上海中心城區(qū)典型綠地土壤物理性質(zhì)特征研究①

伍海兵

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上海中心城區(qū)典型綠地土壤物理性質(zhì)特征研究①

伍海兵1,2

(1 上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，上海 200232；2 上海城市困難立地綠化工程技術(shù)研究中心，上海 200232)

以浦西為主的上海中心城區(qū)典型公園和公共綠地土壤為研究對(duì)象，通過(guò)野外調(diào)查，分析綠地土壤基本物理特性、各物理性質(zhì)的相關(guān)性以及不同植被類(lèi)型對(duì)土壤基本物理性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：上海中心城區(qū)綠地土壤質(zhì)地黏重，以粉(砂)質(zhì)黏壤土為主；土壤體積質(zhì)量偏高，37.72% 的土壤超過(guò)《綠化種植土壤》要求；土壤孔隙較差，82.46% 土壤非毛管孔隙度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有高達(dá)95.61% 綠地土壤總孔隙度不能滿足植物正常生長(zhǎng)；土壤飽和導(dǎo)水率較低，有86.85% 的土壤小于5 mm/h；土壤持水能力差。除了飽和導(dǎo)水率與其他物理性質(zhì)相關(guān)性不顯著外，各物理性質(zhì)均存在極顯著相關(guān)性(＜0.01)。喬木地和灌木地的土壤物理性質(zhì)明顯優(yōu)于草地。建議增施砂子和有機(jī)基質(zhì)等改良材料，減少綠地土壤壓實(shí)和增加綠地中喬、灌木比例來(lái)改善城市綠地土壤物理性質(zhì)，以期提升城市綠地生態(tài)功能發(fā)揮。

物理性質(zhì)；綠地土壤；植被類(lèi)型；上海中心城區(qū)

城市綠地土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)維持良好的城市生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[1]。隨著我國(guó)城市綠化進(jìn)程的快速發(fā)展和對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，綠化建設(shè)在我國(guó)得到前所未有的發(fā)展，并成為城市建設(shè)和評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容[2]。為了滿足城市快速綠化需求，大量的機(jī)械被用于綠化施工中，綠地土壤壓實(shí)現(xiàn)象普遍，并成為土壤主要障礙因子[3-4]；另一方面快速綠化導(dǎo)致綠化用土緊缺，綠地土壤來(lái)源復(fù)雜，土層中常摻雜著底層土、生土以及大量的建筑垃圾等，土體層次混亂，土壤結(jié)構(gòu)較差[5]，大量研究報(bào)道證實(shí)土壤物理性質(zhì)退化是導(dǎo)致城市植物長(zhǎng)勢(shì)不佳的主因[6-7]，如美國(guó)中心公園95% 的植物死亡都是由土壤物理性質(zhì)差引起的[8]。土壤物理性質(zhì)不僅直接影響植物生長(zhǎng)，也直接影響城市地表徑流、城市洪澇和雨洪利用效果[9-10]。2013年國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》中提出“提升城市綠地匯集雨水、蓄洪排澇、補(bǔ)充地下水、凈化生態(tài)等功能”，城市綠地的生態(tài)功能越來(lái)越引起人們的關(guān)注，而土壤物理性質(zhì)直接影響著城市綠地土壤生態(tài)功能的發(fā)揮。但在城市土壤研究中，人們更關(guān)注其污染和養(yǎng)分的研究[11-13]，對(duì)城市土壤物理性質(zhì)缺少基礎(chǔ)研究，而土壤物理性質(zhì)直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和綠地生態(tài)功能的發(fā)揮，為此，急需了解城市綠地土壤物理性質(zhì)特征。本研究以上海浦西段中心城區(qū)公園和公共綠地為典型案例，對(duì)中心城區(qū)綠地土壤基本物理性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查分析，以期為城市綠地土壤物理性質(zhì)的改良和綠地的綜合管理提供技術(shù)支撐，提高城市綠地土壤質(zhì)量和綠地生態(tài)功能的發(fā)揮，為海綿城市的雨水蓄積和排澇提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域概況

