新濟洲國家濕地公園土壤養分特征及其肥力評價

王紅 邵京 吳雨 徐麗 徐靜 盧炳浩 李仁英 黃利東 謝曉金 陳佳林 翟伊然

摘要 為了解南京市新濟洲國家濕地公園的土壤肥力狀況，采集了該濕地公園65個土壤樣本，分析其pH、電導率、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷和全鉀含量，并利用綜合評價方法評價其肥力水平。結果表明，新濟洲國家濕地公園土壤pH平均為8.45，為堿性土壤;土壤電導率平均為128.88 μS/cm，為非鹽化土壤;土壤有機質、堿解氮和全氮平均含量分別為17.05 g/kg、71.00 mg/kg和0.81 g/kg，都為中下水平;速效鉀和全鉀平均含量分別為107.89 mg/kg和16.51 g/kg，均為中上水平;而有效磷和全磷平均含量分別為27.13 mg/kg和1.60 g/kg，分別為高水平和極高水平。綜合評價結果顯示，該濕地公園土壤綜合肥力水平主要集中于三級和四級，總體上屬于中等偏上水平。在此次調查的4個島嶼中，新生洲和子母洲土壤的養分條件較好，土壤綜合肥力水平較高，其次是再生洲，新濟洲土壤綜合肥力最差。綜上可知，新濟洲國家濕地公園的土壤養分總體處于中等及偏上水平，應根據各島嶼的具體情況，采取一定措施以改善土壤肥力狀況。

關鍵詞 土壤養分;變化特征;新濟洲國家濕地公園;綜合肥力;評價

中圖分類號 S 158.2? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）08-0068-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.019

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Nutrient Characteristics and Fertility Evaluation of Soil in Xinjizhou National Wetland Park

WANG Hong 1，SHAO Jing 1，WU Yu 2 et al （1.Nanjing Academy of Landscape and Forestry （Nanjing Landscaping Guidance Station），Nanjing，Jiangsu 210037;2.College of Applied Meteorology，Nanjing University of Information Science & Technology，Nanjing，Jiangsu 210044）

Abstract In order to investigate the soil nutrient characteristics and fertility level of Xinjizhou National Wetland Park in Nanjing City，pH，electrical conductivity，content of organic matter，alkaline nitrogen，available phosphorus，available potassium，total nitrogen，total phosphorus and total potassium of 65 soil samples were analyzed.The fertility level was evaluated using comprehensive evaluation method.The results showed that the average pH of soil in Xinjizhou National Wetland Park was 8.45，which was alkaline soil.The average value of soil conductivity was 128.88 μS/cm，which was non-salinized soil.The average contents of soil organic matter，alkaline nitrogen and total nitrogen were 17.05 g/kg，71.00 mg/kg，and 0.81 g/kg，respectively，which were below intermediate level.The average contents of available potassium and total potassium were 107.89 mg/kg and 16.51 g/kg，respectively，which were above intermediate level.The average contents of available phosphorus and total phosphorus were 27.13 mg/kg and 1.60 g/kg，respectively，which were high and extremely high level.Soil comprehensive fertility was mainly in the third and fourth level，which generally belonged to the intermediate and above intermediate level.Among the four islands investigated in this study，the soil nutrient conditions of Xinshengzhou and Zimuzhou were the best，and the soil comprehensive fertility level was the higher，followed by the Zaishengzhou，and the Xinjizhou was the worst.In conclusion，the soil nutrients in Xinjizhou National Wetland Park are generally in the middle or higher level，and some measures should be taken to improve the soil fertility according to the specific conditions of each island.

Key words Soil nutrients;Variation characteristics;Xinjizhou National Wetland Park;Comprehensive fertility;Evaluation

濕地生態系統是一種重要的自然環境資源，具有多種生態功能，可以起到保持自然環境的生態穩定性和生物多樣性的作用。濕地還是一種非常獨特的景觀，具有極高的觀賞價值和社會經濟效益，在當地旅游業發展中發揮著極其重要的作用，素來享有“地球之腎”的美譽 [1-2]。土壤是濕地生態系統的基礎，在濕地生態系統的變化過程中起著舉足輕重的作用。濕地土壤的理化性質如有機質、養分等能夠反映濕地環境條件，影響整個濕地生態系統結構和功能的變化。近年來，由于人類活動的影響，自然環境不斷惡化，土壤質量呈現不斷下降的趨勢，了解濕地土壤養分的現狀及其相互關系，是進行土壤養分調節的前提 [3]。

