城市園林土壤的改良利用和管理初探

魏 劍，王素君，李春光

（天津市北方園林生態(tài)科學(xué)技術(shù)研究所，天津 300300）

1 引言

城市土壤是指出現(xiàn)在城區(qū)和城郊區(qū)、受多種人為活動(dòng)方式的影響、原有土壤的特性受到強(qiáng)度改變的土壤的總稱。城市土壤是伴隨城市化進(jìn)程而出現(xiàn)的產(chǎn)物，是在城市的特殊背景下孕育而成的，從本質(zhì)上講是一類擾動(dòng)的人為新成土。城市土壤廣泛分布在公園、道路、社區(qū)、體育場(chǎng)、城市河道、垃圾填埋廠、廢氣工廠、城市郊區(qū)，或者簡單地成為建筑、街道、鐵路等城市和工業(yè)設(shè)施的基礎(chǔ)而處于埋藏狀態(tài)。城市土壤在空間上變異十分明顯，除自身土壤物質(zhì)外，城市土壤還包括大量的人為物質(zhì)，這些物質(zhì)影響和決定著城市土壤的形態(tài)學(xué)和理化特性。

2 城市土壤的理化特性

2.1 物理特性

2.1.1 土壤中侵入體較多

城市土壤在城市建設(shè)過程中，經(jīng)過長期多次無序的挖掘、搬運(yùn)、堆積、混合和大量廢棄物填充后，形成了無層次、無規(guī)律的土體構(gòu)造。土壤中侵入體包括建筑廢棄物、礫石、磚塊、混凝土塊、石灰渣、煤渣、玻璃等物質(zhì)。據(jù)對(duì)天津市河西區(qū)友誼路中環(huán)線至黑牛城道段行道樹土壤的測(cè)定，直徑大于2cm的侵入體含量高達(dá)18.2%～31.8%，平均值25.2%，而近鄰的天津賓館內(nèi)綠地土壤侵入體僅有3.49%。

2.1.2 土壤通透性差

土壤壓實(shí)和板結(jié)是土壤物理退化的主要形式。在城區(qū)由于人流的踐踏和車輛的碾壓，土壤容重明顯大于郊區(qū)土壤，一般愈靠近地表，壓實(shí)和板結(jié)程度越重。人為反復(fù)踐踏可壓實(shí)土壤深達(dá)20～30cm，若經(jīng)機(jī)械車輛多次壓實(shí)，影響深度可達(dá)1m以上。據(jù)調(diào)查，天津賓館內(nèi)綠地（0～20cm）土壤容重平均為1.42g／cm3，比郊區(qū)同層土壤容重高16.9%，總孔隙度降低16.4%。中心城區(qū)內(nèi)有近14%的土壤容重大于1.6g／cm3。土壤通透性降低，樹木根系的垂直生長和水平伸展空間受到限制。由于土壤緊實(shí)，加之路面和鋪裝的封閉，自然降水很難滲入土壤蓄存，而在雨季，又常因土壤緊實(shí)滲水速度緩慢而造成瀝澇災(zāi)害。

2.1.3 土壤溫度偏高

由于“熱島效應(yīng)”，城市氣溫高于郊區(qū)。而城市地區(qū)地表普遍封閉，不僅阻礙了土壤和外界的物質(zhì)能量交換，而且將更多的地面熱量傳遞到下層土壤，使土壤溫度升高。據(jù)測(cè)，夏季街道最高溫度比大氣溫度要高出10℃之多。土壤溫度過高會(huì)使樹木代謝紊亂，引起焦葉和樹皮灼燒，抑制根系生長，嚴(yán)重的會(huì)使樹木干枯死亡。

