發(fā)布時間：2016-04-13 10:04

1引言

1.1研究背景
土壤學(xué)家一般將土壤定義為:土壤是在地球表面生物、氣候、母質(zhì)、地形、時間等因素綜合作用下所形成的能夠生長植物、具有生態(tài)環(huán)境調(diào)控功能、處于變化中的礦物質(zhì)與有機質(zhì)的疏松混合物(黃昌勇等,2000)。不論是東方還是西方,土壤、土地從古至今一直以“大地母親”的形象出現(xiàn)在人們面前,是地球上一切生命賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)和條件。它一方面提供了生物過程必須的營養(yǎng)來源,又直接以不同的形態(tài)參與到生物圈生態(tài)循環(huán)之中;它是所有生物活動的支撐者和供給者,是地球上一切生命賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。自1962年卡遜的《寂靜的春天》出版以后,人類終于意識到工業(yè)化給人類帶來的是以環(huán)境破壞為代價的虛幻的美好。伴隨著人類活動以及城市化進程不斷加快,城市的擴展占用了大量的自然和農(nóng)業(yè)土壤,人為活動強烈如人為施肥、園林種植、土壤搬運等干擾了自然條件下土壤生態(tài)系統(tǒng)的一般性過程,相應(yīng)的形成了獨特的城市土壤生態(tài)系統(tǒng),在此過程中城市土壤生態(tài)系統(tǒng)也幵始出現(xiàn)相應(yīng)的癥結(jié)。一般表現(xiàn)為土壤微生物、酶活性降低,土壤動物種群和數(shù)量減少,土壤中的生態(tài)平衡出現(xiàn)了嚴重的失衡,土壤本身作為環(huán)境變化“緩沖劑”的功能性逐漸消失,甚至從城市環(huán)境的凈化者變?yōu)槌鞘械奈廴驹�。城市土壤質(zhì)量和人類生存的健康密切相關(guān),而其上的園林植物群落又承擔著改善生態(tài)環(huán)境、美化城市形象的重要功能。在可持續(xù)發(fā)展持續(xù)深入人心,人居環(huán)境建設(shè)更為引人注目的“生態(tài)文明”時代,園林以及其承載者土壤的價值在更為明顯的凸現(xiàn)出來。對土壤的關(guān)注從某些意義上說,不再是簡單的單一學(xué)科的命題,而更成為多學(xué)科間對生態(tài)進行思考和研究的工具和手段。由此形成了一系列的“土壤生態(tài)學(xué)”“地下生態(tài)學(xué)”等學(xué)科,從土壤源頭進行跨學(xué)科的研究,成為了生態(tài)學(xué)發(fā)展的新趨勢和新方向。從風(fēng)景園林的角度來講,研究土壤以及其上的植物-土壤生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系,有助于了解植物作用于土壤的機理,更好的發(fā)揮園林植物群落在生態(tài)城市建設(shè)的作用;而另外一方面,隨著風(fēng)景園林生態(tài)設(shè)計思想的興起和發(fā)展,在諸多實際項目的設(shè)計說明中,“生態(tài)群落”“自然群落”等詞語屢見不鮮,所謂的“生態(tài)”和“自然”只是個表征格調(diào)的噱頭還是確有其實�奕斯�園林植物群落不論是在物種組成、群落結(jié)構(gòu)、管護措施上都與自然群落有較大的區(qū)別,人工營造出的植物群落能在多大的程度上發(fā)揮包含生態(tài)效益在內(nèi)的多層次的效益仍有待檢驗。
........

1.2研究現(xiàn)狀
城市綠地土壤是城市土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,包含了公園綠地、街道綠地、居民區(qū)綠地等多種形態(tài)的城市綠化用地。目前,國內(nèi)外對城市綠地土壤的研究方向為:城市層面的綠地土壤調(diào)查(邊振興等,2003;盧琪等,2007);大范圍的土壤性質(zhì)監(jiān)測(Tenge,2014);特定綠地類型土壤研究;針對某一指標的調(diào)查研究,如土壤碳氮(羅上華等,2014)、理化性質(zhì)(Jim,1998)、重金屬含量(Chene/a/.,　2005);對種植土壤相關(guān)技術(shù)標準的研究(鄒明珠,2012)等,整體來看較為全面的反映了園林綠地土壤的基本性質(zhì)�；�于城市綠地土壤性質(zhì)的研究,可以總結(jié)城市綠地土壤形成的基本特點有:1、空間異質(zhì)性強。城市土壤因其成土方式的獨特性(回填、客土甚至人工“組裝”)(章家恩等,1997),形成了其在空間層面上變化的不規(guī)律性,剖面結(jié)構(gòu)混亂,空間變異性強。2、大量的人為附加雜質(zhì)。由于城市環(huán)境的復(fù)雜人為因素,大量的建筑垃圾、塑料玻璃等人造產(chǎn)物在土壤中出現(xiàn)明顯增多,粗骨物質(zhì)大量分布。3、污染嚴重,酸堿度失調(diào)。土壤作為重要的城市生態(tài)界面緩沖層,承載了大量來自城市居民的污染物,包括重金屬和化學(xué)物質(zhì)等,污染造成城市土壤理化性質(zhì)改變、微生物集群特性變化。4、壓實效應(yīng)明顯。城市內(nèi)部因為車輛、建筑等的壓實效應(yīng)造成土壤硬化嚴重,容重增加,孔隙度減少,減少了土壤內(nèi)部水分、能量和物質(zhì)交換的渠道。(Craul,1985;張甘霖等,2003;Scheyeretal,2005)
..........

