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随着旅游业的迅猛发展，有关旅游地的环境污染和破坏问题也日益突出，作为对旅游干扰反应最为敏感的环境因子是生态系统的重要组成部分，土壤对生态系统的稳定和环境健康状况有重要的影响[1].国外研究旅游对景区土壤的影响始于20世纪70年代[2]，主要集中在游客践踏对土壤的影响、露营地土壤环境变化和游径建设及使用对土壤的影响3个方面[1].国内有关旅游对土壤环境的影响研究始于20世纪90年代，研究主要集中在对土壤理化性质和肥力等方面[3-7]的影响，王全辉等[8]、马建华等[2]、李丽娜等[9]研究发现旅游活动对景区土壤重金属含量造成了很大影响，景区土壤重金属污染程度高于参照样[10].目前，研究旅游活动对香格里拉景区土壤环境的影响，主要是针对单个景区的土壤理化性质、酶活性及肥力等方面[4, 11-13]，未见旅游活动对香格里拉县各景区土壤重金属污染的相关研究.本文选取香格里拉县普达措国家公园和纳帕海自然保护区为研究对象，深入分析旅游活动对土壤重金属的影响，旨在丰富旅游活动对高原生态脆弱景区土壤环境的影响理论，为高原生态脆弱景区旅游环境开发和管护提供科学依据.
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研究区位于滇西北迪庆州香格里拉县建塘镇，由纳帕海自然保护区和普达措国家公园组成，地处三江褶皱系与扬子准地台的交接地带，为横断山脉与滇中红色高原的转折处[11]，系滇、藏、川三省交界地区的典型旅游地之一，自然生态环境脆弱.地貌类型有高原面、山地、谷地和盆地、冰川等地貌[14].成土母质有冰碛物、冰水堆积物、坡积物、河积物、残积物、洪积物等.气候为高原寒温带西部型季风性湿润气候，其主要特征是长冬无夏，春秋相连，降水丰富，干湿季分明.植被包括6个植被型，11个植被亚型，34个群系，49个群落类型[14].源远流长的宗教文化和藏族风情、高寒典型代表的多样性物种、丰富的地质遗迹等，使得香格里拉县成为云南省最主要的旅游区之一，而纳帕海自然保护区和普达措国家公园是其主要的代表景区. 2011年香格里拉县接待游客数量达613.2万人[15]，2012年接待游客数量达757.21万人[16].根据实地调查估算，随着香格里拉县景区游客数量增长的同时，旅游活动产生的塑料袋、玻璃、布料、泡沫和石棉瓦等固体垃圾、废弃物也急剧增加，生活垃圾由2002年约50 t/d上升至2007年约70 t/d，到2011年则高达130 t/d.
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2012年5月，参考王全辉[8]的土壤野外采集方法进行土壤样品的采集.在普达措国家公园、丛古草原景点和纳帕海自然保护区依拉草原景点 (图 1)，沿游道两侧，选择旅游活动对地表环境影响较强烈或明显的地段设置土壤样地，在样地附近 (垂直距离约150 m)，选择旅游活动影响轻微的地段布设对应的土壤参照样地，每块样地面积为20×20 m，每个样地内随机选取10个点采集表层土壤 (0~20 cm) 混合样，采用四分法按对角线取1kg混合均匀土样，共采集18袋土壤样.按照《陆地生态系统土壤观测规范》[17]中的要求对土壤样品进行风干、制备为0.149 mm待测样品，并测定铜、锌、铅、铬、镉、砷和汞的含量.运用Excel和SPSS软件，对数据进行整理、运算和相关性分析.用Grapher9和GIS10.1软件绘图.
