黄土土壤特点范文

时间:2023-12-07 17:32:15

黄土土壤特点

黄土土壤特点篇1

【关键词】黄土性质;土壤侵蚀;化学性质

黄土是一种在世界范围内分布相当广泛的土壤,这种土壤由于其固有的物理、化学性质,与土壤侵蚀之间有着密切的关系。一般来讲,黄土由于其土质的疏松以及土质透水性强等性质,土壤侵蚀会很严重,从而导致土壤营养的流失,以及土壤质量的下降。而对黄土性质与土壤侵蚀关系的探索,则对土壤的研究会有很大的意义。

1 黄土性质概述

黄土是一种在干燥的气候条件之下形成的具有状柱节理的黄色土状堆积物。它产生于最新的地质时期,距今约200万年左右。这种土质地均匀,如果用手去搓一下就容易成为粉末,并且其中含有大量的钙质以及黄土的结核。具体来讲,黄土具有下面几个方面的性质:

(一)垂直节理发育

黄土在形成的过程中由于堆积加厚受到重力的影响,导致土粒间的上下之间的距离变得紧密,而左右之间的距离却没有改变,这样在水和空气的作用下,让黄土的垂直管状空隙不断的运动,从而导致了黄土的垂直节理发育。

(二)层理不明显

一般来说,沉积岩都有着层理,但是黄土作为一种沉积岩,却无明显的层理性。因为黄土在形成的过程中是渐次堆积而形成的,在这个过程中会形成非常薄的层理,有时候用肉眼几乎是看不见。另外,由于长期受到风吹雨淋,黄土土质又疏松,所以其表层往往都是黄土泥浆糊状物,因此,这从外面来看也观察不到黄土的层理。

(三)具有多孔性以及沉陷性

黄土由于是在干燥半干燥的气候条件下形成,其主要是由小小的粉状颗粒组成,所以他们之间的结合不紧密,也就是有很多大小不同,形状各异的空隙以及空洞。当然黄土的多孔性还与外力对黄土的作用有关。除了多孔性黄土还具有沉陷性,这个性质的形成也与气候以及黄土本身的性质有关,由于黄土是粉末状,所以在水以及一些重力的作用之下,就会沉陷。

四)透水性较强

黄土由于其垂直节理发育,并且具有多孔等特性,所以导致其具有较强的透水性。一般来说,未沉陷的黄土透水性强,沉陷过的黄土透水性较弱,黄土状的岩石透水性较弱,典型的黄土透水性强,而透水性的强弱与黄土的侵蚀有着紧密的关系。当然黄土的这几种性质相互影响,相互作用,形成了黄土独特的性质。

2 土壤侵蚀类型及影响

土壤侵蚀是指土壤在外力的作用下,被破坏、搬运以及沉积的过程。一般来讲,土壤侵蚀的类型有下面的几种:

(一)水力侵蚀

水力侵蚀是土壤侵蚀的一种,它是由于降雨以及一些径流所引起,也简称为水蚀。水力侵蚀主要包括面蚀、潜蚀、沟蚀和冲蚀。其中面蚀也成为片蚀,是片状的流水或者雨滴对地表进行的一种比较运城的侵蚀,这样的侵蚀主要发生在一些植被不多水土保持不好的坡地;潜蚀则是由地表径流的渗入所引起的侵蚀,它导致了喀斯特溶岩地貌的形成;当然这种水力侵蚀在黄土地区也是相当的易见;而沟蚀则是集中的线状水流侵蚀而成的,它是由片蚀发展而来的;冲蚀则是由于沟谷中的时令性的流水侵蚀而成的。

(二)重力侵蚀

重力侵蚀也是土壤侵蚀的一种。这种土壤侵蚀是在重力的作用下发生在不稳定的土石岩体上的,这种土壤侵蚀可以分为泻流、崩坍、滑坡和泥石流等类型,大部分都发生在深沟大谷的高陡边坡上。

(三)冻融侵蚀

这种土壤的侵蚀主要是分布在我国的的西部高寒地区,是由于土壤含有大量的水分并结冰所致。在春季的时候,上面的冰层融化,而下部的冰冻依旧没有解除,从而形成了隔水层。当上部有水流流过的时候,则会对土壤形成侵蚀。

(四)风力侵蚀

这种侵蚀是由风力作用形成的,这种土壤侵蚀一般出现在植被稀疏,比较干旱的地方。这种侵蚀的面积比较广泛,并且侵蚀的严重程度跟风力的大小、土壤的性质以及地形的特征等都有着紧密的关系。

(五)人为侵蚀

人为侵蚀也是土壤侵蚀的一种,这种侵蚀是因为人类的经济活动以及对于土体表面的不断开发,植被的破坏而造成的,这种土壤侵蚀给自然生态

造成了严重的破坏。

3 黄土性质与土壤侵蚀的关系

在黄土的侵蚀中,黄土的性质与其侵蚀有着紧密的关系。黄土所具有的物理性质以及化学性质都与土壤的侵蚀有着密切的关系。黄土性质与土壤侵蚀的关系主要表现在下面的几点,以供参考:

(一)黄土物理性质与土壤侵蚀的关系

(1)透水性与侵蚀的关系

黄土的透水性会让土壤的侵蚀加重,并且很多的危险性的土壤侵蚀都是由于黄土的透水性决定的。研究表明,在其它条件大致相同的时候,土壤的渗透率与其上面所经过的径流量呈现正负相关的关系,即渗透率越大,则径流量越小。而黄土的渗透率则与黄土的机械组成有关,一般来讲,黄土具有多孔性以及沉陷性,所以其渗透率也会受其影响。

(2)土壤抗蚀性与侵蚀的关系

如果土壤遭到破坏,一方面与降雨的强度等有关,另一方面还与土壤的抗蚀性有关。土壤的抗蚀性是用分散率、侵蚀率以及分散系数等指标表示的,一般来说侵蚀率大于10的土壤比较容易侵蚀,而侵蚀率小于10的则不容易受到侵蚀。

(3)土壤的抗冲性与侵蚀的关系

土壤的抗冲性是指土壤抵抗水等侵蚀力的机械破坏作用。一般来说,质地较细的土壤由于其有机含量比较高,所以抗冲性强。并且土地的利用状况不同,也会导致土壤抗冲性的不同。一般来说,林地的抗冲性最强,其次是草地,农田相对来说最弱。

(二)黄土化学性质与土壤侵蚀的关系

黄土的化学性质与土壤侵蚀之间有着密切的关系,研究表明,黄土的化学成分只要是sio2,al2o3,和caco3。其中还有一些feo3,mgo以及k2o等,这些矿物质元素在比较干燥的时候容易跟土粒结合到一起,然后遇到水的侵蚀之后,就会在地表流失。并且在黄土中有着很多的碳酸盐与硫酸盐,这些盐酸的存在让黄土的易溶性增大,然后也就造成了严重的土壤侵蚀。

4 总结

综上所述,在黄土的侵蚀中,对于侵蚀影响最大的物理以及化学性质是土壤的质地、土壤的透水性、土壤的抗冲性、土壤的抗蚀性以及土壤的盐酸的溶解性、有机质的细致度等等。这些都对黄土的受侵蚀的情况产生一定的影响,当然这些也应该是在黄土土壤研究中需要关注的重点。

参考文献

[1]朱显漠,黄土高原水蚀的主要类型及有关因素[j],水土保持通报,1981

黄土土壤特点篇2

关键词:山地黄壤;物理性质;改良;农作物

一、山地黄壤存在的主要问题

山地黄壤因受母质、地形、气候的影响,在生产上表现为宜种度小,保水保肥力弱,产量低。

1.山地黄壤种植农作物的表现。农作物的生长直接与土壤肥力相联系,因此土壤存在的某些缺陷和问题,直接在农作物的长势长相上得到反映。

山地黄壤处于低中山坡陡、沟深、谷窄的地形环境中,水源缺乏,冬冷夏凉,年均温较平坝、丘陵他区低2―3℃,降雨量偏高。旱地土壤宜种度窄,只能种植小麦、玉米、红苕等几种作物,而且长势长相较差。

田多分布于山脚有冷泉水出露的地方,土质粘重,土性偏冷,养分贫乏,尤其缺磷,水稻坐蔸,根系变黑,秧苗死亡现象严重。

2.山地黄壤的物理性质与作物生长和耕性的关系。据对山地黄壤的调查了解和剖面观察,分布在山体中下部的发育较深,颜色以黄色为基调,土层较薄,质地中壤至粘土,耕层紧实,结构差,无明显的粒状结构。分布在山体上部的土壤发育较浅,受母质、地形影响较大,土体常带母质基色,土层较浅,质池较粗,夹砾量大,结构较差〔如表(1)〕。

山地黄壤物理性质表

可以看出,山地黄壤总孔隙度较小,固、液、气三相比不协调,气相所占比例太高,说明毛管孔隙和非活性孔隙少,大孔隙多(实际是一些裂隙)。这必然导致水、气矛盾。山地黄壤的容重偏高,一般在1.28―1.40g/cm3。由于容重大,土体紧实,作物根系穿插困难,吸收水肥能力差;根系先天不良,作物生长所需养分不能满足,导致地上部分生长较差,作物产量不高。

3.山地黄壤养分含量与作物生长的关系。山地黄壤作物生长不良不仅与土壤物理性质有关,而且与各种养分含量也有密切关系。表(2)反映了山地黄壤中的黄泥土与沙溪庙组母质发育的大眼泥土的养分状况。

可以看出,山地黄壤无论是有机质,还是氮、磷、钾含量都较肥力水平较高的大眼泥土低,尤其缺磷。我们知道,要获得任何一种农作物的高产,除人为的合理施肥外,对土壤的营养元素有一定范围的基本要求。一般红苕对氮、磷、钾三要素的要求比例是2:1:2,小麦要求其比例是2.3 :1:3.6,山地黄壤不能满足这种要求,故作物生长受阻。

因为山地黄壤有机质含量较低,导致土壤耕层结构差,土粒分散、容重较大,孔隙度低,水、饷盾,对肥料的缓冲能力弱,所以山地黄壤较低的有机质含量已影响到作物正常生长发育。

