上海城市綠地土壤研究現(xiàn)狀及問(wèn)題

馬想 張浪 黃紹敏 張琪 韓繼剛 俞元春

摘要：城市綠地土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是城市中重要的自然生態(tài)系統(tǒng)。城市綠地土壤受到人為活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，土壤肥力質(zhì)量和生物活性均呈現(xiàn)不同程度的降低，并直接影響植物的生長(zhǎng);污染物質(zhì)進(jìn)入土壤后，可以附著在粉塵上，通過(guò)氣流進(jìn)入人體，威脅居民身體健康。保護(hù)和提升城市綠地土壤質(zhì)量，是保障城市生態(tài)環(huán)境的重要途徑。城市綠地質(zhì)量提升與生態(tài)城市建設(shè)息息相關(guān)，本文對(duì)上海城市綠地土壤理化特征研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，上海地區(qū)土壤成土母質(zhì)主要為長(zhǎng)江沖積物，土壤黏粒礦物主要以水云母和蛭石為主。上海城市綠地土壤普遍存在壓實(shí)問(wèn)題，土壤容重過(guò)大，通氣孔隙度太小，土壤水分庫(kù)容的有效性較低。上海城市綠地土壤pH值為堿性或強(qiáng)堿性，土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷含量偏低，但土壤鉀素含量充足，土壤保肥能力處于中等水平。城市綠地土壤利用方式和區(qū)域位置，會(huì)影響土壤動(dòng)物的分布和數(shù)量。綠地建成時(shí)間和地上植被群落結(jié)構(gòu)會(huì)影響土壤微生物量和土壤酶活性。重金屬在上海城市綠地土壤中的富集與土地利用方式密切相關(guān)，工業(yè)區(qū)綠地土壤和道路綠地土壤Cu、Zn、Pb、Cr、Ni明顯富集，而公園綠地、校園綠地和居民區(qū)綠地則表現(xiàn)為明顯的Cd和Hg富集。并就存在的問(wèn)題和研究方向提出了4點(diǎn)展望：（1）建立專(zhuān)業(yè)的城市綠地土壤質(zhì)量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)及機(jī)構(gòu)，以提高城市綠地土壤質(zhì)量研究的準(zhǔn)確性;（2）構(gòu)建上海城市綠地土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法;（3）加強(qiáng)土壤變化特征和管理措施相結(jié)合的研究，以探究土壤質(zhì)量變化的驅(qū)動(dòng)因子;（4）探究植物生長(zhǎng)特征及觀賞特征與土壤性質(zhì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和反饋機(jī)制。

關(guān)鍵詞：綠地土壤;土壤物理特征;土壤化學(xué)特征;土壤生物特征;土壤污染

中圖分類(lèi)號(hào)： S151+.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）08-0061-07

收稿日期：2020-09-20

基金項(xiàng)目：上海市科委科研計(jì)劃資助項(xiàng)目（編號(hào)：19DZ1203300、20dz1203700）。

作者簡(jiǎn)介：馬 想（1992—），男，湖北武漢人，碩士，助理工程師，主要從事城市綠地土壤培肥與改良研究。E-mail：mx@shsyky.com。

通信作者：張 浪，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，主要從事生態(tài)園林技術(shù)研發(fā)。E-mail：1132467518@qq.com。

土壤是植物生長(zhǎng)的媒介，能夠協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)所需的水、肥、氣、熱。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤是最活躍的生命層，通過(guò)土壤中生物的代謝以及非生物因子的吸附、解吸過(guò)程，可以降解和轉(zhuǎn)化有毒有害污染物質(zhì)，因此在陸地生態(tài)系統(tǒng)中土壤具有“過(guò)濾器”“緩沖器”“轉(zhuǎn)換器”和“凈化器”的作用[1]。隨著生態(tài)城市建設(shè)的推進(jìn)，城市綠地土壤的生態(tài)效應(yīng)和環(huán)境價(jià)值越來(lái)越受到人們的重視。與此同時(shí)，城鎮(zhèn)化建設(shè)和人為活動(dòng)對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的影響不斷加劇，并顯著影響了生態(tài)系統(tǒng)的功能，進(jìn)而威脅著城市生態(tài)安全和城市居民身體健康[2]。我國(guó)城市化進(jìn)程起步較晚，但發(fā)展速度較快，截至2014年，我國(guó)城鎮(zhèn)化常住人口已經(jīng)由改革開(kāi)放初期的1.7億人增至7.3億人[3]。人為活動(dòng)導(dǎo)致的劇烈環(huán)境變化，驅(qū)動(dòng)城市土壤質(zhì)量的演變。然而這種演變下城市綠地土壤質(zhì)量的現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)，是一個(gè)尚未系統(tǒng)回答的科學(xué)問(wèn)題，回答這個(gè)問(wèn)題也是城市可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)[4]。

