我國城市綠地土壤研究進展

何蘭　周維　代曦驕

摘要：指出了綠地土壤作為城市綠地的基礎，是城市生態系統的重要組成部分，其對城市生態環境的可持續發展具有重要意義。從理化性質、土壤生物、污染評價、下滲、碳儲量等角度論述了近年來我國城市綠地土壤特性的研究成果，并為城市綠地土壤今后的研究方向提出了建議。

關鍵詞：城市綠地土壤；理化性質；生物學特性

中圖分類號：S731.2

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20008104

1引言

當前城市建設、規劃越來越注重生態環境，城市居民也越來越關注居住適宜度和環境質量，城市綠化已經成為現代城市的重要組成部分。城市綠地，簡稱綠地，是指以人工植被和自然植被為主要存在形態的城市用地[1]。城市綠地土壤是城市綠地的基礎，其質量直接決定了城市綠地生態功能和美學效果的發揮，因而研究城市綠地土壤對提高綠地質量有重要作用。城市綠地主要包含單位附屬綠地、公園綠地、居住區綠地、防護綠地、土壤道路綠地、生產綠地等類型，相應地形成城市綠地土壤類型分類。從已發表的文獻來看，對城市綠地土壤的研究在2000年左右才逐漸增加（圖1），近10多年來的熱度顯著提高，其中以上海市園林科學研究所為代表，對城市綠地土壤的研究日益深入。筆者主要從理化性質、土壤生物、污染評價、下滲、碳儲量研究等方面進行論述。

2理化性質

理化性質是土壤最基本的性質，是目前城市綠地土壤研究得最多的領域，城市綠地土壤肥力質量評價根據其理化性質進行判定，一般采用9或10個，各項指標也已經較成熟。

2.1物理性質

與土壤的空氣、水分、熱量密切相關，對城市綠地土壤的物理性質研究一般從容重、孔隙度、土壤質地入手。目前得到的城市綠地土壤的一般物理狀態是：與自然狀態下一般土壤相比，容重和緊實度普遍偏大，孔隙度偏低，不利于土壤的通氣透水，影響植物生長。

2.1.1土壤容重

即土壤密度，指單位容積的自然狀態土壤的重量，一般采用環刀法測定，正常土壤容重為1.33 g/cm3，建設部行業標準《綠化種植土壤》規定的容重要求小于1.35 g/cm3，通常情況下城市綠地土壤大于此值，我國城市綠地土容重偏高的現象普遍存在。重慶市城市綠地土壤容重平均值為1.42 g/cm3，有66.8%的綠地土壤容重超標，其中還有12.9%超過1.60 g/cm3[2]。IM曾測定香港道路兩旁綠地的土壤容重，范圍為1.142～21.630 g/cm3，均值為1.670 g/cm3[3]。深圳城市綠地表層土壤容重平均1.55 g/cm3[4]。聶發輝等通過研究上海市5個功能區城市綠地土壤，發現容重最高的是道路交通區，平均土壤容重達到1.46 g/cm3，其次是商業活動區、公園、居民生活區和文教區[5]。

2.1.2孔隙度

指土壤孔隙占單位原狀土壤體積的比例，是影響水分和空氣滲透的關鍵因素，一般表層土壤總孔隙度為50%～56%、非毛管孔隙度為8%～10%更適于植物生長，而城市綠地土壤的孔隙度大都低于這兩個值，深圳土壤孔隙度平均為39.68%[4]，香港土壤平均通氣孔隙度為7.85%[6]，南京土壤平均通氣孔隙度只有2.20%，上海市功能區城市綠地土壤的平均通氣孔隙度都低于10%，部分地區低于5%[5]。由于容重和孔隙度都較小，土壤的緊實度較大，土壤的壓實現象較普遍，尤其是流量較大的道路綠地以及公園綠地，而壓實可導致土壤物理性質的整體退化，因此壓實土壤的物理性質明顯劣于無壓實土壤。

