微生物土壤活力改良技术的实际应用

张振强（上海园林绿化建设有限公司， 上海 200333）

城市绿化景观的发展，离不开土壤这一赖以生存的根本。绿化建设工程中的原土收集与储存，往往受到施工场地条件的限制，夹杂有大量的建筑垃圾、基坑土。较之壤土，其有机质含量低、黏性大、团粒结构差、盐碱程度高，不适合直接用于绿化种植。针对此类土壤质量问题，目前的修复一般采取稀释后掺外加剂或者异位置换，但这些方法的外掺、运载工程量大、成本高，对工程造价控制很不利。因此，机械化土壤原位修复，不失为一条简单且便于操作的种植土改良新途径。通过该方法改良的土壤，其理化性状可大大改善，为园林植物创造更好的生长条件，也是提高成活率的重要保证。

1 工艺介绍

1.1 技术简介

针对上海城市绿化普遍存在的种植土活力低，新栽苗木对生长环境适应性差的情况，新型的微生物改良工艺技术与传统改良方式的不同点在于，其是将园林绿化种植土的改良重点集中在提升土壤的活力上，而非一味追求增加土壤的肥力。通过机械化和人工作业相结合的操作方法，对土壤进行原位改良和修复。这样做最大的优点在于克服了单纯依靠土壤肥力改良所无法改善的土壤结构受损和土壤活力下降的难题，从而在根本上解决了新种苗木对环境的适应性差、根系恢复慢等问题，可明显提高苗木的成活率和生长状态，提升景观质量[1]。

1.2 工艺特点

本工艺的特点是操作设备和工序简便、机械化程度高、无须进土换土、外添材料少、改良效果明显、效果长期稳定。根据施工部位的实际情况，因地制宜灵活选择机械或人工作业方法，可就地或就近集中对原土进行原位处理。与传统物理稀释法需掺入大量介质不同，这项土壤活力改良技术仅需添加少量的微生物材料，即可有效保护土壤的团粒结构不受损害。

1.3 科学原理

原土的活力下降是由于其特有的团粒结构在环境和人为因素的破坏下造成的，其特征表现为土壤中有机质含量和微生物代谢活跃程度的降低和停滞[2]。针对这种情况，本工艺首先借助专业机械设备对退化原土在原位实施物理淋洗，通过去除杂质提高原土的纯度和颗粒度。其次利用原土在物理淋洗过程中，其本身菌落总量出现瞬时空缺的特点，按比例向处理后的原土中添加微生物复合有益菌（即目标功能菌，其中包含多种乳酸菌、芽孢杆菌和放线菌等），从而形成有益菌在原土中的占位优势。

微生物功能菌与原土中的土著微生物代谢后产生大量营养物质，包括多种维生素和氨基酸，这些是氮磷钾等化学肥料所无法生成和替代的。这些营养物质的产生，可以改善和提高原土的疏松度和透气性、渗水性，重建和加强土壤中放线菌的存在空间，进而降低原土的酸碱度以及部分重金属含量，完善和巩固土壤团粒结构与活力[2]。

1.4 施工方法

先对原土或客土进行本底调查，取得原始土壤的基本理化指标，再综合分析和运用评估，确立工程的对应配方，按照不同比例添加微生物土壤修复剂和必要的辅料，通过机械的翻挖、去杂、粉碎、过筛，一次性完成土壤的改良流程。

2 工程概况

2.1 项目简介

工程名称：上海植物园北区改扩建工程。

建设地点：上海市徐汇区龙吴路 1111 号，张家塘港以北规划 xh293-08 地块内，总用地面积 22.2445 万 m2，其中绿化种植区域（土壤改良面积）约15 万 m2。

2.2 建设目标

上海植物园北区改造项目的植物品种相当丰富，包括有大量的珍惜、名贵植物，所需生境复杂，比起普通公园绿地对土壤土质有更严格的要求。除了满足植物的基本生长需求，对各种景观树种的展示效果，如开花、变叶、结果的时间控制，也有更高的质量标准。因此，设定的土壤改良目标为：建立适宜植物生长、环境质量健康、团粒结构良好可维持完整自然生物群落的生态土壤体系[3]。

3 改良配方

根据以往的施工经验以及本项目的实地调查情况，总结出这次土壤改良过程中面临的主要问题有：建设范围大，需改造的工程量多，工期紧张，交叉施工、机械反复碾压等因素容易造成土壤板结、渗透性差、易积水现象，影响植物生长。同时项目建设中的拆除和河道清淤工作将产生大量建筑垃圾和淤泥土，会使土壤的密度升高，阻碍根系的恢复和生长。

鉴于以上项目现状分析，本次施工采用的是以机械为主、人工为辅的施工方法。根据对原土理化性能分析后得到的结果，确定了改良土用剂的主要材料，主要包含了微生物土壤活力改良剂、有机质、黄沙、极微量元素调节剂。

