洛川不同土地利用方式下土壤微量元素分布研究

池紅杏

(西北大學城市與環境學院，陜西 西安 710127)

洛川不同土地利用方式下土壤微量元素分布研究

池紅杏

(西北大學城市與環境學院，陜西 西安 710127)

以洛川蘋果園與農田土壤為研究對象，分析不同土地利用方式下土壤表層和土壤剖面微量元素含量變化特征。結果表明:不同的土地利用方式對土壤微量元素含量變化的影響差異顯著。蘋果園表層土壤中Mn、Zn、Cu、As四種微量元素的含量均高于農田，微量元素的分異類型在蘋果園和農田土壤中體現出明顯的差異性;在蘋果園與農田土壤剖面中，各微量元素的分布規律因元素種類而異。

微量元素;蘋果園;農田;洛川

微量元素是土壤的重要組成成分，是表征土壤環境質量的重要因子［1］，近年來微量元素在農業生產中的作用已得到廣泛關注，其在促進作物生長代謝、提高作物產量、品質等方面具有十分重要的作用［2］。土壤微量元素的組成及空間變化特征直接反映了土壤發育、成土及其演化過程［3］，土壤微量元素的空間變異規律是土壤成土母質和人為過程長期共同作用的結果［4］。洛川是全國重要的蘋果基地，農業生產重點縣，蘋果園與農田是本地區兩種較為普遍的土地利用方式，探討這兩種土地利用方式下土壤微量元素含量的變化，對比研究其對土壤微量元素的影響，對該區果樹合理施肥，提高產量和品質以及維持土壤微量元素肥力平衡和充分發揮微量元素在農業生產中的作用有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

洛川位于延安以南，是黃土高原面積最大、土層最厚的塬區［5］。平均海拔 1 072 m，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年均氣溫 9℃ ～10℃，年降水量 623.2 mm，無霜期167d，年積溫 3 729℃，日照率 56%，輻射總量 5.17×105J/cm2。平坦的塬面和較佳的水熱組合使該地區成為陜西重要的旱作農業和果業基地。

1.2 樣品采集與分析

選擇典型的蘋果林地土壤和典型的耕作土壤為研究對象，兩剖面點相距約1 000 m，具有相同的自然環境(地形、氣候、母質)。選定取樣點后，挖掘120cm ×100cm ×120cm樣坑，去掉表層松散層土壤，每5cm自上而下連續采土樣，在每個剖面取20個土樣，共40個。

土壤元素含量用荷蘭帕納科公司生產的X－Ray熒光光譜儀(PW2403)測定，實驗過程中加入標準樣品(GSS－1)并對部分樣品進行重復測定，分析結果在實驗誤差范圍內。該實驗在陜西師范大學環境演變實驗室完成。

2 結果與分析

2.1 表層土壤微量元素含量變化特征

表1 表層土壤微量元素含量變化 mg/kg

果樹體內微量元素的主要供給源是土壤，而土壤微量元素主要來自成土母質，其含量主要由成土母質和成土過程所決定［7］。由表1可以看出，蘋果園表層土壤中的微量元素含量與全國平均值相比，有一定差異。其中Mn元素含量為637.7～653.7 mg/kg，含量略高于全國平均值且 K 值為1.075，接近標準值。Zn元素在土層分布中并不均勻，在0～5 cm土層含量遠遠超過全國平均值，K值為2.125，表明該研究區表層土壤Zn元素相對富集。Cu元素在0～5 cm深度相對富集，隨深度增加含量遞減，但各層含量均高于全國平均值，K值為1.3左右，即含量接近標值類。As元素分布均勻，含量略高于全國均值。植物吸收的微量元素，主要與土壤中微量元素含量有關，因而農田對土壤中微量元素的含量也有很大影響。由表1可知，Mn元素含量為610～615.7 mg/kg，略高于全國平均值。Zn元素含量為 58.9～60.6 mg/kg，由上至下呈少量遞增趨勢，含量略低于全國平均值。Cu元素含量為22.7～23.4 mg/kg，隨土層深度增加而遞增，含量略低于全國平均值，K值為0.955。As元素分布均勻，含量略高于全國均值。

標準差用來描述一組數據偏離平均值的程度，反映了數據的穩定與波動、集中與分散的狀況。由表1可知，蘋果園表層土壤中Mn、Zn、Cu三種微量元素標準差均大于農田土壤，而As元素標準差則是農田大于蘋果園。表明在表層土壤，蘋果園中 Mn、Zn、Cu三種微量元素含量變化波動較大，分布不均勻，而農田土壤中這三種微量元素含量變化波動較小，分布相對于蘋果園較均勻;而As元素含量分布則正好相反。說明不同的土地利用方式對土壤中微量元素的含量影響各不相同，各微量元素在研究區土壤中的分布因元素種類而異。變異系數Cv反映了隨機變量的離散程度。一般認為Cv≤0.2 為弱分異型;0.2 ＜Cv≤0.5 為中等分異型;Cv＞0.5為強分異型［8－9］。由表1可知，研究區蘋果園土壤中微量元素大致可以分為3種類型。強分異型元素為Zn，元素含量變化波動較大，由62.3～381.8 mg/kg不等。中等分異型元素為Cu，元素含量變化波動也較大，相對小于Zn元素。弱分異型元素為Mn、As元素，含量在平均值附近波動，變幅較小。研究區農田土壤中微量元素的變異情況只有一種類型，即Mn，Zn，Cu、As四種元素都屬于弱分異型，元素含量在平均值附近波動，數值間變化極小。