2.1.3土壤質地

城市綠地土壤多由礫石和砂粒組成，粘粒較少，土壤顆粒組較大，質地粗，多為砂質土。北京城市綠地各類土壤中細砂粒所占比重一般在45 % ～ 65 % 之間，粗砂粒和粗粉粒約占 20% ～ 30% 左右，多為砂質土[7]。由于城市綠地土壤受人為影響極大，不具有正常土壤的層次，人工雜質多，玻璃、石塊、塑料、垃圾等使城市綠地的土壤質地差異性特別大，同類或同區域城市綠地的質地都可能有很大差異。

2.2化學性質

直接關系到土壤質量和肥力，目前對城市綠地土壤化學性質方面研究得較多的是酸堿度、有機質和養分，得到的觀點是城市綠地土壤的化學性質普遍較差，表現在有機質缺乏、pH值失衡、養分較低等。

2.2.1土壤酸堿性（值）

是土壤基本性質之一，它直接影響到土壤營養元素的存在形態和對植物的有效性，因此成為土壤肥力的重要指標。根據已有研究表明，城市綠地土壤pH值總體大于周邊自然土壤，差異明顯。而土壤偏酸或偏堿均有害于植物的生長。重慶市綠地土壤值變幅在4.5～8.8之間，其中石灰性土壤占80%左右，且值在8.0以上的占52.1%[8]。北京綠地土壤的pH值基本都大于7.5，其中大部分在8. 0 ～8. 5 之間，部分地點土壤值超過9. 0[9]。胡海輝等發現哈爾濱城市綠地土壤pH值2001年～2012年間，由7.77上升到8.62[10]，深圳市山地丘陵土表層土壤的pH多在4.70～ 5.60之間，而深圳城市綠地土壤基本大于5.5，且表層土pH值增加比深層土明顯[4]。合肥市城市綠地土壤pH值多為7.51～8.50，明顯高于與森林土壤pH值。原因是城市綠地中常有建筑廢棄物、水泥、磚塊和其它堿性混合物，空氣中灰塵沉降，其中Ca含量增加使pH值上升，同時灌溉用水一般為堿性水，造成城市綠地土壤pH值普遍較高。

2.2.2養分

其高低反映了土壤供給植物礦質營養能力大小，針對城市綠地土壤養分一般研究全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量，目前研究結果是其含量在不同地區和同一城市的不同綠地類型差異性大，不同區域其含量截然不同。深圳綠地土壤氮素嚴重缺乏，土壤有效磷處于中等水平，土壤全鉀處于中等以上水平[4]，徐州市綠地土壤中全氮和速效磷含量普遍較低，土壤速效鉀富集[11]，在重慶市綠地土壤中，有72.4%土壤氮素營養水平屬于缺乏，其中極度缺乏占48.0%，有效磷含量差異較大，鉀素營養處于中等偏上的水平[8]。endprint

2.2.3有機質

提供植物和土壤動物所需的各種營養元素，對土壤的物理性質和土壤結構特征有重要影響，與土壤的屬性密切相關，通常作為評估土壤肥力的重要指標。通過研究發現，近年城市綠地土壤的有機質含量呈顯著下降趨勢。深圳城市表層綠地土壤（0～20 cm）的有機質含量總體上處于中等偏下水平，20～40 cm土壤處于極低水平[4]。重慶市綠地土壤的有機質含量有36.5%處于缺乏狀態，43.6%處于極度缺乏狀態[14]。因為城市綠地土壤填充物來源廣泛，多為城市建筑廢棄碴礫，不含養分，且由于活動頻繁土壤擾動較大，原有的自然土層常被打亂，同時城市綠地的植被覆蓋率不高，人工打掃較頻繁，因此能夠回歸到土壤的枯枝落葉較少，腐殖質層薄，有機質補充以人為施肥為主。

3土壤生物

研究城市綠地土壤有助于保護和評價城市生態健康，目前城市綠地土壤生物群落呈現出結構單一、多樣性不足的特點，目前對于城市綠地土壤生物的研究處于起步階段，土壤微生物、土壤動物、土壤酶活性等是主要研究對象。

