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城市绿地土壤特性及人类活动的影响

2022-02-26 来源:好走旅游网
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第46卷第2期 中山大学学报(自然科学版) ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI Vo1.46 No.2 MaL 20O7 2007年 3月 城市绿地土壤特性及人类活动的影响 卓文珊 ,唐建锋 ,管东生 (1.中山大学珠海校区实验中心,广东珠海519082;2.中山大学环境科学系,广东广州510275) 摘 要:研究 广州市7个功能区绿地土壤的特征,分析其在功能区的分布规律及造成差异的影响因素,并对 土壤肥力进行了综合评价。结果表明:与自然土壤相比,城市土壤普遍存在压实现象,质地以砂质壤土和粉质 壤土为主,pH明显升高,以中性和碱性所占比例较大,有机质和全氮含量偏低,磷含量则略高。土壤肥力以新 居住区为最好,其次为公园,其后依次为老工业区,新开发区,老居住区,交通区,商业区。 关键词:土壤特性;绿地;功能区;广州市 中图分类号:X173 文献标识码:A 文章编号:0529-6579(2007)02-0032-05 壤分类;容重用环刀法测定;水溶性盐总量的测定 用5:1水土比浸提一电导法;pH值测定用2.5:1 水土比浸提一pH计法;有机碳的测定用K Cr20 一城市具有人口密集,工业发达,交通拥挤的特 征,这些都对城市土壤带来巨大的冲击。绿地作为 城市土壤的主要存在方式,是城市生态系统的重要 组成成分,其具有的植物、微生物生长功能和污染 物过滤、缓冲及转化功能对美化和净化环境有着重 要的意义。随着城市化进程的加快,城市建成区的 功能分区也日益强化,城市土壤对人居环境质量和 城市生态功能的重要作用受到了学者的广泛关注。 城市土壤的相关研究在我国正在逐渐兴起,特别是 对南京和香港城市土壤的研究已经取得一些有意义 的成果_l J,但对珠江三角洲地区和华南地区的研 究较少。广州市是珠江三角洲快速城市化的代表地 区,本文旨在通过比较广州市不同功能区的绿地土 H SO 外加热法;全N的测定用半微量凯氏法; 全P测定用钼蓝比色法。 2结果与讨论 2.1土壤质地 土壤质地对土壤热、水、气、肥力状况和生产 性能影响很大。按照国际制土壤分类标准,供试土 壤样品中有3%属于砂土类的砂土及壤质砂土, 97%属于壤土类,壤土类中有28%是砂质壤土, 11%是壤土,58%是粉(砂)质壤土。土壤中砂 土和偏砂性壤土占样品总数的31%。由表1可看 壤特性,了解人类活动对土壤的影响规律,期望为 城市土壤性质的认识积累科学数据,为更加合理地 规划和管理、利用城市土壤提供科学依据,促进城 市的可持续发展。 出,新居住区和新开发区土壤的粘粒和粉粒含量较 大,有较好的机械组成,这主要是因为这两个区只 有3—5年的开发时间,而且土壤大多是客土,受 表1各功能区土壤机械组成 Tab.1 The physical content of soil in different zones 1材料和方法 1.1 城市功能分区与土样采集 根据土地利用性状和人类活动强度,将广州市 划分为交通区,商业区,老工业区,新开发区,老 居住区,新居住区和公园7个功能区,在各功能区 的绿化带进行布点和采样。共设36个采样点,样 点选择在代表性地段,回避人工填充物。采样深度 为0—10 cm,多点混合法采样。 1.2样品分析 功能区 <0.002 mm 0.02—0.002 mm 2—0.02 mm 土壤质地用激光粒度仪法测定,采用国际制土 收稿日期:2006—08—22 基金项目:国家自然科学基金资助项目(49571064);“985工程”和广东省自然科学基金资助项目(021740) 作者简介:卓文珊(1977年生),女,硕士,助理工程师;通讯联系人:管东生;E—mail:zadeozws@ mail.sysu.edu.CB 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 卓文珊等:城市绿地土壤特性及人类活动的影响 到的人为干扰较少。老居住区、老工业区、商业区 2.4土壤pH 的土壤由于长期受人为废弃物、建筑垃圾等侵入物 的影响,明显含有较多砂砾,使土壤质地变粗,不 利于土壤的保水、保肥和园林植物的生长。 2.2土壤容重 酸碱性是土壤的一项重要的化学性质,它直接 影响到土壤中养分元素的存在形态和对植物的有效 性,也影响到土壤中微生物的数量、组成和活性。 