桂林毛村土壤鈣_鋅_鉛有效性與pH關(guān)系初探_圖文

1、收稿日期:2008-10-30基金項(xiàng)目:廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(桂科自0640208;廣西科技廳科技創(chuàng)新能力與條件建設(shè)項(xiàng)目(桂科能063006-5H;廣西科技廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目(0842008桂林毛村土壤鈣、鋅、鉛有效性與pH 關(guān)系初探張敏1,4,周莉2,曹建華1,2*,謝運(yùn)球1,楊慧3(1中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所,廣西桂林541004;2國(guó)土資源部巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西桂林541004;3中國(guó)科學(xué)院研究生院資源與環(huán)境學(xué)院,北京100049;4中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北保定071051摘要:以桂林毛村為例,采集土壤樣品93個(gè),測(cè)定了土壤大量元素鈣、必需微量元素鋅和有害

2、微量元素鉛全量、有效態(tài)含量和土壤pH,探討pH 值對(duì)這些元素有效態(tài)的影響,為該地區(qū)改變pH 、提高有益元素有效態(tài)含量,抑制有害元素有效態(tài)含量提供依據(jù)。研究結(jié)果表明:該地區(qū)土壤全鋅和全鉛含量都很高,但有效鋅含量不高;土壤pH 與土壤鈣、鋅的全量和有效態(tài)都呈極顯著正相關(guān),有效鋅與有效鉛呈極顯著正相關(guān)關(guān)系?？紤]空間因素,M A P GIS 6.5空間耦合分析發(fā)現(xiàn)pH 與有效鋅在不同區(qū)間存在不同關(guān)系。SP SS 13.0分區(qū)間討論,當(dāng)pH <7.48,pH 與有效鋅呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.328;當(dāng)pH>7.48,pH 與有效鋅呈顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)-0.553。關(guān)鍵詞:鈣;鋅;鉛;有

3、效態(tài);桂林毛村中圖分類號(hào):S 151.9+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-8161(200806-0796-04The correlation between available elements Ca ,Zn ,Pb and soil pHvalue in Maocun ,GuilinZHANG M in1,4,ZHOU Li 2,CAO Jian -hua 1,2*,XIE Yun -qiu 1,YANG Hui 3(1Instit ut e o f K arst G eolog y ,CAG S,G uilin,G uang x i 541004,China ;2K arst Dy

4、 namics L abo ra tor y,M LR ,G uilin,Guang xi 541004,China;3Resour ce and Env ir onment College,Gr aduate U niver sity of Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100049,China ;4Center for Hydro geo lo gy and Enviro nment alGeo lo gy ,CG S,Ba oding,Hebei 071051,ChinaAbstract :Ninet y three soil samples

5、 wer e collected fr o m M aocun in Guilin for deter minating soil pH,t otal and availa ble contents of subst ant ial elements -Ca ,essential tr ace elem ent s -Zn and har mful tr ace elements -Pb .A imingto incr ease essent ial element s available contents and decrease ha rmful element s'av aila

6、ble co ntent,the r esearch mainly focused o n the cor relation betw een so il pH and av ailable elements .Based on M icr osoft Ex cel a nd SPSS 13.0,it is found that co ntents of to tal Zn and to tal Pb are ver y high,but av ailable contents o f them are not so hig h .T her e w as ver y significa nt

7、 po sitiv e cor r elation betw een so il pH and t otal Ca ,tot al Z n ,av ailable Ca ,av ail-able Zn,and significant cor r elat ion bet ween available Zn and availa ble P b.Consider ing space facto r ,t her e was dif-ferent co rr elat ion betw een so il pH and av ailable Zn in differ ent pH inter va

8、l by M apgis 6.5,and soil pH v alue 7.48w as t he t ur ning po int.T he cor relatio n by SPSS 13.0w er e analy zed and found that while pH<7.48,t he co rr ela-tio n betw een pH and available Zn was positive sig nificant with the co rr elat ion coefficient o f 0.328;pH >7.48,the cor relatio n b

