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城市土壤是重要的资源与环境,科学的分类有利于它的开发、利用与保护。但迄今为止,世界上还没有成熟的城市土壤分类方案。本论文以有2500余年悠久发展历史的南京市为例,通过对成土环境、土壤形态特征和理化性质的观测分析,力图揭示城市土壤多样化的成土过程,并在此基础上对城市土壤进行系统分类,以提高对城市土壤的认识,服务于城市土壤的管理。研究结果表明:
1)南京城市土壤色调以下蜀黄土的7.5YR和10YR为主,新生体中来源子下蜀黄土的锰斑占很大比例,反映城市土壤对母土的继承性;河流与管道附近锈斑纹的大量发现,表明潮湿土壤水分状况的形成与土壤氧化还原过程的发生;而土壤结构以土块(cloddy)为主,人工制品和人为搬运物质普遍,土层界线大多平滑清楚甚至突然,反映扰动与堆填、压实与固化等成土过程对土壤的影响。
2)南京城市土壤继承黄土母质特性,细土以粉粒为主。土地利用也影响土壤颗粒组成,道路、广场砂粒含量较高,菜地、绿地黏粒含量较高;呈“城内砂化、粗骨化”趋势。土壤低频磁化率以<150×10-8 SI m3 kg-1为主,频率磁化率以<10%为主,土壤电磁学性质受砂粒与粉粒以及活性铁的影响较大,反映较弱的土壤发育过程。频率磁化率与低频磁化率呈极显著负相关,反映现代人类活动对土壤的污染;土壤电磁学性质受pH、有机质、碳酸盐等易于人为改变的性质的影响,以及土壤电磁学性质在不同母质与土地利用之间存在较大差异,进一步表明母质和人类活动是影响土壤性质的重要因子。
3)由于修建道路、广场,石灰、水泥、碳酸盐岩碎石等石灰性物质大量输入,土壤石灰化/钙积;城郊部分菜地因大量施用未腐熟人畜粪尿和受酸沉降影响,耕层土壤酸化;相对母质而言,城市土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、速效钾和活性铁含量有明显的积累;全钾、全铁、游离铁含量呈下降趋势,表明物质组成发生较大变化:在从剖面分布来看,有机碳、全氮、速效钾的土壤表层累积仍在进行:土壤全磷、速效磷在不同发展历史区域之间的差异表明,时间是城市土壤形成的重要因子。此外,铁游离度的降低及活化度的升高,表明土壤发育较弱。
4)以上形态特征及理化性质分析表明,南京城市土壤主要经历扰动与堆填、固化与封闭、磷素富集、石灰化/钙积与酸化以及氧化与还原等成土过程。中国土壤系统分类、美国土壤系统分类、世界土壤资源参比基础及数值分类对同一城市土壤个体会突出其不同成土过程及相应的属性,做出不同的类别判定。在比较了各系统对分类城市土壤的适用性之后,提出了中国土壤系统分类应用于城市土壤分类的具体建议方案。在方案设计中为反映扰动与堆填、固化与封闭、磷素富集、石灰化/钙积以及氧化与还原等城市土壤成土过程,设立了技术物质、人为搬运物质、人为缓渗层次、磷质特性等诊断特性,封闭、缓渗、城市垃圾、工矿垃圾、有机废物等土类形容词,含磷、钙积、石灰、斑纹等亚类形容词,将独特的城市土壤类型安排在技术新成土亚纲,并被首先检索出来。按照新的方案,南京城市土壤被划为4个土纲、6个亚纲、9个土类和16个亚类,表现出不同的物质来源和土地利用特征。