池红杏

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)

洛川不同土地利用方式下土壤微量元素分布研究

池红杏

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)

以洛川苹果园与农田土壤为研究对象，分析不同土地利用方式下土壤表层和土壤剖面微量元素含量变化特征。结果表明:不同的土地利用方式对土壤微量元素含量变化的影响差异显著。苹果园表层土壤中Mn、Zn、Cu、As四种微量元素的含量均高于农田，微量元素的分异类型在苹果园和农田土壤中体现出明显的差异性;在苹果园与农田土壤剖面中，各微量元素的分布规律因元素种类而异。

微量元素;苹果园;农田;洛川

微量元素是土壤的重要组成成分，是表征土壤环境质量的重要因子［1］，近年来微量元素在农业生产中的作用已得到广泛关注，其在促进作物生长代谢、提高作物产量、品质等方面具有十分重要的作用［2］。土壤微量元素的组成及空间变化特征直接反映了土壤发育、成土及其演化过程［3］，土壤微量元素的空间变异规律是土壤成土母质和人为过程长期共同作用的结果［4］。洛川是全国重要的苹果基地，农业生产重点县，苹果园与农田是本地区两种较为普遍的土地利用方式，探讨这两种土地利用方式下土壤微量元素含量的变化，对比研究其对土壤微量元素的影响，对该区果树合理施肥，提高产量和品质以及维持土壤微量元素肥力平衡和充分发挥微量元素在农业生产中的作用有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

洛川位于延安以南，是黄土高原面积最大、土层最厚的塬区［5］。平均海拔 1 072 m，属暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温 9℃ ～10℃，年降水量 623.2 mm，无霜期167d，年积温 3 729℃，日照率 56%，辐射总量 5.17×105J/cm2。平坦的塬面和较佳的水热组合使该地区成为陕西重要的旱作农业和果业基地。

1.2 样品采集与分析

选择典型的苹果林地土壤和典型的耕作土壤为研究对象，两剖面点相距约1 000 m，具有相同的自然环境(地形、气候、母质)。选定取样点后，挖掘120cm ×100cm ×120cm样坑，去掉表层松散层土壤，每5cm自上而下连续采土样，在每个剖面取20个土样，共40个。

土壤元素含量用荷兰帕纳科公司生产的X－Ray荧光光谱仪(PW2403)测定，实验过程中加入标准样品(GSS－1)并对部分样品进行重复测定，分析结果在实验误差范围内。该实验在陕西师范大学环境演变实验室完成。

2 结果与分析

2.1 表层土壤微量元素含量变化特征

表1 表层土壤微量元素含量变化 mg/kg

果树体内微量元素的主要供给源是土壤，而土壤微量元素主要来自成土母质，其含量主要由成土母质和成土过程所决定［7］。由表1可以看出，苹果园表层土壤中的微量元素含量与全国平均值相比，有一定差异。其中Mn元素含量为637.7～653.7 mg/kg，含量略高于全国平均值且 K 值为1.075，接近标准值。Zn元素在土层分布中并不均匀，在0～5 cm土层含量远远超过全国平均值，K值为2.125，表明该研究区表层土壤Zn元素相对富集。Cu元素在0～5 cm深度相对富集，随深度增加含量递减，但各层含量均高于全国平均值，K值为1.3左右，即含量接近标值类。As元素分布均匀，含量略高于全国均值。植物吸收的微量元素，主要与土壤中微量元素含量有关，因而农田对土壤中微量元素的含量也有很大影响。由表1可知，Mn元素含量为610～615.7 mg/kg，略高于全国平均值。Zn元素含量为 58.9～60.6 mg/kg，由上至下呈少量递增趋势，含量略低于全国平均值。Cu元素含量为22.7～23.4 mg/kg，随土层深度增加而递增，含量略低于全国平均值，K值为0.955。As元素分布均匀，含量略高于全国均值。

标准差用来描述一组数据偏离平均值的程度，反映了数据的稳定与波动、集中与分散的状况。由表1可知，苹果园表层土壤中Mn、Zn、Cu三种微量元素标准差均大于农田土壤，而As元素标准差则是农田大于苹果园。表明在表层土壤，苹果园中 Mn、Zn、Cu三种微量元素含量变化波动较大，分布不均匀，而农田土壤中这三种微量元素含量变化波动较小，分布相对于苹果园较均匀;而As元素含量分布则正好相反。说明不同的土地利用方式对土壤中微量元素的含量影响各不相同，各微量元素在研究区土壤中的分布因元素种类而异。变异系数Cv反映了随机变量的离散程度。一般认为Cv≤0.2 为弱分异型;0.2 ＜Cv≤0.5 为中等分异型;Cv＞0.5为强分异型［8－9］。由表1可知，研究区苹果园土壤中微量元素大致可以分为3种类型。强分异型元素为Zn，元素含量变化波动较大，由62.3～381.8 mg/kg不等。中等分异型元素为Cu，元素含量变化波动也较大，相对小于Zn元素。弱分异型元素为Mn、As元素，含量在平均值附近波动，变幅较小。研究区农田土壤中微量元素的变异情况只有一种类型，即Mn，Zn，Cu、As四种元素都属于弱分异型，元素含量在平均值附近波动，数值间变化极小。

