城市土壤的特性及其管理

1、城市土壤的特性及其管理卢瑛龚子同j张甘霖21 :华南农业大学资源环境学院，广东广州510642 ； 2 :中国科学院南京土壤研究所，江苏南京21()008摘要：城市土壤影响到城市生态环境质量和人体健康，正日益受到关注。城市土壤受人为活动的影响强烈，许多性质不同于 自然土壤。文章就城市土壤形态、物理、化学、生物和污染特性作了详细综述，并提出了城市土壤的管理对策。关键词：城市土壤；特性；管理中图分类号：s15文献标识码：a文章编号：1008-181x ( 2002 ) 02-0206-04mg/m3 )；表屈fl0.3 m深度处的土壤孔隙度分别为长期以来，土壤研究主要集中在农地和林地土 壤上，以确

2、保满足世界不断增长的人口对食物和纤 维的需要，无暇顾及城市土壤。由于城市化进程不 断加快，城市生态环境质量日益受到广泛关注“，役 城市土壤是城市生态系统的重要组成成分，是城市 园林植物生长的介质和养分的供应者，是城市污染 物的汇和源；它关系到城市生态环境质量和人类健 康13 - 4jo因此，了解城市土壤特性，可为城市园林 绿化的规划和管理、城市环境保护和治理提供理论 依据和指导作用。本文详细综述了城市土壤的特 性，并提出了其管理对策。1城市土壤的特性城市土壤受人为活动的影响强烈，其形成和性 质与所处的自然环境没有必然的联系，本质上是一 种泛域的人为土或人为新成土。城市土壤在空间 上变异十分明显

3、，在较短距离内会出现完全不同的 土壤类型除自然土壤物质外，城市土壤包含 大量的人为物质，这些物质决定或影响着城市土壤 的形态学、物理、化学、生物学特性和污染状况。 1.1形态特征城市土壤土层变异性大，呈现岩性不连续特 性，这导致不同土层的结构、质地、有机质含量、 ph、容重及与其有关的通气性、排水性、持水量和 肥力状况的显著差异"，引。城市土壤土层排列凌乱，许多土层之间没有发 生学上的联系，腐殖质层被剥离或者被 埋藏，其它土层破碎且没有统一的出现规律，土层 深浅变异较大。大多数城市土壤缺少发生学的a 层和b层，土壤剖面中包含不同颜色和厚度的人造 层次.层次之间过渡明显。土壤中人工粗骨

4、物质较多，包括建筑和家庭废 弃物、碎砖块和玻璃、沥青碎块、木炭、煤渣、钢 渣、混凝土块、金属、铁钉、陶瓷、骨头等，与工 业废弃物、泥炭堆肥混合物和自然土壤发生层的 土壤碎块混合在一起，有些层次完全由固体废弃物 组成6-7.91o土壤可能出现特异的颜色，这种特异的颜色是 由于特异物质的存在或有色化学物质污染所致，而 非发生学过程的结果。裸露的城市土壤，在表面的几厘米内有明显形 成结壳的趋势18 ，0jo1.2物理特性城市土壤中含有一定最的砾石、石块和其它固 体碎屑状物质。由于建筑、修路等，城市生态系统 中输入了砂和砾石，且在煤矿场的废料、工业残余 物、废弃物、和其它工业底质中含有相当的砾石和 石

5、块，因此，城市土壤中的砾石和石块等在不断增 加6.7.9,o有些土壤层次砾石和石块(直径2 mm ) 含量可达80%90%以上ll,13jo土壤压实和板结是城市土壤的物理特性之一。土壤压实和板结导致土壤容重增大，孔隙度减小。 short等u研究了华盛顿马尔的土壤，土壤体积质量表层平均为 1.61 mg/mf 1.25-1.85 mg/m3 )x).3 m 深度处的更大，平均为1.74 mg/m3 ( 1.402.03 36.6%和32.8%。jimu2，对香港行道树和城市公园的土壤进行了详细研究，行道树土壤体积质量平均为 1.65 mg/m3 ( 1.15-2.63 mg/m3 );总孔隙度平