2.2 化學(xué)特性

2.2.1 土壤堿化度增高

天津市友誼路兩側(cè)行道樹土壤的pH值平均為8.77，而天津賓館內(nèi)綠地土壤的pH值為8.20，海河沿線土壤的pH值小于8.0，可見行道樹土壤有堿化趨勢(shì)。土壤堿性增強(qiáng)的原因可能包括：融化道路積雪的氯化鈣、氯化鈉和其他種類的鹽，隨地表徑流積累在土壤中；建筑廢棄物、水泥、磚塊和其他堿性混合物中鈣的釋放；流經(jīng)混凝土和石灰石表面的徑流到處存在，而徑流中含有鈣離子等堿性物質(zhì)；土壤碳酸鹽與碳酸反應(yīng)形成重碳酸鹽等。

2.2.2 土壤養(yǎng)分含量降低

城市土壤生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)過程單一，土壤營養(yǎng)元素主要來源于土壤母質(zhì)、降雨、廢物等，土壤有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分含量降低。據(jù)測(cè)定，海河沿線由中心城區(qū)向外延伸地區(qū)的土壤調(diào)查表明（表1），公園土壤比非公園土壤的有機(jī)質(zhì)和速效氮、磷、鉀均有顯著降低。土壤缺乏養(yǎng)分使城市綠化植物出現(xiàn)生長緩慢、新葉發(fā)黃、枝條生長細(xì)弱、部分枝葉死亡、壽命縮短等現(xiàn)象。

2.2.3 土壤污染較重

土壤污染源主要來自污染的大氣沉降、廢水和污水灌溉、工業(yè)廢渣和城市垃圾，以及農(nóng)藥的施用等。城市土壤重金屬一般較高，可移動(dòng)態(tài)占比較大，生物有效性高，植物體內(nèi)的累積量遠(yuǎn)超過無污染區(qū)（表2）。城市土壤中的鉛主要來源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和含鉛汽油的污染與燃燒，尤其是公路兩側(cè)的土壤含鉛量明顯增加。

表1 海河沿線的公園和郊區(qū)土壤養(yǎng)分含量比較

表2 天津不同地區(qū)園林植物中重金屬總量

3 城市土壤改良利用和管理

3.1 城市綠地土壤改良利用和管理措施

城市土壤是城市中有限的土壤資源，是園林植物生存的必需條件。由于城市植被結(jié)構(gòu)簡單，植物群落大多呈孤島式分布，使得園林土壤中的水、氣、熱循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化大大減弱。此外，人為踐踏、交通碾壓又提高了土壤緊實(shí)度，進(jìn)一步加劇了土壤生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，要改變這種狀況，就必需采取綜合措施，以創(chuàng)造近自然生態(tài)條件，不斷提高土壤肥力，維持土壤的良性循環(huán)，滿足園林植物生長發(fā)育的要求。

3.1.1 改進(jìn)綠地種植結(jié)構(gòu)

在各類綠地的規(guī)劃設(shè)計(jì)中要考慮土壤生態(tài)環(huán)境的空間，綠地面積要相對(duì)集中，土壤邊界要擴(kuò)大，以維持土壤自身的物理、化學(xué)和生物等作用正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要減少樹木的孤植，增加群植，喬、灌、草結(jié)合，深根和淺根結(jié)合的復(fù)層混合群落，這不僅符合“互惠共生”的原理，而且隨著綠地面積擴(kuò)大，植物枯枝落葉及代謝產(chǎn)物大多數(shù)保留在系統(tǒng)內(nèi)，有利于土壤物質(zhì)的積累。行道樹綠化是城市中最難的課題，原因是受土地面積限制，根系的活動(dòng)范圍小，生存條件差。為此，建議在新城區(qū)建設(shè)時(shí)，要適當(dāng)擴(kuò)大綠帶寬度，以改善行道樹的土壤環(huán)境。

3.1.2 深翻熟化，松土除草

深翻結(jié)合施肥，可改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，增加土壤通透性。除整地、定植前深翻外，對(duì)重點(diǎn)樹種和重點(diǎn)區(qū)域，還應(yīng)適時(shí)深翻，以刺激新根發(fā)生，保證樹木隨樹齡的增長對(duì)肥、水的需要，促使樹體健壯。深翻的時(shí)間一般以秋末冬初為宜，深翻的深度要因地、因樹而異。深翻后應(yīng)能保持后效多年，間隔時(shí)間根據(jù)需要決定。松土可疏松表層土壤，減少水分蒸發(fā)，防止土壤返鹽，促進(jìn)微生物活動(dòng)，提高土壤養(yǎng)分的有效性，除草可減少水分和養(yǎng)分的消耗，使踏實(shí)的園土恢復(fù)疏松。每年應(yīng)松土除草2～3次，松土深度因苗而異。

