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临汾市尧都区土壤有效磷的空间变异特征及其环境风险评价

2015-06-17 09:45:27  字体:   打印 收藏 

摘 要:摘 要 :探析山西省临汾市尧都区土壤有效磷的空间分布,为合理利用磷素与识别农业面源磷污染重点防控区提供依据。在区域内布置采样点1 186个,测定其耕作层(0~20 cm)土壤有效磷含量,并使用常规统计学方法与地统计学方法对其进行分析评价,其主要结果如下:

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  摘 要:探析山西省临汾市尧都区土壤有效磷的空间分布,为合理利用磷素与识别农业面源磷污染重点防控区提供依据。在区域内布置采样点1 186个,测定其耕作层(0~20 cm)土壤有效磷含量,并使用常规统计学方法与地统计学方法对其进行分析评价,其主要结果如下:位于尧都区中部的临汾市城区土壤有效磷含量最低,西部山地较低,最高区域位于南部以果蔬生产的庄里村南部、小王村北部、西沟村西南部,其余为中等水平区域,占全区面积85.00%,极值区域呈零星分布;尧都区土壤有效磷含量平均程度为中等偏低,相比于历史记录呈增长趋势,其分布状况复杂,分异程度较大,与土壤全磷含量呈正相关关系;土壤有效磷的空间分布与高程、坡度坡向、施肥量及土地利用方式有关。

  关键词:

  关键词:土壤有效磷; 空间分布; 临汾市尧都区

  磷是植物生长发育所必需的三大元素之一,磷对植物体内磷、氮化合物及脂肪代谢起着重要作用。植物体中所需要的磷主要从土壤磷库中获得,土壤有效磷是指土壤中能为当季植物吸收的磷含量,作为鉴定土壤肥力高低的重要指标。

  临汾市尧都区位于山西省南部,临汾盆地中央,总面积1 316.000 km2。其中耕地面积有434.200 km2,农作物以小麦、玉米、棉花为主。多年实践及研究显示,作物产量高低与耕作层土壤有效磷含量有密不可分的关系。近年来,随着传统耕作模式的转变,政府对农业投入的重视度增加,全国土壤有效磷平均含量发生了明显的变化。1980年,全国缺磷耕地面积达到78.00%;据统计,2000年全国耕地有效磷含量增加了6.000 0~8.000 0 mg/kg,年均增加11.00%,缺磷面积降到50.00%,甚至在一些地区出现了磷素过剩的报道。土壤磷素的盈余在给作物带来高产稳产保障的同时,也给当地的生态环境造成了巨大的威胁。经统计,目前水体富营养化的重要原因之一便是农业磷污染。因此,积极调查分析当地土壤有效磷的分布状况对优化合理使用磷素以及农业磷污染控制点的识别与防治有重要的指导意义。

  本研究采用常规统计学与地统计学方法,分析临汾市尧都区耕作层土壤有效磷的空间分布,根据国家第2次土壤普查确立的土壤有效磷分级标准划分出磷素超标风险区域,旨在为临汾市尧都区土壤有效磷科学合理利用与生态环境可持续发展作出依据。

  1 材料与方法

  1.1 研究区概况 临汾市尧都区地处山西省南部、临汾市中部,地处临汾盆地中央,汾河由北向南穿境而过,地处东经111°04′~111°49′,北纬35°53′~36°19′,土地总面积1 316.000 km2,东部为太岳山脉,西为吕梁山余脉,中部为平原,地势呈四周高中间低趋势,海拔高度415~1 791 m。全区山地面积627.000 km2,丘陵面积138.000 km2,台地134.000 km2,平原417.000 km2。农副土特产丰富,粮食主产小麦,经济作物以蔬菜为主,水果则以苹果为主,畜牧业发达,作物熟制为一年2熟。气候为暖温带大陆半干旱季风气候,多年平均气温9~13 ℃,无霜期197 d,多年平均降水494.19 mm。土壤类型主要为褐土、潮土,有少量沼泽土。

  1.2 样品采集与分析 土壤数据来自于临汾市土壤肥料工作站于2010年的采样点。每个采样点均实行GPS定位,在采样点的耕作层(0~20 cm)采取土样,带回实验室风干磨细后,使用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提,钼锑抗比色法来测定土壤有效磷含量。由于仪器与操作过程中带来的不可避免的误差,故在做数据整理的过程中删去不符合要求的点,从而确保统计分析的准确性。由于采样点的选择没有涉及到汾河以西的地区,所以根据缓冲分析确定了一条分析区的隔断线,因此仅对采样区进行分析。

  1.3 样条插值方法 为了能够使离散的采样点在地图上显示出尧都区土壤有效磷的空间分布,所以必须采取插值法[1]。插值法是函数逼近的一种重要方法,理论上源于地理学相近相关的基本定律,即空间位置上越靠近的点,越可能具有相似的特征值,从而利用离散的已知点数据来估算其他未知点数据以生成连续表面。空间插值方法中最具有代表性的有反距离权重法、样条函数法、克里格法等。

  1.4 数据处理及分析 用SPSS(10.0)软件进行常规统计分析。样条函数插值分析、图形绘制均采用ArcGIS 9.3软件。图形绘制首先根据尧都区土壤类型图扫描成图,按照地图所示的中国国家大地坐标北京1954系统进行图像配准,并且栅格矢量化,从而便于进行空间分析。

  2 结果与分析

  2.1 临汾市尧都区土壤有效磷的统计特征值 尧都区土壤有效磷含量平均值为23.017 9 mg/kg,根据我国第2次土壤普查土壤有效磷分级标准(丰40.000 0 mg/kg,稍丰20.000 0~40.000 0 mg/kg,中等10.000 0~20.000 0 mg/kg,稍缺5.000 0~10.000 0 mg/kg,缺3.000 0~5.000 0 mg/kg,极缺3.000 0 mg/kg),处于稍丰级别。有效磷含量极大值(167.330 0 mg/kg)与极小值(0.800 0 mg/kg)之间巨大的差异,可能由2方面的因素造成,一是自然方面的因素,如不同的地形、不同的坡向以及植被类型,另一方面则是人为方面的因素,磷肥的过度施用,而磷又是一种移动性不活跃的元素,造成了大量的残留,使其分布不均,甚至大量富集成为磷污染面源。

  2.2 临汾市尧都区土壤有效磷的空间分布 耕层土壤有效磷含量具有明显的空间分异规律,整体表现为平原>山区。全区大部分地区有效磷含量水平居于中等,极缺与丰的区域则呈点状零星分布。有效磷极缺的区域主要分布于

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