上海市外環道路綠地土壤質量特征研究

虞軍

(上海必諾檢測技術服務有限公司，上海 201114)

隨著社會經濟的快速發展，人們對生活質量的要求不斷提高，對城市生態環境也越來越關注，城市園林綠化在其中起著不可替代的作用[1]。城市綠地土壤是城市中植物生長的介質，綠地土壤的質量直接影響著植物的生長，以及綠地生態效益和景觀功能的發揮[2]，因此，土壤質量的好壞直接決定城市綠化建設的成敗。城市綠地土壤是指分布在城區或城郊，由于城市特殊的環境背景，經過人類活動的長期干擾發育起來的土壤，具有復雜的組成和時空多變的性質[3-5]。城市道路綠地作為城市綠地系統的重要組成部分，是城市生態基礎設施[6-7]。

在城市化背景下，道路綠地土壤很大程度上體現出了城市土壤的一般特征，如土壤結構、剖面發育層次混亂，高度時空變異性，土壤緊實變性及通透性差，養分循環和土壤生物活性受擾動以及高度的污染特征等特性[8]，并由于其特殊的生態環境條件，如風力較大、水分蒸發快、廢氣和粉塵污染、路面的熱輻射等諸多不利因素的影響，致使道路綠地植物的生存環境較惡劣[9]。近年來，關于上海城市綠地土壤的研究越來越引起重視，但有關上海綠地土壤質量研究較少，尤其是環線道路綠地質量研究鮮有報道。本研究以上海市外環線綠地土壤為研究對象，對其土壤基本化學性質及養分指標進行現場調查和分析，研究影響上海市環線綠地植被生長因素中的土壤因子狀況，以期為上海環線道路綠地土壤的改良與養護管理提供技術支撐。

1 研究區域與方法

1.1 研究區概況

上海市位于31°14′N，121°29′E，地處長江三角洲前緣，東瀕東海，南臨杭州灣，西接江蘇、浙江兩省，北界長江入海口。上海屬北亞熱帶季風氣候，四季分明，年平均氣溫16°左右，全年無霜期約230 d，年降雨量在1 200 mm左右。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集

以上海市外環線上的道路綠地土壤為研究對象，采集區域包括行道樹樹穴、行道樹綠帶、分車綠帶、街道廣場綠地等，共設置19個采樣點。利用土鉆鉆取表層0～30 cm的土壤，編號后帶回實驗室。土壤經自然風干去除雜質，研磨分別過2、1和0.25 mm孔徑的篩子，裝入信封保存備用。

1.2.2 樣品測定

土壤pH采用電位法測定；土壤電導率(EC)采用電導率法測定；土壤有機質采用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定；土壤堿解氮采用堿解-擴散法測定；土壤有效磷用碳酸氫鈉浸提后采用鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀用乙酸胺浸提后采用火焰光度法測定[10]，各指標具體分析方法均參照《綠化種植土壤》(CJ/T 340—2016)[11]。

1.2.3 土壤質量評價方法

土壤pH、EC、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀等單指標評價參考《綠化種植土壤》，養分含量豐缺分級參考表1評價。

表1 土壤主要養分含量豐缺標準

土壤綜合肥力評價采用改進的內梅羅綜合指數法。對各項指標進行標準化，所采用的屬性分級標準參照《園林綠化土壤質量標準及其應用》和第二次全國土壤普查土壤養分的分級標準。采用改進的內梅羅(Nemerow)公式計算綜合肥力指數：

(1)

(2)

根據計算的土壤肥力質量綜合指數，將土壤肥力質量分為4個等級：當P≥2.7，為很肥沃；當1.8≤P<2.7，為肥沃；當0.9≤P<1.8，為一般；當P<0.9，為貧瘠。

