陳正光 周沙沙

（上海植物園綠化工程有限公司，上海 200231）

土壤是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤條件的優(yōu)劣對(duì)城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)至關(guān)重要，而目前綠化土壤改良工作存在兩級(jí)分化的問題。以上海臨港新片區(qū)茉莉路景觀提升工程為例，針對(duì)土壤存在的強(qiáng)堿性(pH值均值高達(dá)8.76)、有機(jī)質(zhì)含量低(均值僅7.55 g/kg)、物理性狀差(土壤密度和非毛管孔隙度均值分別為1.53 Mg/m3和3.43%)的問題，因地制宜地制定改良配方、篩選和控制改良材料質(zhì)量、資源化利用綠化廢棄物，指導(dǎo)土壤改良施工有序開展；結(jié)合地上地下排水系統(tǒng)和土壤天然海綿體功能有效地解決土壤積水問題，為植物生長(zhǎng)營(yíng)造良好的地下環(huán)境。同時(shí)分析目前綠化土壤改良技術(shù)中存在的關(guān)鍵問題與解決措施，探討土壤改良技術(shù)在景觀提升中的生態(tài)作用，以期為相關(guān)的景觀改造及城市綠地生態(tài)環(huán)境建設(shè)管理提供科學(xué)依據(jù)。

土壤障礙因子；土壤改良；排水系統(tǒng)；資源化利用；生態(tài)技術(shù)

隨著生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)的推動(dòng)，綠化成為城市生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮減排和增匯功能的重要載體。土壤是綠化植物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞是影響綠化景觀效果的關(guān)鍵因素。要形成高品質(zhì)的綠化景觀、穩(wěn)定的生物群落，需要采用科學(xué)手段對(duì)土壤問題進(jìn)行針對(duì)性改良。目前國(guó)內(nèi)外土壤改良技術(shù)已從客土置換、改良劑添加和暗管排水等單一的物理、化學(xué)、工程改良逐漸向土壤配方改良、引用蚯蚓、使用菌肥的生態(tài)改良等綜合長(zhǎng)效性技術(shù)發(fā)展[1]；從僅注重pH值、EC值、氮、磷、鉀等化學(xué)、養(yǎng)分的改良逐漸轉(zhuǎn)向注重非毛管孔隙度、密度、入滲率等物理性狀改良[2]。如張濤[3]對(duì)濱海鹽堿化土壤改良的研究表明，在鋪設(shè)碎石隔離層的基礎(chǔ)上添加沸石和園林廢棄物等改良材料較單純采取暗管排鹽工程措施可更有效地抑制土壤鹽分表聚現(xiàn)象。受人為或機(jī)械碾壓、物理性狀退化嚴(yán)重的綠化土壤，添加黃砂、石塊、沸石等無(wú)機(jī)材料可改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加其孔隙度和入滲率[4]。上海迪士尼樂園應(yīng)用的綠化種植土是國(guó)內(nèi)首次采用全自動(dòng)化流水線生產(chǎn)的配方改良土[5]，隨后上海市花博會(huì)、世博文化公園、合肥錦繡湖公園等大型綠化建設(shè)項(xiàng)目也按照自動(dòng)化流水線的方式生產(chǎn)配方改良土[6-7]。但縱觀現(xiàn)有土壤改良工程項(xiàng)目可知，土壤改良存在兩極分化，一方面雖然重視土壤改良但成本高難以推廣，如花博會(huì)、世博文化公園等大型綠化建設(shè)，均設(shè)立土壤改良專項(xiàng)，并建立一套種植土生產(chǎn)線對(duì)土壤進(jìn)行異位改良，但由于成本較高較難進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用；另一方面土壤改良方法太粗放導(dǎo)致流于形式，多為“撒胡椒面”式土壤原位改良，由于改良不徹底導(dǎo)致最終景觀達(dá)不到設(shè)計(jì)效果。究其原因多是對(duì)植物地下基礎(chǔ)不重視，土壤改良的造價(jià)預(yù)算低廉。臨港新片區(qū)自2019年成立至今正處于快速建設(shè)期，高品質(zhì)的綠化建設(shè)定位與較差立地條件的矛盾日益突出。鹽堿性高、養(yǎng)分低、透水透氣性差、地下水位高、礦化度高等影響土壤質(zhì)量的障礙因子[8]，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)。要形成高品質(zhì)的綠化景觀必須加大土壤改良的投入，根據(jù)土壤障礙因子進(jìn)行配方改良。文章以上海臨港茉莉路綠化景觀提升項(xiàng)目為例，結(jié)合暗管排鹽工程和土壤物理、化學(xué)改良綜合措施進(jìn)行土壤原位改良，采用水土一體化、廢棄物資源化利用和植物分類改良等技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于上海臨港新片區(qū)中心城區(qū)，臨港氣候潮濕多風(fēng)，30%左右的規(guī)劃面積是靠人工吹填成陸。受江水、海潮、海水性地下水等因素影響，臨港土壤具有典型的地下水位高、堿性嚴(yán)重等特性。茉莉路為南北向道路，北至花柏路，南至橄欖路，全長(zhǎng)約1.7 km（圖1），項(xiàng)目綠化面積約42 104 m2，其中，道路紅線內(nèi)綠化改造面積16 242 m2（中央分隔帶9 060 m2，兩側(cè)分隔帶7 182 m2），道路紅線外公共綠地改造面積共計(jì)25 862 m2，行道樹多為懸鈴木（Platanus acerifolia），長(zhǎng)勢(shì)較差，多數(shù)呈小老樹狀態(tài)，中隔帶綠化和公共綠地以綠為主，品種單一，缺乏色彩和空間結(jié)構(gòu)，場(chǎng)地利用率極低，種植土有效土層平均深度僅為50 cm。

