渭南地区农业土壤中CuFeMn含量及分布

胡明+钟文忠+高立

摘要:研究了渭南地区农业土壤中Cu、Fe、Mn的含量及分布特征。结果表明,渭南地区农业土壤中铜的平均含量为69.42 mg/kg,东部、东北部、西部和东南部含量较高,南部和中部则较低;渭南地区农业土壤中铁的平均含量为22 396.25 mg/kg,中部、南部和西部较高,东北部、东部和东南部都较低;渭南地区农业土壤中锰的平均含量为401.55 mg/kg,西部、中部、南部、东北部较高,东部、东南部较低。

关键词:农业土壤;铜;铁;锰;含量及分布;渭南地区

中图分类号:S153.6+1文献标识码:A文章编号: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

基金项目:渭南市科技创新扶持项目(2013KYJ-2);渭南师范学院项目(13YKP008)

土壤作为人类长期生存和发展的最基本、最重要的自然资源之一,关系到生态系统、资源和环境的可持续发展;随着人类社会持续不断地发展,人口、资源和环境之间的矛盾日益尖锐,人们对于土壤本质的认识也在不断地深化和扩展,土壤环境质量变异规律成为国内外学者研究和关注的一个焦点。而土壤中微量元素是土壤环境质量的重要指标之一[1],其组成和变化特征指示了土壤中的地球化学信息[2]。

国外学者早在20世纪60年代就提出研究土壤空间变异性,并对土壤化学性质的空间变异性开展了大量的研究工作,如Burgess等[3]和Webster等[4]较为成功的研究探索推动了土壤养分空间变异性的研究,我国土壤学者对土壤中大量元素空间变异特征也作了许多研究,但对于土壤微量元素的空间变异与分布的研究较少[5]。为此,以陕西省渭南市的农业土壤为研究区,调查该地区农业土壤中微量元素的丰缺状况,对当地农业的可持续发展、农业结构的合理调整和土壤生态环境的保护具有一定的参考价值。

1材料与方法

1.1研究区域概况

渭南市位于黄河中游,陕西省关中平原东部,108°58′—110°35′E和34°13′—35°52′N,属暖温带半湿润半干旱季风气候,四季分明,光照充足,雨量适宜。除秦岭山区外,年日照时间2 009.0~2 528.1 h,年均气温11.5~13.6 ℃,0 ℃以上积温4 250.3~5 022.9 ℃,≥10 ℃积温3 780.8~4 509.4℃,是关中地区热量的高值区。年无霜期为199~224 d,年降水量508~608 mm。

1.2研究方法

2010年5月,通过对陕西省渭南市的富平县、蒲城县、华县、潼关县、韩城市和大荔县等六县进行农业土壤样采集,共采集土壤样品180个,采样深度为0~40 cm。将土壤样品自然风干后取出土壤内杂质成分,使用AS-4000型便携式土壤重金属测量仪测定土壤铜、铁、锰的含量。

2结果与分析

2.1渭南地区农业土壤中铜元素含量及分布特征

渭南市各县、市农业土壤中铜元素的平均含量为46.82~106.67 mg/kg,其中,大荔县铜的平均含量最高,达到106.67 mg/kg,最大值为167.00 mg/kg,最小值为38.00 mg/kg;蒲城县铜的平均含量最低,仅为46.82 mg/kg,最大值为72 .00 mg/kg,最小值为34.00 mg/kg;华县铜的平均含量为49.88 mg/kg,略高于蒲城县,最大值为74.00 mg/kg,最小值为38.00 mg/kg;韩城市铜的平均含量为86.00 mg/kg;潼关县铜的平均含量为57.83 mg/kg;富平县铜的平均含量为69.33 mg/kg。从整体来看,渭南地区农业土壤中铜元素平均含量的空间变化较大,区域间的差异也比较明显,具体情况如图1所示。

2.2渭南地区农业土壤中铁元素含量及分布特征

渭南市各县、市农业土壤中铁元素的平均含量为18 730.5~26 087.0 mg/kg,其中,潼关县铁的平均含量为18 730.5 mg/kg,最大值为25 672.0 mg/kg,最小值为10 629.0 mg/kg;蒲城县铁的平均含量为26 087.0 mg/kg,最大值为34 649.0 mg/kg,最小值为20 887.0 mg/kg;富平县铁的平均含量为24 793.0 mg/kg,最大值为29 714.0 mg/kg,最小值为17 030.0 mg/kg;大荔县铁的平均含量为19 630.9 mg/kg,最大值为29 299.0 mg/kg,最小值为5 999.0 mg/kg;韩城市铁的平均含量为1 9691.1 mg/kg,最大值为24 862.0 mg/kg,最小值为14 886.0 mg/kg;华县铁的平均含量为25 445.0 mg/kg,最大值为30 549.0 mg/kg,最小值为19 081.0 mg/kg(图2)。

