梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬分布與富集特征

羅 倩，張珍明，向 準(zhǔn)，賀紅早*

(1.貴州師范學(xué)院，貴州 貴陽 550018；2.貴州省生物研究所，貴州 貴陽 550009)

梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬分布與富集特征

羅 倩1，張珍明2，向 準(zhǔn)2，賀紅早2*

(1.貴州師范學(xué)院，貴州 貴陽 550018；2.貴州省生物研究所，貴州 貴陽 550009)

【目的】為梵凈山珍稀植物保育及保護(hù)區(qū)旅游開發(fā)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)資料和決策依據(jù)?！痉椒ā恳澡髢羯阶匀槐Ｗo(hù)區(qū)林地土壤為研究對(duì)象，按剖面、海拔及植被對(duì)林地土壤重金屬進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)，并通過富集因子法探討其富集特征。【結(jié)果】Cd和Pb隨土壤深度的增加而減小，Cu隨土壤深度的增加而增加；Cr隨海拔增高先減小后增加再減小，Cd隨海拔增高先增加后減小，Pb、Cu、Hg及As隨海拔增高先增加后減小再增加；紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐4種植被下重金屬含量依次為Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg；梵凈山冷杉植被下重金屬含量依次為Pb>Cr>Cu>As>Cd>Hg。0～20、20～40與40～60 cm的Cu、Cd、Hg和Pb的富集因子(EF)>1；Cd、Pb、Hg在海拔500～1000、1001～1500、1501～2000及>2000 m的EF>1，Cu和As在>2000 m的EF>1，Cr在海拔500～1000 m的EF>1；紅豆杉、西南衛(wèi)矛與珙桐下Cr、Cd、Pb及Hg的EF>1，杜鵑下Cr、Cu、Cd、Pb、Hg及As等的EF>1，梵凈山冷杉下Cu、Cd、Pb、Hg及As等的EF>1，即相對(duì)富集。梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤主要受到Cd的影響，其次是Pb和Hg。

梵凈山；土壤；重金屬；富集

【研究意義】土壤重金屬作物一種有害物質(zhì)，當(dāng)土壤重金屬積累到一定量會(huì)對(duì)土壤環(huán)境造成顯著的影響，總體表現(xiàn)為土壤肥力質(zhì)量下降、土壤酶活性受到抑制、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生演替等，造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化、生態(tài)與環(huán)境惡化[1]。土壤中重金屬超標(biāo)也會(huì)對(duì)植物的生長產(chǎn)生潛在危害，并最終通過食物鏈影響人類健康導(dǎo)致慢性病、畸形、癌癥等的發(fā)生[2]。土壤作為植物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，是植物生長所需營養(yǎng)元素的最主要供給者，土壤環(huán)境質(zhì)量的好壞是植物生長的關(guān)鍵。土壤重金屬污染具有隱蔽性，且土壤重金屬具有不易降解性、不可逆性和長期性特點(diǎn)，使得土壤中的重金屬長期停留和積累在其中而無法徹底清除[3]。因此，評(píng)價(jià)土壤中的重金屬污染程度有非常重要意義。梵凈山自然保護(hù)區(qū)位于云貴高原武陵山脈中段，是世界同緯度保護(hù)最完好的原始森林，是一個(gè)生物多樣性的原始基地，被譽(yù)為地球和人類之寶。梵凈山作為一個(gè)世界上罕見的物種基因庫，擁有豐富的野生動(dòng)植物資源[4]。貴州梵凈山是中國五大佛教名山之一，是著名的避暑名山。近年來，受旅游業(yè)和人類活動(dòng)的影響，梵凈山自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境逐漸退化，并威脅著梵凈山自然保護(hù)區(qū)的自然和穩(wěn)定。土壤重金屬作為主要制約環(huán)境問題之一，土壤重金屬含量超標(biāo)不僅危害土壤-植物系統(tǒng)，而且通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，最終進(jìn)入食物鏈直接、間接危害人類生命健康[5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，對(duì)梵凈山自然保護(hù)區(qū)的研究工作主要集中在資源調(diào)查[6-7]、生物多樣性[8]及元素地球化學(xué)過程等方面?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】針對(duì)梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤中重金屬研究尚未見報(bào)道，而重金屬對(duì)土壤理化性質(zhì)影響較大尤其是對(duì)珍稀植物的生長發(fā)育有不同程度的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】為此，筆者等以梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤為研究對(duì)象，探討梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬含量及其在土壤中分布與富集特征，以期為梵凈山自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)提供基礎(chǔ)資料和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

