上海市外环道路绿地土壤质量特征研究

虞军

(上海必诺检测技术服务有限公司，上海 201114)

随着社会经济的快速发展，人们对生活质量的要求不断提高，对城市生态环境也越来越关注，城市园林绿化在其中起着不可替代的作用[1]。城市绿地土壤是城市中植物生长的介质，绿地土壤的质量直接影响着植物的生长，以及绿地生态效益和景观功能的发挥[2]，因此，土壤质量的好坏直接决定城市绿化建设的成败。城市绿地土壤是指分布在城区或城郊，由于城市特殊的环境背景，经过人类活动的长期干扰发育起来的土壤，具有复杂的组成和时空多变的性质[3-5]。城市道路绿地作为城市绿地系统的重要组成部分，是城市生态基础设施[6-7]。

在城市化背景下，道路绿地土壤很大程度上体现出了城市土壤的一般特征，如土壤结构、剖面发育层次混乱，高度时空变异性，土壤紧实变性及通透性差，养分循环和土壤生物活性受扰动以及高度的污染特征等特性[8]，并由于其特殊的生态环境条件，如风力较大、水分蒸发快、废气和粉尘污染、路面的热辐射等诸多不利因素的影响，致使道路绿地植物的生存环境较恶劣[9]。近年来，关于上海城市绿地土壤的研究越来越引起重视，但有关上海绿地土壤质量研究较少，尤其是环线道路绿地质量研究鲜有报道。本研究以上海市外环线绿地土壤为研究对象，对其土壤基本化学性质及养分指标进行现场调查和分析，研究影响上海市环线绿地植被生长因素中的土壤因子状况，以期为上海环线道路绿地土壤的改良与养护管理提供技术支撑。

1 研究区域与方法

1.1 研究区概况

上海市位于31°14′N，121°29′E，地处长江三角洲前缘，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏、浙江两省，北界长江入海口。上海属北亚热带季风气候，四季分明，年平均气温16°左右，全年无霜期约230 d，年降雨量在1 200 mm左右。

1.2 研究方法

1.2.1 样品采集

以上海市外环线上的道路绿地土壤为研究对象，采集区域包括行道树树穴、行道树绿带、分车绿带、街道广场绿地等，共设置19个采样点。利用土钻钻取表层0～30 cm的土壤，编号后带回实验室。土壤经自然风干去除杂质，研磨分别过2、1和0.25 mm孔径的筛子，装入信封保存备用。

1.2.2 样品测定

土壤pH采用电位法测定；土壤电导率(EC)采用电导率法测定；土壤有机质采用外加热重铬酸钾氧化-容量法测定；土壤碱解氮采用碱解-扩散法测定；土壤有效磷用碳酸氢钠浸提后采用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾用乙酸胺浸提后采用火焰光度法测定[10]，各指标具体分析方法均参照《绿化种植土壤》(CJ/T 340—2016)[11]。

1.2.3 土壤质量评价方法

土壤pH、EC、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等单指标评价参考《绿化种植土壤》，养分含量丰缺分级参考表1评价。

表1 土壤主要养分含量丰缺标准

土壤综合肥力评价采用改进的内梅罗综合指数法。对各项指标进行标准化，所采用的属性分级标准参照《园林绿化土壤质量标准及其应用》和第二次全国土壤普查土壤养分的分级标准。采用改进的内梅罗(Nemerow)公式计算综合肥力指数：

(1)

(2)

根据计算的土壤肥力质量综合指数，将土壤肥力质量分为4个等级：当P≥2.7，为很肥沃；当1.8≤P<2.7，为肥沃；当0.9≤P<1.8，为一般；当P<0.9，为贫瘠。