3.1微生物

是土壤中最活躍的生物群體，是指示土壤質量最為敏感的反應，對土壤肥力影響較多。城市綠地土壤由干人為干擾嚴重，水分和有機質含量不足，土壤理化性質較差，土壤微生物種類較為單一，繁殖能力較差，微生物量整體偏低，導致土壤養分的固持和有效化能力降低。土壤疏松、有機質含量豐富、土壤在微酸性到微堿性范圍內，微生物數量多、微生物量含量也高。土壤微生物量的碳、氮與微生物數量呈正相關關系[12]，故土壤微生物數量、微生物量可作為土壤質量變化的敏感指標[13]。對城市綠土壤動物的研究在2000年以后才逐漸發展，主要方向是群落特征，包括多樣性和群落結構，在對城市綠地的研究中，土壤動物群落的生物多樣性在不同植被類型的城市綠地中的分布有差異[14]。城市綠地的土壤性質、植被情況和人為干擾等是決定土壤動物群落結構的重要生態因素[15]。

3.2土壤酶

是土壤的組成成分之一，參與了土壤的發生和發育以及土壤肥力的形成和演化的全過程。土壤中動物、植物根系和微生物的細胞分泌物以及殘體的分解物是土壤酶的主要來源，關于城市綠地土壤酶活性的研究開始于2007年，目前研究篇幅尚少。劉艷等通過采集和分析北京市崇文區不同綠地類型土樣，進行研究后發現公園綠地土壤酶活性最高，街旁和居住綠地的土壤酶活性無顯著差異，道路交通綠地土壤酶活性最低，并認為脲酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶比較合適作為綠地土壤質量的酶學評價指標[16]。

4污染評價

城市綠地雖不生產糧食，但會影響人體健康，事關城市環境安全，目前對城市綠地土壤污染的研究主要涉及重金屬污染、有機物污染和放射性污染，其中對重金屬污染的研究較早，已有20多年的研究，目前研究的兩個熱點是不同城市功能區土壤重金屬分布差異和自然地理因素對城市土壤重金屬積累影響 [17]。目前城市綠地土壤中重金屬有增加的趨勢，主要有Pb、Zn、Cu等元素。Biols等認為城市中污染源較多，大氣和土壤中進入了大量多環芳烴和重金屬等污染物，可嚴重污染城市綠地土壤—植物系統 [18]。在不同的綠地功能區，重金屬的分布有一定的規律可尋，通常在人類活動密集的區域污染最為嚴重，如鬧市區、廣場和老工業區，而在居民區、公園、風景區等污染相對較輕[19]。北京城市綠地土壤重金屬污染程度較輕，與北京市土壤背景值相比，鋅、銅、鉛濃度均顯著增加，鉻和鎳沒有明顯變化，鉛含量隨著公園建園時間的延長和與市中心距離靠近呈不斷增加的趨勢[20]。城市有機廢棄物主要有城市污泥、城市礦化垃圾和綠化植物廢棄物等，在園藝發達國家已經使用有機廢棄物改善土質，但使用時應該避免其中的重金屬和多環芳烴造成綠地土壤二次污染。

5下滲

城市綠地在緩解城市雨水匯集方面扮演了重要的角色，城市綠地地表徑流系數為0.1～0.2，在各種城市下墊面中最低，對消減洪峰和城市雨水涵養作用顯著。近年來，暴雨后城市積水嚴重，使對綠地緩解雨洪的研究興起，構建海綿城市成為各城市在綠地規劃中的追求。張彪等2009 年通過對北京城市綠地評估得出，北京城市綠地生態系統調蓄雨水徑流 1.54億m3，單位面積調蓄量為2494 m3/hm2，綠地年調蓄雨水徑流價值 13.44億元，約合 2.18萬元/hm2[21]。城市綠地涵養水源的功能通過土壤的下滲實現，下滲主要受土壤質地、孔隙度、有機質等理化性質的影響，聶發輝等通過研究上海市5個不同功能綠地土壤的特性，發現不同區域入滲速率各不相同，以文教區和居民生活區為最好，其后依次為公園、商業活動區、道路交通區，且下凹式綠地的蓄滲效果明顯優于平綠地[7]，而在北京各類綠地中也屬道路綠地滲透性最差 [21]。與存在壓實情況相符合，中國大部分城市的綠地土壤下滲性能不佳，如合肥市綠地土壤穩定入滲率屬于中等及較慢等級的占78.9%[22]，深圳城市綠地土壤水分穩定入滲率為0～5.90 mm/min，屬于慢和極慢等級[23]，此現象對城市綠地在雨洪消減、地下水補給、污染物凈化和植物生長等方面發揮作用的限制性很大。