梵凈山自然保護(hù)區(qū)位于貴州省銅仁市，北緯27°46′55″～28°1′30″、東經(jīng)108°35′55″～108°48′30″，全區(qū)總面積為38 743 hm2。屬東亞季風(fēng)氣候，年均溫5～17 ℃，年均氣溫遞減率為0.5～0.56 ℃/100 m[9]。水資源豐富，是貴州降雨量較大地區(qū)之一，年均降水1100～2600 mm，相對(duì)濕度達(dá)80 %以上[10]。梵凈山海拔較高， 2200 m處年均溫為7.3 ℃，最熱月均溫16.2 ℃，最冷月均溫-2.3 ℃。梵凈山具有夏涼冬冷，雨量豐富，云霧多，濕度大，霜降頻繁，有一定積雪覆蓋的氣候特征。焚凈山分布面積最多的是山地黃壤和暗黃棕壤。由山麓到山頂分布有黃紅壤、山地黃壤、山地暗黃棕壤和山地灌叢草甸土，1900～2200 m山地背風(fēng)山麓還分布有暗色山地矮林土。據(jù)統(tǒng)計(jì)[11]，梵凈山自然保護(hù)區(qū)中，植物種類有277科795屬1955種。其中，裸子植物有6科14屬19種，占全國種類數(shù)的9.5 %；種子植物144科460屬1155種，占全國種類的4.6 %；苔蘚類50科127屬245種，占全國種類的11.1 %；蕨類38科85屬183種，占全國種類的7.0 %；大型真菌45科123屬372種，占全國真菌的4.7 %。海拔500～1400 m為地帶性的常綠闊葉林，海拔1400～1900 m為常綠落葉闊葉混交林帶，海拔1900～2100 m為落葉闊葉林帶。

1.2 樣品采集與制備

2012年9月至2015年10月在梵凈山自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行調(diào)查并采集不同剖面、不同海拔及不同植被下土壤樣品，采集梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤樣品143個(gè)，其中不同剖面土壤樣品75個(gè)，不同海拔高度和不同植被類型采集的土壤樣各68個(gè)。為保證土壤樣品的代表性，采用多點(diǎn)采集的混合樣品。用竹削刀取的土壤5個(gè)分樣組成混合樣，充分混合后用四分法反復(fù)取舍，保留1 kg左右土壤分別裝入不含重金屬的布袋，帶回在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，剔除植物殘?bào)w及大礫石等非土壤物質(zhì)，同時(shí)避免酸、堿等污染。按四分法將風(fēng)干樣充分混合后，研細(xì)，過孔徑20目尼龍篩。過篩后的樣品全部置于無色聚乙烯薄膜上，并充分?jǐn)嚢杌靹?，再采用四分法取?份，1份置于密封袋中保存，另1份用于細(xì)磨的樣品過100目尼龍篩，將過篩樣品也置于密封袋中保存。制備完成后放入干燥器中保存待測。

1.3 土壤重金屬測定

所用試劑均為優(yōu)級(jí)純、二次去離子水，每10個(gè)樣品加1個(gè)空白樣，以控制整個(gè)流程和試劑及容器的清潔程度，每批樣隨機(jī)設(shè)定50 %的平行樣本數(shù)，平行樣品間的相對(duì)偏差控制在限定范圍內(nèi)。重金屬均采用6點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量，各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線r值>0.99，測定過程中嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，采用平行樣和標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)控制準(zhǔn)確度。重金屬具體檢查方法見表1[12-13]。

