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上海世博文化公园工程建设质量控制与评价

上海交通大学上海 200030

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摘要：对为早日将上海世博文化公园建设成为世界一流植物园，有必要分析测试上海世博文化公园土壤的基本理化性质，实施质量控制并作出质量评价，是上海世博文化公园绿化土壤质量控制和改良修复的首要条件；严格控制质量，遵循自然景观客观规律。可为上海世博文化公园工程的深化设计与建设及提升上海世博文化公园整体形象和景观效果提供科学依据和技术支撑

关键词：世博文化公园、植物园、土壤

引言

上海园林绿化工程建设中，对于土壤质量的重要性一直认识不足。实际早在1996年，周丕生等针对新建的上海野生动物园苗木移植后大量死亡，尤其是大规格的乔木成活率极低。对上海野生动物园内12个样区的土壤养分、理化性状进行测试分析与差异比较，结果表明：该园的土壤养分含量少；容重较大，孔度和田间持水量小；土壤呈碱性；肥力水平低。该园总体上立地条件差，不能满足苗木正常生长的需要。而项目所在地原为肥力水平较高的农用地，因挖湖堆山、劣质客土进场、土方造型等导致优质原土白白浪费。由此，在国内首次提出优质“表土保护”、园林绿化土壤应在移植苗木前检测的建议[1]。1999年在上海市园林科学规划研究院（原上海市园林科学研究所）成立了土壤质量检测室，实行了园林绿化建设工程的土壤检测制度，成为园林绿化行业全国第一家专业检测建设工程土壤的具有第三方检测资质的实验室。但是，表土保护问题，一直没有得到重视，甚至有的上海园林绿化行业的专家和从业者认为，“表土保护”是不切实际、不具操作性的建议。直至迪士尼尚未开建之前美方就提出“表土保护”的要求，“表土保护”才得以广泛应用在园林绿化工程中。并分别颁布了上海市[2]地方标准及中华人民共和国林业行业标准[3]。

1 研究的目的

在上海世博文化公园的生态系统中，植物已不可否认地成为了这个系统的主体。其景观建设的成败与否，主要取决于植物的生长状况及其是否能很好地体现规划、设计的预期效果。而植物生长的优劣，很大程度上决定于土壤的质量[4]。土壤是绿色植物赖以生存的基础，它为绿色植物生长提供养分、水分和物理、化学条件。由于土壤肥力的特殊功能，使陆地生物与人类协调共存，生生不息。从生态学观点看，土壤与环境是一个整体。生态环境会影响土壤的成分、性质、肥力和质量，土壤的成土因素同样受到人、气候、地形、生物等因素的交叉影响。土壤的状况直接影响植物的成活、生长速度和生长质量。任何高新技术培育的优良品种，只有种在其合适的环境条件中，才能充分发挥它的优良品性；任何最佳的规划设计方案，如果不考虑土壤的条件，也难以达到预期的效果。许多实例证明，土壤已成为制约植物发挥效益的关键因素之一[5]。通过对土壤等材料质量方面的研究和对比，不仅可对世博公园后续的开发和建设提供宝贵的意见和思路，对于上海日后公园的建设也能起到启示作用。

2 绿化土壤的质量分析与评价

2.1 项目背景

申园践行人民为本，以人为本，共享开放，打造市民易于前往、乐于驻留的高品质江南园。

2.1.1 地理位置

申园位于上海市浦东新区世博园内后滩区，北至世博大道，东至公园一级车行道，西临音乐剧场背面山体，南至中心湖水岸线。

2.1.2 项目概况

15951.13㎡平方米，涵盖了厅、堂、楼、馆、亭、阁、轩、榭等多种传统江南园林建筑。

2.1.3 土壤质量要求

2.1.4 土壤质量评价

（1）土壤质量评价指标

园林绿化土壤质量受到许多不确定的因素影响，如：生物多样性、人为因素、利用方式、客土以及改良措施等。一般来说，土壤质量评价指标体系分为：定性指标与定量指标。定性指标即为描述性指标；而定量指标是最常用的指标，对土壤主要理化指标和养分状况进行测试，获取数据并统计分析。