圖1 茉莉路位置（底圖源自全能電子地圖下載軟件3.0）Fig. 1 Location of Moli Road (the bottom map is from the download software of all-round electronic map 3.0)

2 土壤質(zhì)量分析評(píng)價(jià)

對(duì)茉莉路現(xiàn)狀土壤布點(diǎn)進(jìn)行取樣分析，共選取12個(gè)樣點(diǎn)，其中7個(gè)采樣點(diǎn)采取0～30 cm土壤層；5個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行剖面取樣，按表層（0～30 cm）、中層（30～60 cm）、深層（60～100 cm）分層采取，共采集22個(gè)樣品。依據(jù)《綠化種植土壤》（CJ/T 340-2016）的檢測(cè)方法對(duì)pH值、EC值、有機(jī)質(zhì)、密度、非毛管孔隙度、速效養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定[9]。其中pH值采用電位法；EC值采用電導(dǎo)率法；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法；密度、非毛管孔隙度采用環(huán)刀法；水解性氮采用堿解—擴(kuò)散法；有效磷采用鉬銻抗比色法；速效鉀采用火焰光度法。數(shù)據(jù)采用Excel 2016和SPSS 22.0 軟件進(jìn)行分析。

2.1 茉莉路綠化土壤概況

綠化土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)較《綠化種植土壤》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析可得（表1），土壤pH值范圍在8.50～8.90，均值為8.76，總體呈強(qiáng)堿性，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高限值（8.30）；土壤水溶性鹽分較低，EC值范圍在0.08～0.20 mS/cm，均值為0.13 mS/cm，間接反映土壤中的養(yǎng)分含量偏低[10]；土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，變化范圍在3.56～18.30 g/kg，均值為7.55 g/kg，95%的樣品均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)最低限值（12 g/kg）；土壤養(yǎng)分中除水解性氮含量較低外，有效磷和速效鉀均值符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。土壤物理性狀較差，密度最小值為1.38 Mg/m3，最大值為1.68 Mg/m3，均超出標(biāo)準(zhǔn)的最高限值（1.35 Mg/m3）；非毛管孔隙度均值小于5%。由上可知，土壤存在堿性強(qiáng)、物理性狀差、氮元素和有機(jī)質(zhì)較為缺乏的問題，需要進(jìn)行針對(duì)性的配方改良。

表1 茉莉路土壤質(zhì)量分析Tab. 1 The analysis of soil quality on Moli Road

2.2 茉莉路綠化土壤不同層次深度的土壤質(zhì)量變化

不同深度的土壤質(zhì)量存在一定差異（表2），隨著深度增加，土壤EC值、速效鉀逐漸降低，不同深度土壤EC值差異不顯著，但表層土壤的速效鉀含量顯著高于中層和深層土壤。表層土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，其次是底層和中層土壤，且與表層土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著。不同深度的土壤pH值、水解性氮、有效磷、密度和非毛管孔隙度沒有顯著差異，這與伍海兵等[10]研究上海滴水湖沿岸綠地土壤的pH值、密度變化規(guī)律不同。可能因?yàn)楸韺油寥朗苋藶楦蓴_影響較大，經(jīng)人為踩踏壓實(shí)和垃圾投放，造成土壤表層pH值、密度相對(duì)中下層偏高，表層非毛管孔隙度較中下層偏低的現(xiàn)象。

