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(hào)：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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000)提要：采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS相結(jié)合的方法，對(duì)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(jìn)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(guó)平均值，而cu、Ni、co

2、的平均值高于全國(guó)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(qiáng)烈的空間相關(guān)性；6種微量元素含量的變程大d,ltL~序?yàn)閏u、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(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A土壤是植物所需的微量元素的主要來(lái)源，盡管作物對(duì)微量元素的需求量較低，但缺乏時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)人體健康造成直接影響，而當(dāng)微量元素含量過(guò)高時(shí)，又會(huì)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(dòng)態(tài)、自然環(huán)境特點(diǎn)及人類活動(dòng)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(zhǎng)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(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中微量元素肥料合理施用、保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境具有重要意義。地統(tǒng)計(jì)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(jìn)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(duì)在一定范圍內(nèi)存在空間相關(guān)性的土壤來(lái)說(shuō)，利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS相結(jié)合的方法進(jìn)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(duì)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(guó)對(duì)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(duì)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(bào)道較少。文中以黑河中游張掖市山丹、民樂(lè)、甘州區(qū)、臨澤和高臺(tái)縣農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，采用GIS與地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)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(jìn)行了研究，并探討了其形成原因及影響因素，以期對(duì)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(hù)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?；痦?xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51178209、91025015)資助。作者簡(jiǎn)介：臧振峰(1986一)，男，河南商丘人，碩士研究生，研究方向?yàn)橹亟饘傥廴具^(guò)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(lè)縣、山丹縣、甘州區(qū)、臨澤縣、高臺(tái)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(wàn)hm，日照時(shí)間長(zhǎng)，光熱資源充足，年平均氣溫7．4，無(wú)霜期138d，多年平均降水量?jī)H103

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(dá)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(diǎn)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(gè)土壤樣品，每個(gè)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(diǎn)分布(圖1)。土樣帶回后置于潔凈、通風(fēng)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行自然風(fēng)干，剔除石塊及雜物，經(jīng)研缽磨細(xì)過(guò)2mm的尼龍篩后用四分法取