根据指标性质，可分为：土壤物理指标、土壤化学指标和土壤生物指标[6]。

a.土壤物理指标

土壤物理指标主要有土壤密度（容重）、土壤孔隙度、土壤毛管孔隙度、土壤、非毛管孔隙度、土壤质地、石砾含量等。土壤密度体现土壤松紧、人为踩踏、机械压实等状况；土壤孔隙度与土壤密度密切相关，其中非毛管孔隙度反映土壤通气性，土壤毛管孔隙度是保水、养分转化的通道，尤其是土壤毛管孔隙度决定了植物根系生长的状态；而土壤质地反映了土壤水肥气热的协调状况，也是最基本的物理性质。

b.土壤化学指标

土壤化学指标主要有土壤pH，EC值（电导率）、CEC（土壤阳离子交换量）、土壤有机质、土壤养分、土壤氧化还原性。其中，土壤pH影响土壤化学与生物性质；土壤有机质既可改善土壤物理、化学，提高生物活性，又可提供植物的所需的养分，是体现土壤质量的重要指标之一。而土壤阳离子交换量（CEC）是保肥和供肥的重要指标，土壤养分状况则保证园林绿化植物保持生长旺盛的基本条件。因此，土壤化学指标对园林绿化植物生长有着直接影响，一旦园林绿化土壤这些不协调，就直接成为园林绿化植物生长的障碍因子。

c.土壤生物指标

土壤质量变化敏感的指标是土壤微生物（包括微生物生物量、土壤呼吸）[7]。此外，土壤中动植物的数量一般认为可以作为评价土壤质量重要的指标之一。其中，蚯蚓、线虫等无脊椎动物，它们的存在会反映出土壤中是否存在有毒物质以及其含量，蚯蚓可直接改良土壤结构，被称作为土壤中的 “辛勤耕作者”。土壤植物则根据植物的生长情况、根系状况，反应土壤的肥力水平以及健康质量。

（2）土壤质量评价方法

由于园林绿化土壤受到自然条件（气候、地理、环境等）以及人为因素（客土、施肥、侵入体等因素）的影响，土壤质量不尽如意，有必要对土壤质量作出评价。因而，形成了较多对土壤质量评价的评价的方法，如：模型评价法，土壤质量动力学方法等。然而，当前，由于借助地理信息系统（Geograhic Information System，简称GIS），土壤质量评价方法及手段愈来愈丰富多样。目前常用的土壤质量评价方法有以下几种：

a.指数评价法

土壤质量指数是根据土壤类型、环境条件以及作物生长有关的土壤质量指标的临界范围，在相同土壤的条件下，分析比较指标，并建立函数关系，将土壤与指标的关系数量化[8]。当前，土壤质量指数的评价办法有许多，例如：土壤综合指数法—内梅罗（Nemoro）公式、土壤相对质量指数、评比指数评价法等。

ⅰ土壤综合指数法

国内采用内梅罗指数法评价土壤质量的案例较多，其优点是可以避免受主观因素的影响，客观地得出土壤因子中最差的因子对土壤质量的影响，因此，当参评的因子数量增加，其评价的真实性、可信性也就越高。因此，被较多地应用到土壤质量评价中。上海市园林科学规划研究院主持编制了《绿化土壤肥力质量综合评价方法》（DB31/T1191-2019）[9]。该标准采用内梅罗指数法，明确了城市绿化土壤肥力单项指标分级、综合指标分级、综合评价方法、采样方法及检测方法等。陈彩虹等基于野外调查和土壤样品分析数据，应用内梅罗综合指数法讨论了长沙市城乡交错带五种典型林分类型的土壤综合肥力状况[10]。王晓军、刘忠等运用单因子评价指数法和内梅罗综合指数法，对新疆天山北坡经济带土壤中重金属的污染状况进行了研究[11]。但内梅罗指数法更适合对污染土壤质量的评价。

ⅱ土壤相对指数法

土壤相对指数法是假设存在一块能够充分满足植物生长所需的土壤，以这块土壤的指标作为参照物，去比较实际测量的土壤指标，从而评价土壤的质量。该方法能反应出理想土壤与实际土壤的真实差距，是一种重要的评价方法。但此方法存在难点和痛点，即怎样确定理想化的土壤，怎样建立理想化的土壤指标等问题很难彻底解决。

b.模糊数学综合评价法

模糊数学综合评价法是目前热门并且广泛应用到土壤质量评价中。主要是通过评价指标的隶属度来描述土壤质量的模糊度以及渐变性，使评价结果更有可信度。刘虎等则利用因子分析方法和模糊数学中的隶属度函数，对天津市经济技术开发区土壤肥力进行定量化的评价[12]。王建国等研究了模糊数学在土壤质量评价中的应用方法[13]。

2.2 材料与方法

2.2.1 区域划分和样点分布

（1）区域划分

将世博文化公园-申园的土壤分为A、B、C三个区域，每个区域各个方位共取3个取样点，每个取样点取两种不同深度的土壤进行取样检测，总计改良前和改良后两轮次取样。

（2）土壤样点分布

2.2.2测定项目与测定方法

2.2.2.1土壤基本理化性质测定项目与方法

土壤样品所采用的测定方法均按行业标准LY/T1210-1275-1999《森林土壤分析方法》进行[14]。

pH用水浸提电位法，电导率（EC）采用5：1水浸提电导法，土壤有机质（OM）采用重铬酸钾容量法，土壤全氮（T-N）采用凯氏定氮法，有效磷（A-P）含量采用0.5mol/LNaHCO3浸提—钼锑抗比色法采用普析通用TU-1901紫外可见分光光度计测定，速效钾（A-K）用1mol/L NH4Ac浸提，采用火焰光度法在AP1300型火焰光度计测定，土壤质地采用密度计法。

