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user: 4. 结果与分析 4.1. 不同恢复方式下的土壤重金属含量 从图3可看出不同恢复方式下，四种重金属含量除Zn外，其他三种含量差别不大。其中Zn的含量最高，人工恢复方式下达到128.26 mg/kg，自然恢复状态下达到72.97 mg/kg，两种恢复方式下相差55.29 mg/kg。Cu的含量最低，人工恢复方式下为39.32 mg/kg，自然恢复状态下为27.96 mg/kg。最低的重金属含量与最高相差达到100.30 mg/kg，人工恢复方式下达到128.26 mg/kg，自然恢复状态下达到72.97 mg/kg，两种恢复方式下相差55.29 mg/kg，两者相差近5倍。 图3. 不同恢复方式下的各土壤重金属含量 4.2. 不同恢复方式下的土壤重金属含量分析 土壤中各种重金属元素含量及其分布规律受多种因素的影响，如成土母质、气候、地形地貌、成土时间、生物活动和人类作用等 [ 27 ] 。由表4所示，无论何种恢复方式下Zn的平均含量值最大，人工恢复状态下达到79.56 mg/kg，自然恢复方式下为64.08 mg/kg；人工恢复下Cr的平均含量最低为29.38 mg/kg，自然恢复下平均含量最低为18.26 mg/kg。在这两种恢复方式下4种重金属的平均含量由低到高的排序有所不同，人工恢复方式下为：Zn > Cu > Pb > Cr，自然恢复方式下为Zn > Cu > Cr＞Pb。但人工恢复方式下4种重金属的变异系数在22.80%~60.95%之间，自然恢复下在28.37%~69.67%之间，表明在两种恢复方式下土壤中重金属含量分布比较均匀，存在一定的相似性。而方差结果显示，除Cu外(P > 0.05)，自然恢复方式下3种重金属的平均含量极显著低于人工恢复方式(P < 0.01)。说明不同恢复方式下，土壤对不同种类的重金属吸附及累积效果完全不同。 Table 4 Analysis of heavy metal contents in wounded soils under different restoration method 恢复方式 项目 Cr Pb Zn Cu 人工恢复 最小值 16.94 10.73 49.42 22.12 最大值 55.3 49.5 128.26 39.32 平均值 29.38 30.52 79.56 31.38 标准差 17.91 18.13 34.04 7.15 变异系数(%) 60.95 59.41 42.78 22.80 自然恢复 最小值 10.06 11.39 46.93 18.16 最大值 52.29 34.16 85.3 61.27 平均值 27.75 18.26 64.08 37.09 标准差 19.33 10.67 18.18 18.63 变异系数(%) 69.67 58.43 28.37 50.23 显著性差异 0.002 0.003 0.000 0.054 四川省土壤背景值 79 30.9 86.5 31.1 土壤环境质量标准 ≤ (II级) 250 250 200 50 表4. 不同恢复方式下的土壤重金属含量分析(mg/kg) 从表5还可看出，人工恢复下，Cu的平均含量(31.38 mg/kg)略高于四川省的土壤背景值(31.1 mg/kg)低于全国土壤背景值(II类)，其余3种重金属的平均含量都低于四川省土壤背景值和全国土壤背景值GB15618-1995 (II类)。自然恢复状态下，Cr (10.06~52.29 mg/kg)、Pb (11.39~34.16 mg/kg)、Zn (46.93~85.3 mg/kg)、Cu (18.16~61.27 mg/kg)，除Pb最大值(34.16 mg/kg)和Cu最大值(61.27 mg/kg)比四川省背景值(Pb: 30.9 mg/kg Cu: 31.1 mg/kg)高外，否则其他重金属含量均未超过我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的II级标准值。表明该研究区可用于林业用地，但在选择树种时应该注意种植对Cu富集性强或者抗逆性强的乔木或者灌木植物。 4.3. 不同恢复方式下土壤重金属及其化学性质指标间的相关性分析 同一研究区域土壤中重金属污染物的含量大小受多种化学性质的影响。通过分析土壤中重金属及其化学性质指标间的相关性就可初步推测出重金属含量受化学指标影响的大小是否相同，若存在显著相关性则说明影响较大，若不存在显著的相关性则影响较小 [ 28 ] ，因此用SPSS 19.0对两种恢复方式下的土壤重金属含量进行相关性分析。 