1.4 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

參照貴州省土壤重金屬背景值(表2)，采用地積累指數(shù)法[14]，評(píng)價(jià)梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤重金屬污染狀況，若地積累指數(shù)法結(jié)果是正值，說明土壤被污染；相反負(fù)值說明土壤未被污染。地累積指數(shù)[15-16]計(jì)算公式為Igeo= log2Cn/ (K×Bn)；式中，Cn為實(shí)測土壤重金屬含量，mg/kg；Bn為當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘俸勘尘爸?，mg/kg；K為考慮成巖作用可能引起背景值波動(dòng)而設(shè)定的常數(shù)，K=1.5。地累積指數(shù)的分級(jí)與污染程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)如表3。

表1 土壤重金屬的檢測方法

表2 中國與貴州的土壤元素背景值

表3 土壤環(huán)境的質(zhì)量等級(jí)

1.5 土壤重金屬富集特征

本研究中采用Al作為參比元素對(duì)土壤重金屬富集特征研究，富集因子是定量評(píng)價(jià)污染程度與污染來源的重要指標(biāo)[17]，其通過將樣品中元素的濃度與元素的背景濃度進(jìn)行對(duì)比判別表征環(huán)境介質(zhì)中元素的人為污染狀況，為減小環(huán)境介質(zhì)樣品采集以及制樣等過程中對(duì)元素濃度的影響，富集因子的計(jì)算引入?yún)⒈仍剡M(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[18]，其公式如下所示：

式中：Cn為待測元素在所測環(huán)境的濃度，Cref為參比元素在所測環(huán)境的濃度，Bn為待測元素在背景環(huán)境的濃度，Bref為參比元素在背景環(huán)境的濃度，根據(jù)富集因子EF污染等級(jí)如表4。

表4 富集因子的污染判斷標(biāo)準(zhǔn)

表5 不同剖面梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 林地土壤重金屬分布特征

2.1.1 剖面特征 從表5可見，0～40 cm土壤重金屬含量為Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg，40～60 cm土壤重金屬含量規(guī)律為Cr>Cu>Pb>As>Cd>Hg。梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬Cr、Hg及As剖面分布特征為20～40 cm>0～20 cm>40～60 cm，重金屬Cu的剖面分布特征為40～60 cm>0～20 cm>20～40 cm，重金屬Cd和Pb的剖面分布特征為0～20 cm>20～40 cm>40～60 cm。梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬Cd和Pb隨土壤深度的增加而減小，重金屬Cu隨土壤深度的增加而增加。參照土壤元素的背景值，梵凈山自然保護(hù)區(qū)0～20 cm林地土壤中重金屬Cd、Pb及Hg超過中國土壤元素背景值與貴州土壤元素背景值。

2.1.2 海拔特征 從表6可知，海拔500～1000 m和1501～2000 m土壤重金屬含量特征為Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg，1001～1500 m和>2000 m為Pb>Cr>Cu>As>Cd>Hg。重金屬Cr在海拔500～1000 m含量最高，為71.45 mg/kg，隨海拔增高表現(xiàn)為先減小后增加再減小的變化趨勢；重金屬Cd在海拔1501～2000 m含量最高，為1.78 mg/kg，隨海拔增高表現(xiàn)為先增加后減小趨勢；重金屬Cu在海拔1001～1500 m含量最高，為18.11 mg/kg；重金屬Pb在海拔1001～1500 m含量最高，為71.30 mg/kg；重金屬Hg在海拔1001～1500 m和>2000 m含量最高，均為0.26 mg/kg；重金屬As在海拔>2000 m含量最高，為11.36 mg/kg，土壤重金屬Pb、Cu、Hg及As隨海拔增高表現(xiàn)為先增加后減小再增加的趨勢。參照中國土壤元素背景值，海拔500～1000 m和1501～2000 m的重金屬Cr、Cd、Pb及Hg超過背景值，海拔1001～1500 m和>2000 m的重金屬Cd、Pb與Hg超過背景值，海拔>2000 m的重金屬As超過背景值。參照貴州土壤元素背景值，重金屬Cd、Pb及As在海拔500～1000 m、1001～1500 m、1501～2000 m和>2000 m均超過背景值。

