柏 營

(上海申迪建設(shè)有限公司,上海 201205)

1 研究背景

肥沃土壤形成是一個漫長的過程，從巖石風(fēng)化到土壤形成要歷經(jīng)一個漫長的過程，相對人的壽命而言，土壤資源是一種不可再生的自然資源。特別是表層土，要經(jīng)歷漫長的耕作過程或植被恢復(fù)才發(fā)育而成，因此表土資源是其中更為寶貴的珍稀資源。而我國有限的耕地面積中稱得上肥沃的不到三分之一，相當(dāng)一部分耕地面積地力貧瘠或存在其它障礙因子，因此保護(hù)土壤就是保護(hù)有限的表土資源，表土資源的破壞或流失甚至比單純的耕地面積減少更隱蔽也更嚴(yán)重。特別是城市無限擴張和開發(fā)，肥沃的表土往往被用作道路或房屋的下墊土或是建筑垃圾的一部分。而同時城市開發(fā)后需要綠化種植時又不得不從外購?fù)粱蚴褂脹]有肥力的深層土，深層土沒經(jīng)過耕作，充其量只是自然土壤的形成階段，根本不適合植物生長，城市綠化水平質(zhì)量不高的很大原因之一就是使用了大量深層土。表土保護(hù)后再利用，不但能提高種植土質(zhì)量，而且保護(hù)了表土中蘊藏的大量種子資源和土著生物群體，因此保護(hù)表土就是保護(hù)自然資源，對保護(hù)開發(fā)區(qū)域的生物多樣性也有積極作用。肥沃表土一旦保護(hù)不當(dāng)發(fā)生退化或被污染，短期內(nèi)很難修復(fù)，表土保護(hù)刻不容緩。

相對而言，國外在土地開發(fā)時較為重視對表土的保護(hù)：日本、荷蘭等國家表土保護(hù)均已立法，如日本都市計劃法第33條9項規(guī)定：為保全開發(fā)區(qū)和周邊地域環(huán)境，要采取必要的措施保全開發(fā)區(qū)內(nèi)必要的樹木和表土，工程結(jié)束后再利用表土來種植植物。而英國、美國還頒布了有關(guān)表土保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是表土用于綠化，并為具體工程實施提供技術(shù)指導(dǎo)。近年來隨著我國對環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，表土保護(hù)的重要性也引起重視。很多學(xué)者和專家都對表土保護(hù)和再利用開展了研究和實踐。

雖然國內(nèi)有不少表土資源保護(hù)研究，也有一些實際應(yīng)用的工程案例，但缺少相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。而國外之所以表土保護(hù)能有效實施，除了政策的保障，還有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為技術(shù)支撐。為此，結(jié)合具體工程實踐，形成可操作、可復(fù)制、可推廣并適宜中國應(yīng)用的表土保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩。為此，本文結(jié)合上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)域3.9km2表土保護(hù)和再利用工程，對整個表土保護(hù)過程進(jìn)行總結(jié)，形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便為我國表土資源保護(hù)提供技術(shù)支撐。

2 上海國際旅游度假區(qū)表土收集和再利用

根據(jù)整個上海國際旅游度假區(qū)表土的收集和再利用的全過程，具體分以下五個步驟實施。

2.1 表土現(xiàn)場調(diào)查

2.1.1 表土現(xiàn)場踏勘

現(xiàn)場對上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)一期規(guī)劃地進(jìn)行踏勘，總共發(fā)現(xiàn)有161個種植土地塊，但由于表土分布界線不清晰且精度不夠，無法對表土的儲量進(jìn)行精準(zhǔn)的估算，給后續(xù)的表土收集工程的土方體積核算及核價帶來較大的誤差。因此，在表土現(xiàn)場調(diào)查之前，采用RTK（Real Time Kinematic，實時動態(tài)測量技術(shù)）技術(shù)、天寶VRS（Trimble Virtual Reference Stations，天寶虛擬參考站）技術(shù)以及上海VRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對調(diào)查區(qū)域進(jìn)行勘探，進(jìn)行精確、高效、科學(xué)的地塊位置和邊界的確定，其水平定位精度可達(dá)8mm，高程精度可達(dá)15mm。并根據(jù)現(xiàn)場定位結(jié)果，繪制表土分布圖。

2.1.2 表土現(xiàn)場取樣

根據(jù)度假區(qū)建設(shè)項目情況，按照表土收集區(qū)勘探定界情況，對項目現(xiàn)場進(jìn)行實地調(diào)查，進(jìn)行取樣。