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1) 内梅罗综合污染指数法.用以全面反映土壤中各污染物的平均污染水平，评价土壤环境质量[18-19].计算公式为
式中：Pi表示第i种污染的单项污染指数；Ci为第i种污染物的实测值；Si为第i种污染物的评价标准，本文选用适合于自然保护区土壤环境的一级标准[20]为评价依据；Pi≤1.0，表示土壤未受污染，1.0＜Pi≤2.0为轻污染，2.0＜Pi≤3.0为中污染，Pi＞3.0为重污染[21]. P综为某样点 (或某区域) 所有元素的内梅罗综合污染指数；Pi max为某样点土壤重金属最大单项污染指数；Pi ave为某样点所有重金属单项污染平均值.一般将土壤重金属污染状况分为5个等级，P综≤0.7为安全级，0.7＜P综≤1.0为警戒级，1.0＜P综≤2.0为轻污染，2.0＜P综≤3.0为中污染，P综≥3.0为重污染[19].
2) 污染负荷指数法.用以评价区域所包含多种重金属成分共同构成，反映各个重金属对污染的贡献程度以及重金属在时间、空间上的变化趋势[22].计算公式为
式中：CFi表示元素i的最高污染系数，Ci表示元素i的实测值，Si表示元素i的背景值，本文选用云南省迪庆州的土壤元素背景值；PLi为某一点的污染负荷指数，n表示元素的个数；Plizone表示评价区域污染负荷指数，m表示采样点的个数.污染负荷指数一般分为4个等级，PLi＜1.0为无污染，1.0≤PLi＜2.0为中度污染，2.0≤PLi＜3.0为强污染，PLi≥3.0为极强污染[22].
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采用相关性分析的多元统计方法对数据进行处理，以解析重金属的主要来源.
2.1. 野外采样与室内分析
2.2. 土壤重金属污染评价方法
2.3. 统计与分析方法
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除H7-01、D1和D6外，研究区其余样点的土壤As含量均低于云南省迪庆州土壤元素背景值 (图 2)；混合样和对照样中的Hg含量均超过了背景值的7.45~7.53倍；H1，H7-01和H7-02的Cd含量明显超过对照样和背景值，其余各点的混合样和对照样与背景值的差异很小；除H2，H4，D3，D4和D7的Cu含量低于背景值外，其余样点的Cu含量均超过背景值；除4号样地混合样和对照样的Cr含量低于背景值，其余样点Cr含量均高于背景值；H4，H5和D5的Pb含量高于背景值，其余样点均低于背景值；H4，D4和D5的Zn含量低于背景值，其余样点均高于背景值.综上，研究区各样点均出现了不同重金属元素超标的情况，这说明旅游活动导致研究区各景点土壤重金属含量出现了不同程度的增长.
研究区混合样中重金属As，Hg，Cd，Cu，Cr，Pb和Zn的平均含量分别为10.16，0.291，0.52，38.67，83.78，42.26，130.27 mg/kg，对照样的平均含量为13.38，0.269，0.11，29.04，79.41，27.93，93.53 mg/kg，除了As和Hg外，混合样中Cu，Cd，Cr，Pb和Zn的平均含量超过对照样的13.3%，44.8%，10.6%，15.4%和13.9%.其中1号和4号样地混合样As和Hg含量均低于对照样，5号样地混合样Hg，Cr和Zn的含量明显低于对照样，6号样地对照样的As，Cu，Cr含量明显高于混合样，7-01号样地对照样的Hg含量高于混合样.造成1号、4号、5号、6号和7-01号样地混合样和对照样中某些重金属元素含量异常的主要原因是1号和4号样地混合样地有季节性的积水，在淹水还原条件下土壤中的Hg和As发生了迁移和转化；5号样地位于碧塔海海尾，是西线骑马观光路线的终点，而对照样植被比混合样好，受到动物践踏、啃食以及动物粪便的影响更大，土壤污染更严重；6号的对照样地靠近生活区，周围有大量的旅游和生活垃圾，导致土壤受重金属污染严重；7-01号参照样地植被为长苞冷杉林，混合样地为稀疏草甸，林地土壤中腐殖质含量较多，Hg是亲腐殖质的[22]，且土壤中腐殖质的含量与Pb的浓度呈正相关[23]，导致对照样的Hg和Pb含量更高.总之，旅游活动和放牧干扰强烈的地方，土壤重金属含量更高.