土壤肥力作為土壤質量的核心基礎，對其進行科學評估將有利于精確把握土壤質量變化規律與合理制定土壤管理規程 [4]。從土壤資源的利用而言，土壤肥力是評價土壤質量的首選要素。土壤肥力綜合評價就是對土壤綜合養分水平高低的評判和土壤養分生物有效性的鑒定。由于在各方面的研究中，對土壤肥力的概念并不統一，土壤肥力定義的內

涵不盡相同，因而往往在選取土壤肥力評價因子的過程中就會存在著一定的差異，各方所采用的評價方法也各不相同 [5]。常用的評價因子有單位面積作物產量或植物生育狀況指標、土壤單一養分含量、養分含量-物理化學性質-生物特征與土壤環境狀況等綜合性指標 [5-6]。土壤肥力是土壤各種養分在諸多土壤基本特性共同作用下的綜合反映，故而在進行綜合性評價時不能僅僅關注單獨的某個或單一某方面的肥力因素，需充分考慮各方面的綜合效應，從整體的觀點出發進行綜合性指標的確定，即土壤肥力的數值化綜合評價 [7-9]。

新濟洲國家濕地公園已經批準為南京市首個國家級公園，目前正處于開發期，尚缺乏土壤養分狀況及肥力水平等基本信息，因此筆者基于野外采樣和室內分析，分析了土壤養分含量并對其土壤肥力進行綜合評價，以期為新濟洲國家濕地公園土壤的管理和改良以及濕地生態系統的保護提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 新濟洲國家濕地公園位于南京市江寧區段，由新濟洲、子母洲、新生洲、再生洲、子匯洲組成， 公園規劃建設總面積2 666.8 hm 2 [2]。地理位置為118°29′15″～118°33′54″E、31°47′05″～31°53′24″N。新濟洲國家濕地公園不僅具有結構完整的生態系統和優美獨特的自然景觀，而且擁有多個省級生態保護區和國家級物種保護區，具有較高的觀賞游覽價值，可以拓展并促進南京市旅游文化產業 [10-13]。

1.2 土壤樣品的采集 在新濟洲國家濕地公園新濟洲、子母洲、新生洲和再生洲4個島嶼分別選取了42、11、6和6個點，共選取了65個采樣點。每個采樣點按照梅花形布點法，利用土鉆采集3～5個表層土壤（0～30 cm），充分混勻后作為一個采樣點。利用GPS記錄每個采樣點的坐標位置，采樣點的分布見圖1。樣品帶回實驗室后，將土壤樣品置于通風干燥處自然風干，去除石礫、雜物、草根等，再通過研磨壓碎，過2.000和0.149 mm尼龍篩分別制備測試土樣，以用于土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀等養分的測定。

1.3 土壤樣品的測定 土壤pH和電導率分別采用1∶ 2.5土水比和1∶5土水比，并分別用pH計和電導儀測定;土壤有機質和堿解氮分別采用重鉻酸鉀容量法和堿解擴散法測定;土壤有效磷采用碳酸氫鈉提取，鉬銻抗比色法測定;土壤速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰光度計測定;土壤全氮采用開氏法測定;土壤全磷采用濃硫酸和高氯酸消煮，鉬銻抗比色法測定;土壤全鉀采用濃硝酸、高氯酸和氫氟酸消煮，火焰光度計測定 [14]。

1.4 土壤肥力綜合評價方法 采用堿解氮、有效磷、速效鉀、土壤全氮、土壤全磷、土壤全鉀和土壤有機質7項指標對新濟洲國家濕地公園土壤進行肥力綜合評價。

1.4.1 隸屬函數。運用隸屬度函數對各評級指標進行量綱歸一化處理，消除因為指標不同所帶來的數據差異性。有機質、堿解氮、有效磷等指標適用于“S”型函數，該指標在一定范圍內與土壤肥力呈正相關，偏離此范圍對土壤肥力狀況影響很小 [15]?！癝”型函數見公式（1）：