6、均 为37.75% （ 0.75%56.60% ）,城市公园土壤也基本 相似。城市土壤因紧实而减少了总孔隙度，降低了大 孔隙的比例，不利于土壤的通气、排水、有效水分 的储存和植物根系的生长®。城市土壤中的水分运 动受土壤的石质度、孔隙度、水分含量以及土壤化 学组成的影响；土壤中的石块、孔隙和裂隙也影响 水分运动，土壤剖面中的水分沿着建筑废弃物和家 庭废弃物等产生的孔隙运动是城市土壤水分运动 的特征,2.6-71o 土壤容重影响到水分入渗速率。如 人行道紧实土壤和邻近未压实的土壤体积质量分 别为1.41和1.30 mg/n?，而水分入渗速率则分别为 0.8 和 3.5 nim/min|

7、6,o由于城市的“热岛效应”，城市土壤温度比周 围自然土壤高同。mount等“4】监测了纽约市中央公 园和拉托里特公园土温特征，结果表明，人为活动 明显提高了土壤温度，城市土壤年均土温比邻近的 林地高3.1311.22 °co1.3化学特性131 ph 值城市土壤向碱性的方向演变，ph值比周围的 自然土壤高3,6,7，热带、亚热带地区尤为明显。 如香港，主要的土壤是由花岗岩母质发育，ph通 常为4-5 ,而城市行道树和公园土壤大部分土层ph 呈碱性，甚至高达9.95o高ph值导致城市土壤营 养元素有效性降低，影响树木的生长90,13 , 15。城市土壤碱性增强的原因可能包括：融化道路

8、 积雪的氯化钙、氯化钠和其它种类的盐，随地表径 流积累在土壤中；用富钙的水灌溉植物；建筑废弃 物、水泥、砖块和其它碱性混合物中钙的释放；大 量含碳酸钙和碳酸镁的灰尘的沉降；流经混凝土和 石灰石表面的径流到处存在，而径流中含有钙离子 等碱性物质；土壤中碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸 盐等|610o1.3.2交换性盐基和盐基饱和度城市土壤交换性盐基组成，以交换性ca2 mg"为主，位于道路旁的草坪土壤，交换性na+可 占交换性盐基总量的5-10% ；高盐基饱和度是城市 土壤的典型特征，许多土层甚至超过100%。1.3.3 土壤有机质城市土壤中有机质含最决定于原层次的性质 和管理措施，常常大于

9、本底土壤。但也有研究认 为，在城市土壤中，由于表层土壤有机质氧化或者 侵蚀的损失，或者由于表层土壤被除去，心土层露 出地表，导致有机质水平低。beyer等研究了城市土壤有机质组成，与自 然土壤比较，城市土壤中富里酸比例低，疏水类脂 化合物组分很低，这种变化是由于城市土壤高ph 值所致。研究表明，城市土壤腐殖质的组成不同 于自然土壤，胡敏酸和富里酸组分中以钙结合态为 主；胡敏酸/富里酸比大于1 ；游离胡敏酸和富里酸、 不水解残留物含量低。1.3.4 土壤养分元素在城市土壤中，氮、磷、钾元素呈现无规律 的分布，不同地区的研究结果也不同。在莫斯科城 市土壤中，有效磷和速效钾的含量超过了植物的需 求，

10、磷和钾的供应很充足。南京城市土壤中全磷、 有效磷和可溶性磷含量都比较高，且与浅层地下水 磷浓度有显著的相关性|3.4.,7,o香港的城市土壤研 究结果显示，土壤中的氮、磷、钾水平不高，甚至 很缺乏说，。城市土壤中钙、镁含量高，供应充足® 7】；由 于硫存在于一些底质中，大气来源的输入相对较 多，所以城市土壤不可能存在硫缺乏的问题，而更 多关注的是工业来源硫的输入，导致土壤酸化和毒 害的问题。1.4生物特性城市土壤的生物学特性研究是比较薄弱的，积 累的资料不多。研究表明，由于人为扰动、压实和 污染等，城市土壤中生物多样性降低、生物的生物 量减少、微生物群体结构发生变化，且有危害人体 健