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研究区土壤重金属的单项污染指数从大到小依次表现为：Hg，Cd，Pb，Zn，Cu，Cr，As (表 1)，其中Cd，Cu，Cr，Pb和Zn的单项污染程度均表现为混合样高于对照样. Hg的单项污染指数均超过1，其中H6的单项污染指数最大为3.6，属于重污染，其余样点均属于轻污染至中污染；除H7为轻污染、D6为中污染外，其余样点均未受As污染；除样地1，4，6外，其余样地As的单项污染指数均表现为混合样高于对照样；除样点H1，H7-02为重污染、H7-01为中污染外，其余样点均未受Cd污染.除了样地3，5，6，其余样点Cd的污染程度均表现为混合样高于对照样，混合样的污染指数为对照样的4~20倍.除2号、4号样地以及样点D7未受Cu污染外，其余样点均受到Cu的污染.除H1、D6和5号、7-02为轻度污染外，其余样点均未受Cr污染. Pb的污染程度表现为：H5为重污染，H1，H2，H4，D4-01，D5和D7-01为轻污染，其余样点未受污染.除4号样地、D3、D6和D7未受Zn污染外，其余各样点为中等至轻污染.
从内梅罗综合污染指数看，样点H7-02污染程度最严重，其次是H1和H5，综合污染指数均大于3，为重污染，H6为中污染，其余混合样点为轻污染.除样点D3和D4-01为警戒级外，其余对照样点均为轻污染至中污染.除2号和4-02号样地外，其余样地混合样的污染程度高于对照样.混合样点的平均综合污染指数为2.7，为中度污染；对照样平均综合污染指数为1.54，属于轻污染.说明混合样受污染程度高于对照样，也说明受旅游活动等干扰越大，土壤重金属的污染程度更严重.
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研究区最高污染系数污染程度从大到小依次表现为：Hg，Cd，Cr，Zn，Cu，Pb，As (表 1).各样点Hg的最高污染系数均大于3，为极强污染；除D6为强污染，H7-01，D1为中度污染外，其余各样点的As均无污染；H1，H7为极强污染，H5，D3，D5为中度污染，其余样点均未受Cd污染；H7-01，D6为强污染，H3，H4，D3，D4和D7未受Cu污染，其余样点均为中度污染；除4号样地的Cr为无污染外，其余各样点均为中度污染；除H5为强污染，H4，D5为中度污染外，其余各样点Pb均为无污染；除4号样地和D3，D6，D7为无污染，H1为强污染外，其余各样点的Zn均为中度污染.
从污染负荷指数看，混合样点的污染程度从大到小依次表现为：H1，H7-02，H7-01，H5，H2，H3，H6，H4；H1污染程度最严重，为强污染；H4和H6为无污染；其余混合样点为中度污染.除D3，D4，D7无污染外，其余各对照样点均为中度污染.除4-01号、5号和6号的对照样污染程度高于混合样外，其余各样地的混合样污染程度更严重.研究区混合样污染负荷指数为1.06，对照样污染负荷指数为0.86，说明研究区混合样的整体污染程度高于对照样，也说明旅游干扰强度越大，景区土壤重金属污染越严重.
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土壤重金属的单项污染指数从大至小依次表现为：Hg，Cd，Pb，Zn，Cu，Cr，As，从内梅罗综合污染指数评价结果看，研究区的污染程度为警戒级至重污染，H7-02污染程度最严重，其次是H1和H5；最高污染系数从大至小依次表现为：Hg，Cd，Cr，Zn，Cu，Pb，As；污染负荷指数的评价结果为：各样点的污染程度为强污染至无污染，H1污染程度最严重，其次是H7-02.2种评价结果显示：Hg，Pb和Cr的评价结果差异较大，内梅罗污染指数评价结果的污染程度高于污染负荷指数.一是由于两种评价方法选取的背景值的差异，二是由于内梅罗综合污染指数突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响[22]，其评价结果受到最大值的影响很大.另外，由于污染程度评价标准不同也导致2种结果不同.