3.1.3 增施有機(jī)肥

改變園林植物不施肥的習(xí)慣，要在園林植物栽植時(shí)和各個(gè)不同生長階段增施有機(jī)肥料，特別是要注重栽植前的基肥。栽植土壤質(zhì)量差時(shí)，地表要普施腐熟有機(jī)肥6～8kg／m2，深翻埋入土內(nèi)；在定植前，每穴再施有機(jī)肥3～5kg。建成綠地的樹木施用有機(jī)肥應(yīng)根據(jù)樹種、樹齡、土壤理化性狀等條件來決定，一般采用每2cm胸徑施1kg有機(jī)肥的方法，在行間或株間挖寬30～40cm深20～30cm的溝或穴施入，施時(shí)要結(jié)合土壤改良一起進(jìn)行，肥、土、改良物摻拌勻后回填，填后澆水。

3.1.4 摻拌通氣性物質(zhì)

為減輕土壤嚴(yán)重緊實(shí)狀況，可在栽植穴內(nèi)或在后期摻拌粗砂、粉煤灰、碎樹皮、腐葉土、草炭等物質(zhì)，這樣不僅能降低土壤緊實(shí)度，提高土壤通氣透水性，而且能起到保水抑鹽作用。

3.1.5 鋪設(shè)透氣透水性地磚

過去行道樹周圍鋪裝混凝土瀝青封閉地面，嚴(yán)重影響大氣與土壤之間的氣體交換和雨水的滲入，造成土壤缺氮，影響雨水資源的再利用。要改善土壤的生態(tài)條件，回歸自然，應(yīng)對(duì)“人行硬路”進(jìn)行改造，鋪設(shè)透氣透水性地磚。

3.1.6 設(shè)置防護(hù)隔離

面對(duì)人為踐踏，可采取防護(hù)隔離措施；小型綠地邊界可構(gòu)筑砌石圈圍成樹池；行道樹綠帶設(shè)置圍欄，減少人為和機(jī)械破壞；對(duì)主干道路和游覽區(qū)的孤植大樹周圍鋪蓋金屬網(wǎng)架，以防止踐踏和土壤板結(jié)，培育和延長大樹的壽命。

3.1.7 加強(qiáng)環(huán)境管理，防止土壤污染

城市土壤生態(tài)系統(tǒng)較為封閉，物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化單調(diào)緩慢，土壤環(huán)境容量小，自身凈化力低。因此，防止土壤污染，是城市土壤利用過程中一個(gè)長期的、經(jīng)常性的措施。①嚴(yán)格限制污水灌溉，充分利用雨水和中水資源。在城市園林建設(shè)中要結(jié)合園林景觀設(shè)計(jì)，積極開展雨水利用工程，以便雨季來臨時(shí)能多蓄水，多用雨水灌溉。②減少固體廢棄物對(duì)土壤的侵害。應(yīng)嚴(yán)格控制固體廢棄物的排放，并制定相應(yīng)的管理法規(guī)，激勵(lì)固體廢棄物的無害化處理，尤其對(duì)可利用生活垃圾和污泥，將其充分發(fā)酵腐熟，制成有機(jī)肥料，既可減輕城市環(huán)境污染又為園林綠化開辟了新肥源。③控制融雪劑的危害。冬季降雪時(shí)，市區(qū)通常噴灑高濃度的氯化鈉溶液，以加速融雪，這些鹽水一旦接觸到植物，就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生嚴(yán)重危害。為防止融雪鹽水的危害，應(yīng)嚴(yán)格控制化雪鹽的合理用量，及時(shí)清除融化的雪水，嚴(yán)禁將帶鹽的雪堆到樹木根區(qū)。