表2 不同深度的土壤質(zhì)量差異Tab. 2 The differences in depths of soil quality

3 土壤改良技術(shù)應(yīng)用

3.1 土壤配方改良

土壤改良要遵從本土性、生態(tài)型、經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性、針對(duì)性原則，根據(jù)土壤障礙因子、改良造價(jià)和植物分類進(jìn)行配方改良，具體配方見表3，為方便項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械作業(yè)，配方比例采用體積比。項(xiàng)目現(xiàn)狀土壤已是置換的客土，充分利用原土進(jìn)行原位改良；綠化廢棄物加工介質(zhì)和椰糠富含有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分均衡，可有效改善土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)及物理性狀；酸性風(fēng)化花崗巖和黃砂可增加土壤砂粒含量，改良土壤質(zhì)地；脫硫石膏可有效改良土壤物理結(jié)構(gòu)和堿化度。此外，在茉莉路生態(tài)停車場(chǎng)，為給車輛和市民提供足夠的陰蔽環(huán)境，保證長(zhǎng)效的種植效果和良好的排水措施，采用了結(jié)構(gòu)土技術(shù)[11]。結(jié)構(gòu)土是由土和石塊按照一定比例混合，添加一定量的粘結(jié)劑，用于路面綠化的一種特殊土壤。

表3 茉莉路綠化土壤改良配方Tab. 3 Soil amelioration formula of Moli Road

表土是不可多得、不可再生的自然資源，將項(xiàng)目區(qū)域的表土進(jìn)行剝離和收集作為地形塑造和綠化種植的主要土壤來(lái)源。根據(jù)土壤檢測(cè)結(jié)果，參照《綠化用表土保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（LY/T 2445-2015）[12]對(duì)土壤進(jìn)行分層剝離和分級(jí)堆放。對(duì)地下水位大于50 cm、無(wú)可視雜物、具備改良利用潛力的土壤作為原土儲(chǔ)備；對(duì)含有大量建筑垃圾、渣土、樹根、不透水層等影響植物生長(zhǎng)的土壤，進(jìn)行清除外運(yùn)。同時(shí)，剝離過程中應(yīng)在低洼處預(yù)設(shè)排水口與市政排水管道銜接，確保多余水分能及時(shí)排出。

為保證配方的穩(wěn)定性，在改良過程中要控制改良材料的質(zhì)量。有機(jī)介質(zhì)質(zhì)量應(yīng)符合《綠化用種植基質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。材料堆放應(yīng)做好防雨措施，堆放區(qū)域周圍挖排水溝。其中，原土收集后應(yīng)進(jìn)行晾曬粉碎，粉碎的粒徑控制在20 mm以下。椰糠采用壓縮椰磚，具體操作時(shí)需要加水浸潤(rùn)泡散（圖2），嚴(yán)禁采用含有鹽分的水源。黃砂應(yīng)采用河砂或湖砂（圖3），嚴(yán)禁采用海砂，砂子粒徑在0.3～1 mm。結(jié)構(gòu)土配比的石塊粒徑要求在4～7.5 cm。

圖2 椰糠泡散Fig. 2 Soaked coconut chaff

圖3 砂子改良材料Fig. 3 Sand

3.2 土水一體化

茉莉路地下水位高，且含有一定的鹽分和堿性。為保障植物根系的正常生長(zhǎng)，構(gòu)建利用地形和排水溝的地上排水和“碎石排水層+盲管+雨水井+盲溝”的地下排水系統(tǒng)（圖4）[13]，確保綠地的排水系統(tǒng)和市政排水貫通，避免綠地積水現(xiàn)象。原土開挖剝離前先調(diào)查待開挖區(qū)域的地下水位高度[14]，碎石排水層應(yīng)高于地下水位，主要鋪設(shè)在地形平緩、喬灌木集中種植區(qū)域。鋪設(shè)深度為行道樹及喬木種植區(qū)域底部1 m深處，鋪設(shè)厚度不低于15 cm，碎石層上方放置盲管和密度不低于150 g/m2的透水土工布。盲管末端連接至雨水井導(dǎo)出積水（圖5），利用水泵及時(shí)抽排。在離盲管較遠(yuǎn)的綠地區(qū)域布置排水盲溝，溝底坡度為0.5%。

