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城市绿地功能的发挥离不开土壤，城市的居住适宜性和环境质量以及人类的生活品质都与城区内土壤所行使的功能密切相关［1］。城市绿地土壤作为植物生长的物质基础，其质量直接影响着植物的健康生长以及生态效益、景观功能的发挥［2］。北京城市发展所带来的土壤压实、退化、污染以及土壤中的大量建筑垃圾等问题，使城市范围内的土壤性质很大程度上不同于农业土壤或自然土壤，而不利于植物生长。本文综述了北京城市绿地土壤的已有研究成果，为进一步研究指明方向。从已发表的文献看，北京城市绿地土壤性质的研究开始于20世纪80年代末，文献发表时间主要集中在1989～1995年间，以公园土壤为对象，主要研究土壤的基本理化性状、养分情况以及土壤改良利用。2000年以后，尤其在2005年以后的几年中，关于绿地土壤的研究大多集中在重金属污染方面，而基本理化性质的调查研究很鲜见。2007～2010年间，有学者开始对不同类型绿地做抽样调查，内容不仅局限于基本理化性质和重金属污染等方面，也开始涉及土壤生物学特性及酶活性等内容，但尚处于初始阶段，文献较少。 1北京城市绿地土壤的理化性质 从已有研究看，北京城市绿地的土壤理化性质与其农田土壤或自然土壤有一定差别，主要表现在土壤容重、孔隙度、养分及酸碱度等方面，且不同绿地类型之间存在一定程度的差异。 1.1物理性质 土壤物理性质是影响植物生长发育的重要因素，是反映土壤肥力的重要指标之一。不同的土壤物理性质会造成土壤水、气、热的差异，影响土壤中矿质养分的供应状况，从而影响植物的生长发育［3］。北京城市绿地土壤的物理性质研究主要包括以下几方面。 1.1.1土壤容重、孔隙度和坚实度 土壤容重、孔隙度和坚实度是反映土壤松紧程度、孔隙状况和土壤蓄水、透水、通气性能的重要指标。北京各类城市绿地的土壤容重、坚实度普遍偏大，孔隙度低，一定程度上不利于植物根系生长。马秀梅的研究结果表明，城区各类绿地的土壤容重及孔隙度之间差异不是很显著。以北京市郊区山地风景林土壤作为参照，容重趋势:行道树绿带(1.57g•cm－3)＞道路绿地(1.49g•cm－3)＞附属绿地(1.47g•cm－3)＞居住区绿地(1.44g•cm－3)＞生产绿地(1.42g•cm－3)＞公园绿地(1.38g•cm－3)＞防护绿地(1.32g•cm－3)＞山地(0.89g•cm－3)。土壤孔隙度大小顺序:山地(61.74%)＞居住区绿地(50.48%)＞生产绿地(46.31%)＞公园绿地(44.18%)＞道路绿地(42.64%)＞单位附属绿地(40.7%)＞防护绿地(37.61%)［4］。刘艳对土壤紧实度的研究表明，土壤紧实度具有较大的空间变异性，空间变异性表现在同一城区不同地点的水平变异性和沿土壤剖面的垂直变异性。4类绿地(公园绿地、居住区绿地、街旁绿地和行道树绿带)、4个层次(地表0cm和地表下2.5cm、5cm和7.5cm)中，行道树绿带地表0cm处土壤紧实度最高，达2.1MPa，并且随深度的增加而逐渐减小;街旁绿地、公园和居住绿地土壤紧实度随深度增加逐渐增大，但后两者在7.5cm以下呈下降趋势;公园绿地各层紧实度值均小于其他3类绿地［5］。此外，也有学者对某一公园(如天坛、地坛、香山公园等)土壤压实情况进行调查，一些主要游览区土壤都因为游人踩踏而存在一定程度的压实问题，而且严重的地表坚实度可达几百甚至上千千克每立方厘米，不同程度影响了土壤的通气性及供水、供肥能力和植被根系的生长［6－9］。综上所述，城市绿地土壤普遍存在一定程度的压实问题，尤其是道路绿地以及部分游览量大的公园绿地，土壤压实较为严重。导致土壤为植物根系提供水肥气热的能力受到影响，从而影响地上植物的生长。 1.1.2土壤质地 北京城市绿地各类土壤的颗粒组成特点:细砂粒(0.25～0.05mm)所占比重最大，一般在45%～65%之间;粗砂粒(1～0.25mm)和粗粉粒(0.05～0.01mm)总含量约占20%～30%左右;粒径小于0.01mm的中粉粒(0.01～0.005mm)、细粉粒(0.005～0.001mm)和粘粒(＜0.001mm)的总含量约在10%～30%之间［4，5，10，11］。