2.1.3 植被特征 如表7所示，紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐等4種植被林地土壤中以重金屬Cr含量最高，其余依次為為Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg；梵凈山冷杉植被林地土壤中重金屬Pb含量最高，為Pb>Cr> Cu>As>Cd>Hg。重金屬Cr在珙桐中含量最高，含量依次為珙桐>杜鵑>紅豆杉>西南衛(wèi)矛>梵凈山冷杉；重金屬Cu和Hg含量在杜鵑中最高，重金屬Cu含量依次為杜鵑>梵凈山冷杉>紅豆杉>珙桐>西南衛(wèi)矛，重金屬Hg含量依次為杜鵑>梵凈山冷杉>珙桐>西南衛(wèi)矛>紅豆杉；重金屬Cd、Pb與As在梵凈山冷杉林地土壤中含量均最大，Cd含量依次為梵凈山冷杉>珙桐>紅豆杉>杜鵑>西南衛(wèi)矛，Pb含量依次為梵凈山冷杉>杜鵑>紅豆杉>西南衛(wèi)矛>珙桐，As含量為梵凈山冷杉>杜鵑>珙桐>紅豆杉>西南衛(wèi)矛。

參照中國土壤元素背景值，紅豆杉下重金屬Cr、Cd、Pb及Hg超過背景值，西南衛(wèi)矛下重金屬Cd、Pb及Hg超過背景值，杜鵑下重金屬Cr、Cu、Cd、Pb、Hg及As超過背景值，珙桐下重金屬Cr、Cd、Pb及 Hg超過背景值，梵凈山冷杉在林地土壤中重金屬Cd、Pb、Hg及As超過背景值。參照貴州土壤元素背景值，紅豆杉在林地土壤中重金屬Cd與Pb超過背景值，西南衛(wèi)矛和珙桐在林地土壤中重金屬Cd與Hg超過背景值，杜鵑和梵凈山冷杉在林地土壤中重金屬Cd、Pb及Hg超過背景值。

表6 不同海拔梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬調(diào)查

表7 不同植被梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤重金屬

2.2 林地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

從圖1中可見，除了0～20 cm與20～40 cm的重金屬Cd和Hg、40～60 cm的重金屬Cd的地積累指數(shù)為正值，其余都是負(fù)值，表明不同剖面土壤受到重金屬Cd和Hg的污染，未受到Cr、Cu、As和Pb的污染，重金屬Cd和Hg的污染為輕-中度污染。重金屬Cd在4個(gè)海拔高度下其地積累指數(shù)為正值，重金屬Pb和Hg在海拔1001～1500 m和>2000 m的地積累指數(shù)為正值，其余都是負(fù)值，表明在4個(gè)海拔高度下均受Cd污染且為輕-中度污染，在海拔1001～1500 m和>2000 m的土壤受到，Pb和Hg的污染，且為輕-中度污染。不同植被下土壤重金屬受到的污染程度不同，重金屬Cd在5種植被下均受到污染，重金屬Pb只在梵凈山冷杉林地土壤中有污染，杜鵑和梵凈山冷杉林地土壤中土壤受到重金屬Hg的污染，且杜鵑林地土壤中土壤重金屬Hg的污染等級(jí)為中度。

2.3 林地土壤重金屬富集特征

2.3.1 不同剖面 20～40 cm土壤重金屬Hg富集因子最大(表8)，為3.67，0～20 cm、20～40 cm與40～60 cm土壤重金屬Cu和Pb的富集因子為1～2，土壤重金屬Cd和Hg在0～20 cm、20～40 cm與40～60 cm的富集因子為2～3，梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤中重金屬Cu、Cd、Pb及Hg等4種元素相對(duì)富集。重金屬Cr、Cd和Pb的富集因子隨著土壤剖面土層深度的增大，富集因子減小；重金屬Cu、Hg和As隨土壤剖面土層深度的增加，變化趨勢規(guī)律性不明顯。根據(jù)富集因子污染程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬Cd和Hg在0～20 cm、20～40 cm及40～60 cm剖面中均屬于中度污染。其余剖面的重金屬，其污染等級(jí)屬于無污染或無污染-弱污染。

