土壤异位改良工程在中国大型景观场地开发中的应用

土壤异位改良工程在中国大型景观场地开发中的应用——以第十届中国花博会为案例

 

摘要：从土壤工程入手，针对土壤质量制约中国生态景观质量提升且土壤工程系统研究报道较少的现状，以第十届花博会现场实施的土壤异位改良工程为例，分析其设计愿景和现状矛盾，总结出表土收集和再利用、土壤改良配方设计、土壤生产基地建设和运营、地形再建和改良种植土回填四大关键步骤和技术要领；并通过土壤质量主控指标全过程监控，确保58万m3种植土成品的生产质量，为花博会的顺利召开和高品质景观营建提供了技术保障。

分析了土壤异位改良工程符合我国的发展需求，阐述其兴起的时机已成熟，并提出将其作为专项实施工程，依托其快速成景的特点，建立适宜我国不同场地应用的技术体系，以及建立长期定位监测研究4条建议，以期为土壤异位改良工程在我国大型景观开发场地中的应用提供借鉴，丰富我国的土壤工程学技术。

 

土壤工程是指与土壤处理有关的工程，不仅包括土壤力学、土壤结构学、土壤发生分类等土壤方面的内容，也包含工程学、经济学、生态学、环境学等学科的先进技术，在中国国民经济建设和生态环境保护中发挥着重要作用[1]。中国有影响力的土壤工程如黄河和长江流域的水土保持工程[2-3]，高标准农田建设的耕地质量提升工程[4]，因公路、矿山开发而兴起的生态护坡工程[5]，以及随着2015年土壤污染防治法颁布后在全国大热的污染土壤修复工程等[6]。

相对而言，虽然我国每年不同形式的园林绿化工程投入巨大[7]，但传统绿化工程各个环节往往只注重地上植物部分，对土壤的重要性认知不足[8]20-24。近年来，随着传统绿化所导致的植物长势衰退、景观质量差、绿地海绵功能脆弱等弊端的普遍凸显，土壤的重要性已得到人们的重视[9]。但在我国还未从园林绿化景观和土壤学角度形成土壤工程的理念，系统地开展绿化土壤工程的研究和报道也较少。

而早于1968年，美国的GarretHardin就在《科学》期刊撰文《公地悲剧》时指出，美国及世界各地很多城市在废弃或恶化内城区更新时都会碰到土壤的问题[10]；在20世纪，城市土壤问题就已引起美国风景园林师、建造商、土壤和城市生态研究者的重视[11-12]；1992年，美国的Phillip就城市土壤存在问题，专门提出“土壤设计”的理念，将土壤改良工程引入绿化景观工程，并引领该理念在美国的全面应用和发展[13]。

 

国内为数不多的与绿化景观土壤工程相关的报道多以土壤原位改良为主[14-15]，土壤原位改良造价低、成效快，易被一般工程所接受；但也存在土壤改良范围和精细度有限、易受其他交叉施工工程影响、无法改变整个开发场地立地条件，以及易发生土壤再次退化等缺陷，对施工复杂且景观要求高的大型工程未必适用。

香港迪士尼和上海迪士尼是国内报道的仅有的2个实施绿化土壤异位改良工程的案例，受其技术保密和高投入等因素制约，在中国直接推广应用受限[16]7-13[17]207。而随着我国人民对生态环境质量和生活品质要求的不断提高，中国花卉博览会、中国国际园林博览会、植物园和游乐园等不同形式的大型景观场地开发工程在我国日益增多，采用何种土壤改良技术，已成为制约我国场地开发施工技术水平并困扰绿化景观行业发展的重要问题。

为此，本文以第十届中国花博会(以下简称“花博会”)现场实施的土壤异位改良工程为例，总结其关键步骤和技术要领，并对标国际知名花展和乐园土壤质量，进一步探讨其适用性和应用前景，以期为土壤异位改良工程在我国其他大型景观场地中的应用提供借鉴。

 

 

1研究区概况和方法

 

1.1项目概况

 

花博会是我国集中对外展示花卉发展成果的重要品牌展会，第十届中国花博会于2021年5月21日—7月2日在上海崇明岛中北部举办，总规划约1000hm2[18]；其中核心区约589hm2，拟打造面积最大、品种最多、形式最全的生态示范性海岛森林花博盛会。设计种植乔木有玉兰、黄山栾树等；大灌木有紫薇、梅花等；小灌木有树状月季、木本绣球等；草花有波斯菊、一串红和百日草等数百种，对土壤质量提出了高标准要求。预估整个园区需各类优质种植土约60万m3。

 

1.2规划地本底土壤现状

 

花博会规划地(以下简称“规划地”)地处长江入海口与东海的交汇处，长江和东海带来的淤涨成陆，地势和海拔较低，土壤为冲积沉淀成土，地下水位高，常年受海水浸渍，土壤普遍盐碱严重[19]146-149。按照设计标高需抬高地形，将导致大量土方空缺；同时，园内需开挖大面积湖泊，开挖出的大量深层土也需处置；两者存在土方平衡问题。园区拟建大型场馆，大范围交叉施工多，土壤就地保护和改良困难。

 

1.3材料和方法

 

崇明岛地处偏远，土源紧缺，大量外运客土不现实，加上花博会工期紧张和交叉施工多，因此拟借鉴上海和香港迪士尼实施的土壤异位改良工程经验。但崇明花博会会展结束后其园址仍主要作为花卉产业基地做永久保留，加上种植植物种类繁多且大多为花卉，因此花博会土壤改良配方和设计目标等都不同于上海迪士尼。为确保土壤改良质量，对全过程所有材料进行调查抽样和主控指标监控。

 

1.3.1材料调查和采集

 

1)本底土壤：2019年10月，按照林业行业标准《绿化用表土保护技术规范》(LY/T2445—2015)[20]规定，对整个规划地均匀布点，约10~15hm2采集一个混合样，共采集0~30cm表层土样30个；选择有代表性的1/3土样，增加30~60和60~90cm剖面采样，共采集30个剖面样(含10个表层土样)；总共50个土样。

 

2)土壤改良原材料：每个产地原材料至少采集1个样品，连续3次抽查性能稳定后可免检或抽样频次放宽5~10倍；原材料采集数量为：草炭27个、有机肥56个、黄沙43个、椰糠18个、脱硫石膏9个。

 

3)种植土配方和种植土成品：每种配方至少采集1个代表性样品；共生产58万m3种植土成品，先按1000m3采1个样，连续5次抽检稳定后放宽到2000~4000m3采1个样，共采集210个样品。

 

1.3.2分析方法

 

样品分析按照林业行业标准《绿化用表土保护技术规范》[20]和住房和城乡建设部行业标准《绿化种植土壤》(CJ/T340—2016)[21]规定的方法进行：其中pH值用水饱和浸提-电位法；EC值用水饱和浸提-电导率法；有机质用K2Cr2O7容量法；质地用比重计法；水解性氮用碱解-扩散法；有效磷用AB-DTPA浸提-钼锑抗比色法；速效钾用AB-DTPA浸提-火焰光度法；交换性钠用AB-DTPA浸提-火焰光度法；可溶性氯用水饱和浸提-硝酸银滴定法；每个测试项目重复2次。

 

1.4评价方法

 

鉴于花博会景观要求较高，其理化指标主要参考《绿化种植土壤》标准中表1的技术要求；肥力指标主要参考表2的技术要求，其中土壤有机质评价标准为20~80g/kg[21]；并与上海迪士尼2012—2015年600个种植土成品的原始数据[17]189及2018年5月从英国切尔西花展采集的3个土壤样品进行分析比较。