城市土壤并不是土壤分類(lèi)學(xué)上的術(shù)語(yǔ)，它是指在城市和城郊地區(qū)，受各種人為活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，原有繼承特征被不同程度改變的土壤的總稱(chēng)，包括城市綠地、道路、城市河道、垃圾填埋場(chǎng)、廢棄工廠等周?chē)耐寥?，也包括被建筑、街道等城市和工業(yè)設(shè)施覆蓋的土壤[5-9]。城市綠地土壤是城市景觀植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，其質(zhì)量直接影響著植物的生長(zhǎng)過(guò)程和綠地景觀功能的發(fā)揮[10]。上海是我國(guó)特大型城市，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市綠化建設(shè)也成效顯著，綠化覆蓋率從1978年的8.2%增加到2008年的38%，增長(zhǎng)近5倍[11]。但上海綠化總體質(zhì)量與上海建設(shè)“生態(tài)型”國(guó)際大都市的發(fā)展目標(biāo)仍有較大差距。土壤成土過(guò)程、理化特征和污染特征是土壤分類(lèi)定級(jí)和障礙因子診斷的基礎(chǔ)，也是土壤修復(fù)技術(shù)選擇的重要參考。以綠地土壤理化特征為基礎(chǔ)，對(duì)原土、客土、有機(jī)無(wú)機(jī)改良材料以及微生物菌劑進(jìn)行科學(xué)配置，通過(guò)人工配制的方法消除土壤障礙因子、改善土壤物理性質(zhì)和生物活性來(lái)提升城市綠地土壤質(zhì)量，是提高城市綠化質(zhì)量的有效手段[12]。本文綜述了上海城市綠地土壤的已有研究結(jié)果，對(duì)上海城市綠地土壤的形成過(guò)程和理化特征作了闡述，以期為上海城市綠地土壤的進(jìn)一步研究指明方向。

1 城市綠地土壤理化特征

1.1 上海自然土壤的形成過(guò)程和母質(zhì)特征

城市土壤的性質(zhì)很大程度上取決于成土過(guò)程和成土母質(zhì)，要了解城市土壤的特征，首先應(yīng)該了解該地區(qū)自然土壤的形成過(guò)程和母質(zhì)特征[13]。上海位于長(zhǎng)江三角洲前緣地帶，是長(zhǎng)江的入?？凇ｉL(zhǎng)江從中上游帶來(lái)的泥沙在這里與海水頂托，發(fā)生沉積，最終形成陸地[14]。在成陸過(guò)程中，最先形成的陸地稱(chēng)為“崗身”，上海的“崗身”西線從常熟的福山起經(jīng)過(guò)太倉(cāng)、方泰、馬橋、新寺到漕涇，東線為婁塘、南翔、諸翟、拓林[15-16]?！皪徤怼睘榻_積物，沉積物為粉砂壤質(zhì)，石灰受到淋溶，土體上部無(wú)石灰反應(yīng)，pH值為中性?！皪徤怼币詵|地區(qū)，是較新的江海沖積物，土壤為壤質(zhì)，石灰也受淋洗，表層已無(wú)石灰或僅弱石灰反應(yīng)，pH值中性偏堿。東部濱海平原地區(qū)，成土較晚，石灰反應(yīng)較強(qiáng)，沉積多為砂壤質(zhì)，pH值呈微堿性?！皪徤怼币晕鞯貐^(qū)，多為湖泊洼地，水文條件差異巨大，沉積環(huán)境也有很大區(qū)別，母質(zhì)具有一定變異性?！皪徤怼币员钡貐^(qū)，多為靜水洼地，以黏壤性沼澤土為主，不含石灰，pH值呈中性或微酸性[14]。傅明華等通過(guò)對(duì)上海各種母質(zhì)發(fā)育的土壤進(jìn)行X衍射分析和電鏡鑒定，發(fā)現(xiàn)土壤黏粒礦物主要以水云母和蛙石為主，其次是蒙脫石、綠泥石，還有少量的高嶺石和氧化鐵等，區(qū)域間差異較小[14]。

1.2 上海城市綠地土壤物理特征

土壤物理特征是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，土壤物理性質(zhì)的差異會(huì)改變土壤水、氣、熱等特征，從而影響土壤中微生物的生存空間和生物活性，并進(jìn)一步影響土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的供應(yīng)狀況[17]。人為活動(dòng)會(huì)直接、劇烈地改變城市土壤的物理特征，有研究表明，美國(guó)中心公園95%的植物死亡都是由土壤物理性質(zhì)退化導(dǎo)致的[8]。

1.2.1 土壤水分特征

土壤水分是土壤的“三相”組成之一，植物的生長(zhǎng)狀況與土壤水分的變化密切相關(guān)。上海地區(qū)降水量豐富，年降水量約1 200 mm[18]，但自然降水只有在轉(zhuǎn)化成為土壤水之后，才可以被植物吸收利用。劉為華等研究表明，8—10月上海城區(qū)綠地土壤自然含水率變化范圍在14.6%～176%，平均為16.5%[19]。張皓等研究表明，上海地區(qū)土壤水分在0～10 cm土層范圍內(nèi)變化較為顯著，且該層次土壤含水量最低;40～50 cm土層土壤水分波動(dòng)較小，但含水量最高。不同層次間土壤水分逐月波動(dòng)趨勢(shì)基本一致[20]。對(duì)上海的典型新建綠地的調(diào)查則表明，相對(duì)自然土壤，綠地土壤水分的總庫(kù)容、滯洪庫(kù)容以及有效庫(kù)容均較低，同時(shí)死庫(kù)容占總庫(kù)容的比重較大，達(dá)60.6%[21]。相比于自然土壤，城市綠地土壤蓄洪排澇能力減弱，土壤水分庫(kù)容的有效性降低，植物可利用的水分少?！毒G化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)要求土壤飽和導(dǎo)水率大于 5 mm/h，上海中心城區(qū)有87%的綠地土壤飽和導(dǎo)水率不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求[22]，這就容易造成雨季積水，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致植物淹水死亡和城市內(nèi)澇，影響城市綠地的景觀效果和生態(tài)功能。