2 結果與分析

2.1 土壤pH

土壤pH值是土壤許多化學性質的綜合反映[12]，是《綠化種植土壤》國家標準5項主控指標之一。上海外環線道路綠地土壤pH為7.66～8.33(表2)，均值為8.01，低于《綠化種植土壤》的最大限值要求(<8.3)，整體呈堿性；土壤pH變異系數較小，為0.02，空間變異較小。由此可見，上海外環線道路綠地的土壤pH值雖不是綠化的主要障礙因子，但大部分綠化植物為中性或偏酸性植物，土壤pH值的降低將更有利于植物生長。

表2 上海市外環線道路綠地土壤的基本化學性質

2.2 土壤EC

土壤電導率通常作為判斷土壤鹽漬化程度高低的指標，EC所反映土壤水溶性鹽離子總量可作為土壤肥力的一個綜合性參考指標[13]。上海外環線道路綠地土壤EC為0.11～0.21 mS·cm-1，均值為0.14 mS·cm-1，EC較低(表2)，略低于標準最低限值要求(>0.15 mS·cm-1)。其中，36.84%的綠地土壤EC在適宜范圍內，63.16%的綠地土壤EC低于標準限值要求。由此可見，上海外環線道路綠地土壤中可溶性養分離子含量普遍較低，是阻礙綠地植物生長的因素之一。

2.3 土壤有機質

土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分，能促進植物的生長發育，改善土壤的物理性質，促進微生物和土壤生物的活動，促進土壤中營養元素的分解，提高土壤的保肥性和緩沖性。上海外環線道路綠地土壤有機質含量為9.56～32.34 g·kg-1，均值為19.19 g·kg-1，均值略低于標準最低限值要求(>20 g·kg-1)。上海外環線63.16%的道路綠地土壤有機質含量低于標準限值要求，其中，57.89%的土壤處于缺乏水平，5.26%的土壤處于很缺乏水平(圖1)。由此可見，上海外環線大部分道路綠地土壤有機質處于缺乏狀態，不利于綠地植物的正常生長發育，這可能與道路綠地枯枝落葉被經常清掃且養分補充不及時有關。

圖1 上海市外環線道路綠地土壤有機質的分布

2.4 土壤速效養分

土壤速效養分是指土壤中水溶態養分和交換態養分的總和，其含量的高低是土壤養分供給的強度指標。其中，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀等營養物質的含量更是直接影響植物的營養供應[14-16]。上海外環線道路綠地土壤堿解氮含量偏低，為4.90～53.42 mg·kg-1，均值為29.93 mg·kg-1，低于標準的最低限值要求(>40 mg·kg-1)；其中，有68.42%的土壤處于極缺乏水平，31.58%的土壤處于很缺乏水平(圖2)。堿解氮含量的變異系數較大，達0.51，不同區域的堿解氮差異較大。

圖2 上海市外環線道路綠地土壤堿解氮的分布

上海市外環線道路綠地土壤有效磷含量在2.93～22.97 mg·kg-1，均值7.35 mg·kg-1(表2)，根據標準，土壤有效磷要求范圍5～60 mg·kg-1。上海市外環線47.37%的道路綠地土壤符合標準要求；其中，土壤有效磷處于中等和豐富水平的道路綠地均為5.26%，而31.85%和52.63%的道路綠地土壤有效磷處于很缺乏和極缺乏水平(圖3)。土壤有效磷含量的變異系數較大，高達0.74，說明不同區域土壤有效磷含量差異明顯。

圖3 上海市外環線道路綠地土壤有效磷的分布

上海市外環線道路綠地土壤速效鉀含量在86.84～313.44 mg·kg-1，均值為 185.33 mg·kg-1(表2)。根據標準，土壤速效鉀要求范圍60～300 mg·kg-1。上海市外環線所有的道路綠地土壤速效鉀均符合標準要求；其中，土壤速效鉀處于豐富和中等水平的道路綠地均為42.11%(圖4)。

圖4 上海市外環線道路綠地土壤速效鉀的分布

雖然上海市外環線道路綠地土壤的速效鉀含量較為豐富，但堿解氮和有效磷含量普遍偏低，在一定程度上影響植物的正常生長。上海市外環線不同區域道路綠地土壤速效養分含量差異較大，這可能是不同區域綠地養護管理和方式不同所致。

