黑河中游綠洲農(nóng)田土壤微量元素含量的空間分布特征-論文.pdf

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1、第27卷第5期干旱區(qū)資源與環(huán)境V01．27No．52013年5月JournalofAridLandResourcesandEnvironmentMav．2013文章編號：1003—7578(2013)05—190—06黑河中游綠洲農(nóng)田土壤微量元素含量的空間分布特征臧振峰，南忠仁，王勝利，李程程，顏斌(蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，西部環(huán)境教育部重點實驗室，蘭州730000)提要：采用地統(tǒng)計學(xué)與GIS相結(jié)合的方法，對黑河中游綠洲農(nóng)田土壤中cu、zn、Ni、Fe、Mn和co含量的空1司變異特征、分布規(guī)律進行了研究。結(jié)果表明：研究區(qū)土壤zn、Fe、Mn的含量平均值低于全國平均值，而cu、Ni、co

2、的平均值高于全國平均值，6種微量元素均具有中等程度變異，且各微量元素樣本均符合正態(tài)分布；土壤cu、Ni含量的最佳半方差擬合模型為高斯模型，zn、Fe和Mn為球狀模型，co為指數(shù)模型；土壤cu、zn、Ni、Fe、co具有中等程度的空間相關(guān)性，土壤Mn具有強烈的空間相關(guān)性；6種微量元素含量的變程大d,ltL~序為cu、Zn、Mn>Fe>Co>Ni；土壤cu、zn、Fe、Mn含量的空間分布特征相似，即總體上為由東南向西北降低，Ni、co含量呈現(xiàn)斑塊狀分布。研究區(qū)土壤中微量元素含量除Mn主要受自然因素影響外，其它各微量元素均受到自然因素和人為因素的雙重影響。關(guān)鍵詞：黑河中游；綠洲農(nóng)田土壤；微

3、量元素；空間變異；空間分布中圖分類號：X53文獻標(biāo)識碼：A土壤是植物所需的微量元素的主要來源，盡管作物對微量元素的需求量較低，但缺乏時也會嚴(yán)重影響作物的正常生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)，對人體健康造成直接影響，而當(dāng)微量元素含量過高時，又會造成施肥的重金屬污染，降低自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量¨-31。土壤中微量元素的組成受成土母質(zhì)、土壤類型、土壤物化性狀、水分動態(tài)、自然環(huán)境特點及人類活動等共同影響，其空間分布特征是土壤母質(zhì)成分和外源輸入長期作用的結(jié)果，是土壤空間異質(zhì)性的具體表現(xiàn)。因此，研究土壤微量元素空間分布特征，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微量元素肥料合理施用、保護土壤生態(tài)環(huán)境具有重要意義。地統(tǒng)計學(xué)以區(qū)域化變

4、量理論為基礎(chǔ)，以變異函數(shù)為主要工具進行空間分析，能夠很好地反映空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)性、相關(guān)性以及空間格局和變異J。對在一定范圍內(nèi)存在空間相關(guān)性的土壤來說，利用地統(tǒng)計學(xué)與GIS相結(jié)合的方法進行克里格(Kriging)插值，是分析土壤特性空間分布特征及其變異規(guī)律的一種有效方法l8J。土壤微量元素的含量能夠反映土壤提供某種微量元素的能力，是有效態(tài)含量的基礎(chǔ)，且對土壤微量元素含量及其空間分布特征的研究是涉及土壤地球化學(xué)和微肥應(yīng)用的基礎(chǔ)性工作。目前，我國對于微量元素含量空間分布特征的研究主要集中在中東部地區(qū)，對于西北干旱區(qū)土壤微量元素空間分布特征的研究多集中在其有效態(tài)含量方面¨，而有關(guān)西北干旱區(qū)綠洲

5、農(nóng)田土壤微量元素含量空間分布特征研究的報道較少。文中以黑河中游張掖市山丹、民樂、甘州區(qū)、臨澤和高臺縣農(nóng)田土壤為研究對象，采用GIS與地統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的方法對土壤微量元素Cu、zn、Ni、Fe、Mn、Co含量的空間變異以及分布特征進行了研究，并探討了其形成原因及影響因素，以期對西北干旱區(qū)土壤微量元素科學(xué)有效地管理、土壤環(huán)境保護以及土壤微肥合理施用提供理論依據(jù)。1材料與方法1．1研究區(qū)概況收稿日期：2012—5—25。基金項目：國家自然科學(xué)基金(51178209、91025015)資助。作者簡介：臧振峰(1986一)，男，河南商丘人，碩士研究生，研究方向為重金屬污染過程與生態(tài)修復(fù)。E—ma

6、il：zangfengaa@163．com通訊作者：南忠仁，男，教授，E—mail：nanzhongren@lzu．deu．cn第5期臧振峰等黑河中游綠洲農(nóng)田土壤微量元素含量的空間分布特征·191·研究區(qū)位于甘肅省河西走廊中部，黑河中游。包括張掖市民樂縣、山丹縣、甘州區(qū)、臨澤縣、高臺縣。東臨武威，西連肅南裕固族自治縣，南依祁連山，北靠金塔、內(nèi)蒙古，并與巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠接壤，東經(jīng)99。2459．1”101。2550”，北緯38。2011．539。5033．9”。該區(qū)土地總面積為187．71萬hm，日照時間長，光熱資源充足，年平均氣溫7．4，無霜期138d，多年平均降水量僅103

7、mm，年蒸發(fā)量約為1410mm，屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，灌溉便利，是黑河流域工農(nóng)業(yè)比較發(fā)達的區(qū)域。研究區(qū)主要土壤類型為灌漠土，農(nóng)田作物以小麥、玉米為主。1．2樣品采集與分析采用網(wǎng)格布點與野外調(diào)查相結(jié)合的方法，利用GPS定位，在研究區(qū)域內(nèi)共采集216個土壤樣品，每個樣品所取土壤均為農(nóng)田表層土壤，深度為0—20cm，樣品質(zhì)量約1kg。采樣點分布(圖1)。土樣帶回后置于潔凈、通風(fēng)的實驗室內(nèi)進行自然風(fēng)干，剔除石塊及雜物，經(jīng)研缽磨細過2mm的尼龍篩后用四分法取