6碳庫研究

城市碳排放已經受到了廣泛關注，然而城市綠地的固碳功能和碳排放問題尚未得到充分重視，當前城市土壤碳庫的研究熱點是城市土壤碳含量及其時間變化規律，但缺少對城市土壤碳庫特征及碳通量等方面的研究[24]。另外，城市綠地的植被土壤系統容易受人類活動的影響，具有不穩定性，且土壤性質空間差異性大，使得對碳循環的研究有很大難度，不易進行大范圍的長期定位監測，因此目前城市綠地碳循環尚缺乏充分的觀測數據和相應的理論框架。土壤是城市綠地的主要碳儲庫，一般高出植被碳儲量數倍以上，廣州市城區公園土壤碳儲量是植被碳儲量的3.9倍[25]，在北京城區園林中，土壤碳儲量是園林植被碳儲量的3.2倍[26]。城市土壤碳庫具有極大的空間異質性特征。目前國內研究認為不同城市的功能區綠地土壤有機碳含量沒有一致規律，例如，在鄭州市，綠地土壤有機碳含量大小依次為：公共設施綠地、公園綠地、居住綠地、街道綠地[27]；而南京市綠地表層土壤有機碳含量由大到小依次為：街道綠地、公共設施綠地、居住綠地、公園綠地[28]。研究城市綠地的土壤碳庫為揭示各種人為干擾活動對土壤環境的影響和機制提供了廣闊平臺，是目前的研究熱點，也是未來研究的一大方向。endprint

7結語

（1）目前，我國城市綠地土壤呈現出壓實、肥力較低、污染趨勢明顯等特點，城市綠地土壤質量下降狀況普遍，亟待采取措施保持其肥力以保證城市綠地功能的發揮。

（2）對城市綠地土壤的研究大部分集中于理化性質及相關的土壤質量評價，其次為生物特點和污染狀況評價，此外對其他領域研究起步較晚，今后可以擴寬對城市綠地土壤的研究面。

（3）對于城市綠地土壤的研究主要在北京、上海、深圳等大城市或省會城市開展得較多，中小城市隨著工業化、城市化進程的不斷加快，帶來了一系列的環境問題，應開展中小城市綠地土壤的研究，為廣大市民創造更好的生態環境。

（4）現代信息技術在城市綠地土壤的研究中運用不廣泛，目前主要采取實地取樣再進行物理或化學實驗，在今后的研究中可以擴大現代信息技術，如遙感、城市土壤信息系統、地統計學技術等，對城市綠地土壤進行動態變化監測，為城市綠地土壤數據的存儲管理、綠地規劃利用與污染防治等奠定基礎。

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Research Progress of Urban Greenbelt Soil in China

He Lan1，2， Zhou Wei1，3， Dai Xijiao4

（1.Chengdu HuaxingZhongzhi Engineering Project Management Consulting Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan， 610047， China；

2. Southwest China Land Resources Evaluation and Monitoring Ministry of Education，Sichuan Normal University， Chengdu， Sichuan， 610068，China；

3. Sichuan Geological Engineering Investigation Institute， Chengdu， Sichuan， 610072， China；

4. Chengdu Rongcheng Pipeline Investment Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan， 610041， China）

Abstract： As the foundation of urban green space， greenbelt soil is an important component of urban ecological systemand it is of great significance to the sustainable development of urban ecological environment. Because of the characteristics of urban green space soil， it is easy to be affected by human activities and the surrounding environment. The nature of urban green space is different from that of natural soil. the research results onsoil characteristics of greenbelt of city of our country in recent years are discussedfrom the physical and chemical properties， soil pollution， biological evaluation， infiltration， carbon storage， which provided some suggestions for the future research direction of city greenbelt soil.

Key words： urban green soil； physical and chemical properties； biological characteristicsendprint