微生物土壤活力改良技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

張振強(qiáng)（上海園林綠化建設(shè)有限公司， 上海 200333）

城市綠化景觀的發(fā)展，離不開土壤這一賴以生存的根本。綠化建設(shè)工程中的原土收集與儲(chǔ)存，往往受到施工場(chǎng)地條件的限制，夾雜有大量的建筑垃圾、基坑土。較之壤土，其有機(jī)質(zhì)含量低、黏性大、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)差、鹽堿程度高，不適合直接用于綠化種植。針對(duì)此類土壤質(zhì)量問題，目前的修復(fù)一般采取稀釋后摻外加劑或者異位置換，但這些方法的外摻、運(yùn)載工程量大、成本高，對(duì)工程造價(jià)控制很不利。因此，機(jī)械化土壤原位修復(fù)，不失為一條簡(jiǎn)單且便于操作的種植土改良新途徑。通過(guò)該方法改良的土壤，其理化性狀可大大改善，為園林植物創(chuàng)造更好的生長(zhǎng)條件，也是提高成活率的重要保證。

1 工藝介紹

1.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

針對(duì)上海城市綠化普遍存在的種植土活力低，新栽苗木對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境適應(yīng)性差的情況，新型的微生物改良工藝技術(shù)與傳統(tǒng)改良方式的不同點(diǎn)在于，其是將園林綠化種植土的改良重點(diǎn)集中在提升土壤的活力上，而非一味追求增加土壤的肥力。通過(guò)機(jī)械化和人工作業(yè)相結(jié)合的操作方法，對(duì)土壤進(jìn)行原位改良和修復(fù)。這樣做最大的優(yōu)點(diǎn)在于克服了單純依靠土壤肥力改良所無(wú)法改善的土壤結(jié)構(gòu)受損和土壤活力下降的難題，從而在根本上解決了新種苗木對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差、根系恢復(fù)慢等問題，可明顯提高苗木的成活率和生長(zhǎng)狀態(tài)，提升景觀質(zhì)量[1]。

1.2 工藝特點(diǎn)

本工藝的特點(diǎn)是操作設(shè)備和工序簡(jiǎn)便、機(jī)械化程度高、無(wú)須進(jìn)土換土、外添材料少、改良效果明顯、效果長(zhǎng)期穩(wěn)定。根據(jù)施工部位的實(shí)際情況，因地制宜靈活選擇機(jī)械或人工作業(yè)方法，可就地或就近集中對(duì)原土進(jìn)行原位處理。與傳統(tǒng)物理稀釋法需摻入大量介質(zhì)不同，這項(xiàng)土壤活力改良技術(shù)僅需添加少量的微生物材料，即可有效保護(hù)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不受損害。

1.3 科學(xué)原理

原土的活力下降是由于其特有的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在環(huán)境和人為因素的破壞下造成的，其特征表現(xiàn)為土壤中有機(jī)質(zhì)含量和微生物代謝活躍程度的降低和停滯[2]。針對(duì)這種情況，本工藝首先借助專業(yè)機(jī)械設(shè)備對(duì)退化原土在原位實(shí)施物理淋洗，通過(guò)去除雜質(zhì)提高原土的純度和顆粒度。其次利用原土在物理淋洗過(guò)程中，其本身菌落總量出現(xiàn)瞬時(shí)空缺的特點(diǎn)，按比例向處理后的原土中添加微生物復(fù)合有益菌（即目標(biāo)功能菌，其中包含多種乳酸菌、芽孢桿菌和放線菌等），從而形成有益菌在原土中的占位優(yōu)勢(shì)。

微生物功能菌與原土中的土著微生物代謝后產(chǎn)生大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括多種維生素和氨基酸，這些是氮磷鉀等化學(xué)肥料所無(wú)法生成和替代的。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生，可以改善和提高原土的疏松度和透氣性、滲水性，重建和加強(qiáng)土壤中放線菌的存在空間，進(jìn)而降低原土的酸堿度以及部分重金屬含量，完善和鞏固土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與活力[2]。

1.4 施工方法

先對(duì)原土或客土進(jìn)行本底調(diào)查，取得原始土壤的基本理化指標(biāo)，再綜合分析和運(yùn)用評(píng)估，確立工程的對(duì)應(yīng)配方，按照不同比例添加微生物土壤修復(fù)劑和必要的輔料，通過(guò)機(jī)械的翻挖、去雜、粉碎、過(guò)篩，一次性完成土壤的改良流程。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

