渭南地區農業土壤中CuFeMn含量及分布

胡明+鐘文忠+高立

摘要:研究了渭南地區農業土壤中Cu、Fe、Mn的含量及分布特征。結果表明,渭南地區農業土壤中銅的平均含量為69.42 mg/kg,東部、東北部、西部和東南部含量較高,南部和中部則較低;渭南地區農業土壤中鐵的平均含量為22 396.25 mg/kg,中部、南部和西部較高,東北部、東部和東南部都較低;渭南地區農業土壤中錳的平均含量為401.55 mg/kg,西部、中部、南部、東北部較高,東部、東南部較低。

關鍵詞:農業土壤;銅;鐵;錳;含量及分布;渭南地區

中圖分類號:S153.6+1文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2530-03

Contents and Distribution of Cu, Fe and Mn in Anthropogenic Soil of Weinan District

HU Ming1,ZHONG Wen-zhong2,GAO Li3

(1.College of Chemistry and Life Science, Weinan Teachers University, Weinan 714000, Shaanxi,China; 2.Peoples Liberation Army 61699 Army, Zhijiang 443200, Hubei, China; 3.Agriculture Breau of Xishui County, Xishui 438200, Hubei, China)

Abstract: The contents and distribution characteristics of Cu, Fe and Mn in anthropogenic soil of Weinan areas were studied.The results showed that the average content of Cu in anthropogenic soil in various areas of Weinan city was 69.42 mg/kg. The content of Fe in east, north, west and southeast areas was higher than that in the south and middle arear with the mean value content of Fe in anthropogenic soil in various areas of Weinan city of 22 396.25 mg/kg. The tendency of gradual decreasingwas from middle, south and west to the northeast,east and southeast. The mean value content of Mn in anthropogenic soil in various areas of Weinan city was 401.55 mg/kg and was gradual decreased form the west, middle, south and northeast to the east, and southeast.

Key words: anthropogenic soil; Cu; Fe; Mn; content and distribution; Weinan area

基金項目:渭南市科技創新扶持項目(2013KYJ-2);渭南師范學院項目(13YKP008)

土壤作為人類長期生存和發展的最基本、最重要的自然資源之一,關系到生態系統、資源和環境的可持續發展;隨著人類社會持續不斷地發展,人口、資源和環境之間的矛盾日益尖銳,人們對于土壤本質的認識也在不斷地深化和擴展,土壤環境質量變異規律成為國內外學者研究和關注的一個焦點。而土壤中微量元素是土壤環境質量的重要指標之一[1],其組成和變化特征指示了土壤中的地球化學信息[2]。

國外學者早在20世紀60年代就提出研究土壤空間變異性,并對土壤化學性質的空間變異性開展了大量的研究工作,如Burgess等[3]和Webster等[4]較為成功的研究探索推動了土壤養分空間變異性的研究,我國土壤學者對土壤中大量元素空間變異特征也作了許多研究,但對于土壤微量元素的空間變異與分布的研究較少[5]。為此,以陜西省渭南市的農業土壤為研究區,調查該地區農業土壤中微量元素的豐缺狀況,對當地農業的可持續發展、農業結構的合理調整和土壤生態環境的保護具有一定的參考價值。

1材料與方法

1.1研究區域概況

渭南市位于黃河中游,陜西省關中平原東部,108°58′—110°35′E和34°13′—35°52′N,屬暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候,四季分明,光照充足,雨量適宜。除秦嶺山區外,年日照時間2 009.0~2 528.1 h,年均氣溫11.5~13.6 ℃,0 ℃以上積溫4 250.3~5 022.9 ℃,≥10 ℃積溫3 780.8~4 509.4℃,是關中地區熱量的高值區。年無霜期為199~224 d,年降水量508~608 mm。

1.2研究方法

2010年5月,通過對陜西省渭南市的富平縣、蒲城縣、華縣、潼關縣、韓城市和大荔縣等六縣進行農業土壤樣采集,共采集土壤樣品180個,采樣深度為0~40 cm。將土壤樣品自然風干后取出土壤內雜質成分,使用AS-4000型便攜式土壤重金屬測量儀測定土壤銅、鐵、錳的含量。