Table 5 Coefficients between heavy metal elements and their correlation between the element and its chemical indexes under different restoration method 恢复方式 Cr Pb Zn Cu SOC TN NH 4 + -N NO 3 − -N TP IP TK 人工恢复 Cr 1 0.783* 0.713** 0.423* −0.767* −0.668* −0.459* 0.192 0.279 0.234 0.5* Pb 1 0.945** 0.448* −0.655* −0.457* −0.398* 0.189 0.558* 0.398 0.518** Zn 1 0.595* −0.534* −0.289* −0.375 0.205* 0.555 0.317* 0.394** Cu 1 −0.391* −0.289* −0.189* 0.035* 0.025* −0.373 0.383* 自然恢复 Cr 1 0.373* 0.494** 0.271* −0.154* −0.445* −0.303* 0.073 0.331 0.403 0.587* Pb 1 0.967** 0.668* −0.614* −0.154* −0.145* 0.275 0.354* 0.05 0.51** Zn 1 0.511* −0.253* −0.653* −0.231* 0.138 0.673* 0.57* 0.6** Cu 1 −0.62* −0.626* −0.076* 0.334 0.51* −0.261 0.056 表5. 不同恢复方式下重金属元素间及其与各化学指标的相关系数 *在0.05水平(双侧)上显著相关；**在0.01水平(双侧)上显著相关。 由表5可见，人工恢复和自然恢复方式下土壤中Cr、Pb、Zn、Cu含量之间呈极显著正相关，相关系数(R)分别在0.423~0.945和0.271~0.967之间；Zn元素与Cr和Pb两种元素相关性在0.01水平上显著相关(可推测出这三种元素可能来源相同)，其余元素之间在0.05水平上显著相关；两种恢复方式下土壤四种重金属元素与SOC (有机碳)、TN (总氮)和 NH 4 + -N (铵态氮)在0.05水平上为显著负相关；Cu元素与IP (无机磷)为负相关，其余三种金属元素为正相关；四种元素与 NO 3 − -N 、TP、IP的相关性不显著。总体来说不同的化学指标与各种重金属之间的相关系数各不相同，对各种重金属含量的影响也不相同。 4.4. 不同恢复方式下土壤重金属污染评价 由表6可以看出，以四川省土壤背景值和全国Ⅱ级土壤环境质量标准值作为评价标准，两种恢复方式下的综合污染指数都在2以下，为轻污染；在相同的成土母岩条件下，人工恢复方式下的土壤重金属的综合污染指数(P)明显高于天然恢复，表明人工恢复可能对当地土壤造成轻微的重金属污染。从单因子污染指数(Pi)来看，以四川省土壤背景值为评价标准时：人工恢复方式下Cr的Pi < 1，处于清洁状态，Pb、Cu、Zn，1 < Pi < 2，属于轻污染程度，污染指数的大小排序为：Cr < Cu < Zn < Pb；自然恢复方式下除Pb的Pi值大于1外(轻污染)，其他重金属元素都在1以下，属于清洁未污染状态。以全国II级土壤环境质量标准值为评价标准时：人工恢复和自然恢复方式下Cr、Pb、Zn、Cu的Pi值均小于1，污染指数的大小排序分别为：Pb < Cr < Zn < Cu，并且人工恢复方式下的各金属元素的污染指数均高于自然恢复，可见，就土壤重金属来看，人工恢复对其起到负面影响。 Table 6 Assessment indexes of heavy metal pollution in wounded soils under different restoration method 恢复方式 评价标准 单因子污染指数(Pi) 综合污染指数(P) Cr Pb Zn Cu 人工恢复 四川省土壤背景值 0.7 1.60 1.48 1.26 1.44 土壤环境质量标准 ≤ (II级) 0.22 0.20 0.64 0.79 0.64 自然恢复 四川省土壤背景值 0.66 1.11 0.84 0.90 0.998 土壤环境质量标准 ≤ (II级) 0.21 0.14 0.36 0.56 0.45 表6. 不同恢复方式下土壤重金属污染评价指数 4.5. 不同恢复方式下土壤重金属的潜在生态风险评价 从潜在生态风险评价结果(表7)来看，无论是以四川省土壤背景值还是全国II级土壤环境质量标准值作为参比值，人工恢复和自然恢复下四种土壤重金属元素的潜在生态危害系数(Ei) < 40，潜在生态危害指数(RI) < 90均属于轻微生态危害水平。在同一种参比背景值下，相比两种恢复方式，人工恢复下的潜在生态危害系数及潜在生态危害指数均大于自然恢复状态下的值，可推测出人工干预的土壤恢复存在的重金属潜在生态危害较自然恢复下的高，如果只关注修复过程中研究区土壤重金属存在的潜在生态风险大小，建议选择自然恢复效果更佳。 Table 7 Ecological coefficient and index of potential hazard of heavy metals in wounded soils under different restoration method 恢复方式 参比值 潜在生态危害系数(E i ) 潜在生态危害指数(RI) Cr Pb Zn Cu 人工恢复 四川省土壤背景值 1.4 8 1.48 6.3 17.18 土壤环境质量标准 ≤ (II级) 0.44 1 0.64 3.95 6.03 自然恢复 四川省土壤背景值 1.32 5.55 0.84 4.5 12.21 土壤环境质量标准 ≤ (II级) 0.42 0.7 0.36 2.8 4.28 表7. 不同恢复方式土壤重金属的潜在危害生态系数及指数