1）采樣地塊的劃分：按照項目建設(shè)區(qū)劃內(nèi)的地形圖和勘探定界圖，將區(qū)域內(nèi)的表土進(jìn)行劃分。劃分依據(jù)主要是地形地貌、土地利用現(xiàn)狀、周圍環(huán)境、土壤類型以及母質(zhì)厚度，其中的大棚菜地由于設(shè)施栽培因素，相關(guān)指標(biāo)容易超標(biāo)，單獨將此類地塊劃出。

2）采樣單元的劃分：根據(jù)地勢、土壤均勻或差異度、植被類型等情況，根據(jù)面積確定采樣單元，一般5 000m2分一個取樣單元，為一個混合取樣點，但一塊有四址田埂的地塊至少確定一個取樣單元。

3）采樣方法和深度：采用蛇形布點法，每個取樣單元為5～10個取樣點混合?？紤]到項目區(qū)域內(nèi)的土方平衡、地形設(shè)置以及剝離表土質(zhì)量與耗費資源的平衡性，采樣深度為0～50cm或0～30cm。

2.2 表土質(zhì)量分級

2.2.1 檢測項目評定規(guī)則

1）表土質(zhì)量要求如表1所示，其中pH、EC、有機質(zhì)、質(zhì)地等4項主控指標(biāo)是必測指標(biāo)，檢測結(jié)果應(yīng)100%符合標(biāo)準(zhǔn)要求，否則該表土視為不合格，應(yīng)重新進(jìn)行改良。

2）當(dāng)表土對養(yǎng)分平衡、排水性能或成熟度等要求比較高時，除檢測4項主控指標(biāo)外，應(yīng)根據(jù)需要選擇檢測表1中水解性氮（有效氮）、有效磷、速（有）效鉀、有效硫、有效鎂、有效錳、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效鉬、入滲率、發(fā)芽指數(shù)和碳氮比等13項；檢測結(jié)果至少80%應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且超幅在標(biāo)準(zhǔn)值的±20%以內(nèi)；否則該表土視為不合格，應(yīng)重新進(jìn)行改良修復(fù)。

3）當(dāng)表土或表土改良后種植土可能存在某種潛在障礙因子時，必須增加表1中的鹽害、硼害、重金屬污染和石礫含量的檢測，且障礙因子指標(biāo)必須100%符合標(biāo)準(zhǔn)要求，否則該表土視為不合格，應(yīng)重新進(jìn)行改良或修復(fù)。

表1 表土檢測項目及質(zhì)量要求

2.2.2 質(zhì)量分類

依據(jù)以上檢測項目的檢測結(jié)果，并結(jié)合表土現(xiàn)場收集的難易程度（見表2），將表土進(jìn)行分級分類：其中I類表土可直接使用，II類表土簡單改良后可再利用，III類表土經(jīng)修復(fù)合格后方能再利用，IV類表土不建議再利用。

表2 表土再利用的質(zhì)量等級分類

遵循經(jīng)濟(jì)性和可操作性原則，根據(jù)土壤的質(zhì)量分類，明確表土有效分布范圍和厚度，制定表土分布圖。對各個表土的分布面積和可剝離的體積進(jìn)行精準(zhǔn)估算，為現(xiàn)場數(shù)字化施工以及工程費用核算提供技術(shù)依據(jù)。

2.3 表土收集

2.3.1 原則

表土剝離應(yīng)遵循的基本原則是：

1）“先永久后臨時”：視工程占地的性質(zhì)而定，永久占地（建筑用地、地形占地等）內(nèi)的表土優(yōu)先剝離，后剝離臨時占地（臨時道路、施工臨時場所等）；使用后需恢復(fù)植被或農(nóng)用的，可不進(jìn)行表土剝離。

2）“先原地后異地”：先原地利用，后異地利用，以減少表土剝離及運輸?shù)墓こ塘恳约皩ζ渌麉^(qū)域表土的碾壓。

3）“先厚后薄”、“先易后難”：先剝離土層厚的區(qū)域，后剝離土層薄的區(qū)域，分層剝離；先剝離容易剝離的地方，后剝離難度較大的地方。盡量簡化和減輕現(xiàn)場施工難度。