渭南地区农业土壤中铁元素含量的空间变化具有一定的连续性,且含量比较集中,大部分采样点铁的含量为20 000.0 mg/kg左右,波动幅度不大,只有少数采样点铁的含量偏高或偏低。潼关县农业土壤中铁元素变化比较稳定,潼关县农业土壤采样点的铁含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈现出一定规律的上下波动。蒲城县农业土壤中铁元素含量的空间变化与潼关县相比,除波动的中轴位置有所变动外,波动较稳定。有4个点的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采样点的铁元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范围内,波动幅度较小。富平县农业土壤中铁元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范围内波动,与蒲城县的情形相类似,与整个渭南地区土壤铁含量的空间变化也比较吻合。大荔县农业土壤铁元素含量变化的幅度较大,波动范围为5 999.0~29 299.0 mg/kg,绝大多数采样点的铁元素含量在20 000.0 mg/kg左右,仅有两个采样点的含量低于10 000.0 mg/kg,其农业土壤中铁的分布规律与整个渭南地区农业土壤中铁元素含量的变化仍然没有太大的差别。韩城市农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为14 886.0~24 862.0 mg/kg,波动幅度不大。华县农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为19 081.0~30 549.0 mg/kg,波动幅度不大,具有较强的稳定性。

2.3渭南地区农业土壤中锰元素含量及分布特征

渭南市各县、市农业土壤中锰元素的含量如下:潼关县农业土壤中锰平均含量为315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城县锰平均含量为441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平县锰平均含量为453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔县锰平均含量为341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韩城市锰平均含量为418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;华县锰平均含量为438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(图3)。

渭南地区农业土壤中锰元素的含量相对较低:绝大多数地区农业土壤中锰在200.00~600.00 mg/kg的范围内波动;极个别采样点的锰元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地区农业土壤中锰元素从整体上来说差异不大,各农业土壤采样点间的波动连续而紧凑,具有一定的稳定性。

潼关大多数地方农业土壤中锰元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范围内,呈现出较为连续的波动,仅有极个别地方的含量在波动范围之外。因而潼关县农业土壤中锰元素空间分布变化的稳定性还是很明显的。

蒲城县农业土壤中锰元素含量的空间变化比较平缓。锰的含量在337.00~614.00 mg/kg的范围内波动,蒲城县各地方农业土壤锰元素的含量比较稳定。

富平县农业土壤中锰元素含量空间变化较稳定,锰含量在302.00~644.00 mg/kg的范围内波动,仅有两个点的值略高于600.00 mg/kg,分别为610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,说明富平县的农业土壤中锰元素含量的空间分布除极个别点外其他样点较稳定,波动的幅度不大,规律性非常明显。

大荔县农业土壤锰元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范围内。大荔县农业土壤中锰元素含量的空间分布变化与渭南地区锰元素含量的空间分布变化基本类似。

韩城市各地方农业土壤中锰元素的空间分布主要在340~590 mg/kg的范围内波动。

华县各地方农业土壤中锰元素含量的空间变化总体上比较稳定,主要在400~500 mg/kg范围内波动。

3结论

对渭南地区180个采样点所采集的农业土壤样品中的Cu、Fe、Mn进行分析结果表明:

1)渭南地区铜元素含量以东部大荔县最高,东北部的韩城市、西部的富平县、东南部的潼关县次之,南部的华县、中部的蒲城县较低。

2)渭南地区铁元素含量以中部的蒲城县、南部的华县、西部的富平县较高,东北部的韩城市、东部的大荔县、东南部的潼关县较低。

3)渭南地区锰元素含量以西部的富平县、中部的蒲城县、南部的华县、东北部的韩城市较高,东部的大荔县、东南部的潼关县较低,总体上又远低于世界土壤锰元素的平均含量。

参考文献:

[1] 王学军,邓宝山,张泽浦.北京东郊污灌区表层土壤微量元素的小尺度空间结构特征[J].环境科学学报,1997,17(4):412-416.

[2] 陈发虎,马海洲,张宇田,等.兰州黄土地球化学特征及其意义[J].兰州大学学报(自然科学版),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] 赵良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肃省河西灌漠土微量元素的空间变异特征[J].水土保持学报,2004,18(5):27-30.