4.山地黄壤的PH值与作物生长的关系。山地黄壤呈酸性,土壤PH值一般在4.0― 5.5之间。在这样的酸度条件下,土壤的性质以至作物的生长都毫无例外地受到极大的影响。当PH值小于5时,土壤的活性铝增加,从而产生铝害,致使作物根系不易伸展,发育受阻,表皮层增厚,吸收水肥能力减弱,PH值太低时,土壤中H+的量大,将土壤中其他养分如Ca++、MG++、NH4+、K+等大量代换出来,随水下渗而损失;加之山地黄壤母质为砂性,盐基饱和度低(据测定,山地黄壤盐基饱和度多在7.0―19.0me/1OOg土之间),因此土壤更加贫瘠了,钙镁离子不仅是作物生长必不可少的营养元素,而且对土壤胶体品质、土壤结构等方面都有相当大的影响,由于H+的代换流失,必将大量破坏土壤结构,使之更趋恶化。同时,PH值太低,H+过多也使土壤养分的有效性大大降低,尤其加强了对磷的固定作用。当酸度过高时,会引起土壤中游离的Fe++、AI++增多,对磷素亦有极强的固定作用。此外,土壤酸性强还易引起微量元素的缺乏,作物表现综合性缺素症,生长不良。

5.人为因素的影响。据调查,我市山地黄壤的培肥工作是相当不够的。表现在有机肥施用量少,施用量有限;种植时,品种单一;顺坡种植,致使水土流失,土壤越种越瘦,越种越薄;导致农民认为山地黄壤本身不出种,因此不精耕细作。

二、山地黄壤的改良利用

总的来说,山地黄壤低产的原因,主要表现在这样几个方面:第一,气候较差,土壤成土母质多为老岩层,土壤发育浅,夹砾量大,结构不良,保水保肥力弱,易遭冲刷,土层浅薄。笫二,土壤中各种养分贫乏,尤其缺磷,供肥力差。第三,土壤酸度太高,对作物的酸害较重。笫四,人为耕作熟化不够,尤其是施肥上没有做到因土施肥,造成各种营养元素的比例失调。

针对这种情况,山地黄壤的改良利用,可以从下述三个方面着手,以充分利用我市土壤资源。

1.固土种植。根据我市山地黄壤海拔较高,气候较低,光照偏少,湿度较大,坡陡,冲刷严重,养分贫乏等特点,因地制宜地发展茶叶、梨等耐瘠、喜酸经济林木。在耕作上,实行改坡为梯,减少水土流失,增厚土层,只有这样,才能充分利用我市的自然优势,让其为农业的发展服务。

2.应当增施商品有机肥,积极发展堆肥、沤肥,实行稿杆还田,增加土壤有机质含量,促进土壤团粒结构的形成,改良土壤耕性,强土壤保水保肥能力。同时积极推广种植绿肥,以培肥地力。

3.实施测土配方施肥。山地黄壤成土母质成分复杂,养分含量差异性大,在施肥时应根据不同土壤养分含量、作物需肥状况、农业生产水平等做到科学施肥。在山体中上部,土壤质地粗,夹砾量大,土层浅薄,酸性强,养分先天不足,氮磷贫乏,施肥时重施有机肥,碱性化肥,提倡使用复合肥、配方肥、钙镁磷肥等。注意少“吃”多餐重,看苗施肥,忌用酸性化肥,如过磷酸钙等。在山体下部,土壤质地较重,土层较厚,保蓄养分能力较强,土壤特别缺磷,应注意磷肥的施用,但仍要注意氮、磷、钾的配合;切不可采取山上山下一个样的一刀切的方法,以满足作物生长的需要,提高肥料的使用价值。 .

三、因土种植,改变山地黄壤的利用方向

黄土土壤特点篇3

土壤学教学实习报告

(权刘军编写)

学生姓名:

专业:

班级:

实习时间:

实习小组:

指导教师:

西北农业大学资源环境学院土壤学教研组

第一部分土壤剖面特性描述与记载

土壤剖面描述与记载表

土壤类型

发生学名称:系统分类名称:

观测地点

观测时间

土地类型

1.旱地

2.水田

农业利用方式

土壤培肥情况

成土因素

成土母质

气候类型

植被类型

地形地势

地下水

土壤年龄

1.年平均温度

2.年降水量

3.其它

1.自然植被

2.农作物

1.海拔高度

2.地形

3.其它

1.水位米

2.水质

成土过程

主要过程

次要成土过程

侵蚀程度

污染情况

灌排情况

土壤剖面特征描述

土体构型简图

(用铅笔描绘)

土层

湿

结构类型

紧实度

pH

新生体

侵入体

石灰反应

根系量

障碍因素

深度

cm

农业生产综合评定

调查人

第二部分实习报告<>部分

一.实习区域内所观察土壤类型详述

1.土类名称:(发生学名称和系统分类学名称,俗名)

2.成土因素:

3.成土过程分析(主要的和次要的成土过程,证据都要说明)

4.土壤剖面特征:(画剖面草图,逐层论述其基本特征,参阅《陕西土壤》中有关土壤性质分析资料)

5.农业利用方面情况,存在的主要问题及解决的途径

二.综合论述陕西关中地区土壤区域分布规律(从北向南)(画地形草图)

三.利用暑假完成你的家乡或假期你所在地方的土壤类型调查,并按照上述项目完成专题报告(作为实习考核题).

附件:实习土壤系统分类名称(供参考)

塿土:土垫旱耕人为土(Earth-cumuli-OrthicAnthrosols)

黑垆土:堆垫干润均腐土(Cumuli-UsticIsohumosols)

潮土:淡色潮湿雏形土(Ochri-AquicCambosols)

淋溶褐土:简育干润淋溶土(Hapli-UsticArgosols)

黄墡土:黄土正常新成土(Loessi-Orthicprimosols)野外土壤剖面观测与描述指南

土体构型简图:用铅笔描画各层次主要特征

土壤层次:

名称:指发生学层次名称

代号按照我国土壤层次代号系统命名

深度:记各层次起和至的深度单位:厘米

湿度:记观测时各层次土壤湿度分为干,润,湿润,潮湿,湿

颜色:按照图示描述

质地:用搓试法判断

结构类型:类型和大小

坚实度:极松,松,散,紧,极紧

石灰反应:无,弱,中,强,极强

根系量:没有,少量,中量,大量

10.母质:主要指明类型

11.障碍因素:对土壤利用和改良有限制的因素分析,说明障碍因素类型和严重性.

注意:以上描述均以土壤层次为基本单元,从上向下逐层描述.

土壤形态观察与分析

一.土壤颜色

土壤颜色主要由白,黑,红,黄四色来组成,白色来自矿物石英,长石,白云母和钙镁盐类.黑色主要来自腐殖质,还有铁,锰化合物,磁铁矿,黑云母,辉石,角闪石,橄榄石,绿泥石等.红黄色来源于水化程度不同的氧化铁,如

褐铁矿2Fe2O33H2O黄棕色褐色Fe2O3nH2O

黄针铁矿Fe2O32H2O全黄,棕黄色

针铁矿Fe2O3H2O黄棕,棕黑色

红褐铁矿2Fe2O3H2O红至棕红色

赤铁矿Fe2O3红色,樱桃红

Fe3(PO4)23H2O蓝色浅天蓝绿色(深,浅,黑蓝色)

MnO2软锰矿黑色,深灰,铁灰.

Fe3O4(Fe2O3FeO)磁铁矿铁黑色

FeCO3菱铁矿兰深色

表1.土壤颜色的来源和存在的土层

代号

名称

成分

存在的土层

相近的颜色

1

腐殖质,碳

黑土黑钙土,草甸土,潜育土的A层碱土AB层

灰黑,暗灰

2

1+3

灰色森林土,白浆土的表层

浅灰色,淡灰色

3

高岭土SiO2,CaCO3,CaSO4

白浆层,灰化层,脱碱层,钙积层

灰白

4

含水氧化铁

黄壤,黄土性物质和许多土壤的B层

浅黄

5

氧化铁(Fe2O3)

红壤B层

橙红,红棕

6

1+5

栗土及褐色土各层

褐色

7

1+4+5

棕壤的B层

黄棕

8

灰棕

2+7

灰色森林土,棕壤及栗土冲积土表层

棕灰

9

暗棕

1+7

棕壤,黑钙土及生草灰化土表层

棕黑

10

青灰

Fe+++3

沼泽土,草甸土,水稻土潜育层

灰绿灰色

鉴别土壤颜色要分主,次色.如灰褐色表示褐色为主,灰色为次.并注明占优势的颜色和斑杂的颜色.土壤湿时色深,干时色浅;土壤质地粗时色浅,细时色深;有结构的色深,粉碎后色浅;光线强弱反应的色也不一致,在观察时要注意这些问题,尽力做到标准统一.

二.土壤结构

注意结构的大小,形状,光泽,坚韧力,结持力,结构内外的颜色等.常见的土壤结构类型见表2.小于0.5毫米的微结构在野外条件下可以视为无结构.

表2.常见土壤结构性状表

类别

结构特征

农业性状

备注

粒状

近圆形,表面较圆滑

良好

耕层和黑土层

团块状

较大,近圆形表面粗糙

良好

耕层和黑土层

核状

棱角明显,近方向表面,有光泽

坚实,扎不下根

淀积层

片状

水平分布如片

通透性差

白浆层,脱硅层

鳞片状

成片,但不呈水平

不良

犁底层

块状

近方形土块

易跑墒,难出苗

耕层结构破坏积碱化层

柱状

直立如柱,棱角不明显

极不良

碱土

棱柱状

直立如柱,棱角明显

三.新生体

新生体的形状有:粉末,微屑,斑点,小片,薄膜,薄层,假菌丝,脉络,管状,条状,花纹,舌状等.新生体的成分主要有易溶盐类,碳酸盐,铁锰质化合物,硅酸盐,石膏,腐殖质,来源于生物体的新生体有蚯蚓和虫蛹的粪便.蚂蚁曳出的土块,被土填实的动物穴,根洞等.

要记载新生体的形状,大小,颜色,成分,软硬,多少,在土层内分布的均匀程度及起至深度,并分析其原因.

四.土壤湿度

对鉴别土壤颜色和结构有影响,分4级记载

湿用手挤压土壤出水

潮挤压土壤成面团状,但不出水

润土壤不散碎成粉,放在手上有凉爽的感觉

干土壤散碎成粉,放在手上无湿润的感觉

五.土壤坚实度即土壤抵抗压碎的程度.

分5级,和土壤的湿度有关

很坚实用锤打才可把刀插入土中几毫米

坚实用手力可把刀插入土中几毫米

紧实用手力可把刀插入土中2~3厘米

稍紧实用不大的力即可把刀插入土中几厘米

稍松轻轻一压,土即散开

六.土壤质地

在田间用手测试法确定,再根据室内分析检查对照.田间鉴别方法参照表3.