2.3.2 不同海拔 不同海拔下重金屬富集因子隨海拔的增高其變化趨勢無明顯規(guī)律(表8)。重金屬Pb的富集因子在海拔1001～1500 m最高，重金屬Cr和Cd的富集因子在海拔1501～2000 m最高，重金屬Cu、Hg與As的富集因子在海拔>2000 m最高。除海拔500～1000 m的Cu和As，海拔1001～1500 m的Cr、Cu與As，海拔1501～2000 m的Cu和As的富集因子<1外，其余海拔中重金屬均>1，表明這些重金屬元素相對(duì)富集。參照富集因子污染程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬Cd在1501～2000 m海拔中均屬于顯著污染，在海拔500～1000 m、1001～1500 m及>2000 m中均屬于中度污染；重金屬Pb在海拔1001～1500 m、1501～2000 m及>2000 m中均屬于中度污染；重金屬Hg在海拔500～1000 m、1001～1500 m、1501～2000 m及>2000 m中均屬于中度污染；其余海拔的重金屬，其污染等級(jí)屬于無污染或無污染-弱污染。

項(xiàng)目Projects富集因子(g/kg)EFAlCrCuCdPbHgAs剖面Profile0～20cm19.200.811.083.371.762.940.7820～40cm21.280.741.172.741.573.670.8440～60cm19.510.681.602.551.142.040.55海拔Elevation500～1000m22.311.110.543.001.692.420.491001～1500m20.700.670.913.153.253.820.801501～2000m15.831.530.535.362.213.310.65>2000m15.841.011.134.063.234.921.19植被類型Vegetationtype紅豆杉20.421.130.592.971.801.230.62西南衛(wèi)矛14.861.170.663.672.202.380.79杜鵑18.121.281.543.272.184.241.12珙桐23.131.190.472.631.221.890.56梵凈山冷杉13.140.481.276.775.246.191.88貴州土壤元素背景值BackgroundvalueofsoilelementinGuizhouprovince33.17

2.3.3 不同植被 根據(jù)不同植被下重金屬的富集特征(表8)，紅豆杉、西南衛(wèi)矛與珙桐林地土壤重金屬Cr、Cd、Pb及Hg的富集因子>1，杜鵑植被林地土壤重金屬Cr、Cu、Cd、Pb、Hg及As等6種元素富集因子>1，梵凈山冷杉林地土壤重金屬Cu、Cd、Pb、Hg及As等5種元素富集因子>1，即這些元素在土壤中相對(duì)富集。梵凈山自然保護(hù)區(qū)5種植被林地土壤重金屬富集因子差異較大，梵凈山冷杉重金屬Cd的富集因子最大為6.77。紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐林地土壤重金屬Cd富集因子為2～5，西南衛(wèi)矛、杜鵑與梵凈山冷杉林地土壤重金屬Pb富集因子為2～5，西南衛(wèi)矛與杜鵑林地土壤重金屬Hg富集因子為2～5，表明這些元素在土壤中的污染程度屬于中度污染。梵凈山冷杉土壤中重金屬Cd、Pb和Hg的富集因子>5，其污染等級(jí)為顯著污染。

3 討 論

土壤重金屬作為構(gòu)成地殼的物質(zhì)之一，不斷地被暴露于土壤表層，并在自然環(huán)境中遷移運(yùn)動(dòng)，使土壤重金屬含量過高，并造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化、生態(tài)與環(huán)境惡化。梵凈山自然保護(hù)區(qū)作為一個(gè)世界上罕見的物種基因庫，為控制土壤重金屬對(duì)自然保護(hù)區(qū)野生動(dòng)植物資源的危害，分析保護(hù)區(qū)土壤重金屬來源是控制土壤重金屬危害的關(guān)鍵。土壤重金屬來源復(fù)雜，可來源于成土母質(zhì)的殘留，也可來自于化肥農(nóng)藥的施用、工業(yè)及交通直接或間接的大氣沉降等人為污染。土壤重金屬剖面分布特征對(duì)研究土壤中重金屬元素的分布特點(diǎn)、賦存狀況及遷移富集規(guī)律具有重要的意義[19]。土壤剖面重金屬垂直分布差異也可用于分析重金屬可能的起源，在重金屬人為污染起源情況下，重金屬主要積累在土表，而成土母質(zhì)殘留的重金屬常隨土壤剖面深度而增加[20]。梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬Cu主要來源于成土母質(zhì)的殘留，排除梵凈山自然保護(hù)區(qū)周圍的工業(yè)污染，梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地土壤重金屬Cr、Cd、Pb、Hg和As主要來源于大氣沉降的人為污染。大氣中As、Cd、Cr和Pb 的主要來源是化石燃料燃燒、金屬冶煉以及交通廢氣排放等，其中煤炭等化石燃料的燃燒是其共同的污染來源[21]。