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研究区各样点均受到了不同重金属元素的污染，其中Hg污染最为严重；混合样污染程度高于对照样，样点H7-02和H1污染最严重.主要是由于干湿沉降是Hg进入土壤的主要途径[24]，旅游活动加剧了土壤中Hg的污染. H7位于属都湖公路旁，H1位于纳帕海湖滨，旅游人数较多，受到的干扰程度更大.
对研究区重金属含量进行两两相关分析，结果显示 (表 2)，Cu-As，Cd-Zn之间具有显著正相关关系，Cu-Cr，Cu-Zn，Cr-Zn之间具有极显著正相关关系.土壤重金属元素之间的显著正相关性说明在重金属元素沉积的过程中，这些重金属元素经历了相同的积蓄、运移情况变化趋势，还可以说明重金属的来源可能相同，也说明在自然条件下重金属元素之间具有极其密切的伴生性[25].说明研究区重金属元素Cu，Cr，Zn可能属于同一污染来源，可能主要来源旅游活动和生活产生的固体垃圾污染，如塑料制品、玻璃瓶、泡沫、卫生纸等.
3.1. 旅游活动对土壤重金属影响
3.1.1. 旅游活动对土壤重金属含量特征的影响
3.2. 土壤重金属污染评价及比较
3.2.1. 内梅罗综合污染指数评价
3.2.2. 污染负荷指数评价
3.2.3. 不同评价方法结果比较
3.3. 土壤重金属的来源
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1) 旅游活动已经导致研究区各景点的土壤重金属含量出现了不同程度的增长.研究区混合样中重金属As，Hg，Cd，Cu，Cr，Pb和Zn的平均含量分别为10.16，0.291，0.52，38.67，83.78，42.26，130.27 mg/kg，对照样的平均含量为13.38，0.269，0.11，29.04，79.41，27.93，93.53 mg/kg，混合样中Cu，Cd，Cr，Pb和Zn的平均含量超过对照样的13.3%，44.8%，10.6%，15.4%和13.9%，旅游活动导致研究区土壤中Hg，Cd，Cr以及混合土样中的Cu，Zn的含量均超过了迪庆州土壤背景值，其中各样点中Hg含量超过背景值7.45~7.53倍.
2) 旅游干扰强度越大，景区土壤重金属污染越严重.土壤重金属的单项污染指数从大到小依次表现为：Hg，Cd，Pb，Zn，Cu，Cr，As；旅游活动导致研究区土壤受到Hg污染，大多数样点受到了Cu，Pb，Zn的污染，少数样点还受As，Cd污染；大多数样点混合样受到的Cd，Cu，Cr，Pb和Zn的污染程度高于对照样.从内梅罗综合污染指数看，样点H7-02污染程度最严重，其次是H1和H5，均为重污染；混合样点的平均综合污染指数为2.7，为中度污染；对照样平均综合污染指数为1.54，属于轻污染.研究区最高污染系数污染程度从高至低依次表现为：Hg，Cd，Cr，Zn，Cu，Pb，As.从污染负荷指数看，混合样点的污染程度从高至低依次表现为：H1，H7-02，H7-01，H5，H2，H3，H6，H4；H1污染程度最严重，为强污染；H4和H6为无污染；其余混合样点为中度污染.混合样污染负荷指数为1.06，高于对照样污染负荷指数的0.86.
3) 研究区各样点均受到了不同重金属元素的污染，其中Hg污染最为严重，主要是由于干湿沉降是Hg进入土壤的主要途径，旅游活动加剧了土壤中Hg的污染.研究区重金属Cu，Cr和Zn的主要污染源可能是旅游活动和生活产生的固体垃圾污染.
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