2結果與分析

2.1渭南地區農業土壤中銅元素含量及分布特征

渭南市各縣、市農業土壤中銅元素的平均含量為46.82~106.67 mg/kg,其中,大荔縣銅的平均含量最高,達到106.67 mg/kg,最大值為167.00 mg/kg,最小值為38.00 mg/kg;蒲城縣銅的平均含量最低,僅為46.82 mg/kg,最大值為72 .00 mg/kg,最小值為34.00 mg/kg;華縣銅的平均含量為49.88 mg/kg,略高于蒲城縣,最大值為74.00 mg/kg,最小值為38.00 mg/kg;韓城市銅的平均含量為86.00 mg/kg;潼關縣銅的平均含量為57.83 mg/kg;富平縣銅的平均含量為69.33 mg/kg。從整體來看,渭南地區農業土壤中銅元素平均含量的空間變化較大,區域間的差異也比較明顯,具體情況如圖1所示。

2.2渭南地區農業土壤中鐵元素含量及分布特征

渭南市各縣、市農業土壤中鐵元素的平均含量為18 730.5~26 087.0 mg/kg,其中,潼關縣鐵的平均含量為18 730.5 mg/kg,最大值為25 672.0 mg/kg,最小值為10 629.0 mg/kg;蒲城縣鐵的平均含量為26 087.0 mg/kg,最大值為34 649.0 mg/kg,最小值為20 887.0 mg/kg;富平縣鐵的平均含量為24 793.0 mg/kg,最大值為29 714.0 mg/kg,最小值為17 030.0 mg/kg;大荔縣鐵的平均含量為19 630.9 mg/kg,最大值為29 299.0 mg/kg,最小值為5 999.0 mg/kg;韓城市鐵的平均含量為1 9691.1 mg/kg,最大值為24 862.0 mg/kg,最小值為14 886.0 mg/kg;華縣鐵的平均含量為25 445.0 mg/kg,最大值為30 549.0 mg/kg,最小值為19 081.0 mg/kg(圖2)。

渭南地區農業土壤中鐵元素含量的空間變化具有一定的連續性,且含量比較集中,大部分采樣點鐵的含量為20 000.0 mg/kg左右,波動幅度不大,只有少數采樣點鐵的含量偏高或偏低。潼關縣農業土壤中鐵元素變化比較穩定,潼關縣農業土壤采樣點的鐵含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈現出一定規律的上下波動。蒲城縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化與潼關縣相比,除波動的中軸位置有所變動外,波動較穩定。有4個點的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采樣點的鐵元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范圍內,波動幅度較小。富平縣農業土壤中鐵元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范圍內波動,與蒲城縣的情形相類似,與整個渭南地區土壤鐵含量的空間變化也比較吻合。大荔縣農業土壤鐵元素含量變化的幅度較大,波動范圍為5 999.0~29 299.0 mg/kg,絕大多數采樣點的鐵元素含量在20 000.0 mg/kg左右,僅有兩個采樣點的含量低于10 000.0 mg/kg,其農業土壤中鐵的分布規律與整個渭南地區農業土壤中鐵元素含量的變化仍然沒有太大的差別。韓城市農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為14 886.0~24 862.0 mg/kg,波動幅度不大。華縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為19 081.0~30 549.0 mg/kg,波動幅度不大,具有較強的穩定性。

2.3渭南地區農業土壤中錳元素含量及分布特征

渭南市各縣、市農業土壤中錳元素的含量如下:潼關縣農業土壤中錳平均含量為315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城縣錳平均含量為441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平縣錳平均含量為453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔縣錳平均含量為341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韓城市錳平均含量為418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;華縣錳平均含量為438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(圖3)。

渭南地區農業土壤中錳元素的含量相對較低:絕大多數地區農業土壤中錳在200.00~600.00 mg/kg的范圍內波動;極個別采樣點的錳元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地區農業土壤中錳元素從整體上來說差異不大,各農業土壤采樣點間的波動連續而緊湊,具有一定的穩定性。