上海屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫17.6 ℃，最高氣溫40.2 ℃，最低氣溫–12.1 ℃，年均日照時(shí)數(shù)1 886 h，年均降雨量為1 103 mm，年陸地蒸發(fā)量為1 257 mm。隸屬上海中心城區(qū)浦西地段包括徐匯、長(zhǎng)寧、靜安、閘北、虹口、黃埔、楊浦和普陀8個(gè)區(qū)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集和處理 本研究以浦西為主的上海中心城區(qū)典型公園和公共綠地為研究對(duì)象，于2015年7—9月進(jìn)行采樣，每個(gè)行政區(qū)選擇2 ~ 3個(gè)典型公園和公共綠地，選取了中心城區(qū)19個(gè)公園和公共綠地，根據(jù)公園和公共綠地面積以及植被類(lèi)型分布確定采樣點(diǎn)，采集0 ~ 30 cm表層土壤，每個(gè)采樣點(diǎn)做5組重復(fù)，共采集114個(gè)樣品，采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

圖1 上海中心城區(qū)土壤采樣點(diǎn)分布

1.2.2 測(cè)定方法 土壤體積質(zhì)量、總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、飽和持水量和田間持水量采用環(huán)刀法測(cè)定；土壤顆粒組成采用密度計(jì)法測(cè)定，具體分析方法參照《森林土壤分析方法》[14]，土壤飽和導(dǎo)水率采用28K1 Guelph入滲儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007和SPSS17.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 上海中心城區(qū)土壤物理性質(zhì)基本概況

2.1.1 土壤質(zhì)地 上海中心城區(qū)綠地土壤顆粒組成如表1所示，其中土壤粉砂粒含量最高，其變化范圍為327.8 ~ 763.1 g/kg，均值為596.7 g/kg；其次是黏粒含量，變化范圍為143.7 ~ 564.3 g/kg，均值為353.5 g/kg；土壤砂粒含量最低，變化范圍為2.9 ~ 183.6 g/kg，均值僅為49.8 g/kg。土壤各顆粒組成中，以粉砂粒和黏粒的變異系數(shù)較小，分別為0.11和0.17；砂粒的變異系數(shù)最大，高達(dá)0.76，由此可見(jiàn)，上海中心城區(qū)綠地土壤砂粒含量不但低，且含量變化較大。

根據(jù)美國(guó)制土壤質(zhì)地劃分標(biāo)準(zhǔn)，上海中心城區(qū)綠地土壤有黏土、粉(砂)質(zhì)黏土、粉(砂)質(zhì)黏壤土和粉(砂)壤土4種質(zhì)地類(lèi)型，其頻率分布見(jiàn)圖2，以粉(砂)質(zhì)黏壤土為主，占80.72%；其次是粉(砂)壤土，占12.05%；再次為粉砂質(zhì)黏土，占6.03%；黏土最少，占1.20%。

2.1.2 土壤體積質(zhì)量 上海中心城區(qū)綠地土壤體積質(zhì)量最大值為1.57 g/cm3，最小值為0.98 g/cm3，均值為1.31 g/cm3(表1)，均值符合《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)中要求土壤體積質(zhì)量小于1.35 g/cm3[15]，但有37.72% 的綠地土壤體積質(zhì)量大于1.35 g/cm3，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。土壤體積質(zhì)量過(guò)大，影響植物根系生長(zhǎng)，如Reisinger等[16]研究表明，體積質(zhì)量達(dá)到1.40 g/cm3是根系生長(zhǎng)的限制值，上海中心城區(qū)有21.93% 綠地土壤體積質(zhì)量高于1.40 g/cm3，已嚴(yán)重危害植物根系生長(zhǎng)發(fā)育。土壤體積質(zhì)量偏大是城市綠地土壤共性的問(wèn)題，如美國(guó)華盛頓中心開(kāi)放公園表層土壤體積質(zhì)量變化范圍在1.4 ~ 2.3 g/cm3之間[17]，香港行道樹(shù)土壤體積質(zhì)量大多數(shù)都高于1.3 g/cm3[18]，北京頤和園覆蓋下土壤體積質(zhì)量高達(dá)1.7 g/cm3以上[19]。上海中心城區(qū)綠地土壤體積質(zhì)量變異系數(shù)低，僅為0.09，即說(shuō)明上海綠地土壤體積質(zhì)量變化不大。