渭南地区农业土壤中铁元素含量的空间变化具有一定的连续性,且含量比较集中,大部分采样点铁的含量为20 000.0 mg/kg左右,波动幅度不大,只有少数采样点铁的含量偏高或偏低。潼关县农业土壤中铁元素变化比较稳定,潼关县农业土壤采样点的铁含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈现出一定规律的上下波动。蒲城县农业土壤中铁元素含量的空间变化与潼关县相比,除波动的中轴位置有所变动外,波动较稳定。有4个点的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采样点的铁元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范围内,波动幅度较小。富平县农业土壤中铁元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范围内波动,与蒲城县的情形相类似,与整个渭南地区土壤铁含量的空间变化也比较吻合。大荔县农业土壤铁元素含量变化的幅度较大,波动范围为5 999.0~29 299.0 mg/kg,绝大多数采样点的铁元素含量在20 000.0 mg/kg左右,仅有两个采样点的含量低于10 000.0 mg/kg,其农业土壤中铁的分布规律与整个渭南地区农业土壤中铁元素含量的变化仍然没有太大的差别。韩城市农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为14 886.0~24 862.0 mg/kg,波动幅度不大。华县农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为19 081.0~30 549.0 mg/kg,波动幅度不大,具有较强的稳定性。

2.3渭南地区农业土壤中锰元素含量及分布特征

渭南市各县、市农业土壤中锰元素的含量如下:潼关县农业土壤中锰平均含量为315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城县锰平均含量为441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平县锰平均含量为453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔县锰平均含量为341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韩城市锰平均含量为418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;华县锰平均含量为438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(图3)。

渭南地区农业土壤中锰元素的含量相对较低:绝大多数地区农业土壤中锰在200.00~600.00 mg/kg的范围内波动;极个别采样点的锰元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地区农业土壤中锰元素从整体上来说差异不大,各农业土壤采样点间的波动连续而紧凑,具有一定的稳定性。

潼关大多数地方农业土壤中锰元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范围内,呈现出较为连续的波动,仅有极个别地方的含量在波动范围之外。因而潼关县农业土壤中锰元素空间分布变化的稳定性还是很明显的。

蒲城县农业土壤中锰元素含量的空间变化比较平缓。锰的含量在337.00~614.00 mg/kg的范围内波动,蒲城县各地方农业土壤锰元素的含量比较稳定。

富平县农业土壤中锰元素含量空间变化较稳定,锰含量在302.00~644.00 mg/kg的范围内波动,仅有两个点的值略高于600.00 mg/kg,分别为610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,说明富平县的农业土壤中锰元素含量的空间分布除极个别点外其他样点较稳定,波动的幅度不大,规律性非常明显。

大荔县农业土壤锰元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范围内。大荔县农业土壤中锰元素含量的空间分布变化与渭南地区锰元素含量的空间分布变化基本类似。

韩城市各地方农业土壤中锰元素的空间分布主要在340~590 mg/kg的范围内波动。

华县各地方农业土壤中锰元素含量的空间变化总体上比较稳定,主要在400~500 mg/kg范围内波动。

3结论

对渭南地区180个采样点所采集的农业土壤样品中的Cu、Fe、Mn进行分析结果表明:

1)渭南地区铜元素含量以东部大荔县最高,东北部的韩城市、西部的富平县、东南部的潼关县次之,南部的华县、中部的蒲城县较低。

2)渭南地区铁元素含量以中部的蒲城县、南部的华县、西部的富平县较高,东北部的韩城市、东部的大荔县、东南部的潼关县较低。

3)渭南地区锰元素含量以西部的富平县、中部的蒲城县、南部的华县、东北部的韩城市较高,东部的大荔县、东南部的潼关县较低,总体上又远低于世界土壤锰元素的平均含量。

参考文献:

[1] 王学军,邓宝山,张泽浦.北京东郊污灌区表层土壤微量元素的小尺度空间结构特征[J].环境科学学报,1997,17(4):412-416.

[2] 陈发虎,马海洲,张宇田,等.兰州黄土地球化学特征及其意义[J].兰州大学学报(自然科学版),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] 赵良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肃省河西灌漠土微量元素的空间变异特征[J].水土保持学报,2004,18(5):27-30.