潼關大多數地方農業土壤中錳元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范圍內,呈現出較為連續的波動,僅有極個別地方的含量在波動范圍之外。因而潼關縣農業土壤中錳元素空間分布變化的穩定性還是很明顯的。

蒲城縣農業土壤中錳元素含量的空間變化比較平緩。錳的含量在337.00~614.00 mg/kg的范圍內波動,蒲城縣各地方農業土壤錳元素的含量比較穩定。

富平縣農業土壤中錳元素含量空間變化較穩定,錳含量在302.00~644.00 mg/kg的范圍內波動,僅有兩個點的值略高于600.00 mg/kg,分別為610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,說明富平縣的農業土壤中錳元素含量的空間分布除極個別點外其他樣點較穩定,波動的幅度不大,規律性非常明顯。

大荔縣農業土壤錳元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范圍內。大荔縣農業土壤中錳元素含量的空間分布變化與渭南地區錳元素含量的空間分布變化基本類似。

韓城市各地方農業土壤中錳元素的空間分布主要在340~590 mg/kg的范圍內波動。

華縣各地方農業土壤中錳元素含量的空間變化總體上比較穩定,主要在400~500 mg/kg范圍內波動。

3結論

對渭南地區180個采樣點所采集的農業土壤樣品中的Cu、Fe、Mn進行分析結果表明:

1)渭南地區銅元素含量以東部大荔縣最高,東北部的韓城市、西部的富平縣、東南部的潼關縣次之,南部的華縣、中部的蒲城縣較低。

2)渭南地區鐵元素含量以中部的蒲城縣、南部的華縣、西部的富平縣較高,東北部的韓城市、東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低。

3)渭南地區錳元素含量以西部的富平縣、中部的蒲城縣、南部的華縣、東北部的韓城市較高,東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低,總體上又遠低于世界土壤錳元素的平均含量。

參考文獻:

[1] 王學軍,鄧寶山,張澤浦.北京東郊污灌區表層土壤微量元素的小尺度空間結構特征[J].環境科學學報,1997,17(4):412-416.

[2] 陳發虎,馬海洲,張宇田,等.蘭州黃土地球化學特征及其意義[J].蘭州大學學報(自然科學版),1990,26(4):154-166.

[3] BURGESS T M, WEBSTER R. Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties.Ⅰ.The semi-variogram and punctual kriging[J].Journal of Soil Science,1980,31:315-331.

[4] WEBSTER R, BURGESS T M. Spatial variation in soil and the role of kriging[J]. Agricultural Water Management,1983,6:111-122.

[5] 趙良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肅省河西灌漠土微量元素的空間變異特征[J].水土保持學報,2004,18(5):27-30.

渭南地區農業土壤中鐵元素含量的空間變化具有一定的連續性,且含量比較集中,大部分采樣點鐵的含量為20 000.0 mg/kg左右,波動幅度不大,只有少數采樣點鐵的含量偏高或偏低。潼關縣農業土壤中鐵元素變化比較穩定,潼關縣農業土壤采樣點的鐵含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈現出一定規律的上下波動。蒲城縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化與潼關縣相比,除波動的中軸位置有所變動外,波動較穩定。有4個點的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采樣點的鐵元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范圍內,波動幅度較小。富平縣農業土壤中鐵元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范圍內波動,與蒲城縣的情形相類似,與整個渭南地區土壤鐵含量的空間變化也比較吻合。大荔縣農業土壤鐵元素含量變化的幅度較大,波動范圍為5 999.0~29 299.0 mg/kg,絕大多數采樣點的鐵元素含量在20 000.0 mg/kg左右,僅有兩個采樣點的含量低于10 000.0 mg/kg,其農業土壤中鐵的分布規律與整個渭南地區農業土壤中鐵元素含量的變化仍然沒有太大的差別。韓城市農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為14 886.0~24 862.0 mg/kg,波動幅度不大。華縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為19 081.0~30 549.0 mg/kg,波動幅度不大,具有較強的穩定性。