表3.搓片法鉴别土壤质地

质地名称

质地特征

干试

砂土

不能成片

不成土块

砂壤土

勉强可成薄而极短的片状

轻压即碎

轻壤土

可成不超过1厘米的短片

相当于火柴棒力压断

中壤土

可成较长的薄片,片面平整,但无反光

较难压碎

重壤土

可成较长的薄片,片面平整,有弱的反光

很难压碎

粘土

可成较长的薄片,有强的反光

七.植物根:

根的多少分为4级

(1)很多土层内根密集成网状,交织得很紧

(2)多根很多,但不成根的交织

(3)少土层内只有较少的根

(4)极少土层内有个别的留根

根的粗细分4级

(1)极粗根的直径大于10毫米

(2)粗根的直径3~10毫米

(3)细根的直径0.6~3毫米

(4)极细根的直径小于0.6毫米

记载时注意分辨根的性质(禾本科,肉质,纤维,根茎),根的形状(自由生长的,扭曲的),死根和活根,老根和幼根,根的强弱等.

八.层次过渡情况

分为级明显,明显和逐渐过渡3种

层次过渡的形状有水平,整齐,弯曲,舌状,西契状,浪状等

九.在含碳酸盐的土壤上,用1%的盐酸估测碳酸盐的含量,见表4

表4.碳酸盐反应(石灰反应)

碳酸盐含量(%)

可听到

可见到

级别

<0.1

0.5

模糊极弱的声音

极弱

1.0

声音弱而不很清楚

刚刚见到极弱的起泡反映

2.0

明显地听到声音

弱气泡反应

5.0

容易听到音响

易见到气泡反应,泡沫高大3毫米

10.0

容易听到音响

泡沫高大7毫米

极强

要记载泡沫反应的强弱反应的强弱,起止深度,在土层内分布的均匀程度等.注意不要将滴过盐酸的土壤取作样品.

以上观察内容记载在田间记录本上或记在表上(见表5).

十.pH

怎样识别土壤肥瘦

一,看土壤颜色.肥土土色较深,瘦土土色较淡.

二,看土层深浅.肥土土层一般都大于21厘米;瘦土较浅.

三,看土壤适耕性.肥土土质疏松,易于耕作;瘦土土质粘犁,耕作费力.

四,看土壤淀浆性.肥土不易淀浆;瘦土极易淀浆,板结.

五,看土壤裂纹.肥土土壤裂纹多而小;瘦土土壤裂纹少而大.

六,看土壤保水能力.水分下渗慢,灌一次水可保持6-7天的为肥土;不易下渗或沿裂纹很快下渗的为瘦土.

七,看田水水质.水滑腻,粘脚,日照或脚踩时冒大气泡的为肥土;水质清淡无色,水田不起气泡,或气泡小而易散的为瘦土.

八,看夜潮现象有夜潮,干了又湿,不易晒干晒硬的为肥土;无夜潮现象,土质板结硬化的为瘦土.

九,看保肥供肥能力供肥力强,供肥足而长久,或潜在的肥力大的土壤均属肥土,保肥供肥力弱的均为瘦土.

十,看指示植物.生长红头酱,鹅毛草,荠菜,黄梅菜,和蟋蟀草等的土壤为肥土;生长年毛草,鸭舌草,野荸荠,三棱草,青葫苔,茅草,野兰花,野胡葱和老鸦蒜等土壤为瘦土.

十一,看指示动物.有田螺,泥鳅,蚯蚓,大蚂蝗等的为肥土;有小蚂蝗,大蚂蚁等的为瘦土.

附件:

土壤学教学实习分组及命名情况

组号

组名

组长

组员

1

塿土组

于雄胜

胡海燕,田莲桂,管芜萌,柳瑞旗,陈凯,

2

黑垆土组

吴健

赵悠然,宋小雁,李富中,陈东风,孟祥登

3

黄墡土组

张洋

赵淳,陈秦,李超,龙海,杨立峰

4

潮土组

高井刚

杨丽慧,王媛,汪羽宁,张育林,毛文雄

5

淋溶褐土组

张宏

尤楠,魏样,梁艳茹,李志江,高洪武

6

蒙金土组

樊琳

王芳,牛赵群,徐荣险,程正良,南雄雄

7

钙化过程组

乔小琳

孙然,徐洪敏,陈晓燕,张鹏,许成川

8

粘化过程组

段敏

吴妍,段春梅,杨学伦,李平立,符孟虎,牛玉德

9

氧化还原组

胡顺利

付成蕾,孙盼盼,秦宝军,栋,黄先兵

10

锈纹锈斑组

孙文义

贾文燕,毛文娟,杨瑜琪,李亚芳,石生伟,莫成军

表5.土壤剖面记载表

剖面编号

地点

土壤名称

地形

地下水位

成土母质

侵蚀情况

排灌情况

农用地状况

石灰反应深度和特点

施肥情况

剖面示意图

层次

深度(cm)

颜色

湿度

质地

结构

松紧度

新生体

植物根系

层次过渡

土壤农业生产性状综合评定:

调查人:年月日

黄土土壤特点篇4

摘要 对北京市大兴区梨园主栽品种丰水梨和黄金梨根围土壤进行线虫群落组成和多样性的研究。共鉴定出土壤线虫27个属,其中以食细菌线虫营养类群为优势类群,其他营养类群均较少;丰水梨和黄金梨根围土壤中的线虫优势属各不相同;梨园0~20cm土壤比20~40cm土壤的线虫数量多;丰水梨丰富度指数显著高于黄金梨;梨园o~20cm土壤的wi值显著高于20~40cm土壤的wi值,而土壤的植物寄生线虫所占比率在20~40cm土壤显著高于0~20cm土壤,说明植物寄生线虫所占比率是影响土壤健康的关键因素之一。

 

关键词 梨园 北京 线虫群落组成 多样性指数 土壤健康

线虫在土壤中分布广泛,数量众多,种类丰富。根据食性将土壤线虫主要分为四大营养类群:食细菌线虫、食真菌线虫、杂食/捕食线虫、植物寄生线虫。不同营养类群的线虫在农林土壤生态系统中的作用不同,其中植物寄生线虫主要以植物根系或根系分泌物为食,高丰度的植物寄生线虫会对植物产生负面影响,是影响植物生长的重要原因之一。

 

目前,国内外对梨园土壤线虫的营养类群结构、群落组成、多样性特点等群落特征研究较少,通过分析土壤线虫营养类群、多样性指数、瓦斯乐斯卡指数等,反映梨园土壤健康程度的研究报道更少。因此,笔者对北京市大兴区魏善庄梨园主栽品种丰水梨、黄金梨的根围线虫进行土壤线虫群落组成和多样性指数分析,以摸清梨园土壤线虫种群数量和分布情况,为进一步研究线虫对梨树生产的危害及科学管理梨园土壤提供理论依据。 

 

1、材料和方法

1.1 调查区自然概况

北京市大兴区属暖温带半湿润大陆季风气候,年平均气温为11.6℃,平均年降水量556mm。四季分明,降水多集中在夏季。梨园土壤以壤土为主。

1.2 土样采集与线虫分离

2011年11月于北京市大兴区魏善庄梨园2个主栽品种丰水梨、黄金梨种植区分别随机选取9株树,在距离每株树树干100cm处设置3个取样点,采集0~20cm、20~40cm深的土壤样品,采集完毕后,分别将2个种植区27个取样点的土壤混合均匀,装入塑料袋。土样带回实验室用浅盘法分离线虫48小时,分离得到的线虫60℃杀死,fa液(福尔马林冰醋酸)固定,以备鉴定。

 

1.3 线虫鉴定与计数

在光学显微镜下鉴定并统计每个分离样本中的线虫。参照《中国土壤动物检索图鉴》和《植物线虫分类学》等参考书将所分离到的所有线虫鉴定到属,统计各属线虫的数量,并将土壤线虫个体数量折算成每100ml土壤含有线虫的条数。

 

1.4 数据统计与处理

(1)c-p值 c-p值描述了线虫的生活对策,bongers根据土壤线虫对环境扰动的敏感性,赋予不同科属土壤线虫不同的c-p值(表1)。c-p值的范围为1~5,c-p值为1的这类线虫比较能够忍受干扰,c-p值为5的这类线虫对干扰比较敏感。c-p值越小,表明该属线虫在其所处的生态环境中越倾向于r对策;c-p值越大,表明该属线虫在其所处的生态环境中越倾向于k对策。

 

(2)优势度 根据每个属中个体线虫数量占每个样本采集的线虫总体数量将其划分为5个优势度:属中个体数量占总体数量10%以上者为极优势属;个体数量占总体数量的5%~10%为优势属;个体数量占总体数量的2%~5%为次优势属;个体数量占总体数量的1%~2%为常见属;个体数量占总体数量的1%以下为稀有属。

 

(3)营养类群 根据各属线虫的生活习性和取食特点,将土壤线虫划分为4个营养类群:食细菌线虫、食真菌线虫、植物寄生线虫和杂食/捕食线虫。

(4)多样性指数 shannon-wiener多样性指数(h’):h’=-∑pilnpi;margalef丰富度指数(sr):sr=(s-1)/lnn;pilou均匀度指数(e):e=h'/h’max,h’max=lns。以上公式中,pi为第i个类群或属的个体数量占总体数量的比率;s为土壤线虫群落所有线虫类群数或鉴定属的总数;n为线虫群落中线虫的总个体数。

 

(5)瓦斯乐斯卡指数(wi)瓦斯乐斯卡指数为食细菌线虫密度和食真菌线虫密度之和与植物寄生线虫密度的比值,用公式wi=(bf+ff)/pp表示。其中wi为瓦斯乐斯卡指数,bf为食细菌线虫密度,ff为食真菌线虫密度,pp为植物寄生线虫密度。

 

