土壤地理学的未来

实现了工业化的发达国家的土壤学的研究重点已转向土壤环境保护问题,而发展中国家研究土壤学的首要任务是解决粮食问题,同时兼顾环境问题。因此,我国土壤地理学的研究重点应放在土壤系统分类、土地资源和宏观的土壤环境保护3个方面。与此同时,还应注意加强基础学科新成果、遥感和计算机等新技术的应用。     

城市土壤研究的深化和发展—简评首届“城市、工业、交通和矿区土壤”国际学术会议

城市土壤对传统土壤学而言是一个全新的概念，这一方面因为传统地认为城市“没有土壤”，更重要的是因为传统土壤学占优势地服务于农业，虽然70～80年代以后土壤与环境之间的关系研究成为土壤学的重要组成和发展方向。 80年代后期城市和工矿区土壤(通称城市土壤)逐渐被重视。一系列城市土壤制图最先在德国的一些城市开展，美国也在90年代初开展了纽约的城市土壤调查和制图，并提出了几个城市土壤土系。这些研究的兴起，重要的原因在于逐渐认识到城市土壤的特殊性、复杂性和其对生态环境的重要影响。1989年德国土壤学会成立了城市土壤工作组，这可能是世界上首个成立的城市土壤研究专门学术组织，它极大地推动了城市土壤研究在德国和其他地区的影响。 与此同时，人为土的研究在国际土壤学界逐渐得到重视。中国、俄罗斯、荷兰、美国、比利时等国家的土壤学家差不多同时开展了专门针对人为土的研究。在1994年成立的国际土壤学会WRB(World Reference Base for Soil Resources, 世界土壤资源参比基础)工作组中，中国(中国科学院南京土壤研究所龚子同研究员)被授权协调WRB中人为土的研究。中国在人为土研究中领先的重要原因是其悠久的农业历史，更重要的是在这个时期开展的“中国土壤系统分类研究”(中国科学院特别支持和国家自然科学基金重点资助项目)将人为土纲单独设立并发展了一系列完整的人为土诊断层和诊断特性，在国内外产生了重要影响。 城市土壤本质上讲是一类扰动人为新成土。因此这两个方向有诸多重要的共同点。正是在这种背景，1998年在法国Montpellier第16届国际土壤学大会上正式成立了“城市、工业、交通和矿区土壤”工作组(Soils in Urban, Industrial, Traffic and Mining Areas, SUITMA)。德国ESSEN大学的W.Brughardt教授和法国NANCY大学的Morel教授分别担任正副主席。有趣的是，他们都来自现代工业发源地的Ruhr(鲁尔)地区。 SUITMA成立后首次正式活动就是2000年7月12～19日在德国ESSEN大学召开的首届SUITMA国际会议。会议受到全世界有关土壤工作者的关注。来自40多个国家的200多名土壤学家首次专门地研讨城市土壤研究中各方面的问题，因此这次会议是城市土壤研究的国际性检阅，比较集中地反映了各国在这一领域的研究现状。从这次会议来看，在最近几年时间内，城市土壤研究取得了重要的进展，在内容上更加深化，在范围上更加广泛，在方法上更加成熟，在目的上更加多元。 首先，在研究内容上广泛和深化。目前主要内容包括：1.城市土壤物质来源和组成及其对土壤性质的影响；2.城市土壤的形态学特征；3.城市土壤的物理、化学性质；4.城市土壤的分类；5.城市土壤的退化和环境质量；6.城市土壤与水质的关系；7.城市土壤与大气尘埃的关系与大气质量；8.矿区、工业区土壤的恢复(包括腐殖质的形成与水分性质改良，污染土壤的恢复治理则已经成为一个相当大而新的领域)；9.人为(工)土壤物质的特性和应用。 在更为广泛的一些范围内，关于人为土壤与过去人类活动关系的研究，实际上是土壤学与考古学的结合，现在也成为英国、东欧(罗、匈、捷)、美国土壤学家的课题。 这次会议展示了一些新的研究方法，他们虽然在其他学科中已经应用，但在土壤科学中主要是针对城市土壤的特性发展起来的。如GPR在城市土壤调查和制图中的作用受到重视。因为城市土壤的准石质性和层次混乱性，传统的采样方法很难定义土壤的空间变异。GPR能提供连续的层次变异特征，为城市土壤的空间分布研究和制图提供了十分有力的参考。 另一个重要的方向是磁学方法的应用。磁学方法在传统土壤学中已有应用，但由于常规方法已普及并且能解决一般土壤学问题，所以磁学方法并没有在常规实验室中普及。而对于城市土壤而言，磁学性质与土壤诸多性质，特别是重金属含量有密切关系，因而在专题制图(如重金属污染程度)中有重要的意义。 城市土壤研究的另一个重要特点是诸多分支甚至学科的综合。如传统的土壤制图多以土壤形态学指标作为区分单元的依据，而在城市土壤中则常以污染物、石质性、粗骨性或物质来源为单元划分标准，因此常需要土壤物理、化学性质研究作为前提。又如城市的地表封闭特征又使城市土壤研究涉及城市水文学理论和方法。 短短几年时间内，城市土壤研究对象和目的有明显的发展。虽然大多数国家目前还处在最基本的认识与调查阶段，但从趋势来看，研究目的更加多元化，包括水、气环境质量保护，土壤恢复与重建，城市生态建设，城市规划，甚至法律法规标准的制定(如德国制定了联邦土壤保护法，各州还有和城市土壤相关的城市径流入渗条例)。 我国的城市土壤学研究已经起步，对南京城市土壤进行了初步研究，并培养了首位专攻城市土壤研究的博士。本次会议，作者是学术组织委员会成员之一，并作为“未知的城市土壤”专题召集人召集分会，从侧面反映了我国在城市土壤研究的地位。假以我国在人为土研究方面的特色和经验，充分注重古老而又迅速扩展的我国城市群中的特点、问题，相信我国城市土壤研究将迅速扩展和深入。     

