大气、水、土壤是环境的重要组成部分,土壤作为连接环境的纽带,具有重要的生态作用。随着近年来城市的快速发展,城市建设力度不断加大,忽视了土壤的生态作用,尤其是城市建设所使用的不透水材料硬化地表,引起了城市洪涝灾害、热岛效应等一系列问题,严重影响了城市的发展和人类的健康。而土壤质地作为土壤最基本的物理性质,对城市生态环境有重要的影响。本文从城市土壤质地的空间变异角度,重点分析其对水分性质带来的影响。由于城市土壤性质变异的复杂性,本文采取GIS和地统计学结合的方法研究上海城市样带土壤质地空间异质性。然后利用土壤水分转换函数,选取土壤水分特征曲线、土壤田间持水量、土壤饱和导水率等一些土壤水分参数进行估测,得到以下几条主要结论。1.从土壤质地统计特征可以看出,样带土壤粘粒的平均值为13.05%,土壤砂粒的平均值为6.96%,均属于中等强度空间变异,土壤砂粒的变异强度大于粘粒;样带土壤砂粒和粘粒半方差函数拟合模型均为高斯模型,具有较强的空间自相关性。在区级尺度上,徐汇区土壤粘粒的空间变异性同样小于砂粒的空间变异性,闵行区和奉贤区均有这一规律,土壤砂粒空间变异性为闵行>奉贤>徐汇;其空间结构模型以指数模型为主,块金系数上说,闵行区的粘粒和徐汇区的砂粒受随机性因素影响强,徐汇区的粘粒空间自相关性比其砂粒要强。在功能区上,土壤粘粒的变异系数为:工业区>交通绿地>居民区>浦江农田>公园,土壤砂粒在工业区变异性最大,其变异系数为0.89,呈现中等强度空间变异性;功能区的空间结构仍然以指数模型为主,块金系数以工业区的粘粒最大,说明工业区粘粒受到强烈的外界干扰。2.样带土壤有机质的平均值为20.53g/kg,属于中等强度空间变异;具有较强的空间自相关性徐汇区土壤有机质为球状模型,闵行区为高斯模型,奉贤区为高斯模型;徐汇区、闵行区、奉贤区有机质含量分别为:23.96g/kg、21.96g/kg、18.18g/kg,并且均属于中等程度空间变异性。从半变异函数可以看出,土壤有机质仍然是由结构性因素决定的;并且土壤有机质为指数模型。3.多尺度土壤质地空间分布规律表明,在样带尺度上,土壤砂粒总体上表现为西北低、东南高的特点,总的来说属于条带状分布,也就是从样带西北到其东南土壤砂粒是增加的趋势,由于土壤砂粒和土壤粘粒具有较好的互补性,因此粘粒具有和土壤砂粒相反的空间分布规律。城市化水平越低,其土壤砂粒含量越高,在城市样带中部闵行区,砂粒含量呈岛状分布,说明闵行土壤砂粒受强烈的外界人为因素影响,通过普通克里格插值获得结果,精度较高。在样区尺度上,中心城区徐汇区土壤砂粒出现从西向东增加的规律,呈条带状分布,高值区出现在徐汇东北部;且徐汇区土壤砂粒是通过交叉验证法得到结果,预测精度最高。徐汇区土壤粉粒呈带状分布,高值区分布在徐汇中部;土壤粘粒从西向东具有减少的趋势。闵行区土壤砂粒呈点状分布,空间分布规律不明显,低值区基本上分布在闵行区中部;土壤粘粒呈岛状分布,空间分布上具有复杂性。奉贤区土壤砂粒由北部向杭州湾方向递减,高值区分布在杭州湾地势较低的一带,呈较为明显的条带状分布;粘粒具有相反的规律,高值区主要在砂粒分布较少的地方。在不同功能区上,工业区土壤砂粒呈岛状分布,高值区主要分布在工业区北部一带;土壤粘粒呈岛状分布。农业区土壤砂粒呈条带状分布,规律性不明显,高值区主要分布在农业区的西南一带;粘粒呈现西低东高的趋势。居民区土壤砂粒也呈条带状分布,高值区分布在小区道路出口一带;粘粒是呈两边低、中间高的趋势。交通绿地土壤砂粒是北高南低。公园土壤砂粒呈条带状分布,土壤粘粒呈岛状分布。4.土壤有机质高含量高值区分布在徐汇区,低值区分布在奉贤区,土壤有机质含量从中心城区到郊区具有规律的递减趋势,说明在城市土壤中,土壤有机质含量空间分布与类活动强度密切相关的,且空间分布具有复杂性,并具有富集性。5.对水分性质的估测与分析通过土壤基本属性可以得到,土壤水分参数(土壤田间持水量、土壤饱和含水量、凋萎系数等)与土壤粘粒具有强烈的空间相关性,土壤饱和导水率与土壤沙粒密切相关。利用土壤水分转换函数估算一些土壤水分特征参数值;其中土壤饱和导水率为交通绿地>农业区>公园>居民区>工业区,说明不同功能区其导水性能不同。土壤饱和含水量为公园>交通绿地>工业区>农业区>居民区,说明不同功能区的持水供水性能不同。田间持水量居民区>农业区>工业区>公园>交通绿地。总体上看样带持水供水性能较低,对于土壤水分特征曲线,土壤水吸力与土壤含水量具有负相关性,通常在高吸力阶段主要是有土壤质地决定的,而在低吸力阶段主要由土壤有机质结构、容重等土壤属性所决定的。因此来说,提高土壤有机质含量,改善土壤结构,可以有效提高土壤持水供水特性,并可以有效的改良土壤。