另外，還應(yīng)綜合考慮地形、坡度、積水情況、道路條件等影響因素。達(dá)到盡量利用表土資源和施工效率之間的平衡。

2.3.2 制定收集路線

根據(jù)現(xiàn)場可供堆置土壤的地塊所處位置，以最大限度減少對表土碾壓破壞為原則，進(jìn)行就近收集，且充分利用已建成道路，盡量做到一個地塊只有一條碾壓表土的通道，有條件的應(yīng)在道路上鋪設(shè)鋼板，以減少機械的直接碾壓。

2.3.3 表土清表

在表土進(jìn)行剝離收集前，利用人工或者割草機等清除干凈表土上的雜草、農(nóng)作物等雜物，禁止使用推土機、焚燒等破壞表土和環(huán)境的清表行為。

2.3.4 表土剝離

表土剝離的方法有多種，主要依據(jù)表土剝離區(qū)的地質(zhì)地貌、交通運輸情況確定，主要有條帶式表土剝離法和梯田模式表土剝離：

1）條帶式表土剝離法

根據(jù)施工機械寬度，將復(fù)墾區(qū)劃分成不同的剝離條帶，每一條帶大致為施工機械寬度的倍數(shù)，由外向里依次剝離。這種表土剝離技術(shù)主要應(yīng)用于地下水位比較高的區(qū)域。

2）梯田模式表土剝離法

適用于地下潛水位較低的區(qū)域，塌陷的過程中未對種植作物產(chǎn)生影響，可以在坡地上修筑梯田，然后對塌陷的土地進(jìn)行平整工程，以增加耕地的面積。在修筑梯田的工程中，利用表土逐行置換法、表土中間堆置法等工藝進(jìn)行土壤位移，并在表土中進(jìn)行傾倒、挖坑和填充。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，兼顧兩種方法的優(yōu)點，采用“分層平移表土剝離法”：利用推土機、拖式鏟運機，針對平原上的優(yōu)質(zhì)土壤，根據(jù)不同土壤質(zhì)量等級，對不同厚度表土進(jìn)行抄平剝離的方法。此次剝離分為30cm和50cm兩種深度。

2.3.5 表土運輸

表土運輸所用車輛或者機械工具應(yīng)先清洗干凈，防止油污、建筑垃圾等雜物污染表土；盡量縮短運輸距離，防止表土被過度振動而壓實板結(jié)；運輸時對表土質(zhì)量類型應(yīng)做好記錄，防止堆放混亂；必要時在運輸路線蓋上蓋板，減少對土壤碾壓和土壤振動。

2.4 表土堆放

2.4.1 堆場建設(shè)

表土堆放場地不能影響周邊公共設(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民點等的安全，涉及河道的應(yīng)符合治理規(guī)劃及防洪行洪規(guī)定。規(guī)劃建設(shè)好進(jìn)出通道、堆放區(qū)、排水溝，便于現(xiàn)場操作，再采用施工材料進(jìn)行場地加固處理，防止堆場在使用過程中發(fā)生嚴(yán)重沉降甚至破壞。

2.4.2 分類堆放

根據(jù)實際的調(diào)查測定結(jié)果，嚴(yán)格按照既定的表土堆放方案，將表土進(jìn)行分類堆放。

2.4.3 堆場保護(hù)

表土在堆場存放期間，雨水淋失和自然沉降等因素都會導(dǎo)致表土養(yǎng)分流失和結(jié)構(gòu)變化，堆土和取土也會影響土體的穩(wěn)定性，暴雨等會引發(fā)水土流失甚至滑坡、崩塌等。采取壓實、攔擋、排水及覆蓋或種植等措施對堆場進(jìn)行保護(hù)。

1）壓實：為防止水土流失以及自然沉降帶來的土堆不穩(wěn)定，對土堆進(jìn)行規(guī)范高度的自然壓實和平整，堆放高度＜4 m，最大坡度不得超過1∶2（豎向∶水平）。

圖1 土壤堆放高度

2）攔擋：用土埂在邊坡下側(cè)修建攔擋，平地堆土周圍用編織袋裝土護(hù)砌。攔擋工程的規(guī)模根據(jù)土體規(guī)模、地面坡度、降雨等情況確定，對可能發(fā)生滑坡的土體，增設(shè)防護(hù)帶加固等工程措施。

3）排水：在堆土區(qū)周邊建排水溝、暗涵、抽排水管等排水設(shè)施，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)積水面積、徑流系數(shù)、氣象等情況確定。

4）覆蓋或種植：為防止表土在堆放過程中退化，采用土工布、塑料布、防塵網(wǎng)對現(xiàn)場收集的表土進(jìn)行了覆蓋，布接縫采用重疊搭接法或插入少量竹簽連接好，土堆下部用石塊或土塊等重物壓實避免風(fēng)吹。堆放時間超過一個生長季節(jié)的，進(jìn)行種草，不僅可以減少降雨對表土的沖刷，減緩徑流速度，減少表土流失，還可以進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力。

