黑河中游绿洲农田土壤微量元素含量的空间分布特征-论文.pdf

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1、第27卷第5期干旱区资源与环境V01．27No．52013年5月JournalofAridLandResourcesandEnvironmentMav．2013文章编号：1003—7578(2013)05—190—06黑河中游绿洲农田土壤微量元素含量的空间分布特征臧振峰，南忠仁，王胜利，李程程，颜斌(兰州大学资源环境学院，西部环境教育部重点实验室，兰州730000)提要：采用地统计学与GIS相结合的方法，对黑河中游绿洲农田土壤中cu、zn、Ni、Fe、Mn和co含量的空1司变异特征、分布规律进行了研究。结果表明：研究区土壤zn、Fe、Mn的含量平均值低于全国平均值，而cu、Ni、co

2、的平均值高于全国平均值，6种微量元素均具有中等程度变异，且各微量元素样本均符合正态分布；土壤cu、Ni含量的最佳半方差拟合模型为高斯模型，zn、Fe和Mn为球状模型，co为指数模型；土壤cu、zn、Ni、Fe、co具有中等程度的空间相关性，土壤Mn具有强烈的空间相关性；6种微量元素含量的变程大d,ltL~序为cu、Zn、Mn>Fe>Co>Ni；土壤cu、zn、Fe、Mn含量的空间分布特征相似，即总体上为由东南向西北降低，Ni、co含量呈现斑块状分布。研究区土壤中微量元素含量除Mn主要受自然因素影响外，其它各微量元素均受到自然因素和人为因素的双重影响。关键词：黑河中游；绿洲农田土壤；微

3、量元素；空间变异；空间分布中图分类号：X53文献标识码：A土壤是植物所需的微量元素的主要来源，尽管作物对微量元素的需求量较低，但缺乏时也会严重影响作物的正常生长发育、产量和品质，对人体健康造成直接影响，而当微量元素含量过高时，又会造成施肥的重金属污染，降低自然背景的土壤环境质量¨-31。土壤中微量元素的组成受成土母质、土壤类型、土壤物化性状、水分动态、自然环境特点及人类活动等共同影响，其空间分布特征是土壤母质成分和外源输入长期作用的结果，是土壤空间异质性的具体表现。因此，研究土壤微量元素空间分布特征，对于农业生产中微量元素肥料合理施用、保护土壤生态环境具有重要意义。地统计学以区域化变

4、量理论为基础，以变异函数为主要工具进行空间分析，能够很好地反映空间数据的结构性、相关性以及空间格局和变异J。对在一定范围内存在空间相关性的土壤来说，利用地统计学与GIS相结合的方法进行克里格(Kriging)插值，是分析土壤特性空间分布特征及其变异规律的一种有效方法l8J。土壤微量元素的含量能够反映土壤提供某种微量元素的能力，是有效态含量的基础，且对土壤微量元素含量及其空间分布特征的研究是涉及土壤地球化学和微肥应用的基础性工作。目前，我国对于微量元素含量空间分布特征的研究主要集中在中东部地区，对于西北干旱区土壤微量元素空间分布特征的研究多集中在其有效态含量方面¨，而有关西北干旱区绿洲

5、农田土壤微量元素含量空间分布特征研究的报道较少。文中以黑河中游张掖市山丹、民乐、甘州区、临泽和高台县农田土壤为研究对象，采用GIS与地统计学相结合的方法对土壤微量元素Cu、zn、Ni、Fe、Mn、Co含量的空间变异以及分布特征进行了研究，并探讨了其形成原因及影响因素，以期对西北干旱区土壤微量元素科学有效地管理、土壤环境保护以及土壤微肥合理施用提供理论依据。1材料与方法1．1研究区概况收稿日期：2012—5—25。基金项目：国家自然科学基金(51178209、91025015)资助。作者简介：臧振峰(1986一)，男，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为重金属污染过程与生态修复。E—ma

6、il：zangfengaa@163．com通讯作者：南忠仁，男，教授，E—mail：nanzhongren@lzu．deu．cn第5期臧振峰等黑河中游绿洲农田土壤微量元素含量的空间分布特征·191·研究区位于甘肃省河西走廊中部，黑河中游。包括张掖市民乐县、山丹县、甘州区、临泽县、高台县。东临武威，西连肃南裕固族自治县，南依祁连山，北靠金塔、内蒙古，并与巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠接壤，东经99。2459．1”101。2550”，北纬38。2011．539。5033．9”。该区土地总面积为187．71万hm，日照时间长，光热资源充足，年平均气温7．4，无霜期138d，多年平均降水量仅103

7、mm，年蒸发量约为1410mm，属于典型的温带大陆性干旱气候，灌溉便利，是黑河流域工农业比较发达的区域。研究区主要土壤类型为灌漠土，农田作物以小麦、玉米为主。1．2样品采集与分析采用网格布点与野外调查相结合的方法，利用GPS定位，在研究区域内共采集216个土壤样品，每个样品所取土壤均为农田表层土壤，深度为0—20cm，样品质量约1kg。采样点分布(图1)。土样带回后置于洁净、通风的实验室内进行自然风干，剔除石块及杂物，经研钵磨细过2mm的尼龙筛后用四分法取