表1 土壤基本物理性質(zhì)

圖2 土壤質(zhì)地類(lèi)型頻率分布

2.1.3 土壤水分 土壤水分是土壤重要組成部分，是植物生長(zhǎng)和生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤水分含量影響土壤中進(jìn)行的各種物理、化學(xué)以及生化過(guò)程[20-21]，是地表和大氣之間通過(guò)蒸發(fā)的方式進(jìn)行能量和水分交換的主要控制因子，很大程度上影響著植物的生長(zhǎng)[22]。土壤飽和持水量反映土壤在完全飽和狀態(tài)下土壤的最大水分含量，上海中心城區(qū)綠地土壤飽和持水量變化范圍為259.78 ~ 626.68 g/kg，均值為379.46 g/kg，綠地土壤飽和持水量與一般自然林地的650.5 ~ 899.9 g/kg相比偏低[23]。中心城區(qū)綠地土壤飽和持水量變異系數(shù)較低，僅為0.18，各綠地土壤飽和持水量變化不大。田間持水量是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持懸著水的最大量，上海中心城區(qū)綠地土壤田間持水量變化范圍為242.58 ~ 551.96 g/kg，均值為347.79 g/kg，土壤田間持水量與一般自然林地的519.1 ~ 767.9 g/kg相比偏低[23]。中心城區(qū)綠地土壤田間持水量變異系數(shù)較低，為0.17，說(shuō)明各綠地土壤田間持水量總體變化不大。

2.1.4 土壤孔隙 土壤孔隙是土壤基本物理性質(zhì)之一，其影響水分在土表和土體內(nèi)的遷移方式和途徑，直接影響著地表徑流[24]，是土壤中氣相和液相物質(zhì)轉(zhuǎn)移的通道，其大小、數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)決定了土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)移的形式和速率[25]。上海中心城區(qū)綠地土壤非毛管孔隙度變化范圍為1.58% ~ 11.51%，均值為3.59%，遠(yuǎn)低于《綠化種植土壤》要求的5% ~ 25%的標(biāo)準(zhǔn)[15]，僅有17.54% 的綠地土壤非毛管孔隙度符合此標(biāo)準(zhǔn)。中心城區(qū)綠地土壤非毛管孔隙度變異系數(shù)較大，為0.49，各綠地土壤變化較大。土壤毛管孔隙度變化范圍為37.85% ~ 57.12%，均值為45.43%，城市綠地土壤毛管孔隙度與一般自然林地土壤的52.88% ~ 61.09%相比較低[23]。土壤總孔隙度變化范圍為40.23% ~ 61.37%，均值為49.02%，而一般適于植物生長(zhǎng)的土壤總孔隙度為50% ~ 56%[26]，上海中心城區(qū)有95.61% 綠地土壤總孔隙度小于50%，由此看見(jiàn)，中心城區(qū)綠地土壤總孔隙度偏低，已嚴(yán)重阻礙植物生長(zhǎng)。上海中心城區(qū)綠地土壤毛管孔隙度和總孔隙度變異系數(shù)均較低，分別為0.07和0.08，說(shuō)明各綠地土壤毛管孔隙度和總孔隙度變化不大。