3.2 城區(qū)內(nèi)土壤資源的利用與改良

3.2.1 建筑場(chǎng)地表層土壤的利用

在城市建設(shè)快速發(fā)展的時(shí)期，建設(shè)需土量大，但因人均耕地少，土壤資源嚴(yán)重短缺。而在現(xiàn)實(shí)中，土壤資源的破壞和浪費(fèi)現(xiàn)象不斷發(fā)生。不少施工單位，不珍惜土壤資源的保護(hù)，常把熟化表土作為建筑回填土壓到建筑物下，或是把污染不嚴(yán)重、土壤侵入體少且可篩分的土壤隨便清除掉。為此，對(duì)建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)的表層土壤要進(jìn)行充分利用，并采取以下規(guī)范措施。

（1）凡在規(guī)劃區(qū)內(nèi)，正在或?qū)⒁M(jìn)行建筑施工的地方，一定要在開挖基礎(chǔ)前，把表層熟化土壤起走作為綠化建設(shè)土資源儲(chǔ)備起來。起土深度可根據(jù)地下建筑深度確定，一般40～100cm，最低不應(yīng)少于40cm。

（2）因土制宜合理利用。對(duì)城市廢棄土，凡是污染不嚴(yán)重、侵入體在20%以內(nèi)，一定要把侵入體篩分出來后，仍作為園林綠化種植土使用；對(duì)污染嚴(yán)重、侵入體超過20%的土壤可作為1m土層以下的回填土使用。

（3）對(duì)綠化不能使用的土壤，可作為建筑物下層回填土使用。

3.2.2 劣質(zhì)土壤資源的利用和改良

在園林綠化建設(shè)中，由于土源缺乏，大部分客土土源取自于土壤底層（1m以下）和建筑物下的生土，以及河泥、湖泥等，這些劣質(zhì)土壤質(zhì)地粘重，無結(jié)構(gòu)，缺少空氣孔隙，土體表面潛育化特征明顯，還原性物質(zhì)較多，有機(jī)質(zhì)含量低，土壤養(yǎng)分匱乏，部分土壤呈強(qiáng)堿性。在使用前必須先調(diào)查土壤的來源地，如屬工廠排放的廢水形成的有毒污泥則禁止使用。為保證園林植物的栽植成活和健壯生長，劣質(zhì)土壤應(yīng)采取以下措施進(jìn)行改良。

（1）風(fēng)化凍融和淋洗。由于此類土壤為未風(fēng)化生土（包括湖泥、河泥），在栽植植物前，要擴(kuò)大栽植穴的深度和面積，一般要比正常栽植土大20%～30%，并將坑穴內(nèi)土壤翻到穴的兩側(cè)，經(jīng)過冬季凍融、春季曬垡和夏季淋溶，風(fēng)化時(shí)間大約需6～8個(gè)月，待土體疏松氧化、還原性毒物降解后，方能栽植。

（2）改良粘結(jié)性。為改進(jìn)客土土源的機(jī)械組成，按土體重量計(jì)算，可摻入粗性物質(zhì)（粗砂、礫石、風(fēng)化砂、爐灰渣等）和粉煤灰各10%，也可加入適量草炭。

（3）普施有機(jī)肥。為改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力，種植土層要普施有機(jī)肥，一般為10～15kg／m2（腐熟有機(jī)肥取低值，粗有機(jī)肥取高值）。根據(jù)需要還可適當(dāng)增加化學(xué)磷肥。

（4）化學(xué)改良。如土源pH值大于8.5，則應(yīng)進(jìn)行化學(xué)改良，施入磷石膏或脫硫石膏1.0～1.5kg／m2。

以上措施中摻入的粗性物質(zhì)、有機(jī)肥和改良劑必須與栽植回填土充分混合均勻，以提高改良效果。

［1］劉先覺，郭育文.天津園林綠化技術(shù)［M］.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

［2］冷平生.園林生態(tài)學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.