2研究方案

2.1研究區(qū)域概況
主要樣方選擇地點為新建城市公園——北京市奧林匹克森林公園,對照樣方的主要選擇地點為建成年限較長的城市公園——百望山森林公園,均位于北京市(39°54'20"N,116°25'29〃E)。北京市屬于典型的暖溫帶半濕潤氣候,夏季(6、7、8月)溫暖多雨,冬季(12、1、2月)寒冷干燥,1971年-2000年北京全年平均降雨量為571.9rnm。北京市奧林匹克森林公園是北京奧林匹克公園的重要組成部分,占地6801im2(其中水系面積約122hm2,綠地面積約450hm2),位于北京市朝陽區(qū)北部,是北京傳統(tǒng)南北中心軸線故宮-景山-鼓樓-雍和宮的最北端,也是北京市最大的城市生態(tài)公園。其設(shè)計理念為“通往自然的軸線”。北京市奧林匹克森林公園整體植被覆蓋率約90%,在規(guī)劃設(shè)計和建成過程中使用了大量的鄉(xiāng)土植物,組建了喬灌草、喬草、喬灌等多種復(fù)層混交種植群落(胡潔等,2006)。公園被五環(huán)路從中分為兩部分,其中南園在規(guī)劃時的定位為主要的游賞生態(tài)森林公園,北區(qū)則以鄉(xiāng)土樹種的生態(tài)恢復(fù)區(qū)和種植資源區(qū)形成的的自然野趣密林區(qū)為主。北京市奧林匹克森林公園在從03年開始施工建設(shè),08年正式落成,期間進行了大量的土方工程,其中使用的絕大部分的土壤為發(fā)育不成熟的素土和客土。整個公園在規(guī)劃設(shè)計過程中使用了包括“近自然”理念在內(nèi)的大量的生態(tài)規(guī)劃思想,以期為北京市的城市建設(shè)作出相應(yīng)的生態(tài)效益的貢獻(胡潔等,2006)。從08年7月份全園建成開放以來,人工種植的植物群落已經(jīng)立地存活5年時間,在此時間內(nèi),植物群落對土壤的影響就成為了對土壤生態(tài)系統(tǒng)最大的影響因素,大規(guī)模的土方工程和造林工程使得奧林匹克森林公園成為了一處進行植物-土壤關(guān)系研究的絕佳場所。
............

2.2研究方法
根據(jù)研究內(nèi)容,樣方根據(jù)奧林匹克森林公園建成時不同的土方填埋模式和群落模式,為較好的控制群落組成變量,樣方選取盡量以純林和不同生活型群落為主,以求全面的反映北京市奧林匹克森林公園的骨干群落信息。在樣方選區(qū)中,為了減少自變量數(shù)量,針對公園樣地的基本情況對樣地進行微調(diào),如:1.為減少植物群落受到游人踐踏的過度影響,選擇樣方盡量距離道路30m以外的地區(qū);2.為避免公園人工施肥對土壤的影響,根據(jù)公園養(yǎng)護等級分類和公園養(yǎng)護人員訪談信息對樣方進行調(diào)整;3.為避免周圍群落對樣方選擇群落的干擾,選擇的樣方群落面積均大于300m2,群落中心距離群落邊緣的距離大于15m;4.為減少坡度坡向的影響,研究選擇的樣方全部位于陽坡和半陽坡間,坡向不超過30°。最終,在奧林匹克森林公園內(nèi)部選擇樣方20個(其中南園13個,北園7個)。對照樣方位于百望山國家森林公園5個,公園內(nèi)地表裸露無植被覆蓋的客樣方CK1個,共計樣方26個。所選擇的樣方具體樣方信息參見圖2-2以及表2-1。
.........

