评价值分别为100.239、121.461、121.461、90.689，其中B3处理综合评价最高，D3综合评价最低。

3 小结与讨论

本试验结果表明，凹凸棒、有机肥在城市绿化土壤改良上均有不错的效果，从铵态氮、有效磷、速效钾含量来看，改良效果从好到差依次为有机肥、凹凸棒、常见改良剂、铁肥；但从pH值来看，改良效果依次为铁肥、凹凸棒、常见改良剂、有机肥。最适合城市绿化植物生长的pH值，一般在5.2～6.8之间。pH是土壤中离子浓度的衡量标准，会影响植物对矿质离子的吸收，影响植物根部的渗透压，可能会造成植物失水萎蔫甚至枯萎，还会影响土壤中微生物的种类和数量[16]。城市绿化土壤在人类长期践踏及建筑材料侵蚀下呈碱性，因此城市土壤改良中pH 值也是一个重要指标[17]。在改良效果相近的情况下则考虑经济因素，按施用量来计算，铁肥施用量为其他处理的1/10。经过市场调研发现，硫酸亚铁价格为16.5 元·kg-1，凹凸棒价格为0.8 元·kg-1，有机肥价格为1.3 元·kg-1，绿之洲改良剂价格为1.4 元·kg-1，由于硫酸亚铁施用量为其他处理的1/10，价格也应除以10计算，与绿之洲改良剂价格相近。但两者在土壤营养成分、pH上表现较差，而凹凸棒石都排在第二名，改良效果较好，并且成本低，其原理是对于碱性板结土壤[18]，它可以降低堆积密度，增加透气性和透水性；可以交换各种金属离子，特别是重金属离子，提高土壤基础交换能力，也可以改善酸性土壤。同时，凹凸棒土含有较高的矿质营养元素，可以增加土壤肥力，提供微量元素。凹凸棒土还可以吸附土壤中的有害元素，减轻土壤污染[19]，对改良土壤有极佳效果。在本市周边存在大量的凹凸棒石矿，资源较丰富，运输成本则降低较多，在改良成本方面优势显著。有机肥如果能够与其他酸性改良剂同时使用，改良效果将更好，但成本也会更高，对于大面积需要被改良的城市土壤来说并不是最佳的选择，同样绿之洲改良剂也存在相同的问题。一般而言，改良剂与其他肥料一起使用效果更佳，如按一定比例与土壤混合好，再使用一定量的复合肥或磷酸二氢钾。

开展4种土壤改良剂不同梯度水平的土壤改良效果比较试验，经过综合评价分析得出处理B3对城市绿化土壤改良效果最好，pH值、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别改善至6.90、38.36 mg·kg-1、43.71 mg·kg-1、248.41 mg·kg-1。从土壤pH 方面来看，改良效果从好到差依次为铁肥、凹凸棒、常见改良剂、有机肥，处理A3 对土壤pH 的改良效果最好，pH 值改善至5.48；从铵态氮、有效磷、速效钾含量方面来看，改良效果依次为有机肥、凹凸棒、常见改良剂、铁肥，处理C3的改良效果最好，铵态氮、有效磷、速效钾含量改善至48.32 mg·kg-1、58.15 mg·kg-1、264.58 mg·kg-1。