所有数据采用excel2010和spssl7.0软件进行统计分析。

2、结果与分析

2.1 线虫群落结构及优势度分析

在北京市大兴区魏善庄梨园丰水梨根围0~20cm、20~40cm土壤中共检测到2699条线虫,分别隶属于线虫动物门的26个属;其中从0~20cm土壤中检测到1817条线虫,隶属于25个属;从20—40cm土壤中检测到882条线虫,隶属于22个属。棱咽属、膜皮属、盘旋属、根结属线虫只在0~20cm土壤中发现,头垫刃属线虫只在20~40cm土壤中发现。在黄金梨根围0~20cm、20~40cm土壤中共检测到2566条线虫,分别隶属于线虫动物门的22个属;其中从0~20cm土壤中检测到1511条线虫,隶属于20个属;从20~40cm土壤中检测到1055条线虫,隶属于21个属。棱咽属线虫只在0~20cm土壤中发现,头垫刃属、索尔垫刃属线虫只在20~40cm土壤中发现(表1)。

 

2.2 线虫营养类群结构分析

结果显示,丰水梨、黄金梨在o~20cm和20~40cm土壤中数量最多的类群都是食细菌线虫,食真菌线虫、杂食/捕食线虫和植物寄生线虫的线虫数量百分比相对较小;20~40cm土壤中的植物寄生线虫数量百分比显著高于o~20cm土壤的数量百分比。经方差分析,丰水梨根围土壤中的食细菌线虫、食真菌线虫和杂食/捕食线虫在0~20cm和20~40cm深度无显著性差异,而黄金梨根围土壤中除食真菌线虫外,在2个土壤深度,线虫数量百分比均差异显著(表2)。

2.3 线虫群落多样性特征指数分析

结果显示,丰水梨根国土壤线虫群落的各多样性特征指数在0~20cm和20~40cm不同深度之间均无显著性差异。黄金梨根围土壤线虫的margalef丰富度指数在不同深度之间也无显著差异,但shannon-wie-ner多样性指数和pilou均匀度指数均差异显著,都是

 

2.4 土壤线虫群落特征与土壤健康指数的关系分析

wi值的大小反映土壤健康程度。当wi值=1时,表明单位土壤中食细菌线虫与食真菌线虫数量之和与有害植物线虫的数量相当;wi值<1时,值越小,说明土壤健康程度越差;wi值>1时,值越大,说明土壤健康状况越好。

 

结果显示,丰水梨0~20cm、20~

40cm土壤的wi值分别为13.01和7.69,黄金梨o~20cm、20~40cm土壤的wi值分别为14.48和9.24,同一梨品种0~20cm土壤的wi值显著高于20~40cm土壤;2个梨品种间同一土壤深度的wi值无显著性差异。丰水梨o~20cm、20~40cm土壤的植物寄生线虫所占比率分别为6.88%、11.16%,黄金梨0~20cm、20~4013m土壤的植物寄生线虫所占比率分别为5.98%、9.20%,同一梨品种20~40cm土壤的植物寄生线虫所占比率显著高于0~20cm土壤;2个梨品种间同一土壤深度的植物寄生线虫所占比率无显著性差异。由此可看出,梨园0~20cm土壤的wi值显著高于20~40cm土壤,而土壤的植物寄生线虫所占比率在0~20cm土壤显著低于20~40cm土壤,可见梨园的土壤健康程度与土壤的植物寄生线虫所占比率有一定关系,即植物寄生线虫所占比率越高,土壤健康程度越差。

 

3、小结与讨论

结果表明,北京市大兴区梨园土壤线虫以食细菌线虫营养类群为优势类群,其他营养类群均较少;拟丽突属、丽突属和绕线属线虫为优势属线虫。孙晓铭等对辽宁省4种果树根围线虫调查显示,真头叶属和小杆属发生频率最高。钟爽等发现香蕉园土壤线虫群落以拟丽突属、叉针属(boleodorus)和巴兹尔属(basiria)为优势属。李琪等发现稻田土壤线虫群落以短腔线虫属(brevibueea)、茎线虫属(ditylen-chus)和垫刃属为优势属。说明土壤生态环境和植物寄主的不同会造成土壤线虫群落组成的差异。

 

从空间和梨品种上研究梨园土壤线虫种群的变化,发现梨园0~20cm土壤比20~40cm土壤线虫数量多,而土壤的植物寄生线虫所占比率在20~40cm土壤显著高于0~20cm土壤,这可能与植物根系在土壤中的分布有关。棱咽属仅在0~20cm土壤中发现,头垫刃属线虫只在20~40cm土壤中发现。丰水梨根围土壤线虫隶属于26个属,拟丽突属、丽突属、绕线属和小杆属为优势属,并鉴定出矮化属、针属、根结属和毛刺属等可为害植物根系的植物寄生线虫;膜皮属、盘旋属、矮化属、根结属和毛刺属只在丰水梨根围土壤中发现。黄金梨根围土壤线虫隶属于22个属,拟丽突属、丽突属、绕线属、矛线属和垫刃属为优势属,并鉴定出短体属、针属等可为害植物根系的植物寄生线虫;短体属线虫只在黄金梨根围土壤中发现。

 

porazinska等报道在频繁农事活动条件下的土壤生态系统中,植物线虫数量占总线虫数量的比率为6%~20%,一般果园植物线虫数量所占比率为10%。研究结果显示,丰水梨和黄金梨根围土壤的植物寄生线虫所占比率为5.98%~11.16%。表明该梨园土壤中植物寄生线虫的数量处于正常状态。

 

北京市大兴区梨园梨树根围土壤多样性指数为2.06~2.26,均匀度指数为0.71~0.79,孙晓铭等对辽宁省4种果树根围线虫调查显示,果树根围土壤多样性指数为2.13~2.46,均匀度指数为0.82~0.86,与其相比,北京市大兴区梨园梨树根围土壤多样性指数、均匀度指数均较低。

 

黄土土壤特点篇5

关键词 低山丘陵区;土壤资源;开发;策略;浙江云和

中图分类号 S155.4+5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)12-0283-02

云和县位于浙西南地区,是一个山区农业县,全县总面积856 km2。境内地形复杂,高低悬殊,河谷、丘陵、低中山兼而有之。其中,海拔700~800 m以下的低丘、高丘和低山区总面积59 745 hm2,占全县土壤总面积的62.1%,占山地土壤面积的70.9%,是农业开发的重点区域,当前主要经营茶叶、板栗、油茶、雪梨、柑橘、杨梅等经济作物和杉、松、毛竹等用材林。

1 低山丘陵区主要土壤资源类型和特征分析

云和县低山丘陵区土壤资源有红壤、黄红壤、侵蚀性红壤3个亚类,母质主要来自于凝灰岩、花岗岩等酸性岩浆岩的风化物。主要土种有石砂土、黄泥土、黄泥砂土、砂黏质红土、黄砾泥土、白岩砂土、红泥土、粉红泥土等。

1.1 石砂土

石砂土广泛分布于全县低山丘陵,共有面积17 214 hm2,占全县山地土壤面积的20.4%。母质为各种基岩的残积物,风化度差。土层平均厚度12.5~21.4 cm。砾石及半风化母岩碎片含量高。土体颜色以棕灰色为主,质地重石质土。含有机质2.5%~8.9%,全氮0.1%~0.3%,速效磷(20.9±17.2)mg/kg,速效钾(180.0±58.3)mg/kg。该类土质所处坡度较大,部分基岩。土体砾石含量高,土层浅薄,养分含量少[1]。目前,主要植被为马尾松、小灌木、蕨类,小部分已垦为旱地。

1.2 黄泥土

黄泥土广泛分布于低山丘陵的缓坡、山凹处,共有面积15 810 hm2,占全县山地土壤面积的18.7%。母质为凝灰岩的风化物,土色呈灰黄或橙黄色,质地为中石质中壤土。全土层平均厚度(71.04±19.8)cm,pH值5.0~6.0。有机质(3.18±1.65)%,全氮(0.12±0.07)%,速效磷(5.32±4.55)mg/kg,速效钾(189.4±73.4)mg/kg。该土层较厚,分布面积广,是云和县重要的林业用地和发展经济特产的主要基地[2]。目前,主要植被为松、杉、灌木,其次是毛竹、茶叶、柑桔等经济特产,植被生长良好。

1.3 黄泥砂土

黄泥砂土广泛分布于低山和高丘,共有面积11 325 hm2,占全县山地土壤面积的13.4%。母质为晶屑凝灰岩或细晶花岗岩的风化物。土体中含石英砂显著,土壤疏松,土色浅灰或浅黄色,质地重石质至中石质中壤土。该类土壤侵蚀严重。全土层平均厚度(62.6±19.8)cm,pH值5.8。含有机质(2.56±0.52)%,全氮(0.10±0.02)%,速效钾(144.7±84.3)mg/kg,速效磷(4.5±3.9)mg/kg。目前,主要植被为松木。

1.4 砂黏质红土

砂黏质红土分布于云和镇南部山区和云坛、安溪、务溪、梅源、赤石、龙门、小顺、金村等地,共有面积6 904 hm2,占山地土壤面积的8.2%,母质为粗晶花岗岩、花岗斑岩的风化物,土体中含粗粒石英砂明显。发育好的砂中带黏,呈红色;发育差的受冲刷严重,砂粒含量高,结构松散,呈黄色。该土土层深厚,全土层平均厚度(83.7±32.3)cm。质地重石质重壤土,pH值5.5~6.0。含有机质(2.9±1.3)%,全氮(0.10±0.04)%,速效磷(3.7±3.6)mg/kg,速效钾(122.5±44.7)mg/kg。目前,主要植被为马尾松、油茶、毛竹和灌木丛,部分已开垦为柑桔园、茶园,是一个待开发利用的土区。

1.5 黄砾泥土

黄砂泥土分布于赤石、库北、龙门、莲塘、梅源、务溪、双港、朱村、金村等地,共有面积5 039 hm2,占全县山地土壤面积的6%。母质为凝灰岩风化的残、坡积物,土体石砾含量高,质地以重石质土为主。全土层平均厚度(67.3±23.1)cm,pH值5.8~6.2。含有机质(3.4±1.0)%,全氮(0.12±0.03)%[3],速效磷(4.8±4.1)mg/kg,速效钾(143.8±77.3)mg/kg。该类土层深厚,土壤疏松,通气性好。目前,主要植被为松、灌木及毛竹,个别土层深厚的地段植物生长较好,但因坡度较陡,土体砾石含量高,土壤易受冲刷,侵蚀。

1.6 粉红泥土

分布于双港、朱村、小顺等地,共有面积1 204 hm2,占山地土壤面积的1.4%。母质为凝灰岩风化物,土层厚薄不一,一般在60~70 cm,呈黄棕或红色,质地重壤至中壤土,砂多黏粒少,砾石和细砂、粗粉砂含量较高,结持性差,易受冲刷,pH值4.5~5.0。目前植被多为蕨类,林木稀疏,山坡平缓处已开垦利用,种植茶叶、板栗、柑桔等作物。