2.1.5 土壤飽和導(dǎo)水率 土壤入滲性能是土壤重要物理性質(zhì)之一，是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位土壤表層滲吸到剖面的水量[27]，土壤入滲直接影響著城市地表徑流和瞬時(shí)洪澇[28]，一般描述土壤入滲性能有初始入滲率、平均入滲率、穩(wěn)定入滲率以及飽和導(dǎo)水率4種參數(shù)[29]，本研究用土壤飽和導(dǎo)水率表示。上海中心城區(qū)綠地土壤飽和導(dǎo)水率變化范圍為0 ~ 96.76 mm/h，均值為3.50 mm/h，有7.89% 的綠地土壤飽和導(dǎo)水率為0 mm/h。若按日本綠化土壤飽和導(dǎo)水率的劃分等級(jí)[3]：小于10 mm/h為極差、10 ~ 30 mm/h為差、30 ~ 100 mm/h為良好、大于100 mm/h為優(yōu)；那么上海中心城區(qū)綠地土壤飽和導(dǎo)水率非常差，有高達(dá)94.74% 綠地土壤屬于極差水平，有3.51% 的綠地土壤屬于差水平；僅有1.75% 的綠地土壤飽和導(dǎo)水率達(dá)到了良好水平。若按2016年新修訂的住建部標(biāo)準(zhǔn)《綠化種植土壤》要求的一般綠化種植的土壤飽和導(dǎo)水率不小于5 mm/h，那么上海中心城區(qū)有86.85% 綠地土壤小于5 mm/h，上海綠地土壤飽和導(dǎo)水率大部分達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，這也從一方面解釋了在雨季上海中心城區(qū)容易積水和出現(xiàn)瞬時(shí)洪澇現(xiàn)象。上海中心城區(qū)綠地土壤飽和導(dǎo)水率變異系數(shù)與其他物理指標(biāo)的變異系數(shù)相比，其數(shù)值最大，高達(dá)2.96，一方面可能是由于上海中心城區(qū)不同綠地養(yǎng)護(hù)方式和管理差異所致[3]，另一方面可能是由于土壤飽和導(dǎo)水率受眾多土壤因子影響[30, 10]，本身空間變異較大[31]。由此可見(jiàn)，上海中心城區(qū)綠地土壤入滲性能較差，而土壤入滲差也是我國(guó)城市綠地普遍存在的問(wèn)題，如魏俊嶺等[32]研究合肥綠地土壤入滲表明，78.9% 的綠地屬于中等和較慢等級(jí)；而張波等[33]研究深圳城市綠地土壤表明，土壤入滲低于較快等級(jí)的比例高達(dá)40.8%。

2.2 上海中心城區(qū)土壤物理性質(zhì)相關(guān)性分析

上海中心城區(qū)綠地土壤各物理性質(zhì)存在一定的相關(guān)性(表2)。土壤體積質(zhì)量與飽和持水量、田間持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度相關(guān)性均為極顯著負(fù)相關(guān)(＜0.01)，但土壤體積質(zhì)量與飽和導(dǎo)水率相關(guān)性不顯著(＞0.05)。其中土壤體積質(zhì)量與飽和持水量、田間持水量以及總孔隙度相關(guān)性最佳，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.9以上，分別為–0.974、–0.963和–0.947。土壤飽和持水量、田間持水量與總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均為極顯著正相關(guān)(＜0.01)，但與飽和導(dǎo)水率相關(guān)性不顯著。由此可見(jiàn)，除了土壤飽和導(dǎo)水率與土壤其他各物理性質(zhì)相關(guān)性不顯著外，土壤體積質(zhì)量、飽和持水量、田間持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及總孔隙度之間均存在極顯著正/負(fù)相關(guān)性。

表2 土壤物理性質(zhì)相關(guān)性分析

注： **表示相關(guān)性達(dá)到<0.01顯著水平。

2.3 不同植被下土壤物理性質(zhì)的變化

2.3.1 不同植被下土壤體積質(zhì)量的變化 上海中心城區(qū)不同植被下土壤體積質(zhì)量存在差異(表3)，大小依次為草地＞灌木地＞喬木地。其中草地土壤體積質(zhì)量最大，為1.42 g/cm3，高于《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)要求，影響植物根系正常生長(zhǎng)；而喬木地和灌木地土壤體積質(zhì)量均值均符合該標(biāo)準(zhǔn)要求，只有個(gè)別土壤體積質(zhì)量稍許偏高。喬木地與灌木地土壤體積質(zhì)量差異不顯著(＞0.05)；而喬木地、灌木地與草地土壤體積質(zhì)量差異極顯著(＜0.01)；這與伍海兵等[3]研究上海辰山植物園草地土壤體積質(zhì)量顯著高于灌木地、喬木地結(jié)果一致。