Ni=1.0x≥x2

0.9（x-x1）x2-x1+0.1x1<x<x2

0.1x≤x1（1）

式中，Ni為隸屬函數值，x為評價指標的實測值，分別以第二次全國土壤普查肥力狀況分級標準中的二級上限值（x2）和五級下限值（x1）作為臨界值。

1.4.2 權重系數。通過相關系數法得到各項肥力指標的權重（Wi） [16]。

1.4.3 綜合肥力指數。根據各項養分指標對土壤綜合肥力評價的權重和隸屬函數值計算出新濟洲國家濕地公園土壤綜合肥力指數。計算公式如下：

IFI=（Wi×Ni）（2）

式中，IFI表示土壤綜合肥力指數，Ni和Wi和分別表示第i種養分的隸屬度值和權重系數。

1.5 數據處理與分析 應用Excel 2010對土壤養分含量進行統計與分析，并繪制相關圖表，采用SPSS 22.0軟件分析不同島嶼間養分之間的差異性。

2 結果與分析

2.1 土壤養分總體特征 由表1可知，新濟洲國家濕地公園土壤pH平均值為8.45，最大值為8.75，最小值為7.88，變異系數為2.28%，表明新濟洲國家濕地公園土壤總體呈堿性，且各點pH差異性很小。土壤電導率平均為128.88 μS/cm，最大值為173.30 μS/cm，最小值為58.60 μS/cm，表明土壤水溶性鹽含量較低，鹽化程度低，為非鹽化土壤;變異系數為15.52%，呈中等變異性，變異程度較大。

有機質是土壤的重要組成部分，對土壤物理、化學和生物學性質都具有深刻的影響，其數量和質量是表征土壤養分水平的重要指標 [17-18]。由表1可知，新濟洲國家濕地公園土壤有機質含量平均為17.05 g/kg，最大值為29.52 g/kg，最小值僅為4.56 g/kg ，變異系數為25.52%，呈中等變異性。根據全國第二次土壤普查推薦的土壤肥力狀況分級標準（表2），新濟洲國家濕地公園土壤的有機質含量總體為中下水平。

土壤堿解氮是可以被植物直接吸收利用的養分，土壤堿解氮含量是土壤氮素供應能力的顯著性反映，是檢測土壤氮素有效性的重要指標。新濟洲國家濕地公園土壤堿解氮含量平均為71.00 mg/kg，最大值為138.92 mg/kg，最小值為21.41 mg/kg，變異系數為30.88%，呈中等變異性;堿解氮含量總體處于中下水平，且存在較大差異。土壤有效磷和速效鉀的平均含量分別為27.13和107.89 mg/kg，分別為高水平和中上水平;變異系數分別為35.96%和40.83%，都為中等變異，變異程度較大。

土壤全氮、全磷、全鉀含量常用于評價土壤對植物提供養分的潛力，是衡量土壤肥力的重要指標。新濟洲國家濕地公園土壤的全氮、全磷和全鉀平均含量分別為0.81、1.60和16.51 g/kg，其中全氮為中下水平，全磷為極高水平，全鉀為中上水平。除了全磷的變異系數（11.96%）較小外，全氮和全鉀的變異系數分別為30.64%和25.46%，均為中等變異，表明磷素的分布相對比較均衡，而全氮和全鉀的變異程度較大。

2.2 土壤養分的頻率分布 由表3可知，新濟洲國家濕地公園土壤有機質含量達到中上水平的樣點占23.08%;達到中下水平的樣點最多，占73.84%。 堿解氮、有效磷和速效鉀含量達到中上水平的樣點分別占18.46%、26.15%和32.31%，達到中下水平的樣點分別占 44.61%、0.00%和44.61%，而處于高水平的樣點分別僅占1.54%、66.16%和13.85%，這表明大部分采樣點的堿解氮和速效鉀含量都處于中上和中下水平，而大部分采樣點有效磷處于中上和高水平。

土壤全氮和全鉀含量達到中上水平的樣點分別占21.54%和41.54%，達到中下水平的樣點分別占32.31%和38.46%，這個結果與堿解氮和速效鉀相似，都是大部分樣點處于中上和中下水平。不同于全氮和全鉀，98.46%樣點的全磷含量處于極高水平，表明全磷含量相對較高。

2.3 不同島嶼土壤養分差異 由表4可知，新濟洲、再生洲、新生洲、子母洲4個島嶼土壤平均pH分別為8.44、8.52、8.28、8.60，均為堿性土壤，子母洲、再生洲土壤堿性較強，其次為新濟洲，但三者差異不顯著，新生洲土壤pH最低，且顯著低于其他3個島嶼。4個島嶼土壤平均電導率分別為123.56、135.50、142.27、140.60 μS/cm，4個島嶼之間的土壤電導率差異不顯著。

新生洲的有機質含量最高，平均值為20.80 g/kg（中上水平），再生洲次之，平均值為19.30 g/kg（中下水平），2個島嶼間的有機質含量差異不顯著;子母洲和新濟洲土壤有機質含量較低，平均值分別為18.03和15.78 g/kg，都處于中下水平，且都顯著低于新生洲。