土壤重金屬與土壤內(nèi)因和人類活動(dòng)有關(guān)，使得土壤重金屬含量不同，受污染程度也有一定的差異，其中人類活動(dòng)主要影響土壤中的重金屬的數(shù)量和種類[22]。梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤剖面對(duì)重金屬Cr、As、Cd及Hg的變化規(guī)律無影響，但重金屬Cu和Pb在不同剖面上表現(xiàn)出不同的規(guī)律。按元素在土壤剖面中的分布類型[23]，重金屬Cd和Pb屬于表層富集型，重金屬Cu屬于底層富集型，重金屬Cr、Hg及As屬于某一層富集型，而且均富集在20～40 cm的土層。梵凈山自然保護(hù)區(qū)海拔對(duì)林地土壤重金屬Cu、As、Cd及Hg影響不大，但重金屬Pb和Cr在不同海拔上差異較大，海拔500～1000 m和海拔1501～2000 m下重金屬含量Cr>Pb，海拔1001～1500 m和>2000 m下重金屬含量Pb>Cr。不同植被類型林地和不同海拔土壤重金屬有相似的趨勢，紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐、梵凈山冷杉等5種植被林地土壤重金屬含量Cu>As>Cd>Hg，紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐等4種林地土壤重金屬含量Cr>Pb，梵凈山冷杉植被林地土壤重金屬含量Pb>Cr。綜合來看，梵凈山林地土壤重金屬Cu、Pb及Cr等3種重金屬的分布受剖面、海拔及植被類型影響較大，今后研究中應(yīng)注意Cu、Pb及Cr分布的成因。

本研究對(duì)梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤重金屬的評(píng)價(jià)采用地積累指數(shù)法和富集因子法2種方法，2種評(píng)價(jià)方法下梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤受到重金屬的污染程度不同。地積累指數(shù)法下剖面土壤受到重金屬的污染等級(jí)為輕-中度污染，而富集因子法為中度污染，且40～60 cm剖面Hg在地積累指數(shù)中未受到污染，而用富集因子法評(píng)價(jià)時(shí)為中度污染。不同海拔下土壤重金屬評(píng)價(jià)與不同剖面土壤評(píng)價(jià)結(jié)果相似，富集因子法評(píng)價(jià)海拔1501～2000 m土壤Cd為顯著污染等級(jí)，富集因子法評(píng)價(jià)海拔1501～2000 m土壤的受到Pb污染，而地積累指數(shù)法顯示海拔1501～2000 m土壤的未受到Pb污染。梵凈山自然保護(hù)區(qū)5種植被下土壤采用地積累指數(shù)法評(píng)價(jià)分析杜鵑土壤受到重金屬Hg污染較嚴(yán)重，而富集因子顯示梵凈山冷杉下土壤重金屬Cd、Pb和Hg污染較嚴(yán)重，富集因子評(píng)價(jià)時(shí)西南衛(wèi)矛林地土壤的Pb及Hg和杜鵑林地土壤的Pb受到污染。富集因子法能夠反映人為活動(dòng)對(duì)重金屬的污染狀況，地積累指數(shù)法更注重自然成土過程中重金屬的累積情況，從梵凈山自然保護(hù)區(qū)重金屬的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，梵凈山自然保護(hù)區(qū)的土壤重金屬受到成土母質(zhì)影響的同時(shí)，人為活動(dòng)加劇了土壤重金屬的遷移，導(dǎo)致土壤受到重金屬的污染的種類和程度加深。

4 結(jié) 論

(1)梵凈山自然保護(hù)區(qū)林地重金屬Cd和Pb隨土壤深度的增加而減小，重金屬Cu隨土壤深度的增加而增加，重金屬Cr隨海拔增高先減小后增加再減小，重金屬Cd隨海拔增高先增加后減小，重金屬Pb、Cu、Hg及As隨海拔增高先增加后減小再增加，4個(gè)海拔高度下土壤均受到Cd的輕-中度污染。

