不同土地利用方式对土壤理化性质的空间分布影响

图2.10　基于IDW插值的土壤部分理化性质的空间分布

图2.11　基于IDW插值的土壤部分理化性质的空间分布

基于表2.4，为进一步探索重金属分布、土地利用方式与土壤理化性质分布的空间相关性，借助ArcGIS和SPSS软件分别用反距离权插值法对先导区土壤中重金属进行空间插值和单因素方差检验对不同土地利用方式下的土壤理化性质差异进行分析，其结果如图2.10—2.11和表2.5。由图2.10可知，先导区土壤pH分布呈现中部比四周低的趋势，也就是中部土壤酸性比四周相对强；从各采样点来看，U4和W1—12这13个采样点有着相对较高的酸性，其pH范围处于4.31—4.89，而F9、F11、F19、F25、U2、U5、U6、U14和U15这9个采样点具有相对低的酸性，其pH范围处于6.48—7.38(中国土壤pH背景值为6.5)。根据各采样点不同的土壤类型来说，pH值的升序排列为:林地(4.74)＜农地(5.95)＜建设用地(6.13)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.000＜0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤pH有显著影响，根据Tukey检验结果可知，林地pH的含量显著区别与农地、建设用地土壤pH。结合2.4.1城镇重金属形态的统计分析与空间分布的分析结果可知，林地土壤的较强酸性很可能是研究中5种重金属在林地土壤中生物可利用性、迁移性较高的原因之一。

表2.5　不同土地利用方式对土壤理化性质影响的单因素方差分析

续表

先导区土壤有机质含量基本呈由东向北西逐渐增高的趋势；采样点F1、F6、F7、F8、F15、F16、F17、F21、F22、F23、U15、W2、W5和W9具有较高的土壤有机质含量，其含量范围处于3.04%—5.57%(中国土壤有机质背景值为2%)。根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤有机质含量的降序排列为:农地(2.69%)＞林地(2.61%)＞建设用地(1.22%)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.000＜0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤有机质也有显著影响，根据Tukey检验结果可知，建设用地的有机质含量显著区别与农地、林地土壤有机质含量，这很可能与农地的长期农业肥料使用等有关。(www.xing528.com)

由图2.11，先导区土壤阳离子交换量基本呈相对均匀的分布，只是在宁乡县和坪塘镇处CEC值相对偏高，总体来看主要在建设用地方式下阳离子交换量较高；采样点F2、F9、F12、U2、U4、U5、U6和U14具有相对较高的土壤阳离子交换量，其范围处于21.13—215.77 cmol/kg。根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤阳离子交换量的降序排列为:建设用地(31.70 cmol/kg)＞农地(13.77 cmol/kg)＞林地(11.31 cmol/kg)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.105＞0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤阳离子交换量无显著影响。土壤CEC较高则土壤有着较高的重金属钝化作用，这个结果在一定程度上解释了在建设用地方式下土壤重金属的生物可利用、迁移性较低。

先导区土壤电导率呈现东和西两侧相对较高的特点，也是与先导区主要的建设用地分布较为吻合，而中部土壤电导率相对较低；采样点F2、F3、F8、F11、F12、U2、U3、U5、U6和U14具有相对较高的土壤电导率值，其范围处于104.9—149.3μS/cm。根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤电导率的降序排列为:建设用地(87.61μS/cm)＞林地(76.09μS/cm)＞农地(69.62μS/cm)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.160＞0.05)，故不同的土地利用方式对先导区土壤电导率无显著影响。

先导区土壤砂粒含量呈北半部分低于南半部分；根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤砂粒含量的降序排列为:建设用地(33.52%)＞林地(28.57%)＞农地(27.40%)，根据表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.207＞0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤砂粒含量无显著影响。

先导区土壤粘粒含量大致呈中上部大于四周部分，最南部角也呈较高值；根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤粘粒含量的降序排列为:林地(29.25%)＞建设用地(22.77%)＞农地(21.50%)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.023＜0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤粘粒含量影响显著，但是组内并没有显著的差异。

先导区土壤粉粒含量也呈现上半部分大于下半部分的趋势。根据各采样点不同的土壤类型来说，土壤粉粒的降序排列为:农地(51.06%)＞建设用地(45.63%)＞林地(42.19%)，由表2.5中单因素方差分析结果(Sig.＝0.002＜0.05)可知不同的土地利用方式对先导区土壤粉粒也有影响显著，但是组内并没有显著的差异。

土壤质地由土壤中砂粒、粘粒和粉粒含量共同组成，故为分析土壤质地与土地利用方式的关系，将土壤中的砂粒、粘粒和粉粒含量综合为土壤质地进行分析是必要的。土壤质地是可以反映土壤母质组成等特征的稳定特质，并且其对于土壤物质、元素的吸附、迁移和转化都有重要影响。根据检测得到先导区土壤样品中砂粒、粘粒和粉粒组成数据，而后根据美国农业部(U.S.Department of Agriculture，USDA)制定的土壤质地三角形，不同土地利用方式下的先导区土壤的质地包括有粉砂壤土(silt loam)、黏土(clay)、粉质黏土(silt clay)、粉质粘壤土(silty clay loam)、粘性壤土(clay loam)、砂质壤土(sandy loam)和壤土(loam)，[45]详见图2.12。

图2.12　先导区三种土地利用方式下的土壤质地分类

根据美国农业部(U.S.Department of Agriculture)现行的土壤等级划分系统，粗砂、细砂、粉砂和黏土等效粒子直径分别属于2 mm—0.2mm、0.2 mm—0.05 mm、0.05 mm—0.002 mm和＜0.002 mm。由图2.12可知，先导区林地的土壤质地主要为壤土，黏土和粘性壤土，其粘粒的含量较其他两类土地利用方式偏高；农地的土壤质地主要为壤土，粉砂壤土、粉质粘壤土，其粉粒的含量较其他两类土地利用方式偏高；此外，建设用地的土壤质地显然较林地和农地的变异性更高，其类型包括了砂质壤土，壤土，粉砂壤土，粘性壤土，粉质黏土，粉砂壤土和粉质粘壤土。