福州城市土壤pH值、有机质和磁化率特征研究

研究了福州市不同功能区城市土壤的pH值、有机质和磁化率。结果表明,福州市土壤pH值以中性和碱性为主,可能是受城市化过程中碱性废弃物排放的影响所致;土壤有机质含量总体较高,各功能区的变化规律为：工业区〉商业区〉城市风景区〉生活文化区,反映了土壤有机质含量的增加与高强度人类活动有直接关系;土壤磁化率值总体偏高,代表着福州市土壤普遍受到一定程度的重金属污染,不同功能区的磁化率特征表现为：工业区〉商业区≥生活文化区〉城市风景区。不同功能区土壤的pH值、有机质和磁化率三者之间基本不存在相关关系,这与自然土壤有较明显的区别。     

影响城市土壤重金属污染因子的关联度分析

城市土壤深受人为活动的影响 ,具有明显的重金属人为富积的特点 ,认识这些土壤重金属丰度、形态与土壤理化性质及周围环境因子的关系 ,有助于更好地保护和修复城市土壤生态系统。本文对南京城市土壤中Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属元素的含量和形态特征进行了研究 ,并用灰色系统理论方法对南京城市土壤重金属污染的影响因子进行了灰色关联度分析 ,认为最主要影响因子是距工业区远近 ,其次是土壤粘粒含量、pH值 ,而交通车流量、生产生活废弃物在土壤中堆埋的比例和土壤有机质对城市土壤重金属污染的影响相对较小     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

城市化对土壤环境的影响

随着城市化的快速发展及人口的不断集中,城市土地利用方式发生急剧转变并显著影响城市的土壤环境。城市化过程加快了城市土壤重金属的外源输入速率,造成城市土壤重金属污染;城市人口高度集中,其排泄物导致城市土壤氮磷失衡,引起土壤富营养化;城市工农业生产及居民生活引起城市土壤有机物污染;城市的厂房、住宅、道路等建设造成城市土壤孔隙分布、剖面结构和土壤的水、热、气、养分等发生变化;与农村土壤相比,城市土壤的微生物种群呈多样化,但微生物总量减少,种群不稳定;城市的"三废"及郊区农业产业结构的调整,加重了郊区土壤污染。为了维护、改良城市土壤,提出了做好城市规划、加强土壤保护、制定合理的土壤安全管理政策、探索城市土壤修复新技术、强化公众参与意识、树立城市土壤可持续利用观等土壤保护及改良措施。     