1.2.2 土壤孔隙度和土壤容重

質(zhì)地相同的土壤，壓實(shí)越嚴(yán)重，容重越大，孔隙度越小，所以土壤容重和孔隙度大小可以反映土壤的壓實(shí)程度[23]。大量研究表明，城市綠地土壤容重大于自然土壤，土壤孔隙度則小于自然土壤[24]。伍海兵研究發(fā)現(xiàn)，上海中心城區(qū)綠地土壤非毛管孔隙度平均為3.6%，毛管孔隙度平均為45.4%，總孔隙度平均為490%[22]。土壤總孔隙度與植物生長(zhǎng)最適范圍50%～56%差異不大[23]，但非毛管孔隙遠(yuǎn)低于城市園林綠化種植要求的8%[25]。此外，非毛管孔隙度的變異系數(shù)約為毛管孔隙度的7倍，說(shuō)明綠地土壤非毛管孔隙更易受人為因素的影響而發(fā)生變化，因此在關(guān)注土壤總孔隙度的同時(shí)，我們還需關(guān)注土壤中非毛管孔隙與毛管孔隙的比值是否合理。對(duì)上海市楊浦區(qū)部分公園綠地的調(diào)查結(jié)果也表明，綠地土壤毛管孔隙度和總孔隙度雖能基本滿(mǎn)足植物的生長(zhǎng)需求，但土壤非毛管孔隙度與毛管孔隙度比值（NCP/CP），平均僅為0.05，與理想的土壤結(jié)構(gòu)體NCP/CP約等于1差異較大[26]。

上海公園綠地的研究結(jié)果表明，公園綠地土壤容重平均值約為1.42 g/cm3[27]，《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)要求綠地土壤容重需小于1.35 g/cm3[28]，超過(guò)70%的公園綠地容重高于限定值。研究還表明，不同類(lèi)型城市綠地間土壤容重具有顯著差異，道路綠地和公共綠地土壤壓實(shí)程度相比城市公園綠地土壤更為嚴(yán)重[29]。不同植被類(lèi)型下，土壤容重也具有顯著差異，城市濕地中灌叢下土壤容重顯著高于河漫灘土壤容重，城市公園草地下土壤容重高于喬木植被下土壤容重[30-31]。城市綠地土壤容重變化與人為壓實(shí)強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。車(chē)輛通行和行人踩踏等行為均直接導(dǎo)致綠地土壤壓實(shí)，這些行為會(huì)使土壤自然結(jié)構(gòu)體變形，土粒團(tuán)孔隙變小，孔隙結(jié)構(gòu)被破壞甚至坍塌，土壤緊實(shí)度增加，透水透氣性能下降，從而形成較自然土壤更高的容重[32]。土壤容重除受人為活動(dòng)影響外，還受土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)性、有機(jī)質(zhì)含量等因素的影響。上海市城市綠地土壤質(zhì)地以黏壤土、砂質(zhì)黏壤土和壤質(zhì)黏土為主[33]，對(duì)上海辰山植物園綠地的調(diào)查結(jié)果表明，土壤黏粒（<0.002 mm ）含量在22.91%～45.80%，粉砂粒（0.05～0.002 mm）含量為40.65%～75.83%，砂粒（2～0.05 mm）含量平均為4.28%[27]，砂粒含量較低，因此土壤孔隙主要以小孔隙為主，通氣孔隙偏少。值得注意的是，當(dāng)前上海園林綠化采用客土較多，客土的主要來(lái)源包括地下深層土、淤泥和山泥，不同來(lái)源的土壤其質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)性和有機(jī)質(zhì)含量均會(huì)有較大差異[34]。因此客土改造后的城市綠地土壤物理性質(zhì)可能在小區(qū)域內(nèi)就存在較大的差異。

綜上所述，上海城市綠地土壤普遍存在壓實(shí)問(wèn)題，土壤容重過(guò)大，通氣孔隙度太?。ū?），人為活動(dòng)越劇烈的區(qū)域壓實(shí)問(wèn)題越嚴(yán)重，人為壓實(shí)是城市綠地土壤容重變化的根本原因。土壤壓實(shí)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞，土壤孔隙和水分均受到顯著影響，從而影響植物根系的生長(zhǎng)。

1.3 上海城市綠地土壤化學(xué)特征

1.3.1 土壤pH值及電導(dǎo)率

方海蘭等調(diào)查了上海319個(gè)城市綠地土壤的pH值，結(jié)果表明上海城市綠地土壤pH值為堿性或強(qiáng)堿性[36]。郝瑞軍等研究表明，上海中心城區(qū)公園土壤pH值以弱堿性（pH值7.5～8.5）和堿性（pH值>8.5）為主，9847%土壤pH值高于7.5[11]。這些研究結(jié)果與大多數(shù)城市綠地土壤的研究結(jié)果[2，32]一致，城市化過(guò)程及人為活動(dòng)的影響使城市土壤pH值逐漸增加，南京地區(qū)自然土壤pH值基本為酸性，但城市土壤已處于堿性范圍[37]。上海城市綠地土壤電導(dǎo)率主要分布在0.03～0.74 mS/cm，平均為0.13 mS/cm，基本不會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生鹽分毒害作用。從剖面分布看，土壤各層次pH值差異不大，而電導(dǎo)率則隨土層的加深而增加[11]。一般城市生活垃圾進(jìn)入土壤后，會(huì)導(dǎo)致土壤電導(dǎo)率數(shù)值過(guò)大，上海城市綠地土壤電導(dǎo)率并不超標(biāo)，說(shuō)明上海對(duì)于生活垃圾進(jìn)入綠地土壤的控制較好。