2.3.2 不同植被下土壤水分的變化 由于不同植被下土壤存在生物學(xué)特性、物種組成以及空間結(jié)構(gòu)的差異，其土壤水分特性存在較大差異[34]。上海中心城區(qū)不同植被下土壤各水分變化見(jiàn)表3，不同植被下土壤飽和持水量、田間持水量變化趨勢(shì)一致，大小關(guān)系均為喬木地＞灌木地＞草地。通過(guò)差異性分析得出，喬木地與灌木地土壤飽和持水量、田間持水量差異不顯著，但喬木地、灌木地與草地土壤飽和持水量、田間持水量均達(dá)到了極顯著差異(＜0.01)，其中草地土壤飽和持水量分別為喬木地、灌木地的82.15%、82.61%，草地土壤田間持水量分別為喬木地、灌木地的83.97%、84.95%。由此可見(jiàn)，喬木地和灌木地土壤蓄水持水能力顯著優(yōu)于草地土壤。

表3 不同植被下土壤物理性質(zhì)的差異性分析

注： 同行數(shù)據(jù)后不同大、小寫(xiě)字母分別表示不同植被下土壤物理性質(zhì)差異達(dá)到＜0.01和＜0.05顯著水平。

2.3.3 不同植被下土壤孔隙的變化 上海中心城區(qū)不同植被下土壤孔隙存在差異(表3)。土壤非毛管孔隙度大小依次為灌木地＞喬木地＞草地；土壤毛管孔隙度、總孔隙度大小均為喬木地＞灌木地＞草地。其中喬木地與灌木地土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度差異均不顯著(＞0.05)；但喬木地、灌木地與草地土壤各孔隙均達(dá)到了極顯著差異(＜0.01)。草地土壤非毛管孔隙度僅為喬木地、灌木地的68.42%、66.29%；而草地土壤毛管孔隙度分別為喬木地、灌木地的93.75%、94.54%；草地土壤總孔隙度分別為喬木地、灌木地的91.80%、92.27%。由此可見(jiàn)，喬木地和灌木地土壤各孔隙分布均優(yōu)于草地土壤，并以土壤非毛管孔隙表現(xiàn)得最為明顯。

2.3.4 不同植被下土壤飽和導(dǎo)水率的變化 上海中心城區(qū)不同植被下土壤飽和導(dǎo)水率存在差異性(表3)。其中灌木地土壤飽和導(dǎo)水率最大，為5.55 mm/h；其次是喬木地土壤，為3.51 mm/h；草地土壤飽和導(dǎo)水率最低，為0.85 mm/h，僅為喬木地、灌木地的24.35%、15.38%。通過(guò)差異性分析可以得出，喬木地與灌木地、草地土壤飽和導(dǎo)水率差異不顯著(＞0.05)，但灌木地與草地土壤達(dá)到了顯著差異(＜0.05)。由此可見(jiàn)，灌木地和喬木地土壤的入滲性能要高于草地土壤，尤其是灌木地明顯優(yōu)于草地土壤。