2.3渭南地區農業土壤中錳元素含量及分布特征

渭南市各縣、市農業土壤中錳元素的含量如下:潼關縣農業土壤中錳平均含量為315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城縣錳平均含量為441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平縣錳平均含量為453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔縣錳平均含量為341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韓城市錳平均含量為418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;華縣錳平均含量為438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(圖3)。

渭南地區農業土壤中錳元素的含量相對較低:絕大多數地區農業土壤中錳在200.00~600.00 mg/kg的范圍內波動;極個別采樣點的錳元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地區農業土壤中錳元素從整體上來說差異不大,各農業土壤采樣點間的波動連續而緊湊,具有一定的穩定性。

潼關大多數地方農業土壤中錳元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范圍內,呈現出較為連續的波動,僅有極個別地方的含量在波動范圍之外。因而潼關縣農業土壤中錳元素空間分布變化的穩定性還是很明顯的。

蒲城縣農業土壤中錳元素含量的空間變化比較平緩。錳的含量在337.00~614.00 mg/kg的范圍內波動,蒲城縣各地方農業土壤錳元素的含量比較穩定。

富平縣農業土壤中錳元素含量空間變化較穩定,錳含量在302.00~644.00 mg/kg的范圍內波動,僅有兩個點的值略高于600.00 mg/kg,分別為610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,說明富平縣的農業土壤中錳元素含量的空間分布除極個別點外其他樣點較穩定,波動的幅度不大,規律性非常明顯。

大荔縣農業土壤錳元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范圍內。大荔縣農業土壤中錳元素含量的空間分布變化與渭南地區錳元素含量的空間分布變化基本類似。

韓城市各地方農業土壤中錳元素的空間分布主要在340~590 mg/kg的范圍內波動。

華縣各地方農業土壤中錳元素含量的空間變化總體上比較穩定,主要在400~500 mg/kg范圍內波動。

3結論

對渭南地區180個采樣點所采集的農業土壤樣品中的Cu、Fe、Mn進行分析結果表明:

1)渭南地區銅元素含量以東部大荔縣最高,東北部的韓城市、西部的富平縣、東南部的潼關縣次之,南部的華縣、中部的蒲城縣較低。

2)渭南地區鐵元素含量以中部的蒲城縣、南部的華縣、西部的富平縣較高,東北部的韓城市、東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低。

3)渭南地區錳元素含量以西部的富平縣、中部的蒲城縣、南部的華縣、東北部的韓城市較高,東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低,總體上又遠低于世界土壤錳元素的平均含量。

參考文獻:

[1] 王學軍,鄧寶山,張澤浦.北京東郊污灌區表層土壤微量元素的小尺度空間結構特征[J].環境科學學報,1997,17(4):412-416.

[2] 陳發虎,馬海洲,張宇田,等.蘭州黃土地球化學特征及其意義[J].蘭州大學學報(自然科學版),1990,26(4):154-166.

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[4] WEBSTER R, BURGESS T M. Spatial variation in soil and the role of kriging[J]. Agricultural Water Management,1983,6:111-122.

[5] 趙良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肅省河西灌漠土微量元素的空間變異特征[J].水土保持學報,2004,18(5):27-30.

渭南地區農業土壤中鐵元素含量的空間變化具有一定的連續性,且含量比較集中,大部分采樣點鐵的含量為20 000.0 mg/kg左右,波動幅度不大,只有少數采樣點鐵的含量偏高或偏低。潼關縣農業土壤中鐵元素變化比較穩定,潼關縣農業土壤采樣點的鐵含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈現出一定規律的上下波動。蒲城縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化與潼關縣相比,除波動的中軸位置有所變動外,波動較穩定。有4個點的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采樣點的鐵元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范圍內,波動幅度較小。富平縣農業土壤中鐵元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范圍內波動,與蒲城縣的情形相類似,與整個渭南地區土壤鐵含量的空間變化也比較吻合。大荔縣農業土壤鐵元素含量變化的幅度較大,波動范圍為5 999.0~29 299.0 mg/kg,絕大多數采樣點的鐵元素含量在20 000.0 mg/kg左右,僅有兩個采樣點的含量低于10 000.0 mg/kg,其農業土壤中鐵的分布規律與整個渭南地區農業土壤中鐵元素含量的變化仍然沒有太大的差別。韓城市農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為14 886.0~24 862.0 mg/kg,波動幅度不大。華縣農業土壤中鐵元素含量的空間變化范圍為19 081.0~30 549.0 mg/kg,波動幅度不大,具有較強的穩定性。