1.3.2 土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的核心。土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低及變化趨勢(shì)會(huì)顯著影響土壤肥力質(zhì)量和城市生態(tài)景觀質(zhì)量。許卓婭等研究表明，上海城市綠地土壤有機(jī)碳含量整體呈條帶狀與島狀相結(jié)合的分布特征，呈現(xiàn)城市中心區(qū)向城郊遞減的趨勢(shì)[38]。郝瑞軍等的研究表明，上海城市綠地土壤有機(jī)碳平均含量為11.21 g/kg[39]。根據(jù)我國(guó)土壤中有機(jī)質(zhì)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)含量為 6～12 g/kg為低水平含量，說(shuō)明上海城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)普遍缺乏。對(duì)不同綠地類(lèi)型土壤剖面有機(jī)質(zhì)的研究表明，城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)含量均為0～20 cm土層顯著大于其他層次，且其余層次間無(wú)顯著差異[40];其可能的原因有：一方面城市綠地土壤中，植物根系也主要分布于0～20 cm土層，根系分泌物和土壤微生物的作用下，土壤會(huì)積累更多的有機(jī)質(zhì);另一方面植物凋落物主要存在于表層土壤，可以有效對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充。

1.3.3 土壤氮、磷、鉀

土壤對(duì)植物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的供應(yīng)，是其主要的肥力特征之一。城市綠地土壤能否為植物生長(zhǎng)提供所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，決定了城市園林綠化的品質(zhì)。上海城市土壤全氮、全磷、堿解氮、有效磷含量平均值分別為1.05 g/kg、0.77 g/kg、70.86 mg/kg和15.78 mg/kg。據(jù)我國(guó)土壤中養(yǎng)分的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)處于中等偏下水平;全鉀和速效鉀的含量較高，分別達(dá)到16.54 g/kg和 180.08 mg/kg[11]。由此可見(jiàn)上海城市綠地土壤有效磷處于缺乏狀態(tài)，土壤全鉀、速效鉀含量則較為豐富。與有機(jī)質(zhì)的剖面分布特征一致，堿解氮、有效磷、速效鉀的含量均隨土壤深度的增加逐漸減少，且表層顯著大于底層[40]。鉀素的充足可能與上海的成土母質(zhì)類(lèi)型有關(guān)，有效磷的缺乏則與上海城市綠地土壤pH值較大，堿性條件降低了土壤磷的有效性有關(guān)。土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）是土壤保水、保肥能力和緩沖能力的重要指標(biāo)。上海綠地土壤CEC主要集中在10～20 cmol/kg，且CEC與土壤物理性質(zhì)及化學(xué)性狀間均存在顯著的相關(guān)性[41]。一般認(rèn)為土壤的CEC在10～20 cmol/kg時(shí)，土壤的保肥保墑能力處于中等水平[42]，由此可見(jiàn)大部分上海城市綠地土壤的保肥保墑能力處于中等水平。

綜上所述，上海城市綠地土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷含量偏低，但土壤鉀素含量充足（表2），CEC為 10～20 cmol/kg，土壤保肥能力處于中等水平。與大部分城市土壤的研究結(jié)果[2，32]一致，上海城市綠地土壤pH值偏高，呈堿性;土壤電導(dǎo)率為0.03～074 mS/cm，不會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生鹽害作用。

2 上海城市綠地土壤生物學(xué)特征

土壤動(dòng)物是指生活在土壤中，或生命周期內(nèi)有一段時(shí)間定期在土壤中度過(guò)，而且對(duì)土壤有一定影響的動(dòng)物。土壤動(dòng)物一般處于土壤食物鏈的“頂端”，土壤動(dòng)物在分解動(dòng)植物殘?bào)w、改變土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要作用[45-46]。王金鳳等研究表明，上海城市綠地土壤大型土壤動(dòng)物群落優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為：中腹足目、等足目、后孔寡毛目、膜翅目，該研究通過(guò)聚類(lèi)分析將9種綠地類(lèi)型分為6種土壤動(dòng)物生境，其分布與植物群落以及人為活動(dòng)影響有關(guān)[47]，這對(duì)于我們研究城市綠地土壤的分類(lèi)具有重要的借鑒意義。關(guān)于上海城市綠地土壤中小型動(dòng)物的研究表明，優(yōu)勢(shì)物種為：線蟲(chóng)綱和蜱螨目（表3），且不同土壤背景條件下，中小型土壤動(dòng)物密度無(wú)顯著差異，但在不同土壤層次間中小型土壤動(dòng)物密度表現(xiàn)出顯著差異[48]。而在不同植被類(lèi)型的綠地土壤間，土壤動(dòng)物的種群密度和多樣性有顯著差異，表現(xiàn)為闊葉落葉綠地>針葉落葉綠地>常綠闊葉綠地[49]。研究還表明，草地類(lèi)型綠地土壤小型動(dòng)物類(lèi)群數(shù)量比較穩(wěn)定，喬木類(lèi)型綠地中土壤動(dòng)物類(lèi)群數(shù)量變異較大[48]。土壤動(dòng)物對(duì)環(huán)境的變化敏感，可以作為城市綠地土壤分類(lèi)和生態(tài)恢復(fù)的指示指標(biāo)。