(2)紅豆杉、西南衛(wèi)矛、杜鵑與珙桐等4種植被下以重金屬Cr含量最大，梵凈山冷杉植被林地土壤重金屬Pb含量最大。5種植被林地土壤土壤均受到Cd的污染，重金屬Pb只在梵凈山冷杉林地土壤中有污染，杜鵑和梵凈山冷杉林地土壤受到重金屬Hg的污染，且杜鵑林地土壤土壤重金屬Hg的污染等級(jí)為中度。

(3)梵凈山自然保護(hù)區(qū)土壤中重金屬Cu、Cd、Pb及Hg等4種元素相對(duì)富集。紅豆杉、西南衛(wèi)矛與珙桐林地土壤重金屬Cr、Cd、Pb及Hg的富集因子>1，杜鵑林地土壤重金屬Cr、Cu、Cd、Pb、Hg及As等6種元素富集因子>1，梵凈山冷杉林地土壤重金屬Cu、Cd、Pb、 Hg及As等5種元素富集因子>1，即相對(duì)富集。

[1]陳懷滿.環(huán)境土壤學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[2]James R L, Gene E L, John W F, et al. Cadmium toxicity amongwildlife in the Colorado Rocky Mountaion[J]. Nature,2000,406(13):181-183.

[3]范拴喜,甘卓亭,李美娟,等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(17):310-315.

[4]張珍明,石 磊,張玉武,等.梵凈山固氮優(yōu)勢維管植物垂直分布及土壤性狀特征[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,28(6):2624-2630.

[5]Rai P K. Heavy metal pollution in lentil ecosystem of sub-tropical industrial region and its phytoremediation[J]. International Journal of Phytoremediation, 2010,12(3): 226-242.

[6]吳明開,沈志君,劉 海,等.梵凈山自然保護(hù)區(qū)珙桐天然種群生命表與生存分析[J].生態(tài)學(xué)雜志,2012,31(6):1419-1424.

[7]李曉笑,王清春,崔國發(fā),等.瀕危植物梵凈山冷杉野生種群結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)特征[J].西北植物學(xué)報(bào),2011,31(7):1479-1486.

[8]王 艷,姚松林,祁 翔,等.梵凈山自然保護(hù)區(qū)南方紅豆杉資源分布現(xiàn)狀調(diào)查[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,22(4):1073-1076.

[9]王 錚,王 瑩,李 山,等.貴州省旅游業(yè)區(qū)位重構(gòu)研究[J].地理研究,2003(3):313-323.

[10]王瑞永,劉莎莎,王成章,等.不同海拔高度高寒草地土壤理化指標(biāo)分析[J].草地學(xué)報(bào),2009,17(5):621-628.

[11]黃威廉,屠玉麟,楊 龍.貴州梵凈山科學(xué)考察集[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1982.

[12]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000:205-226.

[13]劉鳳枝.農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測實(shí)用手冊[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001:590-598.

[14]張丹龍,方鳳滿,朱 哲,等.淮南城區(qū)小學(xué)校園石楠葉面塵重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].水土保持學(xué)報(bào),2016,30(2):328-333.

[15]趙慶令,李清彩,謝江坤,等.應(yīng)用富集系數(shù)法和地累積指數(shù)法研究濟(jì)寧南部區(qū)域土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].巖礦測試,2015,34(1):129-137.

[16]張 琪,劉媛媛,陳 敏,等,應(yīng)用地積累指數(shù)法評(píng)價(jià)南通市內(nèi)河沉積物中重金屬污染[J].干旱環(huán)境監(jiān)測,2012,26(1):28-31．

[17]張秀芝,鮑征宇,唐俊紅.富集因子在環(huán)境地球化學(xué)重金屬污染評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)科技情報(bào),2006,25(1):65-72．

[18]于瑞蓮,胡恭任,林燕萍,等.泉州城市表層土壤中金屬元素來源分析[J].礦物學(xué)報(bào),2012,32(1):156-164.