对比分析苹果园与农田的微量元素含量可以看出，苹果园土壤中Mn，Zn，Cu、As四种元素含量都大于农田土壤中的含量，且都高于全国平均值。两种土地利用方式下4种微量元素的丰度从大到小的顺序与全国土壤平均值中其丰度的顺序相一致。

2.2 土壤剖面微量元素含量分布

将从苹果园与农田土壤中采集的剖面土样分组处理，将0～20 cm土样分为一组，20～40 cm分为一组，40～60 cm分为一组，60～80 cm分为一组，80～110 cm分为一组，共分为五组，取各组平均值，分别做出剖面含量变化图，见图1、图2。并计算出苹果园与农田剖面各微量元素的标准差(表2)。

图1 苹果园土壤微量元素剖面含量

微量元素含量在剖面中的分布可用来判断微量元素在土壤中迁移积聚的行为［10］。土壤中元素含量随着土层深度的不同而不同，这不仅受成土母质、成土环境和成土作用强度的影响，还受到人为因素的影响［11］。由图1可知，研究区苹果园土壤剖面不同深度土层中各微量元素含量具有较明显的分布规律。其中，Zn和 Cu两种元素的含量变化规律基本一致，其元素含量都是随着土壤深度加深元素含量递减，即这两种元素都在表层土壤达到含量的最大值。而As元素的含量变化则相反，即随着土层深度的增加含量增加，在底土层含量达到最大值。Mn元素的含量随着土壤深度的增加而增加，在20～40 cm土层达到含量的最大值，从40 cm土层开始含量递减。

图2 农田土壤微量元素剖面含量

由图2可知，虽然农田土壤中 Mn，Zn，Cu，As四种元素的含量各不相同，但是他们在土壤剖面中的分布规律有一定的相似性，即四种元素含量都随土层深度的增加而递增，至40～60 cm土层达到最大值，然后随土层深度的增加含量递减，但是最深土层含量均高于表层土壤含量，其中Mn和Zn的变化犹为明显，Cu和 As的变化趋势相对较弱。可知40～60 cm 土层为 Mn，Zn，Cu，As四种元素的富集层。

表2 苹果园与农田微量元素剖面标准差

由表2可知，Mn、Zn、Cu三种微量元素的标准差都是农田＞苹果园，即农田中这三种土壤微量元素的变化波动较大，As元素标准差则是苹果园 ＞农田，即苹果园中As元素含量变化波动较大。

由于陕西洛川地处我国黄土高原东部塬区，其发育的土壤微量元素含量没有较大的差别，且降水量与温度、地形等成土环境相同，故造成苹果园与农田土壤微量元素含量差异的原因可能是人为因素的影响。水体－土壤－植物构成相互联系和相互影响的生态系统，不同元素在土壤剖面中的含量及分布差异明显，主要是受不同作物和耕作方式的影响［12］。耕作方式的不同导致微量元素迁移的深度不同。耕地被年复一年的翻耕，而苹果园的管理则相对比较简单，仅在树下非定期的局部施肥，不必频繁的翻动［13］。耕地表层受到人为耕作的扰动，使得耕地表层中的土壤微量元素向下迁移，而由于苹果林地表层大量的枯枝落叶使得土壤中腐殖质含量较高，因此导致农田耕地表层土壤微量元素含量较苹果林地含量低。

3 结论

(1)苹果园表层土壤中 Mn、Zn、Cu、As四种微量元素含量均高于农田土壤微量元素含量，其中，苹果园表层土壤微量元素分异类型为三种:强分异型元素为Zn，中分异型元素为Cu，弱分异型元素为 Mn和 As;农田表层土壤中四种微量元素都属于弱分异型。

(2)在苹果园土壤剖面中，Zn和 Cu两种元素含量都随着土层深度的增加而递减，而As元素含量则随着土层深度的增加而递增，Mn元素主要聚积在20－40cm土层;在农田土壤剖面中，随着土层深度的增加，四种微量元素含量都是先增加后递减，迁移聚积在40～60cm土层。

(3)不同的土地利用方式对土壤微量元素分布影响差异显著，在表层土壤中，Mn、Zn、Cu三种微量元素的分布波动性是苹果园大于农田，而在土壤剖面中，这三种微量元素的分布波动性是农田大于苹果园，As元素的分布变化完全相反。

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Study on Microelement Content in Soils for Different land Used in Luochuan

CHI Hong－xing
(College of Urban and Environment;Northwest University，Xi an 710127，Shaanxi)

The paper takes the apple orchard and farmland soil in Luochuan as the studied object and analyzes the distribution characteristic of microelements in surface soil and profile soil for different land.The results show that microelements in soils are obviously different for different land use. The contents of Mn，Zn，Cu，As in the surface soil of the apple orchard were higher than surface soil of farmland.The type of differentiation of microelement shows differences between the apple orchard and the farmland soil. In profile soils of the apple orchard and farmland，the distribution of microelement vary by element type.

Microelement;the apple orchard;the farmland and Luochuan

S153

A

1004－1184(2011)06－0136－03

2011－08－08

池红杏(1987－)，女，内蒙古赤峰人，在读硕士研究生，研究方向:区域发展与环境影响评价。