9、et ween them w as neg atively sig nificant w ith the cor r elat ion coefficient wa s -0.553.Key words :Ca ;Zn ;Pb ;av ailable ;M aocun ,G uilin近年來(lái),對(duì)于土壤元素的有效態(tài)含量的研究工作開(kāi)展迅速。土壤pH 是影響土壤元素形態(tài)的一個(gè)重要因素。本研究選取桂林毛村土壤樣品93個(gè),對(duì)土壤的pH,土壤中的大量元素鈣、必需微量元素鋅和有害微量元素鉛的全量、有效態(tài)含量進(jìn)行測(cè)定,考察該地區(qū)土壤的pH 與土壤中元素有效態(tài)含量的關(guān)系,為該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和方法指導(dǎo)

10、。1研究區(qū)概況和研究方法1.1研究區(qū)概況廣西桂林潮田鄉(xiāng)毛村為典型的峰叢洼地和峰叢谷地代表,距桂林市30km 。桂林位于亞熱帶季風(fēng)區(qū),多年平均降雨量為1915.2m m ,多年平均水面蒸發(fā)量為1378.3mm,年平均氣溫為18,降雨季節(jié)分配不均是該區(qū)基本的氣候特點(diǎn)。研究區(qū)地層主要由泥盆系融縣組和東崗嶺組碳酸巖鹽及一套含鐵砂巖組成,石灰土母巖有石灰?guī)r和白云巖。1.2研究方法取毛村范圍內(nèi)山區(qū)土樣93個(gè),采樣點(diǎn)盡量分布于各山峰的山腳、埡口及山頂。土壤pH測(cè)定采用電位法,水土比21,下層懸濁液中測(cè)定;全鈣采用硝酸-氫氟酸-高氯酸消煮制備待測(cè)液,電感耦合高頻等離子體光譜法,ICP-AES法測(cè)定;有效態(tài)鈣采

11、用1mo lL-1NH4OAC浸提,原子吸收分光光度法測(cè)定;全鋅采用HF-HNO3 -H ClO4消煮,AAS法測(cè)定;有效鋅采用DT PA浸提,原子吸收分光光度法測(cè)定;全鉛采用HF-HClO4-HNO3消煮,原子吸收分光光度法測(cè)定;有效鉛采用1molL-1NH4OAC浸提,火焰原子吸收光譜法測(cè)定,Micr oso ft Excel匯總數(shù)據(jù),SPSS13.0數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1土壤不同形態(tài)鈣、鋅、鉛含量圖12為全態(tài)鈣、鋅、鉛和有效態(tài)鈣、鋅、鉛的頻數(shù)分布圖。從圖上可以看出,土壤全鋅、全鉛、有效鋅和全鉛比土壤全鈣和有效鈣更接近于正態(tài)分布。由表1均值和中值比較可以看出,全鋅

12、、全鉛、有效鋅、有效鉛和pH的中值與均值之間差別不是很大,說(shuō)明其均值受極值影響較少;全鈣和有效鈣的均值明顯大于中值,說(shuō)明全鈣和有效鈣的含量受到極大值影響很大,鈣的均值不能表征該地區(qū)土壤鈣含量狀況。造成以上現(xiàn)象的主要原因是:研究區(qū)毛村處于巖溶區(qū)與非巖溶區(qū)交界,成土母質(zhì)的不同造成了土壤全鈣和有效態(tài)鈣含量的非正態(tài)分布,巖溶區(qū)土壤的高含鈣量造成了土壤全鈣和有效鈣均值大于中值。鋅、鉛全量的均值可以表征該地區(qū)的土壤狀況。鋅含量均值是224.4578m g/kg,中國(guó)土壤全鋅含量平均值為74.2m g/kg,土壤全鋅量表示潛在鋅肥力,沒(méi)有診斷價(jià)值,通用有效鋅為指標(biāo),石灰性土壤用DTPA提取,臨界值為1.0m