[19]周國華,馬生明,喻勁松,等.土壤剖面元素分布及其地質(zhì)、環(huán)境意義[J].地質(zhì)與勘探,2002(6):70-75.

[20]章明奎,王 浩,張慧敏.浙東海積平原農(nóng)田土壤重金屬來源辨識(shí)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(10):1946-1954.

[21]鄒天森,康文婷,張金良,等.我國主要城市大氣重金屬的污染水平及分布特征[J].環(huán)境科學(xué)研究,2015,28(7):1053-1061．

[22]韓春梅,王林山,鞏宗強(qiáng),等.土壤中重金屬形態(tài)分析及其環(huán)境學(xué)意義[J].生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(12):1499-1502.

[23]杜俊平,廖超英,田聯(lián)會(huì),等. 太白山自然保護(hù)區(qū)土壤重金屬含量及其分布特征研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(3):84-87.

DistributionandEnrichmentCharacteristicsofHeavyMetalsinSoilofWoodlandinFanjingMountainNatureReserve

LUO Qian1, ZHANG Zhen-ming2, XIANG Zhun2, HE Hong-zao2*

(1.Guizhou Normal College, Guizhou Guiyang 550018, China; 2.Guizhou Biological Institute, Guizhou Guiyang 550009, China)

【Objective】The aim of this paper is to provide the basic information and decision basis for rare plant conservation and tourism sustainable development in Fanjing Mountain Nature Reserve.【Method】The heavy metals in woodland soil with different profile, elevation and vegetation type in Fanjing Mountain Nature Reserve are investigated and evaluated and the enrichment characteristics is discussed by enrichment factor method.【Result】Cd and Pb content in soil decreases with increase of soil depth but Cu content in soil increases with increase of soil depth. Cr content in soil presents a decrease-increase-decrease trend with increase of elevation. Cd content in soil presents a first increase and then decrease trend with increase of elevation. Pb, Cu, H and As content in soil presents an increase-decrease-increase trend with increase of elevation. The content of heavy metals in soil withTaxuschinensis,Euonynushamiltonianus,RhododendronandDavidiainvolucratavegetation is Cr > Pb > Cu > As > Cd > Hg. The content of heavy metals in soil withAbiesfanjingshanensis vegetation is Pb > Cr> Cu> As> Cd> Hg. The enrichment factor of Cu, Cd, Hg and Pb in soil with 0-20, 20-40 and 40-60 cm depth is > 1. The enrichment factor of Cd, Pb and Hg in soil with an elevation of 500-1000, 1001-1500, 1501-2000 and >2000 m is > 1. The enrichment factor of Cu and As with an elevation of >2000m is > 1. The enrichment factor of Cr with an elevation of 500-1000 m is > 1. The enrichment factor of Cr, Cd, Pb and Hg in soil withT.chinensis,E.hamiltonianusandD.involucratavegetation is > 1. The enrichment factor of Cr,Cu, Cd, Hg and As in soil withRhododendronvegetation is > 1. The enrichment factor of Cu, Cd, Hg and As in soil withA.fanjingshanensisvegetation is > 1. The soil of woodland in Fanjing Mountain Nature Reserve is mainly affected by Cd, Pb and Hg.

Fanjing Mountain Nature Reserve; Soil; Heavy metal; Enrichment

1001-4829(2017)10-2352-08

10.16213/j.cnki.scjas.2017.10.032

2017-05-12

貴州科學(xué)院院基金(黔科院J字地合[2013]008); 貴州省省院合作項(xiàng)目(黔科合院地合[2013]7002);貴州省社發(fā)攻關(guān)項(xiàng)目(黔科合SY[2013]3152號(hào));貴州省科技廳社發(fā)攻關(guān)資助項(xiàng)目(黔科合SY字[2013]3157)

羅 倩(1979-)，女，貴州清鎮(zhèn)人，副教授，博士，從事生態(tài)學(xué)研究,E-mail:zhang6653579@163.com,*為通訊作者：賀紅早(1981-)，男，研究員，博士，從事土壤學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究，E-mail:41770779@sina.com。

X508

A

(責(zé)任編輯 劉忠麗)