工程名稱：上海植物園北區(qū)改擴(kuò)建工程。

建設(shè)地點(diǎn)：上海市徐匯區(qū)龍吳路 1111 號(hào)，張家塘港以北規(guī)劃 xh293-08 地塊內(nèi)，總用地面積 22.2445 萬(wàn) m2，其中綠化種植區(qū)域（土壤改良面積）約15 萬(wàn) m2。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

上海植物園北區(qū)改造項(xiàng)目的植物品種相當(dāng)豐富，包括有大量的珍惜、名貴植物，所需生境復(fù)雜，比起普通公園綠地對(duì)土壤土質(zhì)有更嚴(yán)格的要求。除了滿足植物的基本生長(zhǎng)需求，對(duì)各種景觀樹種的展示效果，如開花、變?nèi)~、結(jié)果的時(shí)間控制，也有更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，設(shè)定的土壤改良目標(biāo)為：建立適宜植物生長(zhǎng)、環(huán)境質(zhì)量健康、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)良好可維持完整自然生物群落的生態(tài)土壤體系[3]。

3 改良配方

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)以及本項(xiàng)目的實(shí)地調(diào)查情況，總結(jié)出這次土壤改良過(guò)程中面臨的主要問題有：建設(shè)范圍大，需改造的工程量多，工期緊張，交叉施工、機(jī)械反復(fù)碾壓等因素容易造成土壤板結(jié)、滲透性差、易積水現(xiàn)象，影響植物生長(zhǎng)。同時(shí)項(xiàng)目建設(shè)中的拆除和河道清淤工作將產(chǎn)生大量建筑垃圾和淤泥土，會(huì)使土壤的密度升高，阻礙根系的恢復(fù)和生長(zhǎng)。

鑒于以上項(xiàng)目現(xiàn)狀分析，本次施工采用的是以機(jī)械為主、人工為輔的施工方法。根據(jù)對(duì)原土理化性能分析后得到的結(jié)果，確定了改良土用劑的主要材料，主要包含了微生物土壤活力改良劑、有機(jī)質(zhì)、黃沙、極微量元素調(diào)節(jié)劑。

這其中，重點(diǎn)是依靠微生物功能菌來(lái)改善和促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，提高土壤的透氣性、疏松度、滲水性，提高有機(jī)質(zhì)含量。并且考慮到園中的大部分觀賞植物均喜中性或弱酸性土壤，因此在使用有機(jī)介質(zhì)的基礎(chǔ)上，額外增加了酸性土壤調(diào)理劑對(duì)種植土進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)酸改良，來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)土壤對(duì)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和平衡，降低 pH[3]。

確立了改良劑的主材，我們?cè)?15萬(wàn) m2的綠化區(qū)域內(nèi)，還根據(jù)植物形態(tài)大小以及生長(zhǎng)特性，分別擬定了更加細(xì)致的專類配方，做到分級(jí)、分區(qū)、分類型改良，經(jīng)濟(jì)與效益的統(tǒng)一。

喬木：原土 90%、黃沙 2.5%、有機(jī)質(zhì) 4%、微生物土壤活力改良劑 3.5% 及微量元素添加劑。

基于模型的標(biāo)定方式主要是通過(guò)在工業(yè)機(jī)器人建模、測(cè)量和參數(shù)識(shí)別層面上的校準(zhǔn)補(bǔ)償。該方法主要運(yùn)用于由于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的參數(shù)誤差，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人而言，運(yùn)動(dòng)學(xué)模式的參數(shù)誤差問題不能夠直接用定位誤差修正方式，這是因而模型中的相關(guān)參數(shù)都是非線性耦合的，這些參數(shù)之間相互影響，單純的實(shí)現(xiàn)某一個(gè)參數(shù)的可靠性和精度的調(diào)整是不可能的。同時(shí)也是因?yàn)闄C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)節(jié)角的該變量的不定性所影響，當(dāng)前可以對(duì)其的運(yùn)動(dòng)末端的位姿進(jìn)行求解，主要方式如下：