3園林綠地群落樣地基本屬性.......19
3.1樣地植物群落信息.......19
3.1.1樣地植物群落的主要構(gòu)成.......19
3.1.2樣地植物群落的多樣性指標.......21
3.2土壤基本性質(zhì).......23
3.2.1土壤成土環(huán)境.......23
3.2.2人為干擾因素.......24
3.3討論與小結(jié).......25
4園林土壤物理化學(xué)性質(zhì)特異性分析.......29
4.1園林綠地植物群落物理指標分析.......29
4.2園林綠地植物群落土壤化學(xué)性質(zhì)分析.......35
4.3討論與小結(jié).......47
4.3.1植物群落影響下的土壤物理性狀變異性.......47
4.3.2植物群落影響下的土壤化學(xué)性狀變異性.......48
4.3.3小結(jié).......49
5園林土壤生物學(xué)性質(zhì)特異性分析.......51
5.1園林植物群落下土壤微生物特異性分析.......51
5.2園林植物群落下土壤酶的特異性分析.......57
5.3生物學(xué)特性間相關(guān)性分析.......64
5.4小結(jié)........65

6植物與土壤發(fā)育相關(guān)性分析

通過之前章節(jié)以土壤指標為分類的簡單差異性分析可以得知,不同林型、不同自然程度等群落屬性對土壤的影響有較大不同,然而因為指標多樣、相關(guān)性復(fù)雜,使用簡單的差異性分析和植物群落歸類方法對比方法進行的研究在不同土壤指標間有較大的出入。為了從整體上對土壤發(fā)育狀況和植被覆蓋情況的相關(guān)性進行研究,本章主要使用了主成分分析(PCA)的方法建立了土壤因子綜合評分方程,結(jié)合系統(tǒng)聚類法對主成分分析的結(jié)果進行了討論,并使用了約束性典范對應(yīng)分析(RDA)來模擬植物多樣性-環(huán)境變量之間的交互關(guān)系,以數(shù)量化分析和整體分析的思想對植物群落類型與土壤發(fā)育相關(guān)性進行了研究。

6.1基于主成分分析法的土壤質(zhì)量影響指標評價

主成分分析(PCA)是一種基于多維線性向量排序和投影原理的統(tǒng)計學(xué)處理方法。其主要功能是通過線性計算蹄選相關(guān)性較強的幾組數(shù)據(jù),通過降低不同因子的相關(guān)性達到減少因子數(shù)量,降低因子維度的目的。通過之前的相關(guān)性分析,可以看出不同的土壤因子之間有較強的相關(guān)性。為了簡化多維多量綱的土壤因子,突出主要成分進而對不同植物群落的土壤質(zhì)量進行定量描述,需要對不同的土壤因子進行主成分分析。在之前的研究中,共研究了土壤容重、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度;全氮、全憐、全鉀、有機質(zhì)、酸堿度、電導(dǎo)率;脲酶、憐酸酶、轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶、細菌、真菌、放線菌、細菌總量三大類共18個指標。所有指標都有一定的相關(guān)性,根據(jù)上文中對不同指標的描述性研究,去除三個因子:毛管持水量、土壤碳氮比和電導(dǎo)率。其中土壤毛管持水量和土壤碳氮比是根據(jù)計算得出的指標;電導(dǎo)率通過簡單相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)不能與其他指標產(chǎn)生較好的相關(guān)性.

.........

結(jié)論

(1)園林植物群落土壤物理特征:園林樣地容重均值為1.48mg/m3,土壤最大持水量和毛管持水量均值分別為337.25　g/kg和220.75mg/kg,毛管孔隙度均值為31.9%。較地表客土CK有一定改善,但與自然群落相比仍表現(xiàn)出明顯的土壤壓實和持水能力退化特征。對針闊混交林、針葉林、闊葉林、灌木林、草地五種園林類型下土壤的物理特性多重比較顯示,基本呈現(xiàn)出喬木林優(yōu)于其他林型的特征,針葉林在多項指標中表現(xiàn)為最好。
(2)園林植物群落土壤化學(xué)特征:園林樣地土壤pH顯示為堿性,電導(dǎo)率為102us/cm。土壤表層全量氮、磷、鉀和有機質(zhì)的含量均值分別為0.104%,0.175%,0.375%,1.16%;絕對水平上表現(xiàn)為有機質(zhì)、氮素、鉀素缺乏,憐素富集。土壤碳氮比均值為6.43。不同群落自然程度對電導(dǎo)率、全鐘、全磷影響不顯著;園林群落土壤pH較客土　CK有一定下降,全氮、有機質(zhì)含量有明顯升高,但與自然群落水平有差距。不同林型的對比上,針葉林、針闊混交林下土壤有機質(zhì)和全氮含量較其他林型有明顯升聞。
.........
參考文獻(略)

，

本文編號：38197