2.5 表土的再利用

表土的再利用采用就近利用的原則，主要用于占地區(qū)域復(fù)耕或恢復(fù)林草植被覆土，也可以用于異地造田、改良土壤、廢棄地復(fù)墾等，表土應(yīng)分層剝離、交錯回填。

2.5.1 表土晾曬和粉碎

在即將利用已收集表土前，在天氣晴好時去除堆放表土上的覆蓋層，讓表土進(jìn)行自然風(fēng)干晾曬，至土壤含水量＜20%，為了使收集的土壤改良均勻，對晾曬好的土壤進(jìn)行粉碎。

2.5.2 表土改良

根據(jù)擬達(dá)到的改良目標(biāo)以及土壤主要障礙因子，進(jìn)行不同配比的配方試驗并進(jìn)行植物栽培試驗，在大量試驗基礎(chǔ)上，最后確立了技術(shù)配方。根據(jù)實驗室大量配方以及中試的試驗結(jié)果，對產(chǎn)品不斷優(yōu)化，最后確立生產(chǎn)配方，進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。

3 結(jié)論與討論

通過上海國際旅游度假區(qū)項目實施，總共對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)3.9平方公里規(guī)劃地中約76.2萬平方米（折合約1143畝）農(nóng)田表土進(jìn)行收集，折合收集表土約28.6萬方；另外對核心區(qū)外圍2.1平方公里規(guī)劃地中部分農(nóng)田表土進(jìn)行收集，目前已經(jīng)收集表土約15.4萬方，整個項目收集表土約44萬方。通過該項目實施，一方面使寶貴的肥沃的表土資源得到了保護(hù)，另一方面結(jié)合有機肥的改良，實現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用，達(dá)到“節(jié)約資源、廢棄物循環(huán)利用”的目的，取得了經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益三者共贏。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

原有土地開發(fā)模式由于不進(jìn)行表土保護(hù)，而地形開挖無形中增加外源渣土的量，加上綠化種植時候外進(jìn)客土，兩者相加運輸費用也是非常昂貴，而表土再利用減少了渣土量和運輸費用。

因此，從目前來看，該項目取得的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的，達(dá)到4 576萬元。從長遠(yuǎn)來看，由于對植物生長有所改善，其經(jīng)濟(jì)效益也是可觀的。

開挖10 000 m3表土的各項費用組成：

1）表土清表：挖機：1×3個臺班，約6 600～7 500元；

2）表土運輸：挖機：1×10個臺班，約22 000～25 000元；

卡車：5×10=50臺班，約75 000～90 000元；鋼板：50～80塊：6 000～10 000元。

3）表土堆放：挖機：1×13個臺班，約26 000～32 500元；

鋼板：2 400～3 600元。

折合費用：總計138 000，折合費用為13.8元/m3

一般表土費用在150元左右，根據(jù)現(xiàn)場收集的44萬方表土，該項目直接節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益為近6 000萬元。

3.2 生態(tài)效益

雖然表土資源從調(diào)查到收集的費用比從外地買來的客土高，但收集的表土是肥沃的、表層的熟化土壤，具有良好的物理化學(xué)特性，且對其所處的自然條件有清楚的了解，而外來的客土一般為深層土，沒有活性，土壤物理結(jié)構(gòu)較差，即使其再利用，與收集的表土資源相比，其改良資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于表土的改良費用；此外，表土由于經(jīng)過了幾千年甚至上萬年的形成過程，含有許多微生物，該土壤更能較好的促進(jìn)植物的生長，對上海國際旅游度假區(qū)在很短的時間內(nèi)保持景觀效果提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 社會效益

通過上海國際旅游度假區(qū)規(guī)模化、機械化的表土保護(hù)和再利用，對我國類似項目以及其它城市表土資源的保護(hù)具有積極推動、借鑒和規(guī)范作用，為貫徹執(zhí)行我國所提倡的環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供具體案例。同時通過項目實施，總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗并汲取國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制訂了上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《綠化用表土保護(hù)和再利用技術(shù)規(guī)范》（DB31/T 661-2012）和林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《綠化用表土保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（LY/T 2445-2015），這2項標(biāo)準(zhǔn)的實施將有利于指導(dǎo)我國表土資源保護(hù)和再利用。