2 结果与分析

2.1 土壤pH

土壤pH值是土壤许多化学性质的综合反映[12]，是《绿化种植土壤》国家标准5项主控指标之一。上海外环线道路绿地土壤pH为7.66～8.33(表2)，均值为8.01，低于《绿化种植土壤》的最大限值要求(<8.3)，整体呈碱性；土壤pH变异系数较小，为0.02，空间变异较小。由此可见，上海外环线道路绿地的土壤pH值虽不是绿化的主要障碍因子，但大部分绿化植物为中性或偏酸性植物，土壤pH值的降低将更有利于植物生长。

表2 上海市外环线道路绿地土壤的基本化学性质

2.2 土壤EC

土壤电导率通常作为判断土壤盐渍化程度高低的指标，EC所反映土壤水溶性盐离子总量可作为土壤肥力的一个综合性参考指标[13]。上海外环线道路绿地土壤EC为0.11～0.21 mS·cm-1，均值为0.14 mS·cm-1，EC较低(表2)，略低于标准最低限值要求(>0.15 mS·cm-1)。其中，36.84%的绿地土壤EC在适宜范围内，63.16%的绿地土壤EC低于标准限值要求。由此可见，上海外环线道路绿地土壤中可溶性养分离子含量普遍较低，是阻碍绿地植物生长的因素之一。

2.3 土壤有机质

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，促进微生物和土壤生物的活动，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥性和缓冲性。上海外环线道路绿地土壤有机质含量为9.56～32.34 g·kg-1，均值为19.19 g·kg-1，均值略低于标准最低限值要求(>20 g·kg-1)。上海外环线63.16%的道路绿地土壤有机质含量低于标准限值要求，其中，57.89%的土壤处于缺乏水平，5.26%的土壤处于很缺乏水平(图1)。由此可见，上海外环线大部分道路绿地土壤有机质处于缺乏状态，不利于绿地植物的正常生长发育，这可能与道路绿地枯枝落叶被经常清扫且养分补充不及时有关。

图1 上海市外环线道路绿地土壤有机质的分布

2.4 土壤速效养分

土壤速效养分是指土壤中水溶态养分和交换态养分的总和，其含量的高低是土壤养分供给的强度指标。其中，土壤碱解氮、有效磷、速效钾等营养物质的含量更是直接影响植物的营养供应[14-16]。上海外环线道路绿地土壤碱解氮含量偏低，为4.90～53.42 mg·kg-1，均值为29.93 mg·kg-1，低于标准的最低限值要求(>40 mg·kg-1)；其中，有68.42%的土壤处于极缺乏水平，31.58%的土壤处于很缺乏水平(图2)。碱解氮含量的变异系数较大，达0.51，不同区域的碱解氮差异较大。

图2 上海市外环线道路绿地土壤碱解氮的分布

上海市外环线道路绿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)，根据标准，土壤有效磷要求范围5～60 mg·kg-1。上海市外环线47.37%的道路绿地土壤符合标准要求；其中，土壤有效磷处于中等和丰富水平的道路绿地均为5.26%，而31.85%和52.63%的道路绿地土壤有效磷处于很缺乏和极缺乏水平(图3)。土壤有效磷含量的变异系数较大，高达0.74，说明不同区域土壤有效磷含量差异明显。

图3 上海市外环线道路绿地土壤有效磷的分布

上海市外环线道路绿地土壤速效钾含量在86.84～313.44 mg·kg-1，均值为 185.33 mg·kg-1(表2)。根据标准，土壤速效钾要求范围60～300 mg·kg-1。上海市外环线所有的道路绿地土壤速效钾均符合标准要求；其中，土壤速效钾处于丰富和中等水平的道路绿地均为42.11%(图4)。

图4 上海市外环线道路绿地土壤速效钾的分布

虽然上海市外环线道路绿地土壤的速效钾含量较为丰富，但碱解氮和有效磷含量普遍偏低，在一定程度上影响植物的正常生长。上海市外环线不同区域道路绿地土壤速效养分含量差异较大，这可能是不同区域绿地养护管理和方式不同所致。