土壤容重可反映人类活动对土壤的压实作用。 压实作用通常导致土壤容重增大、空隙度减少,影 响降水和灌溉水的入渗和在土壤中的再分布,地表 pH值太高或者太低都会不利于土壤中正常的化学 反应。我国土壤的酸碱度分为7级:强酸性(pH <4.5)、酸性(pH 4.5—5.5)、弱酸性(pH 5.5 ~6.5)、中性(pH 6.5~7.5)和弱碱性(pH 7.5 水易形成地表径流,土壤的蓄水和通气性能变差, 不利于植物的生长发育。自然土壤的容重一般为 1.3 g/cm 左右,但是大多数城市土壤的容重都高 于此值。Craul 认为黏土的容重超过1.55 g/cm , 沙土的容重超过1.75 g/cm 将使植物的根系生长 受阻,地上部分得不到足够的水分和养分。同样, 当土壤容重小于0.9 g/cm ,也会导致土壤水分和 养分匮缺,植物根系生长细弱,出现枝叶焦枯的现 象。广州绿地绝大多数属于壤土类,容重的变化幅 度为0.86—1.61 g/cm ,平均为1.38 g/cm ,有 72%的土样超过自然土壤的平均值。说明广州城市 土壤已经受到一定程度的压实作用,但与香港行道 树土壤相比(表土容重为1.43~2.63 g/cm ,平均 为1.67 g/cm ),广州市绿地土壤的压实作用相对 较小。 各功能区中容重最高的是商业区,其次是公 园(表2)。商业区和公园是城市人流最集中的地 方,其土壤容重都是较大的,这也说明人为践踏作 用对土壤容重的影响非常明显。新居住区建成的时 问只有2—4年,而老居住区普遍都有20年以上的 历史,受人为践踏影响的时间要长得多,所以后者 的土壤容重也比前者要大。 2.3土壤水溶性盐总量 土壤水溶性盐是土壤的一个重要属性,盐分能 阻碍水分从土壤中向根内渗透和破坏原生质吸附离 子的能力,引起原生质脱水,是限制植物生长的障 碍因素。由于我国是水资源缺乏的国家,把城市污 水用于园林绿化的比例在不断增加。但城市污水的 含盐量较高,容易引起土壤盐渍化,污水中过高的 Na+和K+还会引起土壤颗粒分散,物理性质恶 化 。一般来说,土壤溶液电导率在0.30~1.50 ms/cm之间,能满足植物生长发育的需要。实验结 果显示,广州土壤的电导率值有97.2%落在这个 范围内,电导率变化幅度为0.18~1.26 ms/cm, 平均为0.47 ms/cm。可以说目前广州城市土壤并 没有出现盐渍化的问题。新居住区的水溶性盐含量 最高,这可能与该区绿化土壤主要来源于河涌污泥 有关,河涌污泥普遍具有较高含盐量。 ~8.5)、碱性(pH 8.5~9.5)、强碱性(pH> 9.5)。广州的赤红壤大多是由酸性花岗岩发育, 其pH值一般在4.0—5.5,属于强酸性或酸性。有 报道 指1998年广州城市公园自然森林群落表层 土壤的pH平均值为4.18,基本上都在华南红壤的 变化范围内,这说明比较接近自然状态的公园土壤 是呈酸性的。 从实验结果看,土壤pH值变幅为5.00— 8.34,中值为7.15,pH值相对于自然土壤明显增 大,只有27.8%的土样呈酸性或弱酸性,中性和 弱碱性土样所占的比例皆为36.1%。此结果与 2003年胡素英等 对广州大型园林工程土壤的pH 值监测结果是相符的,该研究发现被测土样以中性 至碱性为主,平均值为7.1。出现这一现象主要有 两方面的原因,一方面,城市绿地土壤绝大多数来 源于客土,在园林植物种植之前,工程施工单位普 遍采取一些改土措施,可能会把酸性土壤改成碱性 土。另一方面,绿地土壤明显受到各种人为废弃物 的影响,土壤中常常混有建筑废弃物、水泥和其他 碱性混合物等,其中的ca向土壤中释放,从而使 土壤化学环境发生演变,背离了同地带自然土壤受 酸雨和酸性物质沉降影响而酸化的趋势。在所有的 功能区中,公园土壤的pH值最低(表2),可能 是因为公园土壤主要来源于原生自然土壤,而且较 少受到工业废物和建筑垃圾的直接影响,较好的保 持了自然状况下的特点。 2.5土壤有机质 土壤有机质常作为反映土壤潜在肥力的主要指 标,它是植物氮、磷、钾的主要营养来源。有机质 含量不仅取决于自然因素,如气候、地形与土壤质 地、生物条件、成土年代,也取决于人类生产活 动,如利用方式、施肥与灌溉等管理措施。在自然 植被条件下 J,砖红壤和赤红壤表土层的有机质 平均含量为40.4(±14.1)g・kg一。从实验结果 看,广州城市绿地土壤有机质的变化幅度很大,变 化范围为1 1.96~115.76 g・kg一,平均值为29.28 g・kg一,低于40.4 g・kg 的土壤所占比例达 86%,也就是大部分被测土壤有机质含量比原赤红 维普资讯 http://www.cqvip.com