3 討論

城市綠地土壤與農(nóng)林土壤物理性質(zhì)存在差異，主要體現(xiàn)在綠地土壤孔隙偏低，體積質(zhì)量偏大，一般城市綠地與農(nóng)林土壤相比總孔隙度降低13% ~ 52%，體積質(zhì)量增加18% ~ 94%，其他土壤物理性質(zhì)也存在不同程度的退化[35]。本研究也證實(shí)上海中心城區(qū)綠地土壤物理性質(zhì)普遍較差，主要表現(xiàn)在土壤質(zhì)地黏重，以粉(砂)質(zhì)黏壤土為主，黏粒和粉砂粒含量高，砂粒含量低，體積質(zhì)量偏大，孔隙較差，持水能力一般。有62.28% 的綠地土壤體積質(zhì)量符合綠化種植土壤標(biāo)準(zhǔn)，但部分綠地土壤體積質(zhì)量過(guò)大，最高達(dá)1.57 g/cm3，已嚴(yán)重危害植物根系生長(zhǎng)。土壤通氣性較差，非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及總孔隙度整體偏低，尤其是土壤非毛管孔隙度和總孔隙度，有82.46% 綠地土壤非毛管孔隙度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有高達(dá)95.61% 綠地土壤總孔隙度小于一般土壤要求總孔隙度最低為50%。土壤飽和導(dǎo)水率均值小于5 mm/h，低于一般綠化種植土壤對(duì)土壤入滲要求，有高達(dá)86.85% 的土壤不滿足綠化種植要求。因此，土壤非毛管孔隙度和土壤入滲是上海綠地土壤質(zhì)量主要障礙因子之一，這樣在雨季容易積水，不僅直接導(dǎo)致植物積水嚴(yán)重死亡，而且降低了綠地的雨水蓄積能力，阻礙了綠地對(duì)城市蓄洪防澇功能，導(dǎo)致城市瞬時(shí)洪澇現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，大大降低了城市綠地景觀效果和生態(tài)功能的發(fā)揮[10]。

上海中心城區(qū)綠地土壤各物理性質(zhì)之間存在一定的相關(guān)性，其中土壤體積質(zhì)量、飽和持水量、田間持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及總孔隙度彼此間相關(guān)性均達(dá)到了極顯著相關(guān)性(＜0.01)，但土壤飽和導(dǎo)水率與其他各物理性質(zhì)相關(guān)性不明顯，一方面可能是由于上海中心城區(qū)綠地土壤復(fù)雜，不同綠地土壤飽和導(dǎo)水率與其他物理指標(biāo)相比變化很大，變異系數(shù)非常高(= 2.96)，另一方面可能是由于飽和導(dǎo)水率受眾多土壤因子共同影響[30]，而單一的土壤物理指標(biāo)對(duì)飽和導(dǎo)水率影響不明顯。

不同植被下土壤物理性質(zhì)差異明顯，以喬木地和灌木地土壤體積質(zhì)量、飽和持水量、田間持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度以及飽和導(dǎo)水率均明顯優(yōu)于草地，這與伍海兵等[3]對(duì)上海辰山植物園不同植被下土壤物理性質(zhì)研究結(jié)果一致。喬、灌木地土壤物理性質(zhì)相對(duì)較好可能是由于喬木和灌木根系發(fā)達(dá)，穿插能力強(qiáng)，向下延伸和擴(kuò)展的范圍大，使土壤疏松，形成較多孔隙，加之根系分泌物、殘?bào)w等對(duì)土壤顆粒的膠結(jié)作用，促使團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，有效改善土壤各物理性質(zhì)[36]。

上海中心城區(qū)綠地土壤各物理性質(zhì)相對(duì)較差可能受內(nèi)外因兩方面因素影響。其中內(nèi)因是由上海本底土壤的物質(zhì)組成所決定，土壤顆粒以黏粒和粉砂粒為主，質(zhì)地黏重[37]，從而導(dǎo)致土壤通氣性差，排水能力弱，易積水，土壤抗壓能力弱，易板結(jié)而引起土壤體積質(zhì)量偏大[38]。而外因和人為嚴(yán)重干擾直接相關(guān)，一方面由于城市綠地建設(shè)過(guò)程中機(jī)械化程度高，綠地建成后普遍存在壓實(shí)；另一方面由于上海中心城區(qū)人口密度大，綠地作為公眾休閑娛樂(lè)主要場(chǎng)所之一，人為踐踏引起的土壤板結(jié)現(xiàn)象普遍存在；而大量研究證實(shí)壓實(shí)是引起城市土壤物理性質(zhì)退化的主要因素[3, 26]。