2.3渭南地區農業土壤中錳元素含量及分布特征

渭南市各縣、市農業土壤中錳元素的含量如下:潼關縣農業土壤中錳平均含量為315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城縣錳平均含量為441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平縣錳平均含量為453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔縣錳平均含量為341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韓城市錳平均含量為418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;華縣錳平均含量為438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(圖3)。

渭南地區農業土壤中錳元素的含量相對較低:絕大多數地區農業土壤中錳在200.00~600.00 mg/kg的范圍內波動;極個別采樣點的錳元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地區農業土壤中錳元素從整體上來說差異不大,各農業土壤采樣點間的波動連續而緊湊,具有一定的穩定性。

潼關大多數地方農業土壤中錳元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范圍內,呈現出較為連續的波動,僅有極個別地方的含量在波動范圍之外。因而潼關縣農業土壤中錳元素空間分布變化的穩定性還是很明顯的。

蒲城縣農業土壤中錳元素含量的空間變化比較平緩。錳的含量在337.00~614.00 mg/kg的范圍內波動,蒲城縣各地方農業土壤錳元素的含量比較穩定。

富平縣農業土壤中錳元素含量空間變化較穩定,錳含量在302.00~644.00 mg/kg的范圍內波動,僅有兩個點的值略高于600.00 mg/kg,分別為610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,說明富平縣的農業土壤中錳元素含量的空間分布除極個別點外其他樣點較穩定,波動的幅度不大,規律性非常明顯。

大荔縣農業土壤錳元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范圍內。大荔縣農業土壤中錳元素含量的空間分布變化與渭南地區錳元素含量的空間分布變化基本類似。

韓城市各地方農業土壤中錳元素的空間分布主要在340~590 mg/kg的范圍內波動。

華縣各地方農業土壤中錳元素含量的空間變化總體上比較穩定,主要在400~500 mg/kg范圍內波動。

3結論

對渭南地區180個采樣點所采集的農業土壤樣品中的Cu、Fe、Mn進行分析結果表明:

1)渭南地區銅元素含量以東部大荔縣最高,東北部的韓城市、西部的富平縣、東南部的潼關縣次之,南部的華縣、中部的蒲城縣較低。

2)渭南地區鐵元素含量以中部的蒲城縣、南部的華縣、西部的富平縣較高,東北部的韓城市、東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低。

3)渭南地區錳元素含量以西部的富平縣、中部的蒲城縣、南部的華縣、東北部的韓城市較高,東部的大荔縣、東南部的潼關縣較低,總體上又遠低于世界土壤錳元素的平均含量。

參考文獻:

[1] 王學軍,鄧寶山,張澤浦.北京東郊污灌區表層土壤微量元素的小尺度空間結構特征[J].環境科學學報,1997,17(4):412-416.

[2] 陳發虎,馬海洲,張宇田,等.蘭州黃土地球化學特征及其意義[J].蘭州大學學報(自然科學版),1990,26(4):154-166.

[3] BURGESS T M, WEBSTER R. Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties.Ⅰ.The semi-variogram and punctual kriging[J].Journal of Soil Science,1980,31:315-331.

[4] WEBSTER R, BURGESS T M. Spatial variation in soil and the role of kriging[J]. Agricultural Water Management,1983,6:111-122.

[5] 趙良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肅省河西灌漠土微量元素的空間變異特征[J].水土保持學報,2004,18(5):27-30.