圖4 地下排水層系統(tǒng)Fig. 4 Underground drainage system

圖5 盲管末端相連雨水井Fig. 5 The tube connected with well

3.3 綠化廢棄物資源化利用

常規(guī)的綠化土壤有機(jī)改良材料主要是泥炭、椰糠、營(yíng)養(yǎng)土和綠化廢棄物加工介質(zhì)等[15]。泥炭屬于不可再生資源，國(guó)內(nèi)嚴(yán)格把控泥炭開采量，故泥炭需求主要依賴國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格受疫情影響也在節(jié)節(jié)攀升，這無(wú)疑增加了土壤改良成本。而營(yíng)養(yǎng)土因沒有標(biāo)準(zhǔn)控制質(zhì)量，市場(chǎng)魚龍混珠。相反，椰糠和綠化植物廢棄物加工介質(zhì)“取之于綠，用之于綠”，不僅富含有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分均衡，經(jīng)過高溫發(fā)酵后產(chǎn)品安全可靠，甚至能達(dá)到泥炭的品質(zhì)[16-17]。綠化植物廢棄物循環(huán)利用能有效減少對(duì)泥炭的依賴，降低綠化土壤改良成本，還有利于實(shí)現(xiàn)資源再生和可持續(xù)發(fā)展，提高土壤碳匯，貫徹低碳城市建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)助力。茉莉路在整個(gè)施工過程都注重綠化廢棄物的收集和運(yùn)用：（1）清理表層土壤時(shí)，收集項(xiàng)目原狀廢棄植物，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)粉碎后送至專業(yè)的綠化廢棄物處置場(chǎng)進(jìn)行資源化利用；（2）項(xiàng)目施工過程中采用綠化廢棄物加工介質(zhì)與原土、其他改良材料進(jìn)行原位翻拌混合，改善土壤質(zhì)量，使用量共計(jì)2 000 m3；（3）為減少土壤水分蒸發(fā)，降低土壤中鹽分的表聚趨勢(shì)，栽植后的喬木樹穴及花境種植裸土區(qū)域采用綠化植物廢棄物加工材料進(jìn)行覆蓋，共鋪設(shè)4 000 m2。

3.4 原位改良

一般的綠化項(xiàng)目因施工時(shí)間緊張、改良成本較低，且有堆放改良材料和原土場(chǎng)地的條件下可采用原位改良。茉莉路綠化土壤根據(jù)不同的區(qū)域采用不同的原位改良方法：（1）中分帶因位于道路中間，自土壤表面1 m深處已鋪設(shè)碎石隔鹽層，在不影響交通的前提下，將改良材料先均勻鋪設(shè)土體上，再用翻耕的方法將之均勻混入土體中（圖6）；（2）周邊的附屬綠地需先開挖原土后鋪設(shè)碎石隔鹽層，再將開挖出的原土與改良材料采用機(jī)械手段充分混合均勻（圖7）。原位改良因在原地及原地附近進(jìn)行，改良過程中禁止機(jī)械設(shè)備對(duì)混合材料進(jìn)行碾壓，防止改良后的土壤物理性狀遭到破壞。

圖6 中分帶表層土壤原地翻耕回填Fig. 6 In situ ploughing and backfilling in the middle of the belt

圖7 綠地土壤翻挖拌和回填Fig. 7 Green space mixed with backfill

4 土壤改良效果

4.1 土壤質(zhì)量變化

土壤改良后兩個(gè)月，隨機(jī)選取喬木和地被種植區(qū)域進(jìn)行土壤主控指標(biāo)檢測(cè)，對(duì)比改良前后的土壤質(zhì)量分析如表4，土壤質(zhì)量明顯改善，均達(dá)到綠化種植土的標(biāo)準(zhǔn)。其中喬木種植區(qū)土壤pH值由8.76降至8.05，降低了0.7個(gè)單位；有機(jī)質(zhì)含量由7.55 g/kg增加至13.74 g/kg，增加了81%；土壤密度也相應(yīng)降低。地被種植區(qū)pH值為8.24，較改良前減低了0.5個(gè)單位，有機(jī)質(zhì)含量同喬木較改良前也增加了81%，土壤密度降至1.26 Mg/m3。