场地土壤污染物归趋、风险评估和修复治理研究进展

随着城市化快速发展与产业结构的调整,“退二进三”政策的实施以及重污染企业地理位置的变迁,使得多数城市产生大量可再利用再开发的场地。当前场地土壤环境污染状况日益严峻,对场地土壤开展污染物来源识别,成因解析和防控管理等已成为场地土壤污染治理修复的研究重点。基于国内外文献,综述了场地土壤污染物迁移转化过程、风险评估、治理修复等研究进展,发现场地中污染物的来源、输送的“源－汇”关系和不同介质/界面间迁移转化机制等环境行为的综合性研究有待进一步深化;风险评估框架与方法仍具有一定的不全面性和不确定性;绿色可持续联合修复技术已成为土壤修复治理的核心。未来需加强场地土壤“多来源、多途径、多介质、多界面、多尺度”环境过程和机理以及“排放来源、输送途径、迁移转化、动态累积”生态风险评估的系统研究,发展绿色可持续修复功能材料和技术,以期为我国本土场地土壤污染防控管理与修复治理提供依据。     

不同材料覆盖对城市裸露土壤理化性质的影响

[目的]研究不同材料覆盖城市裸露土壤的效果,为城市裸露土壤处理及生态美化提供理论指导和依据。[方法]以裸露土壤为对照,设置木片、园林废弃物、鹅卵石、陶粒、有机覆盖垫、分层覆盖(上层园林废弃物,下层园林废弃物堆肥)处理。[结果]不同材料覆盖均能影响土壤性质,但随着时间增长,效果减弱,0—10cm土层较10—20cm土层易受覆盖影响;鹅卵石、陶粒处理显著提高土壤含水量;木片、分层覆盖显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度;分层覆盖和园林废弃物覆盖显著降低土壤pH值。有机材料覆盖均能提高土壤有机质和速效养分:其中分层覆盖和园林废弃物覆盖效果较明显,分别可提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量56.63%,85.73%,85.52%和48.66%,63.11%,25%,而养分供应持续性是分层覆盖和有机覆盖垫覆盖更好。[总结]分层覆盖效果最佳,在海绵城市与绿色化城市建设中具有现实推广意义。     

新时代土壤地理学的发展现状与趋势

土壤地理学是研究土壤时空分布规律、形成过程及其资源环境效应的土壤学学科分支，其主要目标和任务是理解土壤形成演化的关键过程与影响因素并预测未来土壤-环境的共同演化特征，揭示土壤资源分布规律、利用前景和保护对策，为农业、生态环境保护等提供科学依据，支撑土壤普查、耕地保护等国家目标。21世纪特别是新时代10年以来土壤地理学取得了一些重要的进展，研究对象和内容也发生了很大的变化，逐渐向以土壤为核心的地球表层系统科学发展，高强度人为活动和全球气候变化背景下的土壤时空演变研究愈加活跃。土壤地理学主要发展趋势包括土壤信息获取方式正在发生变革，数字土壤制图向融合过程机理与数据驱动发展，土壤时空信息的应用范围更加广泛。未来土壤地理学优先发展领域包括：以关键带研究带动土壤发生和演变研究的革新，基于多传感器的土壤综合观测原理与技术，多尺度数字土壤制图与时空变化预测等。     

抗生素/抗性细菌/抗性基因在土壤-植物系统中迁移转化及阻控消减的研究进展

抗生素在土壤环境中的迁移转化过程及生态毒理效应已成为各国土壤学、植物学、环境科学和食品科学等领域学者及政府关注的热点。阐明抗生素及其复合抗性污染物在土壤-植物系统中的环境行为及生态毒理学机理,对管控生态环境风险及保障食品安全具有重要的意义。本文综述了近年来国内外关于土壤-植物系统中抗生素的迁移转化规律,抗生素/抗性细菌/抗性基因的生态风险以及复合抗性污染物阻控消减技术的研究进展。本综述可以为土壤-植物系统中抗生素抗性污染风险的管控和消减提供科学支撑。     

全面推进新世纪的城市水土保持工作

随着城市化步伐加快 ,城市水土流失问题日益突出。自然流失是城市水土流失的次要方面 ,城市建设产生的人为水土流失是城市水土流失的主体。优美的生态环境是现代化文明城市的重要标志。提高各级领导的认识是搞好此项工作的关键因素。推进城市水保工作的具体措施是进一步强化领导 ,搞好规划 ,广泛宣传 ,继续搞好示范建设工作。     

城郊结合区蔬菜种植地土壤性质特征

Human activity and urbanization result in urban-rural environmental gradients.Undersanding effect of the gradients on soil properties is necessary for management of the soils around urban areas.In this study,soil quality of some vegetable fields was characterized along an urban-rural gradient in shaoxing County,Zhejiang Province.Fifteen soilphysical and chemical properties were evaluated by using principal component analysis.Results showed that there was a great variation in the soil quality along the gradient.From rural to urban zones,soil organic matter,water-stable aggregates,cation exchangeable capacity(CEC),total N and P,and available K increased,whereas soil pH value decreased.In addition,Pb,Cu,Ni,Co,Zn and Cr in the soils tended to be accumulated toward the urban zone.Sequential chemical extraction showed that mobility of all the heavy metals in the soils tended toincrease from the rural to the urban zones.The variation of soil properties accounted for by the first principal component was significantly explained bythe difference in application rates of municipal wastes.     