13、g/kg,<0.5mg/kg為嚴(yán)重缺乏,0.51.0m g/kg為潛在性缺乏,> 1.0mg/kg為正常。偏酸性土壤用0.1m ol/L HCI提取,< 1.0mg/kg是嚴(yán)重缺乏,1.01.5mg/kg為潛在缺乏,> 1.5mg/kg為正常,本實(shí)驗(yàn)有效鋅采用DTPA提取,所得數(shù)據(jù)均值和中值均大于1.5mg/ kg,該地區(qū)沒(méi)有明顯的有效鋅缺乏問(wèn)題。鉛含量均值是79.5985mg/kg,中國(guó)土壤全鉛含量平均值為26.0mg/kg,中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為35mg/kg,二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與土壤pH有關(guān),含量最低標(biāo)準(zhǔn)為250mg/kg,研究地區(qū)土壤全鉛平均值符合二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),該地

14、區(qū)土壤鉛含量適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場(chǎng)等,土壤質(zhì)量基本上對(duì)植物和環(huán)境不造成危害和污染1,2。將得到有效態(tài)占全態(tài)的百分?jǐn)?shù)稱為元素的有效率,該實(shí)驗(yàn)分別測(cè)得的鈣有效率在2.25479e-0050.256265262之間,平均值為0.0247899521967;鋅有效率在0.000186338 0.043010244之間,平均值為0.009289956075269;鉛有效率在0.0021668260.856784866之間,平均值為0.07479606951087?？梢钥闯?三種元素的有效率變幅都很大,其中鈣有效率變幅最大,必需微量元素鋅有效率最低,有害微量元素鉛有效率最高。2.2相關(guān)分

15、析表2結(jié)果表明,有效鈣和土壤pH是與其他元素關(guān)系密切。有效鈣與全鋅、土壤pH之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,與全鉛之間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,與有效鋅之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系;pH與鈣、鋅全量和有效鋅之間都呈極顯著正相關(guān),這與以前對(duì)該地區(qū)的研究結(jié)果相符。關(guān)于pH、有效鈣與有效鋅的關(guān)系研究一直存在很多不同的結(jié)果311,一般認(rèn)為土壤有效鋅含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但根據(jù)本試驗(yàn)取樣點(diǎn)的空間分布,利用M APGIS6.5繪制圖3空間分布圖,可以看出,低pH,當(dāng)pH<7.48時(shí),pH、有效鋅、有效鈣三者在空間上基本能夠耦合,呈正相關(guān)關(guān)系;而高pH,當(dāng)pH>7.48時(shí),pH與有效鈣表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析T

16、o ble1Statistica l analysis o f data(m g.kg-1名稱Name全鈣T otal Ca全鋅Total Zn全鉛T otal Pb有效鈣Available Ca有效鋅Available Zn有效鉛Available PbpH 仍是基本上能夠耦合,呈正相關(guān)關(guān)系,但二者與土壤有效鋅之間顯示出負(fù)相關(guān)關(guān)系。SPSS13.0分區(qū)間討論,pH<7.48時(shí),pH與有效鈣呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.531,pH與有效鋅呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.328;pH>7.48時(shí),pH與有效鈣顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.541,pH與有效鋅顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.5

17、53。該地區(qū)土壤pH主要是由鈣元素的存在引起的,有效鈣含量與土壤pH成正比,CaCO3+H2OCa2+HCO3-+OH-。在低pH 范圍內(nèi),碳酸鈣含量較少,碳酸鈣對(duì)鋅的吸附作用較少,pH與有效鋅的關(guān)系主要是由下面的水解方程式?jīng)Q定的,ZnCO3+H2OZn2+HCO3-+OH-, Zn(OH2Zn2+OH-,所以pH與有效鋅含量之間存在正相關(guān)關(guān)系;在較高的pH范圍內(nèi),碳酸鈣含量很大,有效鋅含量的多少主要取決于碳酸鈣的含量,隨著碳酸鈣含量的增大,pH增大,同時(shí),碳酸鈣組分吸附的鋅的含量增多,有效鋅的含量減少,因此,pH與有效鋅之間顯示的是負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與林玉鎖的研究結(jié)果一致12,13:土壤有效鋅(

