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太白山自然保护区土壤、植物和水体化学元素背景值及其分布特征的研究

杜俊平  
【摘要】: 太白山自然保护区位于秦岭中段,是以保护大熊猫、羚牛等珍稀野生动物和自然生态环境为目的的国家级自然保护区。保护区远离工业污染源,人烟稀少,受人类活动影响较小,比较完整地保持了原有的自然环境特点和生态系统,是研究环境背景值的理想之地。为了摸清保护区的现存环境的自然本底,全面了解保护区的环境特征,按照太白山自然保护区自然景观的垂直分异规律及自然环境的分布特征,以土壤、植物和水体为研究对象,对保护区主要土壤类型的13种化学元素、各植被带建群种和优势种的12种化学元素以及天然水体7种化学元素的含量和背景值范围进行了分析,并对其化学元素含量的分布规律、影响因素以及保护区水体环境状况进行了探讨。主要结论如下: 1.太白山自然保护区土壤化学元素背景值范围分别为:氮(N):0.192×÷0.846%,磷(P):0.079±0.038%,钾(K):2.39±0.53%,铁(Fe):2.92±0.30%,锰(Mn):518±120㎎?㎏-1,锌(Zn):91.5±21.9㎎?㎏-1,铜(Cu):19.8±4.2㎎?㎏-1,铅(Pb):27.8±7.0㎎?㎏-1,铬(Cr):63.0±14.9㎎?㎏-1,镉(Cd):0.103±0.054㎎?㎏-1,汞(Hg):0.030±0.020㎎?㎏-1,砷(As):8.16±1.96㎎?㎏-1,硒(Se):0.133×÷0.692㎎?㎏-1。与世界土壤化学元素背景值相比,保护区土壤化学元素含量均在此范围内。与国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)一级标准(即自然背景)相比较,保护区土壤环境总体上保持着自然背景水平。(本文对正态分布的元素背景值用算术平均值±标准差表示,呈对数正态分布的元素背景值用几何平均值×÷几何标准差表示) 2.保护区土壤由山脚到山顶依次为:褐土、棕壤、暗棕壤、森林草甸土和高山草甸土,各土壤类型中化学元素分布有一定的规律,即随着海拔升高和土壤类型的变化,Zn、Cr、Pb含量呈增加趋势,Mn、Cu、Cd含量呈下降趋势, Se含量先减少后升高(暗棕壤中含量最低),Fe、As和Hg在各类型土壤中含量差异不大,分布较均匀。 3.受成土过程、水热条件和生物循环等因素的影响,保护区各土壤类型剖面中化学元素的分布特征不同。在褐土剖面中,Pb、Se、Cr在土壤表层富集。在棕壤中,Zn、Cd和Pb在剖面下层富集现象明显。在暗棕壤中,Pb、Cr和Hg也在剖面下层富集。森林草甸土中的Cu、Pb、As和高山草甸土中的Cu、As、Cd、Pb垂直分布差异较小,分布较均匀。 4.成土母质是决定土壤中化学元素含量的主要因素。土壤的基本理化性质和表生地球化学作用对保护区表层土壤中元素含量也有一定影响。 5.与世界陆生植物化学元素含量相比,保护区主要建群种和优势种植物叶片化学元素含量处在正常生长含量范围之内。保护区主要建群种和优势种植物叶片化学元素含量主要受植物对化学元素的选择吸收特性的影响,生物吸收系数直接反映植物对元素吸收累积特点。根据彼莱尔曼划分序列,保护区植物对N和Cd的吸收,属于强聚积之列;对P、Hg和Se的吸收,属于弱聚积之列;对K、Cu和Zn的吸收,属于弱摄取;而对Mn、Cr、Fe、As的吸收,属于很弱摄取。 6.植物体内化学元素含量与植物的种类和土壤中化学元素的有效态含量有关。同一植物对不同化学元素的吸收富集能力是不同的,植物有选择的吸收各种元素。不同种类的植物,对同一元素的吸收、积聚能力也是不相同的。 7.太白山自然保护区水体呈弱酸性, 7种化学元素含量顺序为:ZnPbCuCrAsHgCd。用单因子指数法和综合指数法对保护区水体评价结果显示:太白山自然保护区水域大部分水质指标符合《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅰ类水质标准,水质总体状况良好。


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