中山大学学报(自然科学版) 第46卷 母质土壤低,体现了下降的趋势。这个结果与南京 的结论是不相同的[ ,说明了城市化对土壤影响 市和开封市城市土壤研究得出有机质具有积累趋势 的复杂性。 表2各功能区表层土壤的的若干特性 Tab.2 The properties of surface soil in different zones 老工业区的有机质含量最高(表2),显著高 均含量达到约5g・ 是不相同的 。根据实验 于其他功能区,甚至比最接近自然状况的公园土壤 结果(表2),新居住区的P含量最高,有机质和 还要高60%,体现了积累的趋势,积累的有机质 N含量也是仅次于老工业区和公园,这可能与新居 主要是由于受到化学废弃物的侵入,特别是有机污 住区的园林绿化用土大多取自河涌污泥有关,河涌 染物较多。而其它功能区的有机质含量则比公园要 污泥中的有机质和N、P含量都比较丰富。 低,体现了下降的趋势,可能是由于其它功能区植 物的落叶、残枝,常作为垃圾被清除运走,使土壤 3土壤肥力评价 的营养循环中断,得不到树木凋落物中有机质的补 城市绿地土壤作为绿色植物生长的介质和养分 充。 的供应者,其肥力对植物的生长具有重要意义,也 2.6土壤全氮 决定了城市绿化建设的成败。本文采用修正的内梅 氮元素是构成蛋白质的主要元素之一。土壤中 罗综合指数法对土壤肥力进行综合评价,评价的指 的氮供应不足,会影响树木的生长速度,使树木变 标主要有:容重、机械组成、pH值、电导率、有 得矮小,叶子颜色变淡,变黄,影响树木的观赏 机质、全氮、全磷(表3,4)。 性。广州绿地土壤全氮含量范围为0.50—1.98 g・ kg~,平均值为0.89 g・kg~,有97.2%的土样低 表3评价指标与土壤功能的联系 于自然植被条件下赤红壤的含氮平均值(1.67 g・ Tab.3 The relationship between evaluation factors and kg ) ]。说明广州城市土壤氮素含量非常缺乏, soil functions 主要原因在于城市土壤少施氮肥,外源氮素较少, 质量评价指标 与土壤功能的联系 且枯枝落叶等有机分解物质较少。由表2可知,老 容重 淋溶、生产和侵蚀潜力 工业区的含氮量最高,其次为公园。可能是老工业 机械组成 水分和化学物质的保持和传输 区的某些样点受到了附近化工厂生产的含氮有机物 pH值 定义生物和化学活性阈值 的污染而检出较高值。 电导率 定义植物和微生物活性阈值 有机质、氮、磷 定义土壤肥力、稳定性和侵蚀范围 2.7土壤全磷 磷是重要的生命元素,是构成核酸、卵磷脂等 重要物质的成分,对细胞分裂和分生组织的增长是 表4土壤各属性分级标准 Tab.4 The classiifcation indexes of soil properties 必不可少的。磷元素若供应不足会影响植物的根系 发育,延缓树木的成熟。从实验结果看,广州土壤 中的全磷含量处于正常偏高水平,与我国南方花岗 岩、砂页岩、第四纪红色粘土和红砂岩母质形成的 土壤含磷量(范围为0.13—0.35g・kg )相比只 是略高些 ]。全磷含量平均为0.33g・kg~,变幅 为0.12—0.77g・kg~,有30.6%样品含磷量高于 0.35g・kg~,这个结果与南京城区土壤磷元素平 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 卓文珊等:城市绿地土壤特性及人类活动的影响 35 3.1评价方法 对参数进行标准化,处理的方法如下:当属性 值属于差的一级,即c ≤ 时,P。=cl/x (P。≤1); 当属性值属于中等一级,即 <C。≤ 时,P。=1 +(c 一 )/( 6一 )(1<p ≤2);当属性值属 于较好一级,即 6<C ≤ 时,P。=2+(C 一 )/( 一 6)(2<p <3);当属性值属于好的一 级时,即C > 时,P =3。式中,P 为属性分系 数,C 为该属性测定值, , , 。为分级指标 (表4)。通过标准化后,同一级别的各属性分肥力 系数比较接近,便于对比分析,当某属性测定值超 过好的标准(即C > )时,分肥力系数也不再提 高,这反映植物生长对某属性的要求并不是越高越 好,与生产实践是相符的。由于对机械组成分析后 给出的是非量化参数,因此分系数确定为:粘壤 土、粉(砂)质壤土为P :3;壤土、砂质壤土为 P =2;砂土类、粘土类为P :1。 采用修正的内梅罗公式计算综合肥力系数:P =(n一1/n) 0.5 (P 平均)2+(P混小) ]] 。式 中:P为土壤综合肥力系数,P 平均为土壤各属性 分肥力系数的平均值,P 『、为土壤各属性分肥力 系数的最小值,为了突出土壤属性中最差一项指标 对肥力的影响,采用 最小代替原内梅罗公式中 的 最大。