灌木：原土 92%、黃沙 2%、有機(jī)質(zhì) 3%、微生物土壤活力改良劑 3% 及微量元素添加劑。

地被：原土 94%、黃沙 1.5%、有機(jī)質(zhì) 1.5%、微生物土壤活力改良劑 3%。

草坪：原土 97%、有機(jī)質(zhì) 1%、微生物土壤活力改良劑2%，最后鋪設(shè) 3～5 cm 黃沙墊層鑿平。

耐鹽堿樹種：原土 92%、黃沙 2%、有機(jī)質(zhì) 2%、微生物土壤活力改良劑 4%。

弱酸性中性樹種：原土 92%、黃沙 2%、有機(jī)質(zhì) 3%、微生物土壤活力改良劑 3%。

喜酸性樹種：原土 90%、黃沙 2%、有機(jī)質(zhì) 3%、微生物土壤活力改良劑 5%。

從上述配方中可以看出，本項(xiàng)技術(shù)大量利用了原土，從而減少外部添加物的使用，確保土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不受添加物的稀釋和影響，并且避免了過(guò)于依賴黃沙等礦石結(jié)構(gòu)造成的泥漿效應(yīng)，從根本上控制和降低了植物的死亡率[4]。

4 施工工藝流程

4.1 工藝流程

工藝流程如圖 1 所示。

圖 1 微生物土壤活力改良施工工藝流程

4.2 操作要點(diǎn)

（1）原土或客土的檢測(cè)：開工前，先對(duì)整體改造區(qū)域范圍內(nèi)的原土進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，尤其是一些專類園等重要的景觀展示區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)按取樣規(guī)范多點(diǎn)取樣，送檢測(cè)站分析常規(guī)指標(biāo)。主要的理化指標(biāo)為 pH、有機(jī)質(zhì)等，同時(shí)采樣留存，以便對(duì)改良前后的土樣進(jìn)行對(duì)比。

（2）確立土壤改良方案：取得原始土壤檢測(cè)的基本數(shù)據(jù)，根據(jù)改造范圍劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定基本的改良土壤配方；機(jī)械化土壤改良場(chǎng)地的考察與確定，鋪筑臨時(shí)施工便道，以及材料堆放場(chǎng)所，確保有充足的工位適合機(jī)械施工作業(yè)、堆置輔料。

（3）改良土壤的機(jī)械化操作：機(jī)械設(shè)備的預(yù)熱、準(zhǔn)備；機(jī)械設(shè)備的分工、配合、開工；機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。

（4）改良土壤的施工與配置：將場(chǎng)內(nèi)原土及需要改良的外進(jìn)土進(jìn)行淋洗、初篩，然后按不同配方比例添加輔料和復(fù)合有益菌，通過(guò)土壤混拌設(shè)備磨細(xì)、拌勻，最后成為改良好的成品種植土堆置在目標(biāo)地點(diǎn)。

4.3 設(shè)備材料

本項(xiàng)目總計(jì)改良土壤方量為 45 520 m3，主要采用的設(shè)備為多功能機(jī)械斗（DS3 系列），輔以挖機(jī)和短駁卡車。該混拌設(shè)備在天氣晴朗時(shí)，一天最多可拌 350 m3，我們準(zhǔn)備了 3 臺(tái)機(jī)械同時(shí)開工，最終花費(fèi) 9 周時(shí)間全部完成。輔料在配方中只占到 3%～10% 的比重，其中黃沙用的是0.4～ 2 mm 粒徑的河沙，微生物改良劑的活菌總量達(dá)到每克 0.2 億以上。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)微生物改良后的土壤，其理化性能、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分指標(biāo)趨于合理。通過(guò)就地改良，減少了原土的外運(yùn)和客土回填的工作量，避免了資源的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。盡管此工藝在前期投入的機(jī)械設(shè)備和材料比傳統(tǒng)改良方法高，但是后期的養(yǎng)護(hù)成本可大大減少，有利于工程建設(shè)的成本控制，其經(jīng)濟(jì)效益不言而喻[5]。

更重要的是，這項(xiàng)微生物改良技術(shù)，不但能夠立竿見影、迅速起效，而且它對(duì)整個(gè)土壤理化性能的調(diào)理，具有相當(dāng)持久的長(zhǎng)效性。改造后的種植土，活力遠(yuǎn)勝?gòu)那?，?duì)園林植物的長(zhǎng)勢(shì)恢復(fù)，起到了相當(dāng)明顯的促進(jìn)作用，使建設(shè)工程的景觀面貌煥然一新、充滿生機(jī)。其蘊(yùn)藏著巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益，未來(lái)的前景發(fā)展值得關(guān)注。