这其中，重点是依靠微生物功能菌来改善和促进土壤团粒结构形成，提高土壤的透气性、疏松度、渗水性，提高有机质含量。并且考虑到园中的大部分观赏植物均喜中性或弱酸性土壤，因此在使用有机介质的基础上，额外增加了酸性土壤调理剂对种植土进行针对性的调酸改良，来进一步促进土壤对养分的转化和平衡，降低 pH[3]。

确立了改良剂的主材，我们在 15万 m2的绿化区域内，还根据植物形态大小以及生长特性，分别拟定了更加细致的专类配方，做到分级、分区、分类型改良，经济与效益的统一。

乔木：原土 90%、黄沙 2.5%、有机质 4%、微生物土壤活力改良剂 3.5% 及微量元素添加剂。

基于模型的标定方式主要是通过在工业机器人建模、测量和参数识别层面上的校准补偿。该方法主要运用于由于运动学模型的参数误差，根据工业机器人而言，运动学模式的参数误差问题不能够直接用定位误差修正方式，这是因而模型中的相关参数都是非线性耦合的，这些参数之间相互影响，单纯的实现某一个参数的可靠性和精度的调整是不可能的。同时也是因为机器人的运动学的关节角的该变量的不定性所影响，当前可以对其的运动末端的位姿进行求解，主要方式如下：

灌木：原土 92%、黄沙 2%、有机质 3%、微生物土壤活力改良剂 3% 及微量元素添加剂。

地被：原土 94%、黄沙 1.5%、有机质 1.5%、微生物土壤活力改良剂 3%。

草坪：原土 97%、有机质 1%、微生物土壤活力改良剂2%，最后铺设 3～5 cm 黄沙垫层凿平。

耐盐碱树种：原土 92%、黄沙 2%、有机质 2%、微生物土壤活力改良剂 4%。

弱酸性中性树种：原土 92%、黄沙 2%、有机质 3%、微生物土壤活力改良剂 3%。

喜酸性树种：原土 90%、黄沙 2%、有机质 3%、微生物土壤活力改良剂 5%。

从上述配方中可以看出，本项技术大量利用了原土，从而减少外部添加物的使用，确保土壤团粒结构不受添加物的稀释和影响，并且避免了过于依赖黄沙等矿石结构造成的泥浆效应，从根本上控制和降低了植物的死亡率[4]。

4 施工工艺流程

4.1 工艺流程

工艺流程如图 1 所示。

图 1 微生物土壤活力改良施工工艺流程

4.2 操作要点

（1）原土或客土的检测：开工前，先对整体改造区域范围内的原土进行实地调查，尤其是一些专类园等重要的景观展示区，现场按取样规范多点取样，送检测站分析常规指标。主要的理化指标为 pH、有机质等，同时采样留存，以便对改良前后的土样进行对比。

（2）确立土壤改良方案：取得原始土壤检测的基本数据，根据改造范围划分标准，确定基本的改良土壤配方；机械化土壤改良场地的考察与确定，铺筑临时施工便道，以及材料堆放场所，确保有充足的工位适合机械施工作业、堆置辅料。

（3）改良土壤的机械化操作：机械设备的预热、准备；机械设备的分工、配合、开工；机械设备的维护和保养。

（4）改良土壤的施工与配置：将场内原土及需要改良的外进土进行淋洗、初筛，然后按不同配方比例添加辅料和复合有益菌，通过土壤混拌设备磨细、拌匀，最后成为改良好的成品种植土堆置在目标地点。

4.3 设备材料

本项目总计改良土壤方量为 45 520 m3，主要采用的设备为多功能机械斗（DS3 系列），辅以挖机和短驳卡车。该混拌设备在天气晴朗时，一天最多可拌 350 m³，我们准备了 3 台机械同时开工，最终花费 9 周时间全部完成。辅料在配方中只占到 3%～10% 的比重，其中黄沙用的是0.4～ 2 mm 粒径的河沙，微生物改良剂的活菌总量达到每克 0.2 亿以上。

5 结 语

经过微生物改良后的土壤，其理化性能、团粒结构、养分指标趋于合理。通过就地改良，减少了原土的外运和客土回填的工作量，避免了资源的浪费，减少环境污染。尽管此工艺在前期投入的机械设备和材料比传统改良方法高，但是后期的养护成本可大大减少，有利于工程建设的成本控制，其经济效益不言而喻[5]。

更重要的是，这项微生物改良技术，不但能够立竿见影、迅速起效，而且它对整个土壤理化性能的调理，具有相当持久的长效性。改造后的种植土，活力远胜从前，对园林植物的长势恢复，起到了相当明显的促进作用，使建设工程的景观面貌焕然一新、充满生机。其蕴藏着巨大的经济效益、社会效益、生态效益，未来的前景发展值得关注。