土壤微生物在維持生態(tài)系統(tǒng)整體服務(wù)功能方面有著重要作用，常被比作為土壤C、N、S、P等養(yǎng)分元素循環(huán)的“轉(zhuǎn)化器”、環(huán)境污染物的“凈化器”、陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的“調(diào)節(jié)器”[50]。土壤微生物性狀可以反映土壤的肥力狀況，是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。郝瑞軍等研究發(fā)現(xiàn)，城市綠地土壤微生物生物量碳含量顯著低于農(nóng)田土壤，其中公園綠地土壤微生物生物量碳含量最大，居民區(qū)次之，道路綠地最低（表3）[51]。細(xì)菌、真菌和放線菌是土壤中的主要微生物群落，數(shù)量上以細(xì)菌為主，占比超過(guò)90%[52]。研究表明，上海植物園和新江灣生態(tài)保育區(qū)綠地土壤均表現(xiàn)為細(xì)菌為主，放線菌次之，真菌最少;而新江灣生態(tài)走廊雖是以細(xì)菌為主，但放線菌和真菌數(shù)量差別不明顯[53]。上海植物園和新江灣生態(tài)保育區(qū)建成時(shí)間長(zhǎng)，土壤環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，而新江灣生態(tài)走廊建成僅4年，且前期綠化主要為客土，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)可能并未達(dá)到平衡狀態(tài)，因此與前2種綠地土壤表現(xiàn)出不同的特征。土壤酶能參與土壤的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，由于具有生物活性，相比于土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤質(zhì)量的變化更敏感[54]。土壤酶活性的變化，可以反映植物群落對(duì)土壤性狀的影響。朱莎等研究表明，上海綠地闊葉林土壤酶活性大于針葉林，混交林土壤酶活性大于單種林[55]。郝瑞軍等也研究發(fā)現(xiàn)，上海綠地中喬灌木生長(zhǎng)的深根系土壤尿酶、轉(zhuǎn)化酶和磷酸酶的活性顯著高于草坪土壤[56]。因此在今后的上海城市綠地營(yíng)造過(guò)程中，混交復(fù)合群落結(jié)構(gòu)應(yīng)作為主要的植物群落結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

3 上海城市綠地土壤污染特征

城市土壤既直接緊密地接觸密集的城市人群，影響城市居民的健康和安全，又通過(guò)水體、大氣間接地影響城市環(huán)境的質(zhì)量[13]。實(shí)際上，城市居民每天呼吸的空氣和飲用水的質(zhì)量，都與城市土壤存在著密切的關(guān)系。通過(guò)對(duì)上海市不同利用方式下綠地土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，重金屬在城市綠地土壤中的富集與土地利用方式密切相關(guān)，工業(yè)區(qū)綠地土壤和道路綠地土壤Cu、Zn、Pb、Cr、Ni明顯富集，而公園綠地、校園綠地和居民區(qū)綠地則表現(xiàn)為明顯的Cd和Hg富集[57]。徐福銀對(duì)上海城市綠地土壤的重金屬含量和形態(tài)做了研究，Cu、Pb、Ni、Cr、Zn含量平均值分別為78.8、58.1、85.3、283.2、363.6 mg/kg，但這以上幾種元素基本以惰性形態(tài)存在，對(duì)環(huán)境危害不大[58]。Cd平均含量?jī)H0.83 mg/kg，但其交換態(tài)占比達(dá)31.3%，可交換態(tài)Cd易轉(zhuǎn)化和遷移，易被植物吸收富集。左倬等對(duì)公園綠地、道路綠地和廢棄地綠地土壤重金屬研究后發(fā)現(xiàn)，綜合污染指數(shù)為公園>道路>廢棄地，與人為活動(dòng)劇烈程度呈顯著正相關(guān)[59]。因此對(duì)于城市土壤中污染物的監(jiān)測(cè)，需同時(shí)注重含量和活性的變化。丁正等研究發(fā)現(xiàn)，上海不同類(lèi)型城市綠地土壤石油烴化合物（TPH）累積情況不同，平均含量為306.9 mg/kg，整體處于輕度污染，且主要風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)為附屬道路綠地，由此推斷上海城市綠地土壤TPH的主要污染源可能是汽車(chē)尾氣[60]。馬光軍等通過(guò)主成分分析研究表明，上海道路綠地多環(huán)芳烴（PAHs）的來(lái)源主要為機(jī)動(dòng)車(chē)的排放，且污染程度與通車(chē)年限和通車(chē)類(lèi)型有關(guān)，其他地區(qū)的污染源則為燃燒及機(jī)動(dòng)車(chē)排放[57]。城市土壤黑碳含量也明顯高于自然土壤，黑碳主要來(lái)自于有機(jī)物質(zhì)的不完全燃燒，可在一定程度上反映土壤的污染程度和人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響[61]。上海市綠地土壤黑碳含量范圍為0.29～86.07 g/kg，其分布與土地利用方式有關(guān)，工廠區(qū)域綠地土壤黑炭含量最高，居民區(qū)次之，公園綠地土壤含量最低，與人為有機(jī)物料的燃燒劇烈程度顯著相關(guān)[62]。