土壤生态系统服务的概念、量化及其对城市化的响应

土壤生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。全球的快速城市化进程使土壤生态系统服务发生了部分不可逆转的变化。本文归纳了土壤生态系统服务定义和分类的发展过程,介绍了土壤生态系统服务定量化表征方法以及GUMBO、In VEST等几种常用的评价模型,并从供给服务、调节服务、文化服务和支持服务几个方面阐述土壤生态系统服务对城市化的响应。针对土壤生态系统服务分类、建模、空间表达以及其对人为活动的响应等方面研究存在的不足,本文提出未来的研究重点方向:建立土壤生态系统服务分类体系与标准,构建基于生态过程的土壤生态系统服务量化模型,开展土壤生态系统服务制图与权衡研究,加强土壤生态系统服务对城市化的动态响应机制与过程研究。期望更多的人关注和参与土壤生态系统服务研究,并将其应用于土壤资源管理、生态文明建设等政府决策。     

Changes in the microbial activity of an arid soil amended with urban organic wastes

Changes produced in the biological characteristics of an arid soil by the addition of various urban wastes (municipal solid waste, sewage sludge and compost) at different doses, were evaluated during a 360-day incubation experiment. The addition of organic materials to the soil increased the values of biomass carbon, basal respiration, biomass C/total organic C ratio and metabolic quotient (qCO₂), indicating the activation of soil microorganisms. These biological parameters showed a decreasing tendency with time. Nevertheless, their values in amended soils were higher than in control soil, which clearly indicates the improvement of soil biological quality brought about by the organic amendment. This favorable effect on soil biological activity was more noticeable with the addition of fresh wastes (municipal solid waste or sewage sludge) than with compost. In turn, this effect was more permanent when the soil was amended with municipal solid waste than when it was amended with sewage sludge. Received: 28 May 1996     

Establishing a spatial grouping base for surface soil properties along urban–rural gradient—A case study in Nanjing,China

Conventional classification systems based on vegetation and land use are frequently used to characterize or describe urban soils to determine the influence of urbanization on soils. In this study, the sensitivity of different grouping methods in reflecting soil variations along an urban–rural gradient was compared. The objective of this study was to determine the most sensitive grouping system in depicting and explaining variations of soil attributes around an urban area. Grouping methods, including urban–rural division, in situ vegetation type, land use types in different scales and numerical clustering, were compared for both single soil attributes and “soil set” defined by multiple variables. The result shows urbanization has a strong impact on many soil properties, especially that of gravel content, sand content, pH, phosphorus and soil compaction. In terms of the variations of soil attributes, in situ vegetation type is the most sensitive in comparison with local land use types and district-viewed land use types. In other words, soil properties in this study are not sensitive to coarser spatial resolution. Therefore, it's hard to interpret the spatial variation of urban soil by regular methods using natural soil-landscape paradigm. Furthermore, vegetation would best proxy the delineation of single attribute of urban soils. Numerical clusters effectively reflect the land use types and their change during urbanization. All clusters were interpreted as different sets with practical meanings: soil in abandoned greenbelt, soil in ill-managed greenbelt, soil in new vegetable land, extreme urban conditioned soil, soil in well-managed greenbelt, soil in highly mellowed vegetable land, soil in common urban–peri-urban greenbelt and weak-urban-impacted soil. They can be used as bases for soil regionalization in urban and peri-urban environment.     