根据物理性粘粒(粒径小于0.01mm)含量和卡钦斯基土壤质地分类标准，北京城市绿地土壤多属砂质土。但研究中也表明［4，5，10，11］，一定数量的绿地土壤为垫土，建筑垃圾、瓦砾、生活废弃物等侵入体的影响使土壤质地变得更粗，土壤颗粒组成的差异较大，即使是同一类绿地仍有很大差异，表明土壤性质空间变异性强。偏砂质的土壤在保肥、保水能力方面都会有所不足，但却一定程度上缓解土壤压实对植物根系造成的影响。 1.1.3其他物理性质 土壤水分方面由于其受地形、降水、绿地养护管理水平等较多因素影响，变动大，此方面研究相对较少。刘克锋等对公园土壤水分调查结果显示，约一半公园40%～78.57%面积表层土壤平均自然含水量不足10%;相同质地的园林土壤0～100cm剖面内自然含水量较农田土壤低20%～50%［10］。说明城市环境条件下，绿地土壤一定程度上还是处于水分供应不足状态，与土壤紧实度较大有关，不利于水分下渗。此外，土壤渗透性也是土壤重要的物理特性之一，它与大气降水和灌溉水渗入土壤和在土壤中的储存情况有关。但此方面仅见于马秀梅对不同绿地类型土壤渗透率的研究中，结果显示，城市绿地土壤的渗透率基本均在10mm•min－1以下，与作为对照的郊区山地土壤(30.16mm•min－1)差异显著;其中道路绿地渗透性最差，渗透率低于5mm•min－1［4］，这无疑会对绿地灌溉及土壤水分储存造成一定影响。 1.2化学性质 1.2.1土壤有机质 土壤有机质是土壤固相的一个重要组成部分，除了供应养分外，土壤有机质还从本质上改变着土壤的物理性质、化学性质和生物学特性，对土壤肥力的形成和发展起着最关键的作用，是土壤肥力的一个重要指标。北京城市绿地的土壤有机质含量与山地森林土壤(10～20cm层均值38.73g•kg－1)［12］相比总体偏低，不同绿地类型间土壤有机质含量有一定差别，综合几位学者的研究可以得出:各绿地类型土壤有机质含量多在10～20g•kg－1之间，其中生产绿地、居住区绿地及部分公园绿地含量稍高，多在20g•kg－1左右;而单位附属绿地、道路绿地及少部分公园绿地有机质含量较低，尤其是道路绿地，均值接近10g•kg－1［4，5，10］。总体看来，绿地土壤有机质水平偏低，会导致保持养分能力差，自身分解的养分少，可给态养分相对含量低，因此保肥供肥性均差。这与土壤质地偏砂性有一定关系，但也与现行绿地的管理方式相关。可定期对一些绿地土壤进行检测，适时添加有机物料，以利于土壤性质向好的方向发展。#p#分页标题#e# 1.2.2土壤养分 土壤养分水平是反映土壤供给植物必需的矿质营养能力的重要指标。北京市各类城市绿地土壤中氮、磷、钾含量变异性较大，不同学者的研究结果也有较大差异。其中，全氮含量多集中在0.5～1.00g•kg－1水平，变化范围在0.13～1.7g•kg－1之间;而道路绿地、防护绿地和附属绿地全氮含量较低，多小于0.5g•kg－1。各类绿地速效磷平均含量一般在15～25mg•kg－1之间，变幅为0.73～84.95mg•kg－1;速效钾含量多在90～200mg•kg－1之间，但刘艳研究表明，崇文区行道树土壤速效钾含量多在50mg•kg－1以下，表现出一定程度的缺乏［5］。综上所述，城市绿地土壤养分存在较强的空间变异性，表现在不同绿地类型间以及同一类型的不同地块上，无明显规律性。相对而言，道路绿地和部分公园绿地表现出速效磷、速效钾的缺乏。 1.2.3土壤酸碱度和可溶性盐总量 土壤酸碱度是土壤重要的基本性质，它直接影响到土壤中养分元素的存在形态和对植物的有效性。北京城市绿地土壤pH值基本在7.5以上，属碱性土壤。其中大部分在8.0～8.5之间，部分地点土壤pH超过9.0［4，5，10，13］。