污染場(chǎng)地如果不經(jīng)過(guò)修復(fù)就進(jìn)行綠化，不僅綠化植物成活率低、綠化質(zhì)量差，還會(huì)造成人員中毒，在國(guó)內(nèi)外均發(fā)生過(guò)污染地塊建造公園和學(xué)校后，學(xué)生和居住在周?chē)娜巳喊l(fā)生疾病的惡性事件[63]。有機(jī)污染物可以通過(guò)揮發(fā)作用直接進(jìn)入大氣，重金屬污染物可以附著在土壤顆粒上，土壤顆粒在風(fēng)的作用下，會(huì)以揚(yáng)塵的形式進(jìn)入大氣，進(jìn)而被人體吸入，從而直接造成毒害作用。土壤污染不僅會(huì)破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，還會(huì)使土地的經(jīng)濟(jì)貶值。城市中的化工廠區(qū)域，由于土壤污染后，生態(tài)環(huán)境遭受破壞，人居環(huán)境惡劣，土地價(jià)值會(huì)比同區(qū)域其他地塊更低，因此大量工廠搬遷地等城市棕地被用于城市綠地建設(shè)。在對(duì)這類(lèi)土地進(jìn)行土壤改良和城市綠化建設(shè)時(shí)，需格外注意綠化土壤的污染問(wèn)題，要對(duì)污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，弄清楚污染的來(lái)源及特征。土壤改良過(guò)程中不僅要提升土壤肥力質(zhì)量，還要改良土壤環(huán)境指標(biāo)，土壤污染物含量降低到《綠化種植土》標(biāo)準(zhǔn)要求的閾值以下才可進(jìn)行綠化植物的栽植。上海城市綠地中有機(jī)污染和重金屬污染均屬于輕度污染（表4），土壤環(huán)境質(zhì)量的控制相對(duì)較好，但城市污染狀況復(fù)雜，不同類(lèi)型綠地間受污染程度和污染對(duì)人體健康的危害程度有所差異，因此對(duì)城市綠地土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定時(shí)，需要考慮綠地類(lèi)型和功能區(qū)域間的差異。值得注意的是，相對(duì)于城市綠地土壤肥力質(zhì)量的研究，關(guān)于綠地土壤污染的研究仍相對(duì)較少，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)土壤健康質(zhì)量的重視。

4 問(wèn)題與建議

城市綠地土壤由于人為活動(dòng)的劇烈影響，土壤層次混亂，同一區(qū)域內(nèi)土壤物理、化學(xué)和生物性狀就有可能差異極大。上海城市建成區(qū)龐大，城市環(huán)境復(fù)雜，對(duì)整個(gè)城區(qū)進(jìn)行取樣研究非常困難。大部分研究均集中于單一點(diǎn)位或同一類(lèi)型綠地中，將具有較大差異的研究結(jié)果進(jìn)行平均研究，可能并不能反映上海城市綠地土壤質(zhì)量的真實(shí)狀況。這就需要對(duì)城市綠地土壤的采樣和質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程，出臺(tái)相關(guān)的行業(yè)規(guī)范，建立專(zhuān)業(yè)的城市綠地土壤質(zhì)量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)及機(jī)構(gòu)，最大限度降低人為誤差，提高城市綠地土壤質(zhì)量研究的準(zhǔn)確性。

當(dāng)前城市綠地土壤研究，主要集中于土壤理化性狀和養(yǎng)分狀況等肥力質(zhì)量，對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量的研究較少，尚處于起步階段。土壤化學(xué)和物理學(xué)指標(biāo)直接關(guān)系植物的生長(zhǎng)狀況，是土壤質(zhì)量指標(biāo)的重要組成因素，但沒(méi)有生物學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)，評(píng)價(jià)指標(biāo)缺乏完整性[64]。生態(tài)城市的建設(shè)需要更加注重土壤質(zhì)量的研究，土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)除了需要維持生物的生產(chǎn)能力，還需要具有保護(hù)環(huán)境質(zhì)量及促進(jìn)動(dòng)植物健康的能力[65]。因此在今后的研究中，需要加強(qiáng)上海城市綠地土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建。

當(dāng)前研究偏重于土壤肥力和土壤質(zhì)量的特征研究，對(duì)于土壤特征變化的驅(qū)動(dòng)因子分析較少，這可能與城市綠地土壤的人為管理措施較為頻繁，且并不像農(nóng)業(yè)上有特定的管理模式，難以詳細(xì)記錄和分析有關(guān)，但明確驅(qū)動(dòng)因子和貢獻(xiàn)率是城市綠地土壤精準(zhǔn)管理的理論基礎(chǔ)，所以今后需要利用大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，提升城市綠地土壤管理的精細(xì)化和智慧化管理水平，從而加強(qiáng)土壤變化特征和管理措施相結(jié)合的研究。