綜上所述，受成土因素和土壤嚴(yán)重壓實(shí)等因素影響，上海綠地土壤物理性質(zhì)退化已經(jīng)成為上海綠地土壤的主要障礙因子，為此，土壤物理性質(zhì)的改善已經(jīng)成為上海綠地土壤質(zhì)量提升重中之重。鑒于上海本地土壤砂粒含量低的特點(diǎn)，對(duì)于黏重土壤適當(dāng)添加砂子和有機(jī)基質(zhì)等無(wú)機(jī)和有機(jī)的結(jié)構(gòu)改良劑是大面積綠地改良的有效手段[39-40]；綠地建設(shè)過(guò)程中應(yīng)避免大中型機(jī)械的過(guò)度使用造成土壤的嚴(yán)重壓實(shí)[3]；在綠地植物配置上，適當(dāng)增加喬木或灌木種植，通過(guò)其龐大根系系統(tǒng)來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善土壤物理性質(zhì)目的[41-42]；對(duì)已建成綠地，應(yīng)適當(dāng)增加護(hù)欄或隔離帶等措施，防止人為嚴(yán)重踐踏[43]。改善城市綠地土壤物理質(zhì)量，對(duì)提高城市綠化質(zhì)量和水平具有積極作用，從而充分發(fā)揮綠地的生態(tài)功能，為建立海綿型城市和生態(tài)宜居型城市提供技術(shù)保障。

4 結(jié)論

上海中心城區(qū)綠地土壤質(zhì)地黏重，以粉(砂)質(zhì)黏壤土為主；土壤體積質(zhì)量偏高，均值為1.31 g/cm3，37.72% 的土壤超過(guò)《綠化種植土壤》要求；土壤孔隙較差，其中非毛管孔隙度均值為3.59%，82.46% 土壤低于《綠化種植土壤》要求的5% ~ 25% 的標(biāo)準(zhǔn)，總孔隙度均值為49.02%，有高達(dá)95.61% 綠地土壤總孔隙度不能滿足植物正常生長(zhǎng)；土壤飽和導(dǎo)水率較低，均值僅為3.50 mm/h，有86.85% 的綠地土壤小于5 mm/h；土壤持水能力差。上海中心城區(qū)綠地土壤各物理性質(zhì)存在一定的相關(guān)性，除了飽和導(dǎo)水率與其他物理性質(zhì)相關(guān)性不顯著外，其他各物理性質(zhì)均存在極顯著相關(guān)性(＜0.01)。不同植被類(lèi)型土壤物理性質(zhì)存在差異性，其中喬木地和灌木地的土壤物理性質(zhì)明顯優(yōu)于草地。

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Study on Soil Physical Properties of Green Belts in Central Urban Area of Shanghai

WU Haibing1,2

(1 Shanghai Academy of Landscape Architecture Science and Planning, Shanghai 200232, China; 2 Shanghai Engineering Research Center of Landscaping on Challenging Urban Site, Shanghai 200232, China)

Taking soils mainly in the typical parks and public green belts in Puxi district of the central urban area of Shanghai as the study objects, soil basic physical properties, their correlation and the influences of different vegetation types on soil basic physical properties were analyzed. The results showed that soil texture was clayey, mainly as silty clay loam. Soil bulk density was high, 37.72% of soil samples exceeded the standard of “Planting Soil for Greening”. Soil porosity was poor, for instance, 82.46% of soil samples did not meet the standard requirements of non-capillary porosity, and total porosity of up to 95.61% of soil samples could not meet the normal growth of plants. Soil saturated hydraulic conductivity was low, up to 86.85% of soil samples was less than the standard requirement of 5 mm/h. Moreover, soil water-holding ability was poor. Except soil saturated hydraulic conductivity, the correlation between other soil physical properties were extremely significant (<0.01). Soil physical properties of tree and brush were superior to those of grassland. It is proposed to increase the application of materials such as sands and organic matrix, reduce soil compaction and increase the proportions of tree and brush in green belts in order to improve soil physical properties and enhance the ecological function of urban green belts.

Physical property; Green belts soil; Vegetation type; Central urban area of Shanghai

上海市科委項(xiàng)目(14DZ0503200)和上海科委科技專(zhuān)項(xiàng)(17DZ1202801)資助。

伍海兵(1986—)，男，安徽蕪湖人，碩士，工程師，主要從事城市土壤物理性質(zhì)研究。E-mail:

10.13758/j.cnki.tr.2018.01.021

S152.7；S152.5；S152.7

A