1.7 白岩砂土

白岩砂土分布于赤石、梅源、安溪、沈村和云和盆地边缘的高丘,共有面积880 hm2,占山地土壤面积的1%。母质为粗晶花岗岩风化的坡、残积物,全土层浅薄,一般为30 cm左右,浅灰色。土体中砾石含量高,质地重石质重壤土,pH值5.6,土壤养分贫乏。含有机质(3.4±1.3)%,全氮(0.16±0.04)%,速效磷(5.50±4.95)mg/kg,速效钾(137.5±12.0)mg/kg。该类土层浅薄,养分含量低,土壤结持性差。目前,自然植被主要生长一些矮小的灌木和马尾松,生长不良。

2 低山丘陵开发中存在的问题

目前,低山丘陵在开发利用中仍存在一些问题。一是没有根据立地条件进行科学开发,片面追求千亩基地、万亩大片,重造轻抚,造成部分基地荒废。如瓦窑千亩水果基地,由于事先没有对土壤特征、种植条件进行科学认证,后又疏于管理,现该基地已近荒废。二是开垦粗放,不分坡度、不分地类,一律全垦整地,加之时有失火毁林现象发生,植被破坏严重,水土流失加剧,石砂土面积扩大。

3 低山丘陵区土壤资源合理利用策略

3.1 西北部低山丘陵区

包括赤石、库北、大源、紧水滩镇等区域。以石砂土、黄泥土、黄泥砂土、黄砾泥土为主,一般土层较深,质地细黏,有机质矿化很快,利于植物生长。但养分较缺乏,保水、保肥力较弱。应采取套种旱地绿肥、增施有机肥和磷肥等技术改良。该区森林资源丰富,自然条件优越,适合松、杉、油桐生长。应在保护好现有林木的基础上,大力发展以杉木为主的用材林,在缓坡地和村庄附近适当发展经济林,造好库区沿岸防护林,使之成为商品用材林和旅游观赏林区。

3.2 东北部低山丘陵区

包括朱村乡、石塘镇等地。其主要土壤有石砂土、黄泥土、黄泥砂土、黄砾泥土、粉红泥土、紫粉泥土等。该区山林破坏较大,水土流失严重。应加强封山育林,有计划地进行补植,更新增造涵养林,做到水源涵养林同商品基地林相结合,用材林同经济林相结合,以利于水土保持。同时,严禁陡坡垦荒,推行水平和鱼鳞坑种植,改浅铲为深铲,推广旱绿肥套中,防止水土流失[4]。该区适宜松、油茶、茶叶、板栗、柑桔、蚕桑等生长,为全县茶叶、板栗和油茶重点产区。应大力发展茶叶种植,并通过分片补植,加强抚育,改造现有茶园和老油茶林,提高经济效益。在低丘粉红泥土上可发展板栗、杨梅、枇杷等经济作物。

3.3 东南部低山丘陵区

包括云和镇、云坛乡、安溪乡、务溪乡等地。该区土壤类型复杂,主要土壤有石砂土、黄泥土、黄泥砂土、砂粘质红土、白岩砂土、红砂土等。云和盆地以南是全县水果、毛竹重点产区。应搞好封山育林,重视保护再生植被,统筹规划,有计划地进行农业开发。土层浅薄的地方,宜发展马尾松等林木,土层深厚的地方,宜发展毛竹和水干果等经济作物。云和盆地中的低丘矮山应选择性开发,很多矮山为砾石红砂土,应以造林保土为主,不宜开垦,部分矮山为黄泥土和钙质紫色土,在地势平缓、土层较厚处可种植经济作物[5]。

3.4 西南部低山区

包括崇头镇、云丰乡、沙铺乡、大湾乡的低山区。其土壤主要有石砂土、黄泥土、黄泥砂土、砂黏质红土、黄砾泥土、白岩砂土等。该区应以发展用材林和毛竹林为主,控制木材砍伐,实行计划生产食用菌,保护生态。该区雪、雨、雾影响较大,毛竹林应选择在向阳避风处营造,茶叶、柑桔、梨等经济林只能选择在崇头镇低海拔处少量发展。

4 参考文献

[1] 黄昌勇.土壤学[M].北京:中国农业出版社,2000.

[2] 王文富,席承藩.中国土壤[M].北京:中国农业出版社,1998.

[3] 崔晓阳.土壤资源学[M].北京:中国林业出版社,2007.

[4] 赵恒,王宗汉.宝鸡县土壤类型与养分及其合理施肥[J].陕西化工,1990(2):31-36.

黄土土壤特点篇6

一、黄土高原水土流失的危害

1.制约了社会经济的发展。严重的水土流失使耕地土层变薄,土壤养分流失,耕地质量下降,导致农作物单位面积产量降低。为了生存人们不得不开荒种地,陷入“越穷越垦,越垦越穷”的恶性循环,严重制约了社会经济的发展。

2.淤积河道、湖泊和水库。水土流失使大量泥沙汇入黄河,黄河泥沙含量剧增。泥沙淤积在下游河床,威胁黄河防洪安全。此外,泥沙汇入湖泊或水库,导致湖泊或水库淤积,降低蓄洪标准和供水效益。

3.造成当地生态环境恶化,直接或间接地诱发和加剧自然灾害的发生。水土流失破坏了原有植被,恶化了生态环境,加剧了土地和小气候的干旱程度以及其它自然灾害的发生。严重的水土流失,造成大范围的地表裸露,一遇大风,沙尘四起,形成沙尘暴。

二、黄土高原水土流失的成因

1.自然原因

地理位置的过渡性,生态环境脆弱。黄土高原的地理位置比较特殊,即处于从从平原向山地高原过渡、从沿海向内陆过渡、从湿润向干旱过渡、从森林向草原过渡、从农业向牧业过渡的地区,各种自然要素相互交错,生态环境比较脆弱。

黄土土质疏松,孔隙很多,垂直节理发育,极易受到流水的侵蚀。黄土颗粒成分以粉砂粒为主,而粉砂粒级中又以粗粉砂占绝对优势,约占总重量的50%以上。黄土的特性决定了它土质疏松,孔隙度大,分散率高,土粒在水中极易分散悬浮,土块遇水后,迅速崩解。黄土的颗粒性、粉砂性、疏松性是黄土高原水土流失的内在原因。

地形制约着土地利用和水土流失程度,黄土高原长期的流水侵蚀切割,塑造了塬、墚、峁等高原沟间地,以及数量众多的大小沟谷等多种地貌形态。

黄土高原地区具有降水集中、强度大、暴雨多的特点。暴雨形成的径流是黄土高原水土流失不断发展的主要动力因素。

2.人为原因

植被的破坏。黄土高原在秦汉以前是森林和森林草原地带。由于历史上长期不合理地利用土地资源,主要是几次农牧业经营方式的改易,使大面积的森林、草原逐渐消失,成为今日的荒山秃岭。林草植被被大量破坏,使雨水和径流,以及风力直接侵蚀黄土地面,必然造成严重的水土流失。

不合理的耕作制度。黄土高原的水土流失与自古以来盛行的轮荒耕作制度有密切关系,农民不是选择适宜耕种的土地来开垦,不是靠精耕细作来增产粮食,而是采取轮荒的方式。

开采煤矿。露天煤矿的建设,大面积挖开原生地面,破坏了植被,使矿区土壤抗侵蚀能力成倍降低,形成水土流失新的物源和触发机制,河道、滩地开矿使大量泥沙直接进入河道,增加河流泥沙。

三、黄土高原水土流失的治理措施

1.生物措施

森林草地具有蓄水保土、固沟、护坡和保塬等功能,林草措施是治理水土流失的根本措施。在黄土高原地区,凡不适合耕种的土地,应退耕还林还草,以恢复地表植被。在水土流失严重的地区,大力植树种草,实行乔木、灌木、草本植物相结合,以防止暴雨对表层土壤的冲刷,并增加土壤有机质和团粒结构,提高抗侵蚀能力。由于黄土高原气候干旱,造林应以当地树种为主体,合理利用外来树种。在林种布局完整的基础上,要慎重选择经济林树种。在降雨量400mm以下的地区,以营造灌木林为主,使经济效益和生态效益相结合、保护和利用并举,大力营造农田防护林、水源涵养林、水土保持林,可有效促进黄土高原的水土保持工作。

2.工程措施

工程措施是应用工程原理,为防治水土流失,保护、改良与合理利用山区水土资源而修筑的各项设施。工程措施主要包括修建淤地坝、小水库、修筑水平梯田、平整土地、修基本农田和抽引水灌溉等。根据黄土高原现状,在一些坡度较小的缓坡上建设水平梯田,能平整土地,减少水土流失,有利于保水、保土、保肥,利于耕种;引洪灌地就是引用暴雨产生的洪水灌溉川地、塬地、坝地等,可有效的控制黄土高原的水土流失问题。

3.农业技术措施

黄土土壤特点篇7

(1.贵州省土壤肥料研究所,贵阳 550006;2.贵州大学资源与环境工程学院,贵阳 550025)

摘要:为了探讨外源溶解性有机质对兽药土霉素在黄壤中吸附-解吸行为的影响,采用批量平衡方法,研究了不同浓度的外源溶解性有机质对黄壤中土霉素吸附与解吸的影响及机制。结果表明,线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型均可较好地拟合不同浓度外源溶解性有机质对含有土霉素的黄壤的吸附与解吸曲线,决定系数(R2)为0.946 8~0.999 8;无论添加哪种外源溶解性有机物质,黄壤对土霉素的吸附量均随液相中土霉素浓度的升高而增加,并且不存在解吸迟滞行为。

关键词 :外源溶解性有机质;土霉素;黄壤;吸附-解吸

中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)01-0053-06

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.01.013

Effects of Dissolved Organic Matter on the Adsorption-desorption

of Oxytetracycline on Yellow Soil

FAN Fei-fei1,ZHU Jian2,WEI Shi-hong2

(1. Guizhou Institute of Soil and Fertilizer, Guiyang 550006,China;

2.College of Resources and Environment Engineering, Guiyang 550025, China)

Abstract: A soil cultural pot experiment was conducted to investigate the effects of dissolved organic matter (humic acid, manure and citric acid) on the adsorption-desorption of oxytetracycline on yellow soil. The method of batch equilibrium was used. Results showed that line model, Freundlich model and Langmuir model could be used to well fit the adsorption-desorption processes on the different concentrations of dissolved organic matter. The correlation coefficient (R2) was ranged from 0.946 8 to 0.999 8. Adding dissolved organic matters, the adsorption amounts of oxytetracycline in yellow soil increased with the concentrations of oxytetracycline in liquid phase. The matter of desorption was not delayed.