堿解氮含量在不同島嶼間的差異與有機質相似，都是新生洲的含量最高（中上水平），其次是再生洲（中下水平），子母洲和新濟洲較低（中下水平）。

子母洲土壤的有效磷含量顯著高于其他3個島嶼，平均為36.90 mg/kg，屬于高水平，而其余3個島嶼的有效磷水平比較接近，都屬于高水平，平均值從大到小依次為新生洲、再生洲、新濟洲，但三者差異不顯著。不同于有效磷，再生洲土壤速效鉀含量最高，屬于中上水平，其次是子母洲，2個島嶼間的速效鉀含量差異不顯著;而新濟洲和新生洲的速效鉀含量較低，且都顯著低于再生洲，平均含量分別為97.54和94.79 mg/kg，均屬于中下水平。

新生洲土壤全氮含量最高，平均值為1.05 g/kg，屬于中上水平，其次為再生洲，2個島嶼間的全氮含量差異不顯著;子母洲和新濟洲土壤全氮含量很接近，分別為0.76和 0.75 g/kg，都屬于中下水平，且都顯著低于再生洲和新生洲。土壤全磷在4個島嶼的含量相近，都屬于極高水平，各島嶼間差異不顯著。子母洲土壤全鉀含量最高，平均值為19.91 g/kg，屬于中上水平，其次為再生洲（中上水平），新生洲和新濟洲含量較低，都顯著低于子母洲。

2.4 土壤養分間的相關分析 土壤養分之間往往存在緊密聯系、相互影響，具有一定的相互反應機理和協同作用，進行相關性分析可以探究各項土壤養分之間的相互影響程度及各指標之間存在的協調效應 [19]。由表5可知，土壤養分間相關性最大的是土壤有機質與土壤全氮，相關系數為0.86，達到極顯著相關（P<0.01）。同時，有機質與堿解氮、速效鉀、全磷的相關性也比較大，相關系數分別為0.53、0.54、0.46，也達到極顯著相關（P<0.01）。與堿解氮相關性最高的養分指標是土壤全氮，相關系數為0.55。土壤全氮對速效鉀也具有較大影響，二者相關系數為0.52。與有效磷相關性最大的養分指標是土壤全磷和速效鉀，相關系數均為0.28，達到顯著相關（P<0.05）。

2.5 土壤養分的肥力綜合評價

2.5.1 土壤肥力指標權重。根據各養分間的相關系數，計算出各項指標在土壤綜合肥力評價中的權重，如表6所示。有機質和土壤全氮的權重值分別為0.20、0.19，對土壤綜合肥力評價影響較大，其次是速效鉀、全磷和堿解氮，權重分別為0.16、0.15、0.14，對土壤綜合肥力權重最小的是有效磷和土壤全鉀，權重均為0.08。

2.5.2 綜合肥力指數分布特征。根據各土壤養分的權重系數和隸屬函數，按照公式（2）計算出新濟洲國家濕地公園以及各島嶼的土壤綜合肥力指數（IFI），如圖2所示。其中，IFI數值越大，則表示土壤綜合肥力條件越良好。為了便于進行土壤綜合肥力的評價，將IFI指數從小到大劃分為5個等級，分別為一級（0～0.2）、二級（>0.2～0.4）、三級（>0.4～0.6）、四級（>0.6～0.8）、五級（>0.8～1.0）。

由圖2a可知，新濟洲國家濕地公園IFI等級達到二級水平的土壤樣點占6.16%，達到三級水平的土壤樣品數量最多，占76.92%，達到四級水平的土壤樣品僅占16.92%。從總體上來看，新濟洲國家濕地公園土壤的綜合肥力水平主要集中于三級和四級水平，總體上屬于中等偏上的水平。

各島嶼土壤的綜合肥力狀況也具有一定差異。由圖2b可知，新濟洲土壤綜合肥力處于二級～三級水平，達到二級水平的樣點占9.53%，達到三級水平的樣點占83.33%，綜合肥力處于中等水平。再生洲土壤達到三級水平的樣點占54.55%，達到四級水平的樣點占45.45%，土壤綜合肥力屬于中等偏上的水平。新生洲土壤綜合肥力指數主要集中于0.4～0.8，達到三級和四級水平的樣點相等，均占50.00%，土壤綜合肥力屬于中等偏上的水平。子母洲土壤綜合肥力達到三級和四級水平的樣點也均占50.00%，屬于中等偏上水平。以上結果分析顯示，新生洲和子母洲土壤的養分條件較好，土壤綜合肥力水平較高，其次是再生洲，新濟洲土壤綜合肥力最差。