这可能与部分城市绿地土壤为建筑回填土，其中混有建筑废弃物、水泥、灰土或其它碱性混合物，以及大量含碳酸盐灰尘的沉降，土壤中碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸盐等因素有关［10，14］;此外，灌溉水质偏碱性等也是造成土壤pH值较高的原因之一，使城市绿地土壤pH值与自然土壤差异明显。北京城市绿地土壤可溶性盐总量的研究相对较少，测定方法一般为电导法和质量法，但两者结果不便直接比较。就已有少量研究来看，公园绿地全盐含量在0.05%～0.13%之间［10］;不同类型绿地电导率基本在0.9～1.3mS•cm－1之间［4］。绿地土壤总体上不存在盐渍化，但不排除个别位点可能由于某些特殊原因会有盐分含量稍高现象。 2生物学性质 土壤生物学指标通常分为土壤微生物指标(微生物组成和多样性、微生物生物量、微生物活性)、土壤酶活性指标和土壤动物指标［15］。土壤微生物参数可能是最早用于反映土壤质量的指标［16］，而且是目前应用最多的生物学指标。自19世纪80年代末以来，土壤酶作为土壤质量的生物活性指标一直是土壤酶学的研究重点［17］。与前两者相比，用土壤动物来表征土壤质量的研究仍处于起步阶段［18］。在北京地区农业上(农田、果园以及菜地)就不同施肥制度对土壤微生物学特性(包括土壤微生物量，微生物种群，微生物生物量碳、氮、磷，土壤酶活性)及对土壤肥力影响的研究较多［19－24］，而对城市绿地土壤生物学特性方面研究相对较少，开始较晚。张安才等以北京市不同健康程度的行道树银杏作为试验对象，研究指出:健康银杏树与衰弱银杏树立地(根际和非根际)土壤中微生物数量、土壤养分含量、土壤微生物作用强度均高于衰弱树，且表现出明显的根际效应［25］。刘艳等通过比较崇文区不同绿地类型土壤理化性质和酶活性(脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)的差异，分析了土壤酶活性与土壤物理性质、养分和重金属元素含量的相关性。结果表明，总体上，公园绿地土壤酶活性最高，行道树绿带土壤酶活性最低，街旁和居住绿地的土壤酶活性无显著差异。土壤酶活性、土壤理化性质和重金属污染水平可分别反映出不同类型绿地间土壤质量的差异，且结果一致。并认为5种土壤酶中，过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶比较适于作为城市绿地土壤质量的酶学评价指标［26］。 3环境安全 城市土壤环境安全研究主要涉及无机污染物(重金属等)和有机污染物(多环芳烃和有机氯等)两大类。北京地区多环芳烃污染研究主要开展在城市道路、石化生活区域、热电厂生活区表层土壤方面［27，28］，以及对其污染来源的研究［29］;而有机氯的研究多集中在工业区［30］及农田或果园土壤［31，32］，关于城市绿地土壤这两方面污染的研究鲜有涉及。绿地土壤重金属研究较有机污染物研究开展的早，而且研究更为广泛、深入。各类研究结果表明，北京城市绿地土壤存在程度较轻的重金属污染现象，其中锌、铜、铅浓度均显著高于北京市土壤背景值［33－36］;铬和镍的浓度，与背景值比较并没有明显的增加［37，38］。从土壤铅看，不同土地利用方式对土壤铅积累有明显影响［39］。郑袁明等对北京市市区30个典型公园的土壤取样调查结果表明，北京市区已有部分公园存在铅污染问题，其表土的铅含量平均值为66.2mg•kg－1［33］。李纯等亦对北京市12个公园(其中9个与前者同)表层土壤铅含量进行调查取样［35］，两个研究的结论较为接近，即土壤铅含量随着公园建园时间的延长呈不断增加的趋势，历史悠久且距离市中心较近的公园土壤铅含量明显偏高;铅含量从市中心向四周郊区呈同心圆逐渐降低的趋势，对于大多数开放历史较短且相对偏僻的公园而言，表土一般都未见明显的铅污染。韩东昱等对公园表层土壤中活性态Cu、Pb的研究也表明，部分市区公园表层土壤中Cu(18.90～57.94mg•kg－1)、Pb(22.78～82.32mg•kg－1)的含量较高且活性态比例较大，具有一定的释放潜力和生物有效性［34］。