城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。基于1∶250000多目标地球化学调查数据,利用RS遥感影像和GIS统计技术,分析上海市的城市扩张格局及城市扩张进程中的土壤有机碳库演变趋势。根据上海地区1980、2000、2005年3期遥感影像分析,从1980年代开始,研究区城区面积快速扩张,城市生长以原市区为中心向周边扩展,1980~2005年间城市建设用地面积增加1 377 km2。研究区城区表层土壤有机碳分布呈现较大的空间变异性,城区表层土壤有机碳密度为(3.926±1.381)kg m-2,其均值是郊区的1.049倍,是乡村地区的1.255倍,随城市-郊区-乡村空间梯度演替,表层土壤有机碳密度渐趋降低,城区表层土壤呈现轻度积累;相较于第二次土壤普查农林生态系统,当前研究区城区表层土壤有机碳密度均值升高0.239 kg m-2,升幅6.48%。比较1980年前建城区、1980~2000年建城区、2000~2005年建城区与城市郊区土壤有机碳密度分布,新建城区由于土地利用方式变更强烈,土壤结构破坏,土壤有机碳密度基本上处于低值;随着城市用地年限的延长,城市生态系统的演化发展,土壤有机碳密度渐趋增大。研究提供城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势信息,可为城市土壤固碳潜力研究提供数据支持,也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。     

西安市城区表层土壤碳储量与分布特征

[目的]研究城市的土壤碳储量与分布特征,为进一步认识城市碳固定和碳循环提供科学依据。[方法]采集西安市绕城高速内不同土地利用/功能区表层土壤样品230个(0—20cm),利用Vario ELⅢ元素分析仪进行有机碳分析。[结果]西安市城区表层土壤有机碳在0.88~27.18g/kg之间,均值为5.59g/kg;碳密度0.22~7.11kg/m2,均值为1.41kg/m2;在西安市城区表层土壤总储碳量为6.32×105 t,平均每1km2的土壤碳储量为1.37×103 t。风景休闲区和交通区是城区土壤有机碳含量较高的区域,而工业区有机碳含量较低。在空间上,以中心城区形成一个南北带状分布的有机碳高值区。[结论]西安市城区的这种有机碳分布模式,与城市化前的土壤利用、城市绿地管理,食物与燃料的残余物、各种废水等大量生活垃圾进入土壤有关。交通道路的有机碳含量也受到汽车尾气排放的黑炭沉降影响。整体上,西安市城区有机碳显著低于国内其它城市的有机碳含量。     

Assessing and Managing Soil Quality for Urban Agriculture in a Degraded Vacant Lot Soil

Following the decline of industrial manufacturing, many US cities have experienced severe population reductions that have resulted in large areas of vacant land. Urban agriculture has emerged as a desirable land use for these spaces, but degraded soils are common. Therefore, we measured soil and plant responses to amendments and management in urban lots where vacant houses had recently been demolished in Youngstown, OH, USA. Soil degradation was observed following demolition activities in the form of compaction (bulk density of 1·5–1·8 Mg m⁻³) and low soil microbial biomass C (21 mg C kg⁻¹ soil). Our split‐plot experiment measured the effects of organic matter (OM) amendments produced from yard wastes and the use of raised beds on soil properties and vegetable crop yields. Two years after their application, OM amendments resulted in significant improvement to a number of soil physical, chemical, and biological properties. Vegetable crop yields were improved by OM amendments in 2011 and by both OM amendments and the use of raised beds in 2012. A soil quality index, developed using factor analysis and the Soil Management Assessment Framework, produced values ranging from 0·60 to 0·85, which are comparable to those reported for rural agricultural soils. All results indicate that urban agriculture can be productive in vacant urban land and that amendments produced from urban yard wastes can improve soil quality at previously degraded sites and increase crop yields for urban agriculture. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

关于我国城市水土保持的刍议

随着我国经济与社会的飞速发展,我国的城市化发展进入了一个关键时间———城市化加速时期,然而城市化所导致的种种环境问题特别是城市环境容量问题,使得城市水土保持越来越受到了人们的重视。我国的城市水土保持无论在理论上还是在实践工作中都尚停留在探索和达成初步共识阶段,在先辈们的基础上,作者就城市水土保持的相关概念和内容做了一些探讨,并在我国城市水土保持工作现状的基础上,指出了我国未来城市水土保持发展存在的一些急需解决的问题。     

城市土地置换过程中土壤污染研究进展评述

城市土地置换过程中严重的土壤污染已经成为制约城市地区土地可持续开发利用的主要因素.本文从城市土壤污染的内在机理研究、污染土地风险评价与风险管理研究、土壤污染与土地价值损失风险关系研究、污染土地治理和再开发投融资机制研究4个方面综述了国内外城市土地置换过程中土壤污染研究进展.述评认为土壤污染领域研究已经成为实现城市可持续发展的重要课题,土壤污染的环境管理理论与方法滞后于其他要素的研究,土壤污染风险评价与风险管理已经成为土壤环境管理的重要决策支撑.