论文部分内容阅读
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28.1g/kg、1.32g/kg、115.7mg/kg、15.1mg/kg、112.5mg/kg，2018年则分别为44.5g/kg、1.43g/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。速效钾等级评价，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6.83mg/kg、0.45mg/kg、54.8mg/kg、11.3mg/kg、12.5mg/kg、63.3mg/kg，2018年则分别为7.56mg/kg、0.46mg/kg、54.4mg/kg、19.5mg/kg、14.8mg/kg、71.6mg/kg。总砷、总铜、总铅、总锌年度间皆呈差异极显著，总镉、总铬年度间差异不显著。2017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总铜、2018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、总锌空间相关性中等，2018年总砷空间相关性较弱。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、泰兴市西部、2018年兴化市北部存在总镉污染。
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年高港区总镉为重污染、2018年兴化市总镉呈轻污染外，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，泰州市整体存在一定的重金属污染风险，应加以重视解决。
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28.1g/kg、1.32g/kg、115.7mg/kg、15.1mg/kg、112.5mg/kg，2018年则分别为44.5g/kg、1.43g/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。速效钾等级评价，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6.83mg/kg、0.45mg/kg、54.8mg/kg、11.3mg/kg、12.5mg/kg、63.3mg/kg，2018年则分别为7.56mg/kg、0.46mg/kg、54.4mg/kg、19.5mg/kg、14.8mg/kg、71.6mg/kg。总砷、总铜、总铅、总锌年度间皆呈差异极显著，总镉、总铬年度间差异不显著。2017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总铜、2018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、总锌空间相关性中等，2018年总砷空间相关性较弱。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、泰兴市西部、2018年兴化市北部存在总镉污染。
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年高港区总镉为重污染、2018年兴化市总镉呈轻污染外，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，泰州市整体存在一定的重金属污染风险，应加以重视解决。