为了反映可信度,增加修正项(n一 1)/n,即参评土壤属性项目(n)越多,可信度 越高。假设肥沃这一级别的分肥力系数的平均值和 最小值皆为3,根据综合肥力系数计算公式得到P =2.57,如此类推得到良好级别,一般级别的P 值分别为1.71,0.86。因此可以认为,P>2.57表 示土壤肥沃;1.71<P≤2.57为良好。0.86<P≤ 1.71为一般;P≤0.86为贫瘠。 3.2土壤肥力评价结果 肥力综合系数变化范围为1.05~2.1 1,平均 值为1.46,有94.4%土样的评价结果为一般, 5.6%为良好。整体来说,广州绿地土壤的肥力状 况有待改善。各功能区的综合肥力系数差异比较小 (图1)。新居住区的P值最大,为1.60,仅处于 一般的水平,其次为公园,新居住区的肥力系数比 公园土壤还高,是因为新居住区的园林土壤主要取 自富含氮、磷和有机质的河涌污泥,而且新居住区 的物业管理较为规范,有定期的园林施肥,也较少 出现人为践踏现象。老工业区的系数与公园几乎相 当,主要是由于老工业区的部分土壤受到有机化学 染污物的影响使得有机质和全氮的含量较高。老居 民区、交通区和商业区由于长期受到人类活动的影 响,土壤中建筑垃圾和生活垃圾的侵人对土壤性质 产生了不良影响,对绿地过度的压实和践踏也使土 壤结构发生退化,所以土壤肥力都处于较低水平, 其中以商业区的肥力系数为最低。 2 1.5 l 0.5 0 图1各功能区土壤肥力系数 Fig.1 Soil quality coefifcient in different zones 4结论 (1)城市土壤来源复杂,剖面层次混乱,与 自然土壤相比pH值趋向中性或碱性。除了公园土 壤呈弱酸性外,其他功能区土壤皆呈中性或碱性, 说明城市土壤表层明显受到人为废弃物的影响,使 城市土壤化学环境向石灰性演变。 (2)城市土壤压实现象严重,主要是受到人 为践踏和车辆碾压。商业区的容重最大,其次为公 园。受到人为废弃物和建筑垃圾的影响,广州绿地 土壤以偏砂性壤土为主,部分土壤明显富含砂粒, 呈现不良的质地构型。 (3)与自然土壤相比城市土壤有机质和全氮 含量有下降的趋势,全磷含量则略高,除了老工业 区由于受到化学废弃物污染而导致有机质和全氮含 量显著高于自然土壤外,其他功能区土壤都低于比 较接近自然状况的公园土壤。 (4)城市土壤肥力状况有待改善,综合肥力 系数普遍不高。新居住区的园林土壤主要取自含 氮、磷和有机质丰富的河涌污泥,所以肥力系数最 高。老工业区的部分土壤由于受到了有机化学污染 物的影响,使有机质和氮、磷含量变得异常,其肥 力系数也较高。 参考文献: [1]吴新民,潘根兴,姜海洋,等.南京城市土壤的特性和 重金属污染的研究[J].生态环境,2003,12(1):29— 23. [2] 卢瑛,龚子同,张甘霖.南京城市土壤的特性及其分类 的初步研究[J].土壤,2001(1):47—51. [3] JIM C Y.Physicla and chemical properties of a Hong Kong roadside soil in relation to urban tree growth[J]. Urban Ecosystems,1998,2:171—178.(下转第58页) 维普资讯 http://www.cqvip.com

58 中山大学学报(自然科学版) 第46卷 Synthesis and Preliminary Optical Study of Coumarin Derivatives SUN ri-feng ,XU Yan.mei ,HANG Hui-fen ,ZHANG Dong.di。, LU Jing.rong ,PAN Wen.1ong ,SONG,Hua.can (1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Sun Yat-sen University,Guangzhou 5 1 0275,China; 2.College of Materials and Chemcal Engineering,Zhengzhou University of Light Industy,r Zhengzhou 450002,China; 3.Department of Chemistry,Taishan University,Taian 27 1 02 1,China) Abstract:Twelve compounds containing coumarin fragment were synthesized.Their structures were