3 討論

通過該研究可知，新濟洲國家濕地公園土壤平均pH為8.45，土壤堿性比較強。土壤酸堿性是土壤最重要的化學性質之一，對土壤的其他物理、化學和生物學性質都具有顯著的影響。與中性土壤相比，堿性土壤往往更容易產生土壤板結的現象，還會造成土壤水氣代謝能力的降低，限制植物根系的生長和離子交換 [20]。堿性過高還會影響土壤養分的有效性，受其影響最大的就是土壤磷素，堿性環境會增大土壤對磷的固定作用，而降低磷的有效性 [20-21]。堿性土壤還會對土壤生物造成直接影響，許多微生物在堿性條件下無法存活。造成土壤堿化的因素有兩方面，一是由于南京市玄武巖、石灰巖比較豐富，受成土母質的影響，其中鹽基離子和碳酸鈣的含量較高 [22-23];二是由于在濕地環境下，土壤含水率較高，水解產生的氫氧根離子比較多，使土壤堿性升高。

新濟洲國家濕地公園土壤的有機質含量總體為中下水平。有機質含量不足既會影響土壤養分供給的持續性，也不利土壤團粒結構的形成，會降低土壤的供肥、保水保肥能力 [24]。該研究中，有機質與土壤全氮存在極高的相關性，相關系數為0.86。究其原因，土壤中的氮素絕大部分為有機結合態，屬于有機質的一部分，有機質常被看作氮的自然供應庫，故而土壤有機質與土壤全氮的相關性較大 [25]。而且有機質與堿解氮也存在較大的相關性，相關系數為0.53，所以，提高土壤有機質含量能促進土壤氮素水平的提高。

新濟洲國家濕地公園土壤全氮和堿解氮的平均含量均處于中下水平，表明新濟洲土壤氮素養分水平較低且氮素供應不足，應加強土壤氮素養分的補充，施用無機氮肥可在短時間內提高土壤堿解氮含量，可選用硝態氮肥，不僅可以有效提高土壤有效氮素養分水平，而且由于其生理致酸性，還可以起到降低土壤pH的作用，緩解土壤堿化問題。土壤有效磷和全磷平均含量分別處于高水平和極高水平，磷素供應比較充足，但是由于土壤堿性較高，仍需對土壤有效磷水平保持密切的監控，以防因土壤的固定作用而導致土壤有效磷供應不足。而且，由于土壤對磷素的供應相對充足，從養分平衡的角度來看，應適當向土壤中補充氮素以提高土壤磷的有效性。土壤速效鉀和全鉀的平均含量為中上水平，應適當施用鉀肥。鑒于土壤的堿性較強，可選擇施用硫酸鉀、氯化鉀之類的生理酸性肥料，具有較好的肥效。

新濟洲國家濕地公園各樣點的土壤綜合肥力水平主要集中于三級和四級水平，占比分別為76.92%和16.92%，總體上屬于中等偏上的水平，但在土壤利用時需要注意以下幾個方面，以改善濕地生態健康：①應解決土壤堿化問題，以提高土壤養分有效性和植物適宜性;②注意土壤有機質含量較低的問題，應該通過種植綠肥、施用有機肥等途徑改善土壤有機質含量;③對于土壤堿解氮含量普遍較低，應選用合適的無機化肥補充土壤有效氮素養分;④速效鉀在各個島嶼的分布情況不均，應該進行仔細調查，有針對性地補充土壤速效鉀;⑤注意維持土壤中氮、磷、鉀三要素的均衡，充分提高養分有效性。

通過對比發現，在此次調查的4個島嶼中，新生洲、子母洲土壤的養分條件較好，土壤綜合肥力水平較高，其次是再生洲，新濟洲土壤綜合肥力最差。應將新濟洲作為首要治理目標，采取合理措施改善土壤養分狀況，注重測土配方施肥;新生洲土壤鉀素養分相較于其他養分水平偏低，故應適當補充鉀肥，提高土壤鉀素水平，從而提高土壤養分平衡性。

4 結論

新濟洲國家濕地公園土壤的平均pH為8.45，土壤堿性較強。有機質、堿解氮和全氮為中下水平，速效鉀和全鉀為中上水平，有效磷為高水平，全磷為極高水平。新濟洲國家濕地公園土壤的綜合肥力水平主要集中于三級和四級水平，總體上屬于中等偏上的水平。在此次調查的4個島嶼中，新生洲和子母洲土壤的養分條件較好，土壤綜合肥力水平較高，其次是再生洲，新濟洲土壤綜合肥力最差。因此，應將新濟洲作為首要治理目標，采取合理措施改善土壤養分狀況。

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