城市化对绿地土壤磷素赋存形态及分布特征影响研究

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近年来,随着世界人口的不断增加,城市化成为社会发展的必然趋势,随着城市的扩张,大量自然用地被占用,建筑和道路密度增加,城市绿地结构及其空间配置也发生了改变,引发了一系列环境问题,其中,磷素问题尤为突出。因此,分析城市化进程下城市绿地空间配置及土壤磷素特征,并最终探求城市化对城市土壤磷素含量及分布的影响,对城市生态环境保护具有重要意义。本研究以成都市西部城市-城郊-卫星城梯度带为研究区域,将城市绿地分为公园绿地、公共绿地、道路绿地、居住绿地、交通绿地、耕地和林地7种绿地类型,基于GIS和RS技术,结合因子分析法,对成都市西部绿地系统景观空间格局现状进行定量分析,并结合野外采样及室内样品分析研究土壤水溶态有机、无机磷(Water-Po,Water-Pi),活性有机、无机磷(NaHCO3-Po,NaHCO3-Pi),中等活性有机、无机磷(NaOH-Po,NaOH-Pi),稳定有机、无机磷(HCl-Po,HCl-Pi),闭蓄态磷(Residual-P)、土壤全磷(TP)的空间分布及含量特征,并探求距离城市中心的距离、建筑及道路密度、绿地类型、绿地空间格局指数等城市化因子对城市土壤磷素的影响,得出以下研究结论:(1)研究区城市、城郊和卫星城绿地覆盖率分别为22.55%、56.64%和49.36%。其中,城市区域绿地主要以居住、交通和公共绿地为主,其次为公园绿地,城市中居住、交通和公共绿地斑块数量远高于其余绿地,这三种绿地类型斑块形状指数(LSI)、边界密度(PDL)大,最大斑块指数(LPI)小;城郊区域主要绿地类型为林地和耕地;温江城区绿地面积和绿地数量上都是耕地、林地、居住和交通绿地占优势。(2)比较采样点缓冲区内景观格局指数发现,斑块密度(PD)和LPI随着缓冲距离的增加呈降低趋势,而LSI、分割度(DIVISION)、香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)随着缓冲距离的增加呈增加趋势。在城市-城郊-卫星城梯度带上,斑块数量(NP)、PD、LSI、DIVISIONH和SHEI均为城市>卫星城>城郊,LPI和蔓延度(CONTAG)为卫星城>城郊>城市。(3)研究区土壤TP含量介于0.51-1.23 g/kg之间,平均值为0.83 g/kg,高于成都平原土壤P素背景值0.67 g/kg。土壤TP的变异系数为31%,变异强度中等,城市绿地土壤磷素的存在形态主要为无机磷,各形态P占总磷的百分比为:HCl-P(46.54%)>Residual-P(41.07%)>NaOH-P(10.12%)>NaHCO3-Pi(1.26%)>Water-P(0.63%),HCl-P为土壤P素的主要形态。在城市-城郊-卫星城梯度带上,土壤TP的空间分布表现出先降低后升高的趋势,而土壤Water-P和NaHCO3-P的高值区主要集中在城市中心北部区域,Water-Pi在绕城高速周围含量也较高。NaOH-P和HCl-P的高值区在成都市中心,NaOH-Pi和HCl-Pi在温江城区含量也显著高于城郊区域。(4)缓冲区内景观格局指数与土壤P素含量的相关性分析结果表明,除Water-Pi外,TP和其余组分P与PD、LSI、DIVISION和SHEI呈现出正相关关系,土壤P组分与LPI和CONTAG呈负相关关系,而SHDI与土壤P的相关性较低。本研究中土壤TP及各组分P素含量随着距城市中心距离的增加呈降低趋势,与建筑及道路密度呈现出显著正相关关系。(5)逐步多元线性模型的解释方差介于0.224-0.472之间,距离城市中心的距离、建筑密度、道路密度、绿地类型及CONTAG、SHDI和SHEI影响着土壤P含量的变化。其中,道路密度主要影响了Water-Pi、Water-Po、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po含量,而建筑密度对NaOH-Pi的含量影响较大,CONTAG参与了NaOH-Pi、NaOH-Po和HCi-Po方程的建立,SHDI解释了部分HCl-Pi含量的变化,SHEI参与了HCl-Po方程的建立。
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