城市綠地土壤的研究需要與植物的生長(zhǎng)狀況和景觀效果緊密結(jié)合，當(dāng)前研究主要關(guān)注于土壤取樣的均勻性，以保證土壤樣品具有代表性。然而土壤和地上植被是一個(gè)緊密聯(lián)合的統(tǒng)一體，土壤性質(zhì)和植物群落結(jié)構(gòu)特征能相互影響，可以針對(duì)植物個(gè)體差異及群落分布特點(diǎn)對(duì)土壤進(jìn)行取樣研究，進(jìn)而探究植物生長(zhǎng)特征及觀賞特征與土壤性質(zhì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和反饋機(jī)制。當(dāng)然植物的生長(zhǎng)除了受土壤性質(zhì)的影響，還受其他生境條件的影響，這就需要對(duì)土壤學(xué)和植物學(xué)進(jìn)行交叉融合研究，這將給此類(lèi)研究帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙其國(guó). 提升對(duì)土壤認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新現(xiàn)代土壤學(xué)[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：771-777.

[2]秦 娟，許克福. 我國(guó)城市綠地土壤質(zhì)量研究綜述與展望[J]. 生態(tài)科學(xué)，2018，37（1）：200-210.

[3]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒——2016[M]. 北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2016.

[4]張甘霖，朱永官，傅伯杰. 城市土壤質(zhì)量演變及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23（3）：539-546.

[5]Craul P J. Urban soils：application and practices[M]. New York：John Wiely&Sons，1999：56-72.

[6]Jim C Y. Urban soil characteristics and limitations for landscape planning in Hong Kong[J]. Landscape and Urban Planning，1998，40（4）：235-249.

[7]Burghardt W. Soils in urban and industrial environments[J]. Zeitschrift für Pflanzenernhrung und Bodenkunde，1994，157（3）：205-214.

[8]Craul P J. Urban soil in landscape design[M]. New York：John Wiely，1992：120-136.

[9]Bullock P，Gregory P J. Soils in the urban environment[M]. London：Blackwell Scientific Publications，1991：26-34.

[10]VrsˇCˇaj B，Poggio L，Marsan F A. A method for soil environmental quality evaluation for management and planning in urban areas[J]. Landscape and Urban Planning，2008，88（2/3/4）：81-94.

[11]郝瑞軍，方海蘭，沈烈英，等. 上海中心城區(qū)公園土壤的肥力特征分析[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2011（5）：20-26.

[12]張 浪，韓繼剛，伍海兵，等. 關(guān)于園林綠化快速成景配生土的思考[J]. 土壤通報(bào)，2017，48（5）：1264-1267.

[13]張甘霖，龔子同. 城市土壤與環(huán)境保護(hù)[J]. 科學(xué)新聞周刊，2000（37）：7.

[14]傅明華，戴朱恒，承友松，等. 上海土壤形成過(guò)程的特點(diǎn)[J]. 土壤，1983（6）：215-220.

[15]譚其驤. 上海市大陸部分的海陸變遷和開(kāi)發(fā)過(guò)程[J]. 考古，1973（1）：2-10.

[16]陳吉余，虞志英，惲才興. 長(zhǎng)江三角洲的地貌發(fā)育[J]. 地理學(xué)報(bào)，1959（3）：201-220.

[17]李潮海，王 群，郝四平. 土壤物理性質(zhì)對(duì)土壤生物活性及作物生長(zhǎng)的影響研究進(jìn)展[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，36（1）：32-37.

[18]曾 明，張雨鳳，李瓊芳，等. 上海市不同歷時(shí)暴雨組合概率研究[J]. 水資源保護(hù)，2015，31（4）：82-86.

[19]劉為華，張桂蓮，徐 飛，等. 上海城市森林土壤理化性質(zhì)[J]. 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，26（2）：155-163.

[20]張 皓，李 軍，楊 捷，等. 上海地區(qū)土壤水分月季變化特征分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（增刊1）：10-15.

[21]伍海兵，方海蘭，彭紅玲. 典型新建綠地上海辰山植物園土壤水庫(kù)特征及其影響因子[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，27（5）：1437-1444.

[22]伍海兵. 上海中心城區(qū)典型綠地土壤物理性質(zhì)特征研究[J]. 土壤，2018，50（1）：155-161.

[23]楊金玲，張甘霖，趙玉國(guó)，等. 城市土壤壓實(shí)對(duì)土壤水分特征的影響——以南京市為例[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2006，43（1）：33-38.

[24]陳立新. 城市土壤質(zhì)量演變與有機(jī)改土培肥作用研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2002，16（3）：36-39.

[25]陳 祥，包 兵，胡艷燕，等. 城市園林栽植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析[J]. 北方園藝，2010（21）：141-144.

[26]高國(guó)榮. 上海市楊浦區(qū)公園、道路綠地土壤物理性狀及電導(dǎo)率分析[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（26）：107-114.

[27]伍海兵. 城市綠地土壤物理性質(zhì)特征及其改良研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[28]上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.園林綠化工程種植土壤質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：DB31/T 769—2013[S]. 上海，2013.

[29]黃 青. 合肥城市綠地土壤特性研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[30]Christopher C，Andra J. Influence of pH and bulk density on carbon dioxide efflux in three urban wetland types[J]. Professional Agricultural Workers Journal，2015，3（1）：1-10.