Key words: dissolved organic matter; oxytetracycline; yellow soil; adsorption-desorption

收稿日期:2014-04-17

基金项目:贵州省联合基金项目(黔科合J字LKN[2013]27号);贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2012]2104号)

作者简介:范菲菲(1986-),女,黑龙江嫩江人,实验师,硕士,从事土壤肥料及农业资源利用研究,(电话)13595038327(电子信箱)

01fanfeifei@163.com。

溶解性有机质[1]又叫水溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)是指有机物料用水浸提后,能通过0.45 μm滤膜,具有不同结构及分子大小的有机物(如小分子的游离氨基酸、碳水化合物、有机酸及大分子的酶、氨基糖、多酚和腐殖质等)。它不仅影响氮(N)、硫(S)和磷(P)等营养元素的生物有效性及污染物(重金属、持久性有机物、农药等)的迁移能力[2-4],而且还是矿物风化、成土过程以及微生物代谢、土壤有机质分解和转化等过程的重要影响因素。有研究[5,6]表明,DOM进入土壤后,可以通过静电吸附、配位体交换、络合作用、疏水作用、熵值效应、氢键作用和阳离子键桥作用等方式与土壤胶体结合,从而被土壤吸附和固定、并在一定的条件下又重新释放出来,因而对有机污染物在土壤中的吸附、迁移、生物有效性等环境行为有着重要的影响。

土霉素[7,8]是20世纪40年现的,是广泛应用于畜禽养殖生产中的四环素类抗生素之一。由于其在畜禽体内利用率低,大多以药物原型排出体外,再随畜禽粪便的施用进入耕作土壤,影响土壤微生物生态链并诱发耐药菌,对土壤环境及人类健康产生严重危害,成为环境污染的潜在隐患。吸附-解吸行为是兽药土霉素在土壤环境中迁移和转化的重要过程,对减少土霉素对土壤环境的危害起着重要的作用。目前,对土霉素在土壤中吸附-解吸行为的研究主要集中在土霉素在土壤参考黏粒、铁铝氧化物、腐殖质、黏粒-腐殖质复合体上的吸附和解吸行为,以及pH、阳离子交换量(CEC)对吸附、解吸的影响[9-13],而关于溶解性有机物质对土霉素在土壤上的吸附与解吸的作用方面还鲜见报道。

黄壤是中国南方山区的主要土壤类型,主要分布于贵州、四川等省。贵州省黄壤面积703.8万hm2,占全国黄壤总面积的30.27%,其中旱耕地黄壤464.8万hm2,占全省旱耕地面积的46.2%,是贵州主要旱粮和多种经营用地,农作物主产玉米、马铃薯、小麦以及茶叶,是农民收入的主要来源。有资料[14]表明,目前贵州省有很多养殖场,仅贵阳市就有大型养殖场1 000家,这些畜禽养殖场为了减少牲畜的发病率,大量使用金霉素、恩诺沙星、土霉素、庆大霉素、环丙沙星等抗生素,这些抗生素未经过处理直接通过畜禽排泄物进入环境中,会对生态环境、动植物以及人体健康造成潜在的危害。因此,本研究选用四环素类抗生素中的一种——土霉素为研究对象,研究不同来源的外源溶解性有机物质(腐殖酸、有机肥、柠檬酸)对黄壤中土霉素吸附与解吸的影响,以期为准确有效评估土霉素对黄壤地区的环境及其人体健康危害的风险提供理论依据,为保障农业生产安全提供技术支撑和保障,进而推进贵州省农产品安全生产和农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要仪器 安捷伦1100型高效液相色谱仪;Speedisk Column H2O-Philic DVB萃取小柱:3 mL,100 mg填料;色谱柱:Aglient ZORBAX SB-C18 (3.5 μm,4.6 mm×150 mm);

1.1.2 主要试剂 土霉素(Oxytetracycline Hydrochloride,OTC),分子式:C22H24N2O9,相对分子质量:496.90,纯度≥98%,购于德国默克公司;甲醇、乙腈均为色谱纯(美国Fisher公司);其他试剂均为分析纯;试验用水为Millipore超纯水。

1.1.3 供试土壤 黄壤采自贵州黄壤土壤肥力与肥料效益监测基地,该土壤为未受土霉素等抗生素污染的农田耕层(0~20 cm)土壤,土壤采集后,风干,过2 mm筛备用。土壤基本理化性状见表1。

1.2 方法

1.2.1 腐殖酸以及有机肥中可溶性有机质的提取制备方法 分别称取一定量的商品有机肥、腐殖酸若干份,按水物比5∶1(V∶m)混合,在200 r/min 的水平振荡机上振荡12 h后,在12 500 r/min 的高速离心机上低温(4 ℃)离心30 min,上清液立即用0.45 μm无菌微孔滤膜过滤,滤液于4 ℃低温保存,备用(不超过1周)[15,16]。

1.2.2 试验方法

1﹚土壤中土霉素含量的检测方法。采用Na2EDTA-Mcllvaine作为提取液,在2 g土壤中加入提取液15 mL,超声提取3次,每次加入提取液5 mL,超声时间为8 min,提取液采用DVB固相萃取小柱纯化、无水甲醇洗脱和氮气流浓缩。待测液中的土霉素采用HPLC进行测定,测定条件为:流动相为乙腈和0.01 mol/L磷酸二氢钠(pH为2.5,体积比10∶90),柱温为25 ℃,流速为1.2 mL/min,检测波长350 nm[17]。

2)等温吸附与解吸试验。吸附过程为:等温吸附试验参照OECD guideline 106 批平衡方法(OECD, 2 000)进行,称取过2 mm筛的土壤0.200 0 g,放入50 mL棕色玻璃离心管,按照水土比100∶1加入20 mL以1.5 mmol/L的NaN3 、0.01 mol/L CaCl2溶液和不同浓度的外源溶解性物质的溶液配制的土霉素溶液,土霉素含量分别为1.0、2.0、10、20、40、80、100 mg/L,溶液中外源溶解性有机质浓度分别为200、400、800 mg/L。在25 ℃恒温条件下200 r/min振荡24 h,以4 000 r/min离心10 min,取上清液,过0.45 μm有机滤膜,按上述方法测定滤液中土霉素的浓度,以上处理均做3个重复,以未含土霉素的处理作为空白,未含土壤的处理作为对照。解吸过程为:在吸附试验结束后,离心倒出上清液,加入20 mL 0.01 mol/L的CaCl2溶液,在25 ℃恒温条件下200 r/min振荡24 h,以4 000 r/min离心10 min,取上清液,过0.45 μm有机滤膜,按上述方法测定滤液中土霉素的浓度,以上处理均做3个重复,未含土壤的20 mL的0.01 mol/L的CaCl2溶液为空白[18,19]。

1.2.3 数据处理与分析 试验数据采用Origin 8.0软件进行统计分析,使用Sigmaplot 9.0进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 腐殖酸源溶解性有机质对土霉素在黄壤中的吸附与解吸的影响

如图1A所示,无论是否添加腐殖酸源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量均随液相中土霉素浓度的升高而增加,但是添加腐殖酸源溶解性有机质的浓度不同,其对土霉素的吸附程度有很大差异,吸附量大小顺序为腐殖酸源溶解性有机质添加浓度为200 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质添加浓度为800 mg/L、未添加腐殖酸源溶解性有机质、腐殖酸源溶解性有机质添加浓度为400 mg/L,这可能是当腐殖酸源溶解性有机质浓度较低时,其与土霉素的共吸附促进吸附介质对土霉素的吸持,当腐殖酸源溶解性有机质浓度增加,其对土霉素的增溶作用显著,有利于土霉素从吸附介质上解吸下来,从而使黄壤对土霉素的吸附量减少,此结论与Kulshrestha等[20]关于不同来源的DOM对OTC在黏土矿物表面吸附影响的结论是一致的。

解吸结果见图1B,随着溶液中土霉素浓度的增加,黄壤对土霉素的解吸量大小顺序为腐殖酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、未添加腐殖酸源溶解性有机质。这与黄壤对土霉素吸附量大小的顺序大致相似,从而说明添加腐殖酸源溶解性有机质,其对土霉素在黄壤中的吸附解吸行为有抑制作用。

由表2可知,线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型都可以较好地拟合腐殖酸源溶解性有机质不同添加水平对土霉素在黄壤上的吸附和解吸曲线,决定系数(R2)为0.963 36~0.999 18。

在吸附过程中,不同浓度腐殖酸源溶解性有机质存在下,n值均小于1,属于“S”形等温吸附线,表明了土霉素在黄壤上的吸附是发生在非均质吸附剂表面和致密有机质上的吸附,溶质分子先占据能量最高的点位,然后再依次占据能量较低的点位[21]。且最大吸附量Qm值的大小顺序为腐殖酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L、没有添加腐殖酸源溶解性有机质;吸附强度Kf值的大小顺序为腐殖酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L、腐殖酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、没有添加腐殖酸源溶解性有机质、腐殖酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L,这表明加入不同浓度的腐殖酸源溶解性有机质后,黄壤对土霉素的吸附量和吸附强度均有所增加,因此,可以通过加入腐殖酸源溶解性有机质的方式加大土霉素在黄壤中的吸附量,减少土霉素在土壤环境中的残留量,从而减小土霉素对环境的污染程度。

2.2 有机肥源溶解性有机质对土霉素在黄壤上吸附与解吸的影响

由图2A吸附结果所示,无论是否添加有机肥源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量均随液相中土霉素浓度的升高而增加,在低浓度时无论是否添加有机肥源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量差异不大,这是由于土壤的表面吸附点位足够吸附溶液中的土霉素,但是,随着溶液中土霉素浓度的增加,黄壤对土霉素的吸附量大小顺序为没有添加有机肥源溶解性有机质、有机肥源溶解性有机质添加浓度为200 mg/L、有机肥源溶解性有机质添加浓度为400 mg/L、有机肥源溶解性有机质添加浓度为800 mg/L。