表4 茉莉路土壤改良前后關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比Tab. 4 The comparison in key indexes among the amelioration of soil on Moli Road

4.2 植物表現(xiàn)

土壤改良兩年后，植物景觀效果怡人（圖8），植物根系生長(zhǎng)良好。在結(jié)構(gòu)土改良區(qū)域經(jīng)開挖探根發(fā)現(xiàn)，從植物土球外邊緣外擴(kuò)60 cm區(qū)域以及距地表面下75 cm深度范圍內(nèi)均有新根生長(zhǎng)。2019年種植完成后，經(jīng)歷當(dāng)年的“利奇馬”和2021年“煙花”臺(tái)風(fēng)，施用結(jié)構(gòu)土種植的懸鈴木在沒有做任何支撐的情況下依然挺立，均未出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象。

圖8 土壤改良后的景觀效果Fig. 8 The view of landscape after soil amelioration

5 結(jié)語(yǔ)與討論

土壤是植物生長(zhǎng)的必要條件，土壤改良涉及多學(xué)科的理論與技術(shù)。本文針對(duì)茉莉路綠化土壤存在的地下水位高、堿性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)含量低、密度高和通氣性差等問題，通過原位改良的方式，應(yīng)用配方改良、水土一體化、綠化廢棄物循環(huán)利用等土壤改良技術(shù)，采用物理、化學(xué)、工程綜合改良措施，保障植物健康生長(zhǎng)，指導(dǎo)土壤改良施工有序進(jìn)行。

針對(duì)配方改良技術(shù)，本項(xiàng)目改良配方以體積配比，便于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)采用機(jī)械斗量計(jì)量體積，較采用質(zhì)量比更易控制現(xiàn)場(chǎng)改良材料的用量。但由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人工操作機(jī)械不一致、場(chǎng)地條件等限制，不可避免存在配比粗放管理的問題，難以按各種改良材料的比例進(jìn)行精準(zhǔn)混拌，且混拌的均勻度也不盡相同，一定程度上影響改良效果。今后還需要采取一定措施來(lái)加以解決，如優(yōu)化混拌設(shè)備，采用混合攪拌機(jī)、裝載機(jī)加載破碎斗或探索研發(fā)移動(dòng)式智能化的種植土混配設(shè)備，精準(zhǔn)改良材料的配比，優(yōu)化混拌混勻度，加快施工進(jìn)度和質(zhì)量，確保土壤改良的成效。

針對(duì)水土一體化技術(shù)，本項(xiàng)目通過土壤配方改良重點(diǎn)改善土壤通氣性、密度等物理性狀，可以使土壤充當(dāng)海綿體功能進(jìn)行“滲、滯、蓄、凈、用、排”[18]；多余的水分通過構(gòu)建地上和地下多重排水系統(tǒng)排至市政管網(wǎng)，較徹底地改善綠化積水問題。但由于地下排水系統(tǒng)需要開挖土方，工程量大，造價(jià)相對(duì)較高，如沒有相應(yīng)的建設(shè)成本則無(wú)法構(gòu)建，且在地下水位高的情況下種植喬木風(fēng)險(xiǎn)也較高。有些項(xiàng)目通過抬高地形，增加與地下水位的高差，以保障植物生長(zhǎng)有效的種植土層。但地形抬高所需的用土量較大，相應(yīng)的土壤改良費(fèi)用也較高，土壤排水也不徹底。所以如何在有限的造價(jià)預(yù)算內(nèi)運(yùn)用水土一體化技術(shù)仍需進(jìn)行后續(xù)研究。

添加綠化廢棄物加工介質(zhì)、椰糠的改良材料，一方面清潔安全，另一方面對(duì)改善土壤質(zhì)量也十分有效，是土壤生態(tài)改良的絕佳材料。濕垃圾和生活污泥堆肥也同樣有助于土壤改良，但因其成分復(fù)雜，施用比例應(yīng)謹(jǐn)慎。除有機(jī)生態(tài)改良材料外，有益微生物菌劑和菌肥的使用也是土壤生態(tài)改良的趨勢(shì)[19-20]，能夠增加土壤中有益菌群數(shù)量，刺激植物根系生長(zhǎng)，抑制病蟲害危害。雖然改良效果緩慢，但可持續(xù)性顯著?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)微生物菌劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，使用效果千差萬(wàn)別，從研究到最后工程落地仍需后期實(shí)踐摸索。

注：文中圖表除圖1外均由作者自繪/自攝。