對比分析蘋果園與農田的微量元素含量可以看出，蘋果園土壤中Mn，Zn，Cu、As四種元素含量都大于農田土壤中的含量，且都高于全國平均值。兩種土地利用方式下4種微量元素的豐度從大到小的順序與全國土壤平均值中其豐度的順序相一致。

2.2 土壤剖面微量元素含量分布

將從蘋果園與農田土壤中采集的剖面土樣分組處理，將0～20 cm土樣分為一組，20～40 cm分為一組，40～60 cm分為一組，60～80 cm分為一組，80～110 cm分為一組，共分為五組，取各組平均值，分別做出剖面含量變化圖，見圖1、圖2。并計算出蘋果園與農田剖面各微量元素的標準差(表2)。

圖1 蘋果園土壤微量元素剖面含量

微量元素含量在剖面中的分布可用來判斷微量元素在土壤中遷移積聚的行為［10］。土壤中元素含量隨著土層深度的不同而不同，這不僅受成土母質、成土環境和成土作用強度的影響，還受到人為因素的影響［11］。由圖1可知，研究區蘋果園土壤剖面不同深度土層中各微量元素含量具有較明顯的分布規律。其中，Zn和 Cu兩種元素的含量變化規律基本一致，其元素含量都是隨著土壤深度加深元素含量遞減，即這兩種元素都在表層土壤達到含量的最大值。而As元素的含量變化則相反，即隨著土層深度的增加含量增加，在底土層含量達到最大值。Mn元素的含量隨著土壤深度的增加而增加，在20～40 cm土層達到含量的最大值，從40 cm土層開始含量遞減。

圖2 農田土壤微量元素剖面含量

由圖2可知，雖然農田土壤中 Mn，Zn，Cu，As四種元素的含量各不相同，但是他們在土壤剖面中的分布規律有一定的相似性，即四種元素含量都隨土層深度的增加而遞增，至40～60 cm土層達到最大值，然后隨土層深度的增加含量遞減，但是最深土層含量均高于表層土壤含量，其中Mn和Zn的變化猶為明顯，Cu和 As的變化趨勢相對較弱?？芍?0～60 cm 土層為 Mn，Zn，Cu，As四種元素的富集層。

表2 蘋果園與農田微量元素剖面標準差

由表2可知，Mn、Zn、Cu三種微量元素的標準差都是農田＞蘋果園，即農田中這三種土壤微量元素的變化波動較大，As元素標準差則是蘋果園 ＞農田，即蘋果園中As元素含量變化波動較大。

由于陜西洛川地處我國黃土高原東部塬區，其發育的土壤微量元素含量沒有較大的差別，且降水量與溫度、地形等成土環境相同，故造成蘋果園與農田土壤微量元素含量差異的原因可能是人為因素的影響。水體－土壤－植物構成相互聯系和相互影響的生態系統，不同元素在土壤剖面中的含量及分布差異明顯，主要是受不同作物和耕作方式的影響［12］。耕作方式的不同導致微量元素遷移的深度不同。耕地被年復一年的翻耕，而蘋果園的管理則相對比較簡單，僅在樹下非定期的局部施肥，不必頻繁的翻動［13］。耕地表層受到人為耕作的擾動，使得耕地表層中的土壤微量元素向下遷移，而由于蘋果林地表層大量的枯枝落葉使得土壤中腐殖質含量較高，因此導致農田耕地表層土壤微量元素含量較蘋果林地含量低。

3 結論

(1)蘋果園表層土壤中 Mn、Zn、Cu、As四種微量元素含量均高于農田土壤微量元素含量，其中，蘋果園表層土壤微量元素分異類型為三種:強分異型元素為Zn，中分異型元素為Cu，弱分異型元素為 Mn和 As;農田表層土壤中四種微量元素都屬于弱分異型。

(2)在蘋果園土壤剖面中，Zn和 Cu兩種元素含量都隨著土層深度的增加而遞減，而As元素含量則隨著土層深度的增加而遞增，Mn元素主要聚積在20－40cm土層;在農田土壤剖面中，隨著土層深度的增加，四種微量元素含量都是先增加后遞減，遷移聚積在40～60cm土層。

(3)不同的土地利用方式對土壤微量元素分布影響差異顯著，在表層土壤中，Mn、Zn、Cu三種微量元素的分布波動性是蘋果園大于農田，而在土壤剖面中，這三種微量元素的分布波動性是農田大于蘋果園，As元素的分布變化完全相反。

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Study on Microelement Content in Soils for Different land Used in Luochuan

CHI Hong－xing
(College of Urban and Environment;Northwest University，Xi an 710127，Shaanxi)

The paper takes the apple orchard and farmland soil in Luochuan as the studied object and analyzes the distribution characteristic of microelements in surface soil and profile soil for different land.The results show that microelements in soils are obviously different for different land use. The contents of Mn，Zn，Cu，As in the surface soil of the apple orchard were higher than surface soil of farmland.The type of differentiation of microelement shows differences between the apple orchard and the farmland soil. In profile soils of the apple orchard and farmland，the distribution of microelement vary by element type.

Microelement;the apple orchard;the farmland and Luochuan

S153

A

1004－1184(2011)06－0136－03

2011－08－08

池紅杏(1987－)，女，內蒙古赤峰人，在讀碩士研究生，研究方向:區域發展與環境影響評價。