解吸结果见图2B,随着溶液中土霉素浓度的增加,黄壤对土霉素的解吸量大小顺序为有机肥源溶解性有机质添加浓度为200 mg/L、有机肥溶解性有机质添加浓度为400 mg/L、有机肥源溶解性有机质添加浓度为800 mg/L、未添加有机肥源溶解性有机质,以上结果表明,没有添加有机肥源溶解性有机质的黄壤对土霉素的吸附量最大,解吸量却最小,因此,添加有机肥源溶解性有机质能够在一定程度上减少土壤中土霉素的含量,有利于降低其生态环境风险。

由表3可知,线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型都可以较好地拟合不同浓度有机肥源溶解性有机质对土霉素在红壤上吸附和解吸的曲线,决定系数(R2)为0.936 4~0.999 8。

在吸附过程中,有机肥源溶解性有机质浓度为200 mg/L时,n值大于1,属于“L”形等温吸附线,表明了开始时土霉素很快地被大量吸附,当吸附剂上大部分活性吸附位点被土霉素占据后,就趋于缓慢;有机肥源溶解性有机质浓度分别为400 mg/L和800 mg/L时,n值小于1,属于“S”形等温吸附线,意味着固体(即吸附剂)对溶剂中土霉素具有较强的亲和性,随着土霉素浓度的增加,愈易被吸附[22]。最大吸附量Qm值的大小顺序为有机肥源溶解性有机质浓度为200 mg/L、有机肥源溶解性有机质浓度为400 mg/L、有机肥源溶解性有机质浓度为800 mg/L、没有添加有机肥源溶解性有机质;吸附强度Kf值的大小顺序为有机肥源溶解性有机质浓度为800 mg/L、有机肥源溶解性有机质浓度为400 mg/L、有机肥源溶解性有机质浓度为200 mg/L、没有添加有机肥源溶解性有机质,这表明加入不同浓度的有机肥源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量和吸附强度均有所增加,溶解性有机质浓度低时吸附量大,而有机肥源溶解性有机质浓度高时对土霉素吸附强度高,均比没有添加的吸附效果好,从而说明加入有机肥源溶解性有机质有利于黄壤对土霉素的吸附。

土霉素在黄壤的解吸过程中,解吸的Kf值均小于吸附的Kf值,这表明在解吸平衡后,已没有土霉素残留在土壤中,即在不同浓度的有机肥源溶解性有机质存在下,土霉素在黄壤上的解吸过程不存在滞后现象。

2.3 柠檬酸源溶解性有机质对土霉素在黄壤上的吸附与解吸的影响

由图3A吸附结果可知,无论是否添加柠檬酸源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量均随液相中土霉素浓度的升高而增加,但当土霉素浓度相同时,无论是否添加柠檬酸源溶解性有机质,其对黄壤中土霉素的吸附程度差异不大。这表明,柠檬酸源溶解性有机质通过化学、物理作用改变原来土壤有机质性质,并形成一种新的有机质,这种新形成的有机质结合位点活性较低,能通过其具有的特殊结构在更深层次上“锁住”土壤的活性位点,从而阻止土壤对土霉素的吸附。这与Drori等[23]研究的阿特拉津在回收废水灌溉的土壤中的吸附与解吸行为中所得的结论相似。

解吸结果见图3B,随着溶液中土霉素浓度的增加,黄壤对土霉素的解吸量大小顺序为柠檬酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、柠檬酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L、柠檬酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L、未添加柠檬酸源溶解性有机质,以上结果表明,添加柠檬酸源溶解性有机质的黄壤对土霉素的解吸量却比未添加柠檬酸的黄壤解吸量大,这意味着添加柠檬酸源溶解性有机质有利于减少黄壤中土霉素的含量。

由表4可知,线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型都可以较好地拟合不同浓度柠檬酸源溶解性有机质对土霉素在红壤上的吸附和解吸曲线,决定系数(R2)为0.950 3~0.999 5。

在吸附过程中,不同浓度柠檬酸源溶解性有机质存在下,n值均小于1,属于“S”形等温吸附线,表明了土霉素在黄壤上的吸附是发生在非均质吸附剂表面和致密有机质上的吸附,溶质分子先占据能量最高的点位,然后再依次占据能量较低的点位。且最大吸附量Qm值的大小顺序为柠檬酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、柠檬酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L、没有添加柠檬酸源溶解性有机质、柠檬酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L;吸附强度Kf值的大小顺序为柠檬酸源溶解性有机质浓度为800 mg/L、柠檬酸源溶解性有机质浓度为200 mg/L、柠檬酸源溶解性有机质浓度为400 mg/L、没有添加柠檬酸源溶解性有机质,这表明加入不同浓度的柠檬酸源溶解性有机质后,黄壤对土霉素的吸附量和吸附强度均有所增加,说明加入柠檬酸源溶解性有机质有利于黄壤对土霉素的吸附。

土霉素在黄壤的解吸过程中,解吸的Kf值均小于吸附的Kf值,这表明土霉素在不同浓度的柠檬酸源溶解性有机质作用下土霉素在黄壤上的解吸过程不存在滞后现象,这可能是加入柠檬酸源溶解性有机质后其自身能提供大量的活性吸附位点,可以把被吸附剂包裹住的土霉素分子“解放”出来,从而降低解吸迟滞程度。

3 小结

本研究结果表明,线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型均可较好地拟合不同浓度外源溶解性有机物质对含有土霉素的黄壤的吸附与解吸曲线,并且决定系数(R2)均较高。

同时,由于土壤的表面吸附点位足够吸附溶液中的土霉素,因此,无论添加哪种外源溶解性有机质,黄壤对土霉素的吸附量均随液相中土霉素浓度的升高而增加。加入不同浓度外源溶解性有机质后,增加了黄壤中土霉素的增溶作用,有利于土霉素从吸附介质上解吸下来,使土霉素在黄壤中不存在解吸迟滞行为,从而减少了土霉素对土壤环境的危害,降低了土霉素对环境中生物产生的毒害效应,对准确有效评估土霉素对环境及人类健康危害的风险有重要意义。

参考文献:

[1] 黄泽春,陈同斌,雷 梅.陆地生态系统中水溶性有机质的环境效应[J].生态学报,2002,22(2):258-269.

[2] 蒋 疆,王 果,方 玲.土壤水溶解态有机物质与重金属的络合作用[J].土壤与环境,2001,10(1):67-71.

[3] 陆文龙, 曹一平 ,张福锁.低分子量有机酸对不同磷酸盐的活化作用[J].华北农学报,2001,16(1):99-102.

[4] 林 琦,陈英旭,陈怀满,等.根系分泌物与重金属的化学行为研究[J].植物营养与肥料学报,2003,9(4):425-428.

[5] 李 睿,屈 明.土壤溶解性有机质的生态环境效应[J].生态环境,2004,13(2):271-275.

[6] 凌婉婷,徐建民,高彦征, 等.溶解性有机质对土壤中有机污染物环境行为的影响[J].应用生态学报。2004,15(2):326-330.

[7] 李 贞,段文海,邵 蓉.我国抗生素使用现状分析[J].国际医药卫生导报,2005,21(5):81-82.

[8] 徐伟朴,陈同斌,刘俊良,等.规模化畜禽养殖对环境的污染及防治策略[J].环境科学,2004,25(4):105-108.

[9] 鲍艳宇,周启星,万 莹,等.土壤有机质对土霉素在土壤中吸附解吸的影响[J].中国环境科学,2009,29(6):651-655.

[10] 焦少俊,孙兆海,郑寿荣,等.四环素在乌栅土中的吸附与解吸[J].农业环境科学学报,2008,27(5):1732-1736.

[11] 粱重山,党 志,刘丛强,等.土壤有机质对菲的吸附-解吸平衡的影响[J].高等学校化学学报,2005,26(4):671-676.

[12] 张劲强,董元华.诺氟沙星在4种土壤中的吸附-解吸特征[J].环境科学,2007,28(9):2134-2140.

[13] 宫春艳,吴 英,徐明岗,等.红壤和褐土中磷的吸附及其对镉离子吸附-解吸的影响[J].农业环境科学学报,2008,27(6):2258-2264.

[14] 王 冉,刘铁铮,王 恬.抗生素在环境中的转归及其生态毒性[J].生态学报,2006,26(1):265-270.

[15] ZIELEZNY Y,GROENEWEG J,VEREECKEN H, et a1.Impact of sulfadiazine and chlorotetracycline on soil bacterial community structure and respiratory activity[J]. Soil Biology & Biochemistry,2006,38(8):2372-2380.

[16] JEMBA P K.The potential impact of veterinary and human therapeutic agents in manure and biosolids on plants grown on arable land:a review[J]. Agriculture,Ecosystems and Environment,2002,93(4):267-278

[17] 范菲菲,李兆君,龙 健,等.土壤中土霉素残留的高效液相色谱检测方法[J].核农学报,2010,24(5):1040-1046.

[18] BATT A L,SNOW D D,AGA D S.Occurrence of sulfonamide antimicrobials in private water wells in Washington County ,Idaho,USA [J].Chemosphere,2006,64(11):1963-1971.

[19] HAMSCHER G,PRIESS B,NAU H.A survey of the occurrence of various sulfonamides and tetracyclines in water and sediment samples originating from aquaculture systems in Northern Germany in summer[J]. Archiv Fur Leben Smittelhy Giene,2006,57(4):97-l01.

[20] KULSHRESTHA P, GIESE JR R F, AGA D S. Investigating the molecular interactions of oxytetracycline in clay and organic matter: insights on factors affecting its mobility in soil[J]. Environ Sci Technol,2004,38:4097-4105.

[21] BOXALL A B A,BLACKWELL P,CAVALLO R,et a1.The sorption and transport of a sulphonamide antibiotic in soil systems[J]. Toxicology,2002,131:19-28.

[22] SASSMAN S A,LEE L S. Sorption and degradation in soils of veterinary ionophore antibiotics:Monensin and lasalocid[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2007,26(8):1614-1621.

[23] DRORI Y, LAM B,SIMPSONA,et al. The role of lipids on sorption characteristics of freshwater- and wastewater-irrigated soils[J]. J Environ Qual, 2006,35(6):2154-2161.