刘艳对崇文区绿地土壤重金属含量调查结果指出，不同类型绿地土壤重金属含量存在一定差异，行道树绿带土壤的Zn、Pb、Cr含量均最高;居住绿地土壤Cu、Zn含量最高;总体上，公园绿地土壤重金属污染相对轻于前两类绿地。但重金属含量随绿地类型和元素种类的不同而呈现显著的变异性，其中Zn和Pb的变异系数均超过65%，体现了城市绿地土壤受人为扰动影响较大的特点［5］。此外，施鹏程等还对北京市公路绿化带土壤重金属含量进行了调查，指出北二环路公路带土壤Pb、Cu、Zn、Ni、Mn、Co的含量均显著高于北五环区域土壤的重金属含量，而北四环和北五环各土壤重金属含量无显著差异。亦指出各元素变异系数极大，但总体来看，土壤重金属的综合污染指数达到了轻度污染的程度［40］。李晓燕等对北京市7种土地利用方式下城市土壤的采样调查表明，北京市城市土壤Cd、Cu、Pb和Zn含量显著高于其相应的土壤背景值，As、Ni与背景值无显著差异。As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn综合累积程度由高到低的顺序为工业区＞公园＞商贸区≈校园＞住宅区≈城市广场＞交通边缘带，指出不同土地利用方式对城市土壤的重金属含量有一定影响［38］。#p#分页标题#e# 综上所述，北京城市绿地土壤中Zn、Cu和Pb含量显著高于其相应的土壤背景值，属轻度污染;基本不存在Cr、Ni污染;Cd、As含量较高，但亦属于清洁水平。由此，在北京城市绿地土壤质量研究中，尤其是进行相关标准制订时，需要考虑一些特殊绿地类型(道路绿地、工业区绿地等)的某种重金属(Pb、Zn、Cu等)污染水平。 4问题与建议 4.1问题 北京城市绿地土壤研究开始较早(1989年)，以公园绿地土壤为研究主体，但1995年之后10余年时间并未得到很好的深入与展开，停留在少数学者就某一土壤性质进行零星的研究阶段。由于城市绿地土壤本身较高的时间、空间变异性，加之北京市庞大的城区及复杂的城市环境，使整个城区范围内进行取样研究十分困难。多数研究只是针对某一类、几类绿地类型或某一城区开展的抽样调查，各研究结果差异较大，但采用均值后，结果较为接近，未能很好地反映出整体真实情况。目前北京城市绿地土壤研究以与植物生长直接相关的理化性质和养分状况为多，而与土壤未来发展变化相关的土壤生物学特性研究开展少，尚处于起步阶段。 4.2建议 4.2.1出台城市园林土壤质量相关标准并建立权威的检测机构 目前，上海、重庆、广州、深圳、青岛、南昌等城市的绿地土壤研究工作都开展得较为广泛与深入，并已出台当地种植土质量规范［41－46］，以指导城市绿化施工及绿地土壤养护管理，取得了一定的成效。北京作为首都，城市绿地的质量对整个城市生态环境、景观效果起着至关重要的作用。因此，重视城市绿地土壤质量研究，加强土壤质量管理，是使北京城市绿地质量得以进一步提升，实现绿地景观性、生态性可持续性发展的必由之路。出台能规范城市绿地土壤使用，预测绿地土壤问题的相关标准，建立城市绿地土壤长期检测的机构很有必要。 4.2.2加强土壤与植物生长相关性的研究 自1989年至今的20多年间，人们对城市绿地土壤的关注逐渐加大，研究范围从最初的公园土壤到各类城市绿地土壤，研究内容上从物理、化学等基本性质到环境质量、微生物特性等更加全面的土壤指标。但在绿地土壤与园林植物生长的直接相关性方面的研究涉及较少。大部分采样方法均以土壤分布为基准，或是网格式取样，或是随机布点，以做到土壤取样的均匀性。然而直接针对植物个体或群落分布及长势差别对土壤进行取样的研究很少。城市绿地是一个地上(植被)和地下(土壤)紧密连续的统一体，将土壤的基本数据与其上植被群落的特征参数如叶面积指数、群落盖度和树木胸径等加以整合，进而研究植被与土壤的动态响应和反馈机制，以此来预测未来城市绿地的走势和发展将是一个全新的研究视角［47］。当然，城市土壤、城市绿地土壤的高度空间异质性以及园林植物群体本身及其对生境要求的复杂性，将在一定程度上给这类研究带来很大困难。