11、康的病原生物的侵染3叫1.5城市土壤的污染城市土壤重金属污染主要来源于家庭活动、废 弃物处置、交通运输、金属矿开采和冶炼、制造业、 加工业、发电厂、废料场等l6-7.，8jo城市土壤中pb 主要来源于机动车尾气排放和含铅汽油的污染和 燃烧。城市土壤重金属含最高，可移动态占比例大， 生物有效性高，7.，9lo城市土壤中pahs （多环芳姪）和pcbs （多氯 联苯）主要来源于废弃物的处置和大气的沉降。城 市土壤中pahs和pcbs的含最空间变异很大，在不同的气候带含量不同。地处热带的城市土壤比温 带的城市土壤低，这可能是由于热带气候促进其生 物的降解、挥发损失和光氧化作用以及强烈淋溶进 入地下水

12、等原因所致l2°-2，jo 2城市土壤的管理对策城市土壤主要用于生长园林植物和给人们提 供休息、娱乐的场所，因此在管理上应重点考虑城 市土壤对园林植物的生长发育和人体健康的影响， 充分发挥城市土壤的功能和作用，保护和改良城市 土壤。2.1合理规划，减少土壤性质的改变和污染由于土壤一旦受到人为的干扰破坏和污染，是 很难治理和恢复的。因此，在进行城市规划和建设 过程中，应该确定园林绿化区的位置，研究和评价 其土壤的适宜性，保护绿化区域不受建筑的压实和 建筑垃圾的污染。对于即将被城市建设占用的农 田，在施工前，园林部门与施工单位联系，将肥沃 表土堆积贮存，供工程结束之后绿化所需，或由绿 化

13、部门运走，用作城市绿地树木的换土。加强城市 土壤管理，防止城市工业、建筑和生活垃圾等的混 入而引起土壤碱性增强、污染物含量增加，影响城 市园林植物生长和危害人体健康。2.2进行城市土壤的调查和研究土壤调查和研究工作常常在城市边界处便停 止，在土壤图上的城市区域仅简单地标记为“城 市”，因而缺少对城市土壤特性的了解。城市土壤 资料是城市园林绿地规划的基础资料，土壤条件是 决定城市园林植物类型选择以及绿地面积多少的 重要依据之一。由于城市土壤受到人为作用的强烈 改变，土壤理化性质与自然和农业土壤有很大的差 异；且城市土壤是城市污染物的汇集地，受到了不 同程度的污染，因此必须进行城市土壤调查和研究

14、工作，了解城市土壤的肥力特征和污染状况，研究 城市土壤改良和治理的措施。在城市绿化工作中， 做到适地适树，提高城市绿化效率。2.3加强城市土壤的治理和改良对影响人体健康和污染环境的城市土壤，根据 其有害物在水中的溶解析岀程度，从低到高可依次 采用覆盖栽培、隔水工程（用隔水薄板）、隔断工 程（用混凝土围住污染土壤）防治措施。植物修复 是利用植物来恢复并重建退化或污染的土壤环境，土壤与环境第11卷第2期( 2002年5月) 也可用于污染的城市土壤的治理。城市土壤不良的性质会影响到树木的生长，必 须采取措施进行改良。对于不适宜绿化植物栽植的 区域，先改土，再绿化；对于已栽植的树木由于土 壤原因而生长

15、不良，要进行改土复壮，可采用每年 部分改土或换土，以减少对树根的损伤。另外，城 市绿化部门可将每年修剪的树枝和落叶等集中粉 碎、堆呕，用来改良城市土壤。2.4加强宣传教育，提高公众保护意识由于公众对城市土壤的知识缺乏了解，对城市 土壤能改善城市生态环境的作用知道甚少，错误地 认为树木能在任何土壤上生长，不了解污染的土壤 对环境和人体健康的危害。应加强城市土壤知识的 普及和宣传教育，使公众了解和认识城市土壤，从 而自觉地爱惜和保护城市土壤。参考文献：hl de k1mple c r. jean-louis morel. urban soil management: a growing conce

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