渭南地区农业土壤中铁元素含量的空间变化具有一定的连续性,且含量比较集中,大部分采样点铁的含量为20 000.0 mg/kg左右,波动幅度不大,只有少数采样点铁的含量偏高或偏低。潼关县农业土壤中铁元素变化比较稳定,潼关县农业土壤采样点的铁含量集中在20 000.0 mg/kg附近,并呈现出一定规律的上下波动。蒲城县农业土壤中铁元素含量的空间变化与潼关县相比,除波动的中轴位置有所变动外,波动较稳定。有4个点的值略超出30 000.0 mg/kg,其余所有采样点的铁元素含量都集中在20 000.0~30 000.0 mg/kg的范围内,波动幅度较小。富平县农业土壤中铁元素含量都集中在17 000~30 000.0 mg/kg的范围内波动,与蒲城县的情形相类似,与整个渭南地区土壤铁含量的空间变化也比较吻合。大荔县农业土壤铁元素含量变化的幅度较大,波动范围为5 999.0~29 299.0 mg/kg,绝大多数采样点的铁元素含量在20 000.0 mg/kg左右,仅有两个采样点的含量低于10 000.0 mg/kg,其农业土壤中铁的分布规律与整个渭南地区农业土壤中铁元素含量的变化仍然没有太大的差别。韩城市农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为14 886.0~24 862.0 mg/kg,波动幅度不大。华县农业土壤中铁元素含量的空间变化范围为19 081.0~30 549.0 mg/kg,波动幅度不大,具有较强的稳定性。

2.3渭南地区农业土壤中锰元素含量及分布特征

渭南市各县、市农业土壤中锰元素的含量如下:潼关县农业土壤中锰平均含量为315.46 mg/kg,最大值449.00 mg/kg,最小值151.00 mg/kg;蒲城县锰平均含量为441.14 mg/kg,最大值614.00 mg/kg,最小值337.00 mg/kg;富平县锰平均含量为453.78 mg/kg,最大值644.00 mg/kg,最小值302.00 mg/kg;大荔县锰平均含量为341.20 mg/kg,最大值 509.00 mg/kg,最小值213.00 mg/kg;韩城市锰平均含量为418.93 mg/kg,最大值591.00 mg/kg,最小值246.00 mg/kg;华县锰平均含量为438.80 mg/kg,最大值557.00 mg/kg,最小值265.00 mg/kg(图3)。

渭南地区农业土壤中锰元素的含量相对较低:绝大多数地区农业土壤中锰在200.00~600.00 mg/kg的范围内波动;极个别采样点的锰元素含量略高于600.00 mg/kg。渭南地区农业土壤中锰元素从整体上来说差异不大,各农业土壤采样点间的波动连续而紧凑,具有一定的稳定性。

潼关大多数地方农业土壤中锰元素的含量集中在200.00~400.00 mg/kg的范围内,呈现出较为连续的波动,仅有极个别地方的含量在波动范围之外。因而潼关县农业土壤中锰元素空间分布变化的稳定性还是很明显的。

蒲城县农业土壤中锰元素含量的空间变化比较平缓。锰的含量在337.00~614.00 mg/kg的范围内波动,蒲城县各地方农业土壤锰元素的含量比较稳定。

富平县农业土壤中锰元素含量空间变化较稳定,锰含量在302.00~644.00 mg/kg的范围内波动,仅有两个点的值略高于600.00 mg/kg,分别为610.00 mg/kg、644.00 mg/kg,说明富平县的农业土壤中锰元素含量的空间分布除极个别点外其他样点较稳定,波动的幅度不大,规律性非常明显。

大荔县农业土壤锰元素含量稍低,在213.00~509.00 mg/kg的范围内。大荔县农业土壤中锰元素含量的空间分布变化与渭南地区锰元素含量的空间分布变化基本类似。

韩城市各地方农业土壤中锰元素的空间分布主要在340~590 mg/kg的范围内波动。

华县各地方农业土壤中锰元素含量的空间变化总体上比较稳定,主要在400~500 mg/kg范围内波动。

3结论

对渭南地区180个采样点所采集的农业土壤样品中的Cu、Fe、Mn进行分析结果表明:

1)渭南地区铜元素含量以东部大荔县最高,东北部的韩城市、西部的富平县、东南部的潼关县次之,南部的华县、中部的蒲城县较低。

2)渭南地区铁元素含量以中部的蒲城县、南部的华县、西部的富平县较高,东北部的韩城市、东部的大荔县、东南部的潼关县较低。

3)渭南地区锰元素含量以西部的富平县、中部的蒲城县、南部的华县、东北部的韩城市较高,东部的大荔县、东南部的潼关县较低,总体上又远低于世界土壤锰元素的平均含量。

参考文献:

[1] 王学军,邓宝山,张泽浦.北京东郊污灌区表层土壤微量元素的小尺度空间结构特征[J].环境科学学报,1997,17(4):412-416.

[2] 陈发虎,马海洲,张宇田,等.兰州黄土地球化学特征及其意义[J].兰州大学学报(自然科学版),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] 赵良菊,肖宏浪,郭天文,等.甘肃省河西灌漠土微量元素的空间变异特征[J].水土保持学报,2004,18(5):27-30.