[31]Setl H，F(xiàn)rancini G，Allen J A，et al. Urban parks provide ecosystem services by retaining metals and nutrients in soils[J]. Environmental Pollution，2017，231（Pt 1）：451-461.

[32]謝 天，侯 鷹，陳衛(wèi)平，等. 城市化對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（4）：1154-1164.

[33]聶發(fā)輝，李 田，姚海峰. 上海市城市綠地土壤特性及對(duì)雨洪削減效應(yīng)的影響[J]. 環(huán)境污染與防治，2008，30（2）：49-52.

[34]方海蘭. 上海園林綠化土壤[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2016.

[35]馬 想，張 浪，黃紹敏，等. 上海城市綠地土壤肥力變化分析[J]. 中國(guó)園林，2020，36（5）：104-109.

[36]方海蘭，陳 玲，黃懿珍，等. 上海新建綠地的土壤質(zhì)量現(xiàn)狀和對(duì)策[J]. 林業(yè)科學(xué)，2007，43（增刊1）：89-94.

[37]龔子同，張甘霖，盧 瑛. 南京城市土壤的特性及其分類(lèi)的初步研究[J]. 土壤，2001，33（1）：47-51.

[38]許卓婭. 上海城市土壤有機(jī)碳、氮的空間變異結(jié)構(gòu)與分布特征[D]. 上海：上海師范大學(xué)，2013.

[39]郝瑞軍，方海蘭，沈烈英.上海城市綠地土壤有機(jī)碳、全氮分布特征[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，35（6）：49-52.

[40]梁 晶，胡永紅，方海蘭，等. 上海植物園典型植物群落的土壤肥力特性探討[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2010，28（2）：178-183.

[41]張 琪，方海蘭，黃懿珍，等. 土壤陽(yáng)離子交換量在上海城市土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 土壤，2005，37（6）：679-682.

[42]黃昌勇. 土壤學(xué)[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：96-104.

[43]駱玉珍，張維維，李雅穎，等. 上海市公園綠地土壤肥力特征分析與綜合評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2019（6）：86-93.

[44]郝瑞軍. 上海城市綠地土壤肥力特征分析與評(píng)價(jià)[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，30（1）：79-84.

[45]尹文英. 土壤動(dòng)物學(xué)研究的回顧與展望[J]. 生物學(xué)通報(bào)，2001，36（8）：1-3.

[46]朱永恒，趙春雨，王宗英，等. 我國(guó)土壤動(dòng)物群落生態(tài)學(xué)研究綜述[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（12）：1477-1481.

[47]王金鳳，由文輝. 上海城市綠地生境中春季大型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，23（1）：19-23.

[48]王金鳳，由文輝. 上海市不同土地利用類(lèi)型春季中小型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境，2007，16（4）：1238-1243.

[49]李冬梅. 上海外環(huán)綠地（閔行段）土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)研究[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2009.

[50]宋長(zhǎng)青，吳金水，陸雅海，等. 中國(guó)土壤微生物學(xué)研究10年回顧[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展，2013，28（10）：1087-1105.

[51]郝瑞軍，方海蘭，沈烈英，等. 城市不同功能區(qū)綠地土壤有機(jī)碳礦化和酶活性變化[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（2）：229-235.

[52]陳文新. 土壤和環(huán)境微生物學(xué)[M]. 北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1990：30-54.

[53]李乃丹. 上海城市綠地不同植物群落土壤生物與化學(xué)性狀空間特異性研究[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2008.

[54]孫云云，趙蘭坡. 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的生物指標(biāo)及其相關(guān)性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（5）：116-120.

[55]朱 莎，王娟娟，靳士科，等. 上海綠地5種植物群落土壤酶活性及其與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（6）：38-45，64.

[56]郝瑞軍，方海蘭，車(chē)玉萍. 上海典型植物群落土壤微生物生物量碳、呼吸強(qiáng)度及酶活性比較[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2010，28（5）：442-448.

[57]馬光軍. 上海主要城市綠地土壤污染特性和修復(fù)技術(shù)探討[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[58]徐福銀. 上海典型城市綠地土壤污染特征分析[D]. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011.

[59]左 倬，王金鳳，由文輝. 上海城市不同綠地類(lèi)型土壤重金屬污染研究[J]. 生態(tài)科學(xué)，2008，27（1）：12-16.

[60]丁 正，梁 晶，方海蘭，等. 上海城市綠地土壤中石油烴化合物的分布特征[J]. 土壤，2014，46（5）：901-907.

[61]張甘霖，趙玉國(guó)，楊金玲，等. 城市土壤環(huán)境問(wèn)題及其研究進(jìn)展[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2007，44（5）：925-933.

[62]徐福銀，包 兵，方海蘭.上海市城市綠地土壤中黑碳分布特征[J]. 土壤通報(bào)，2014，45（2）：457-461.

[63]方海蘭. 綠地土壤環(huán)境質(zhì)量控制的重要性及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 園林，2015（5）：20-25.

[64]方海蘭. 園林土壤質(zhì)量管理的探討——以上海為例[J]. 中國(guó)園林，2000，16（6）：85-87.

[65]劉占鋒，傅伯杰，劉國(guó)華，等. 土壤質(zhì)量與土壤質(zhì)量指標(biāo)及其評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26（3）：901-913.