18、水溶態(tài)和可交換態(tài)含量受pH影響很大,pH增大,有效鋅(水溶態(tài)和可交換態(tài)含量減少,土壤pH值達(dá)到7.5時(shí),碳酸鈣組分對(duì)鋅的吸附貢獻(xiàn)約占70%。此外,pH 與全鋅和全鈣,全鋅與有效鈣都呈極顯著正相關(guān),主要是因?yàn)殇\、鈣全量主要以碳酸鹽和氫氧化物的形式存在,因此,全鋅和全鈣含量增大,pH增大,全鋅含量增大,碳酸根濃度增大,促進(jìn)了水解生成Ca2+的反應(yīng)的發(fā)生,有效鈣含量增大11。另外,有效鋅和有效鉛之間也存在顯著正相關(guān)關(guān)系,這是因?yàn)殂U鋅兩種元素存在伴生關(guān)系,二者存在很大的相似性1416,因此,在改變土壤有效鋅的含量的同時(shí)應(yīng)充分考慮其對(duì)土壤有效鉛的影響。其他因素之間存在相關(guān)關(guān)系的原因有待進(jìn)一步研究。3小結(jié)

19、通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該地區(qū)土壤鈣元素分布不均勻;鋅元素全量很高,有效率偏低,但是有效鋅含量并不低;該地區(qū)土壤全鉛含量符合中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此,從本文的數(shù)據(jù)分析總體來(lái)看, 表2土壤鈣、鋅、鉛全量、有效態(tài)含量、pH 相關(guān)分析表T able 2Co rr elat ion analysis amo ng the contents of so il tota l and available Ca ,Zn,P b and pH(m g.kg -1名稱Name 全鈣Total Ca 有效鈣Available Ca全鋅T otal Zn有效鋅Availab le Zn全鉛T otal Pb有效鉛A

20、vailable Pb有效鈣0.110-0.205*有效鉛0.268*0.435*0.463*0.319*-0.1430.187 該地區(qū)土壤不存在嚴(yán)重的有效鋅缺乏和重金屬鉛危害問(wèn)題,適合一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。土壤pH 是影響土壤元素有效性的重要因素,研究區(qū)毛村屬于巖溶區(qū)和非巖溶區(qū)的混合地帶,總體并不存在有效鋅的缺乏問(wèn)題,但部分土壤有效鋅的缺乏是存在的,通過(guò)改變pH 來(lái)改變土壤有效鋅的含量是可行的,但是要考慮pH 范圍以及有效鋅的改變對(duì)土壤重金屬元素鉛的有效性的影響。針對(duì)該地區(qū)的較為詳盡的土壤利用方案有待于進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn):1何振立,周啟星,謝正苗.污染及有益元素的土壤化學(xué)平衡M .北京:中國(guó)

21、環(huán)境科學(xué)出版社,1998:276,362.2魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法M .北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.3盧玫桂,曹建華,何尋陽(yáng).桂林毛村石灰土和紅壤元素生物地球化學(xué)特征研究J.廣西科學(xué),2006,13(1:58-64.4姜勇,張玉革,梁文舉,聞大中.耕地土壤中交換態(tài)鈣鎂鐵錳銅鋅相關(guān)關(guān)系研究J.生態(tài)環(huán)境,2003,12(2:160-163.5Sims J T .Soil pH effects on the distribution and plantav ailability o f mang anese ,copper and zinc J .Soil Sci So c Am J,1986,50:367-373.6謝志南,莊伊美,王仁璣,許文寶.福建亞熱帶果園土壤pH 值與有效態(tài)養(yǎng)分含量的相關(guān)性J .