2.2.3测试质量控制与数理统计分析

（1）测试质量控制

本分析所用的药品和试剂均为AR级，试剂配制、样品稀释和蒸馏等一律用双重蒸馏水，以免引入离子误差；每个样品各测试项目均做2个平行值，以消除偶然误差。

（2）数理统计分析

用Excel将测试所得的原始数据进行统计分析，应用模糊数学方法确定土壤的各项指标进行综合评价模型，以此确立土壤质量标准，并根据结果进行土壤质量评价。将改良后的各区域与筛选出对应各区域的改良前的土壤各项指标进行统计分析比较，采用对比统计分析方法，进行改良前后的差异显著性检验，以评价改良的效果。

2.3测试结果与分析

2.3.1土壤各项指标的差异比较

（1）改良前不同区域土壤的各项数据分布差异

（2）改良后不同区域土壤的各项数据分布差异

2.3.2土壤质量整体评价

上海位于长江三角洲，地下水丰富，土壤一直存在PH值高的缺点。申园临近黄浦江，江岸边携带大量泥沙，根据检测结果发现原有土壤PH值偏高，EC值与有机质大部分无法达到标准要求。

在通过对原有土壤改良置换后，在同样的地点进行取样检测，各项数据均能达到标准区间。

3、结论和建议

通过对申园土壤的研究发现原有土壤大部分无法满足植物的生长需求，土壤作为植物生长的关键要素直接影响到植物的生长态势甚至存活率。申园作为江南古典园林，植物品种珍贵且种类繁多，地处园中园，后期换苗难度非常大，若在原土上直接进行种植无疑增加了更多的社会风险和经济风险。

通过有机介质及黄砂的科学配比，特殊生产线的物理混合，改良土的指标能够完全符合苗木种植的各项要求，在实际种植后和养护期间，种植土的全面应用使得苗木在生长过程中发挥更佳的表现，在整个生命周期规避大部分因土壤问题造成的长势不良和萎缩。

通过上述结论不难发现，改良土的技术已经非常完善，通过技术手段完全可以让原有土壤变成符合标准的种植土，希望通过本论文对未来世博文化公园的建设或其他公园的建设提供思路和建议。

参考文献：

[1]周丕生，周春华，唐亮，等. 上海野生动物园土壤性状及其综合评价[J].上海农学院学报，1996，14（3）：153-158.

[2]上海市质量技术监督局. 绿化用表土保护再利用技术规范（DB31╱T 661-2012）[S].

[3]国家林业局. 绿化用表土保护技术规范（中华人民共和国林业行业标准 LY/T2445-2015）[S].

[4]尹伯仁，周丕生，方海兰，等. 上海大树移植本底土的质量调查与评价[J]. 上海交通大学学报：农业科学版，2004，22（4）：373-377

[5]项建光，方海兰，杨意，等. 上海典型新建绿地的土壤质量评价[J]. 土壤，2004，36（4）：424-429

[6]刘占锋. 土壤质量与土壤质量指标及其评价[J]. 生态学报. 2006，26（3）：901-913.

[7] 张旭霞. 土壤微生物与栽培作物对新型土壤改良剂的响应[D]. 兰州理工大学. 2008.

[8] 陈洪. 重庆市主城区城市绿地土壤质量评价研究[D]. 西南大学. 2013.

[9] 上海市园林科学规划研究院. 绿化土壤肥力质量综合评价方法（DB31/T1191-2019）[S]. 上海：上海市市场监督管理局，2020.

[10] 陈彩虹，叶道碧，等. 长沙市城乡交错带几种不同林分土壤肥力评价[J]. 中南林业科技大学学报. 2009，29（4）：132-135.

[11] 王晓军，刘忠，等. 新疆天山北坡经济带土壤重金属环境质量评价[J]. 农业工程. 2016，6（1）：65-73.

[12] 刘虎，魏占民等. 天津经济技术开发区土壤肥力评价的研究[J]. 内蒙古农业大学学报. 2009，30（3）：90-94.

[13] 王建国，杨林章，单艳红. 模糊数学在土壤质量评价中的应用研究[J]. 土壤学报，2001，38（2）：176-183.

[14] 国家林业局. 森林土壤分析方法（中华人民共和国林业行业标准LY/T1210-1275-1999）[S].

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