韩国一处填埋场改造后拟建的都市花园所面临的土壤限制因素及生态恢复规划

《Ecological and Evolutionary Physiology》：Soil constraints and ecological restoration planning for a proposed urban garden on a reclaimed landfill in South Korea

本研究评估了韩国安山市计划建设的Gyeonggi省立花园（位于前海岸垃圾填埋场）的土壤物理化学特性，并与全省城市公园和森林进行比较。通过多变量分析（PERMANOVA和PCoA）发现，花园土壤存在高紧实度（1.38 g/cm3）、高砂含量、高碱性和养分失衡等问题，而环境因子分析显示pH、电导率、有效磷等是主要驱动因素。建议采用有机改良剂、pH调节和排水规划进行土壤修复。

　　

作者：Byeonggil Choi、GunHyung Kwon、Heesol Chang、Solji Lee

韩国京畿道林业环境研究中心，奥斯安 18118

摘要

本研究评估了位于韩国安山一个填海造地遗址上的计划中的京畿道省级花园在建设前的土壤物理和化学性质。为了评估该花园的土壤状况，我们将其与京畿道内的其他城市公园和森林进行了比较。通过使用PERMANOVA和主坐标分析（PCoA）进行多变量分析，发现三种土地利用类型（花园、公园和森林）之间的土壤性质存在明显差异：花园土壤的容重（1.38 g cm?3 vs 1.20 g cm?3）、沙含量、pH值（8.13 vs 5.85）和电导率（EC）显著较高，而孔隙度、有机质（OM）、总氮（TN）和有效磷（AP）则较低（P < 0.05）。此外，环境向量拟合（envfit）确定了六个关键变量（pH、EC、AP、Ca2?、Mg2?和沙含量）作为影响土壤变化的主要因素（R2 > 0.3, P < 0.05）。花园土壤表现出物理限制（压实、低孔隙度）和化学限制（碱性、养分失衡），表明其不适合立即种植。这些结果提示在花园建设前需要采取土壤修复措施，包括使用有机改良剂和进行pH值管理，以及制定排水计划以解决局部积水问题。

引言

城市绿地，如公共公园和大型花园，在缓解城市热岛效应、过滤空气污染物、增强生物多样性以及促进碳封存方面发挥着重要作用，从而改善城市的生态和社会功能（Roy等人，2012；Pasher等人，2014；Boukili等人，2017）。随着全球对可持续发展和气候适应性的关注日益增加，将退化或后工业用地转化为功能性绿地已成为城市规划和恢复生态学的关键策略（Pasher等人，2014；Dogan等人，2023）。在快速城市化的地区，常见的填海造地场地需要结合土壤诊断和适应性植被规划来进行修复（Deeb等人，2020）。

填海造地场地既带来了挑战也带来了机遇。这些场地通常存在土壤质量差、污染和物理压实等问题，限制了植被的生长。然而，由于周边居民对环境改善的需求增加（受到气味、噪音和土地使用负面影响的困扰），许多市政当局已将前填海造地区域转化为生态效益良好的绿地（Manfredi等人，2019；Dogan等人，2023；Vincevica-Gaile等人，2023）。

在韩国，Sihwa填海造地（曾用于城市固体废物处理）被确定为区域规模花园开发的候选地点。然而，这些地区的填充土壤通常由高地挖掘或建筑废料压实而成，缺乏足够的有机质、必需的营养元素（如氮、磷、钾）和适合根系生长的足够孔隙度（Jim，1998；Byun等人，2011；Bakhmatova等人，2022）。这些限制会严重阻碍植物生长，降低景观效果，并增加种植后的维护成本。因此，了解土壤基线状况对于设计有针对性的土壤改良策略和指导养分管理计划至关重要（Montgomery等人，2016）。

许多研究已经考察了城市土壤，包括公园中的土壤（Millward等人，2011；Manfredi等人，2019；An等人，2022）、香港的路边生境（Jim，1998）以及韩国的填海造地海岸土地（Kim和Kim，2022）。然而，大多数研究仅关注表层（0–30厘米）土壤，并依赖于单个土壤参数的单变量比较。例如，Jim（1998）提出了60–70厘米深度土壤物理和化学基线的范围，但没有与其他土地利用类型进行比较或结合多变量诊断。同样，Kim和Kim（2022）提供了关于填海造地海岸土地养分限制的宝贵见解，但分析仅限于表层。这些空白可能会阻碍大规模生态恢复项目检测不同深度剖面之间的相互作用。为了解决这些问题，本研究采用了多深度采样（0–110厘米），应用多变量统计方法（PERMANOVA、PCoA、envfit）来识别优先修复的约束因素，并将填海造地土壤与城市公园和森林参考地点进行比较，并将诊断结果与韩国的《景观设计标准》（KDS 34 30 10:2024）联系起来。这些方法比以往仅限于表层或单变量比较的研究提供了更全面且更具政策相关性的评估。

本研究旨在评估位于韩国京畿道安山市一个前海岸填海造地上的计划中的京畿道省级花园的土壤物理和化学性质，并将其与京畿道内已建立的城市公园和森林绿地进行比较。通过关注与植被生长相关的物理化学性质（排除政府协议已稳定的重金属污染），这项研究为韩国填海造地上的大规模城市花园提供了首个全面的建设前土壤健康基线评估，为类似的填海造地修复项目提供了参考。

研究区域

研究区域

本研究在韩国京畿道安山市的Sihwa填海造地上进行（图1）。该场地位于前Sihwa填海造地的一部分，该填海造地从1989年到1992年用于处理京畿道周边八座城市的城市固体废物，平均填埋深度约为10米，总处理容量为8,625,000立方米。

土壤数据中的组别差异和排序

三种场地类型的土壤性质存在显著差异。PERMANOVA分析证实了场地类型对多变量土壤组成的强烈影响，表明场地类型解释了土壤组成总变异的40.6%（P < 0.001）（表2）。来自京畿道省级花园、公园和城市森林的土壤样本在多变量空间中形成了不同的组别。按场地类型对样本进行的多变量聚类在排序图中进行了展示（表2）

京畿道省级花园场地的物理限制

多变量分析（PERMANOVA和PCoA）表明京畿道省级花园、城市公园和城市森林之间的土壤存在显著差异。具体来说，花园土壤的沙含量和容重较高，而孔隙度较低，这主要反映了填海造地的历史。

0–30厘米矿物土层的土壤容重分别为：京畿道省级花园和公园为1.38–1.42 g cm?3，城市森林为1.20 g cm?3

结论

本研究评估了填海造地在花园建设前的土壤物理和化学性质，并为类似的城市修复项目提供了方法论框架。研究确认了拟建京畿道花园存在的物理土壤限制（由于压实导致的高容重）和养分失衡（氮和磷不足，以及钙过量）。

作者贡献声明

Byeonggil Choi：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、监督、软件使用、资源获取、项目管理、方法论制定、调查、数据分析、数据整理、概念构思。GunHyung Kwon：调查。Heesol Chang：调查。Solji Lee：调查。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的编辑审查或发表决定。

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：

致谢

本研究得到了京畿道提供的“森林资源生产研究研发计划”的支持。