2.5 土壤綜合肥力質量評價

評價結果(表3)表明：外環線道路綠地土壤綜合肥力指數為0.74～1.61，均值為1.05；根據土壤肥力等級劃分，土壤肥力等級屬于“一般”的土壤樣品占總數的78.95%，屬于“貧瘠”的土壤樣品占總數的21.05%。圖5所示，大部分區域土壤肥力綜合指數集中分布在0.9～1.09。由此可見，上海市外環線道路綠地土壤肥力質量整體處于一般水平，且大部分土壤肥力質量偏低。

表3 土壤綜合肥力質量評價結果

圖5 土壤綜合肥力指數分布

3 小結與討論

道路綠地土壤作為城市特殊土壤，受人為活動影響較大，與一般城市綠地土壤相比，其土壤pH及肥力指標養分會發生不同程度的變化。上海市外環線道路綠地土壤pH較高，主要可能有兩方面的原因：一方面道路綠地土壤主要是客土，有很多是主體工程的廢棄土，如市政工程的底土、僵土、淤泥，建筑地基的深層“生土”等用于綠地建設，其pH本身較高[17]；另一方面城市土壤隨著人為活動日益增加，趨向堿性變化是共同特征[18]，回填時混入的建筑廢棄物、石灰、水泥、磚塊或其他堿性混合物，不斷釋放鈣離子，同時大量含有碳酸鈣和碳酸鎂灰塵的沉降以及雨水沖刷建筑物和路面后帶有鈣離子等的堿性物質流入綠地等因素都可能使道路綠地土壤pH堿性增強。上海外環線道路土壤pH較高，會直接制約植物的正常生長。

上海市外環線道路綠地土壤養分狀況也存在不同程度的缺乏。其中，土壤堿解氮(68.42%)缺乏最為嚴重，其次為有機質(63.16%)和有效磷(52.63%)。這可能是由于綠地在建設初期綠化用土來源復雜，混入大量劣質土有關[17]，上海綠化土壤主要是從其他地方運來的客土，中間會混入大量的劣質土；也可能是由于城市道路綠地土壤隨著年限增加，出現了不同程度的退化[19-21]，城市道路綠地土壤環境像一個無排水洞的大花盆，無法通過與外界土壤的循環調節自身養分，特殊的生態環境以及行人踐踏、汽車尾氣、廢水廢物和路面的硬化鋪裝、落葉清理等人為活動的影響，致使道路綠地土壤的理化性質發生了改變[22-24]，出現了土壤板結、透氣性差等問題，導致土壤質量不同程度的退化。而伴隨著土壤養分含量的缺乏，綠化植物的生長和發育勢必會受到影響，特別是對養分需求較高的觀賞植物的價值會大打折扣。

采用改進的內梅羅指數法進行土壤綜合肥力評價，結果綜合指數平均為1.05，大部分外環線道路綠地土壤綜合肥力指數偏低，土壤綜合肥力質量大部分處于“一般”水平，甚至少部分區域土壤綜合肥力質量處于“貧瘠”水平。

因此，針對上海市外環線道路綠地土壤肥力質量主要限制性因子，開展外環線土壤改良、科學養護管理、土壤綜合肥力質量提升是今后的重點工作，這對改善上海市外環線道路綠地綠化景觀效果，提升綠化品質和生態效益具有重要意義。具體措施有：在已建成的道路綠地中，要在日常養護過程中加強對土壤養護的投入，以本次土壤監測數據為施肥的參考數據，有針對性地進行科學配方施肥；積極進行土壤改良，且在改良過程中注重有機改良材料的施加，以提升土壤有機質含量，從而增加綠地土壤肥力和改善其土壤物理結構。在新建道路綠地中，要在規劃設計階段遵循“適地適樹”、“改地適樹”的原則，在道路綠化選擇植物時，充分考慮植物的耐堿性和耐貧瘠能力，選擇適合道路綠地環境特點的植物進行栽植；在建設過程中，可應用配方土技術[25]對綠地土壤進行改良，改善植物地下生長環境。