established by H NMR, C NMR and MS methods.Their optical behaviors were investigated preliminarily by their A , ,A nd Staokes shitf.The results showed that these compounds possess a high values and a low Stokes shitf valuesit ,is worthy for them to be investigated further as optical-emission materials. Key words:synthesis;coumarin;A ;A 、 \ \ 、 \ 有 -、 '、 _'、0 -、 _'、 e e e 宕 (上接第35页) [4] 鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京:中国农 业出版社,2000:178. 及其对树木生长的影响[J].环境科学研究, 1998,l1(4):51—54. [5 J CRAULP J.A descirption ofurban soil andtheir desire characteristics[J].Journal ofArboricuhure,1985,l1 (11):330—339. [8] 胡素英,刘豫明.广州地区园林土壤质量现状分析 [J].广东农业科学,2003(5):36—38. [9] 文启孝,林心雄.红壤地区土壤有机质的含量特征 [6] 廖金凤.城市化对土壤环境的影响[J].生态科 学,2001,20(1):91—95. [M].//李庆逵.中国红壤.北京:科学出版社, 1983:119—127. [7] 管东生,何坤志,陈玉娟.广州城市绿地土壤特征 A Study on the Soil Properties of Urban Green Space in Guangzhou and the Impact of Human Activities on Them ZHUO Wen-shan ,TANG Jian-feng ,GUAN Dong.sheng2 (1.Laboratory Center,Sun Yat-sen University,Zhuhai 5 1 9082,China; 2.Department of Environmentla Science,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China) Abstract:The soil properties of Guangzhou urban vegetation and the distibutrion regulations in diferent functional zones were studied to analyze the possible influence of human activities,and assessed the soil quality.The results indicated that the surface soil was dominated by sandy loam and light loam.Surface soil had high gravel content, high bulk density.The pH values of soil were distinctly high as compared with naturl soialsand dominated by neu. ,trality and alkali.Soil organic matter and total N were low,but total P was a little higher than natural soilsThe or. .der of soi1 quality coefficient in functiona1 zones was new residence>old industry>newly developed>old residence >trafic area>inner commercifal>park. Key words:soil properties;green space;functional zones;Guangzhou city 

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