黄土土壤特点篇8

关键词:蔬菜产地;土壤汞含量;污染评价;广州市

中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)15-3069-03

Evaluation on the Mercury Pollution of Main Vegetable Producing Areas in Guangzhou City

LIU Xiao-yu1a,XIE Shi-you1a,1b,WEI Xiu-guo2,HAO Xiu-dong1a

(1a. School of Geographical Science; 1b. Key Laboratory of the Three-Gorge Reservoir Region’s Eco-environment of the Ministry of Education, Southwest University, Chongqing 400715, China;

2.Guangdong Institute of Eco-environment and Soil Sciences, Guangzhou 510650)

Abstract: The mercury content in 60 soil samples from 7 main vegetable producing areas in Guangzhou were determined; and the mercury pollution situation of these areas were evaluated. Mercury contents of 26 samples were higher than the background mercury content of Guangzhou, and the contents of 43 samples were above 0.05 mg/kg. The single factor pollution indexes of 60 samples were between 0.073~3.820 with a mean value of 1.139. The mercury pollution in Huangpu district was the most serious. The mercury content of vegetables producing areas in Guangzhou decreased in the past, however increased rapidly in recent years.

Key words: vegetable origin; soil mercury content; pollution evaluation; Guangzhou city

土壤重金属污染一直是国内外土壤科学和环境科学工作者研究的热点问题之一[1-7]。广州市作为广东省的省会,同时又是广东省的经济中心,工业、生活中的重金属排放量日渐增多,尤其以汞最为突出。汞被植物根吸收,或是直接被植物的叶片吸收,进入食物链,使生物体内的酶受到破坏,对人体健康产生了很大的影响[8]。而目前的研究重点往往是着重于对镉、铅、锌的研究,而对汞的研究甚少[9-11]。

本研究通过采集广州市主要蔬菜生产地的土壤,测定汞的含量,评价广州市蔬菜生产地汞的污染情况,总结汞的分布特点,探讨其时间变化特征;以期为广州市环境保护和保障居民健康提供基础资料和依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

广州市位于广东省中南部,珠江三角洲北缘,接近珠江流域下游入海口,是华南地区的中心城市,地势北高南低,北部和东北部为山区,中部为丘陵和台地,南部为珠江三角洲平原。蔬菜地土壤母质来源主要为河流冲积物、三角洲沉积物、洪积-冲积物,以及少量赤红壤(坡积残积物)。土壤质地一般多为轻壤土、中壤土、重壤土、壤土和砂壤土,少量为砂土、轻黏土或黏土。地理位置为北纬23°02′24″-23°25′53″,东经113°08′36″-113°34′52″,地处南亚热带,属南亚热带典型的季风海洋气候,湿热同期,雨量充沛,光热条件充足。

1.2样品布设及采集

本次调查在2007年4~8月进行,主要调查土壤重金属汞的含量,调查的范围包括广州市主要的蔬菜生产地――天河区、海珠区、萝岗区、白云区、黄埔区、荔湾区和越秀区等,考虑到区域的代表性及均匀性,共布设了60个样点,获取样品60个;天河区、海珠区、萝岗区、白云区、黄埔区、越秀区和荔湾区的采样点分别为7个、6个、1个、13个、24个、3个和6个。

样品的采集采用多点混合的方法,采集耕作层0~20 cm的土样,根据采集的面积、地形条件及土壤的性质确定混合点的数量,混合后采用四分法,最终采集1 kg左右的样品。

1.3分析方法

土样经自然风干后,去掉土壤中的侵入体,磨碎过100目尼龙筛[12];样品经HNO3-HClO4消化处理后,采用原子荧光法进行汞含量的测定。

1.4数据处理

数据分析采用Excel软件和SPSS 17数据统计软件进行处理。

1.5评价方法

采用国家环境保护局科技标准司在1995年的土壤环境质量标准值(GB 15618-1995[13])(表1)。土壤背景值统一采用1990年中国环境监测总站提供的广东土壤背景值[14]。

采用土壤单因子污染评价模式[15,16]。单项污染指数Pi=Ci/Si;式中,Pi为第i种污染物的单因子指数;Ci为第i种污染物的实测值;Si为污染物i的评价标准。

根据土壤和作物中污染物积累的相关数量计算污染指数,确定污染等级,划分污染指数范围。①土壤污染显著积累起始值:指土壤中某污染超过评价标准的数值,采用土壤环境质量标准(GB 15618-1995)中的一级标准,用C1表示。②土壤轻度污染的起始值:指土壤污染物超过一定的限度,使作物体内污染物相应增加,以致于作物开始受到污染;此时,土壤中的污染物含量即为轻度污染起始值,采用土壤环境质量标准(GB 15618-1995)中的二级标准,用C2表示。③土壤重度污染起始值:指土壤中的污染物继续积累,以致于作物受害加深,作物中的污染物含量接近或超过食物卫生标准;这时,土壤中的污染物含量起始值即为重度污染起始值,采用土壤环境质量标准(GB 15618-1995)中的三级标准,用C3表示。

根据上述C1、C2、C3的数值,确定污染等级和污染指数范围:非污染,Pi≤1;轻度污染,1<Pi≤2;中度污染,2<Pi≤3;重度污染,Pi>3。

2结果与分析

2.1广州市蔬菜产地汞含量

汞在地壳中的含量为0.05 mg/kg,广州市主要蔬菜生产地土壤汞含量范围在0.011~2.320 mg/kg之间,样品中汞含量高于地壳中汞含量的样品有43个,样品中汞含量高于广州市土壤汞含量背景值0.161 mg/kg的样品有26个。其中,天河区、海珠区、萝岗区和白云区均有1个样品超标;黄埔区有20个样品超标,占黄埔区样品总数的83.3%,超标率较高(表2)。

2.2广州市蔬菜产地土壤汞含量的时间变化

由表3可知,广州市蔬菜地土壤中汞含量呈现出先下降后增长的趋势,下降速度较缓慢,但增长速度较快,尤其在近几年,呈现了飞速增长的情况。2007年土壤汞平均含量为0.362 mg/kg,远高于广州市土壤背景值,土壤重金属含量的超标必然会影响蔬菜的品质;这个问题应引起相关部门的高度重视。

2.3广州市蔬菜产地汞含量的污染评价

通过广州市各蔬菜生产地土壤汞的污染评价显示,广州市土壤汞污染指数为0.073~3.820,平均1.139。天河区汞污染指数为0.240~2.420,平均0.855;海珠区汞污染指数为0.140~1.143,平均0.465;萝岗区汞污染指数为2.250,白云区汞污染指数为0.087~1.318,平均0.368;黄埔区汞污染指数为0.600~3.820,平均1.877;越秀区汞污染指数为0.073~0.233,平均0.171;荔湾区汞污染指数为0.613~2.690,平均1.163。

由表4可知,广州市各蔬菜生产地的污染程度有所不同。其中越秀区的3个样品均未受到污染;白云区有1个样品受轻度污染,总污染率相对较低,为7.7%;天河区和海珠区均有1个样品分别受中度污染和轻度污染;黄浦区的24个样品中,有20个受到污染,污染率较高,为83.3%。

3结论与讨论

3.1黄埔区汞含量超标严重

试验结果表明,黄埔区汞含量超标严重。黄埔区汞含量的平均值是其他产地汞含量平均值的1~26倍,平均污染指数和污染率也较高,所有的重度污染均出自黄埔区。产生这种情况的原因可能是:黄埔区历来是广州市的工业重区,工厂分布密集,导致水体、空气、土壤均受到不同程度的污染,土壤的重金属含量较高;其次,因采样点比较集中,有可能造成距离较近的采样点得出的污染指数也较为接近的效果。

3.2广州市蔬菜产地汞含量高

地壳中汞的平均含量为0.05 mg/kg,但在广州市蔬菜产地所抽取的60个样品中,含量超过0.05 mg/kg的样品达43个;蔬菜产地汞含量的平均值为0.362 mg/kg,是广州市土壤背景值的2.25倍;这说明广州市蔬菜产地的含汞量较高。这可能是由于广州市工业排污处理不当,导致土壤吸收工业排出的重金属汞,使土壤中汞的含量超标;另外也可能是由于样品采集的代表性不足引起了偏离,如萝岗区只采集1个样品,样品的含量超标、污染指数也较高,使得萝岗区的污染率达100%。

参考文献:

[1] MARTIN A C, RIVERO V C, MARIN M T L. Contamination by heavy metals in soils in the neighbourhood of a scrapyard of discarded vehicles[J]. Sci Total Environ,1998,212:145-152.

[2] PICHTEL J, SAWYERR H T, CZARNOWSKA K. Spatial and temporal distribution of metals in soils in warsaw, poland[J]. Environmental Pollution,1997,98(2):169-174.

[3] TAM N F Y, LIU W K, WONG M H, et al. Heavy metal pollution in roadside urban parks and gardens in Hong Kong[J]. Sci Total Environ,1987,59:325-328.

[4] 傅瑞标,何青. 长江南槽重金属的分布特征[J].中国环境科学,2000,20(4):357-360.

[5] 夏增禄. 土壤环境容量及其应用[M]. 北京:气象出版社,1986. [6] 夏星辉,陈静生. 土壤重金属污染治理方法研究进展[J]. 环境科学,1997,18(3):72-76.

[7] 柴世伟,温琰茂,张云霓,等. 广州郊区农业土壤重金属含量与土壤性质的关系[J]. 农业生态环境,2004,20(2):55-58.

[8] 王淑英,马啸华. 土壤重金属污染的危害和修复[J]. 商丘师范学院学报,2005,21(5):122-125.

[9] 魏秀国,何江华,王少毅,等. 广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价[J]. 土壤与环境,2002,11(2):129-132.

[10] 罗绪强,王世杰,刘秀明,等. 喀斯特石漠化过程中土壤重金属镉的地球化学特征[J]. 生态环境学报,2009,18(1):160-166.

[11] 吴迪,李存雄,邓琴,等. 贵州省典型铅锌矿区土壤重金属污染状况评价[J]. 贵州农业科学,2010,38(1):92-94.

[12] 中国土壤学会农业化学专业委员会. 土壤农业化学常规分析方法[M]. 北京:科学出版社,1983. 457.

[13] GB 15618-1995,土壤环境质量标准[S].

[14] 中国环境监测总站. 中国土壤元素背景值[M]. 北京:中国环境科学出版社,1990.354.

[15] 李祚泳,丁晶,彭荔红. 环境质量评价原理与方法[M]. 北京:化学工业出版社,2004.275.

[16] 洪坚平. 土壤污染与防治[M]. 第二版. 北京:中国农业出版社,2005.239.

上一篇:传统文化的人生智慧范文 下一篇:儿童健康保健知识范文