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泰州市土壤养分和重金属空间变异特征与评价研究

周婧  
【摘要】:为了阐明地级市尺度农田土壤养分和重金属空间变异特征,本文以泰州市所辖的兴化市、泰兴市、靖江市、姜堰区、海陵区和高港区的稻麦轮作农田土壤为研究对象,于2017、2018年5月对研究区耕作层土壤(0-20cm)进行了 GPS定位采样,测定了土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量和总砷、总镉、总铬、总铜、总铅、总锌等重金属元素含量。基于经典统计学、地统计学和GIS空间插值等方法,开展了农田尺度土壤养分和重金属空间变异特征研究,并进行了土壤养分等级和土壤重金属质量安全评价。主要研究结果如下:1.2017年泰州市有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量的平均值分别为28.1 g/kg、1.32g/kg、115.7mg/kg、15.1 mg/kg、112.5 mg/kg,2018 年则分别为 44.5g/kg、1.43 g/kg、122.2mg/kg、38.9mg/kg、125.7mg/kg。两年间有机质、全氮、有效磷、速效钾皆呈极显著差异,碱解氮则不显著。从空间分布图看,2017、2018年,有机质、速效钾含量均为南部地区含量低、北部地区含量高的规律,而全氮、碱解氮、有效磷则南部高于北部。2.从养分等级评价得出,有机质、有效磷含量年度间存在波动,而全氮、碱解氮、速效钾两年间差异不大。全氮两年皆为丰富。碱解氮两年含量等级皆为一般。有效磷2017年为一般,2018年为丰富。速效钾两年皆为丰富,差异不大。3.2017年土壤中总砷、总镉、总铬、总铜、总铅和总锌平均值分别为6.83 mg/kg、0.45 mg/kg、54.8 mg/kg、11.3 mg/kg、12.5 mg/kg、63.3 mg/kg,2018 年则分别为 7.56 mg/kg、0.46mg/kg、54.4mg/kg、19.5mg/kg、14.8mg/kg、71.6mg/kg。总砷、总铜、总铅、总锌年度间皆呈极显著差异,总镉、总铬年度间差异不显著。2017年和2018年6种重金属的块金值和基台值之比由大到小依次为总砷总锌总铅总铬总镉总铜和总砷总锌总铬总铜总铅总镉,其中2018年总镉、2017年总铜、2018年总铅其空间自相关性较强,2017年总砷、总镉、总铬、总铜、总铅、总锌和2018年总铬、总铜、总锌空间自相关性中等,2018年总砷空间自相关性较弱。总砷、总铬、总铅、总锌两年间分布规律较为类似,皆呈南部和北部含量高、中部地区低的趋势。2017年总镉高值在中部地区,2018年北部地区含量较高。总铜两年间分布差异不大,但其高值主要集中在南部、北部。总砷、总铬、总铜、总铅、总锌两年间均为清洁,而2017年高港区和泰兴市西部、2018年兴化市北部可能存在总镉污染。4.根据土壤养分和重金属间两因子相关性分析,2018年各养分与重金属元素间整体相关性皆强于2017年,总砷、总铜、总锌与有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾之间在2018年皆呈极显著正相关关系,总铬、总铅与有机质、全氮、碱解氮、速效钾间在2018年皆为极显著正相关,与有效磷为显著正相关。总镉与各养分间相关性较弱,且与碱解氮、有效磷呈负相关关系。基于单因子指数法,除2017年高港区总镉可能为重污染、2018年兴化市总镉可能为轻污染外,两年间,总砷、总铬、总铜、总铅、总锌均未出现超标情况。从内梅罗综合指数法得出,在本试验条件下,泰州市少数区域存在一定的重金属污染风险。


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