2.5 土壤综合肥力质量评价

评价结果(表3)表明：外环线道路绿地土壤综合肥力指数为0.74～1.61，均值为1.05；根据土壤肥力等级划分，土壤肥力等级属于“一般”的土壤样品占总数的78.95%，属于“贫瘠”的土壤样品占总数的21.05%。图5所示，大部分区域土壤肥力综合指数集中分布在0.9～1.09。由此可见，上海市外环线道路绿地土壤肥力质量整体处于一般水平，且大部分土壤肥力质量偏低。

表3 土壤综合肥力质量评价结果

图5 土壤综合肥力指数分布

3 小结与讨论

道路绿地土壤作为城市特殊土壤，受人为活动影响较大，与一般城市绿地土壤相比，其土壤pH及肥力指标养分会发生不同程度的变化。上海市外环线道路绿地土壤pH较高，主要可能有两方面的原因：一方面道路绿地土壤主要是客土，有很多是主体工程的废弃土，如市政工程的底土、僵土、淤泥，建筑地基的深层“生土”等用于绿地建设，其pH本身较高[17]；另一方面城市土壤随着人为活动日益增加，趋向碱性变化是共同特征[18]，回填时混入的建筑废弃物、石灰、水泥、砖块或其他碱性混合物，不断释放钙离子，同时大量含有碳酸钙和碳酸镁灰尘的沉降以及雨水冲刷建筑物和路面后带有钙离子等的碱性物质流入绿地等因素都可能使道路绿地土壤pH碱性增强。上海外环线道路土壤pH较高，会直接制约植物的正常生长。

上海市外环线道路绿地土壤养分状况也存在不同程度的缺乏。其中，土壤碱解氮(68.42%)缺乏最为严重，其次为有机质(63.16%)和有效磷(52.63%)。这可能是由于绿地在建设初期绿化用土来源复杂，混入大量劣质土有关[17]，上海绿化土壤主要是从其他地方运来的客土，中间会混入大量的劣质土；也可能是由于城市道路绿地土壤随着年限增加，出现了不同程度的退化[19-21]，城市道路绿地土壤环境像一个无排水洞的大花盆，无法通过与外界土壤的循环调节自身养分，特殊的生态环境以及行人践踏、汽车尾气、废水废物和路面的硬化铺装、落叶清理等人为活动的影响，致使道路绿地土壤的理化性质发生了改变[22-24]，出现了土壤板结、透气性差等问题，导致土壤质量不同程度的退化。而伴随着土壤养分含量的缺乏，绿化植物的生长和发育势必会受到影响，特别是对养分需求较高的观赏植物的价值会大打折扣。

采用改进的内梅罗指数法进行土壤综合肥力评价，结果综合指数平均为1.05，大部分外环线道路绿地土壤综合肥力指数偏低，土壤综合肥力质量大部分处于“一般”水平，甚至少部分区域土壤综合肥力质量处于“贫瘠”水平。

因此，针对上海市外环线道路绿地土壤肥力质量主要限制性因子，开展外环线土壤改良、科学养护管理、土壤综合肥力质量提升是今后的重点工作，这对改善上海市外环线道路绿地绿化景观效果，提升绿化品质和生态效益具有重要意义。具体措施有：在已建成的道路绿地中，要在日常养护过程中加强对土壤养护的投入，以本次土壤监测数据为施肥的参考数据，有针对性地进行科学配方施肥；积极进行土壤改良，且在改良过程中注重有机改良材料的施加，以提升土壤有机质含量，从而增加绿地土壤肥力和改善其土壤物理结构。在新建道路绿地中，要在规划设计阶段遵循“适地适树”、“改地适树”的原则，在道路绿化选择植物时，充分考虑植物的耐碱性和耐贫瘠能力，选择适合道路绿地环境特点的植物进行栽植；在建设过程中，可应用配方土技术[25]对绿地土壤进行改良，改善植物地下生长环境。