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基于gis和地统计学的菜地土壤养分与重金属空间变异【字数:9492】

2024-02-25 15:11编辑: www.jxszl.com景先生毕设
本文以南京市栖霞区菜地为研究区,运用GIS结合地统计学的方法,对研究区土壤耕作层(0-20 cm)的pH、有机质、CEC和三种土壤重金属(Cd、As和Pb)进行了定量分析。研究结果表明土壤有机质和CEC含量分别处于缺乏和中等水平。与土壤背景参考含量相比,三种重金属元素均超过了土壤环境质量二级评价标准。三种重金属元素全量的变异系数大小依次为Cd> As> Pb。半方差检验结果表明,重金属元素在农田尺度上具有较高的空间拟合度,As和Pb的空间分布具有一定的相似性。三种土壤重金属的有效态均呈中等变异强度,变异系数大小依次为As>Cd>Pb。相关性分析表明,有效态Cd、Pb含量均与其全量呈显著或极显著的正相关关系,土壤pH与部分有效态重金属之间存在着显著或极显著的相关关系。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言(或绪论)1
1材料与方法2
1.1研究区概况2
1.2供试土壤2
1.3样品采集与分析2
1.3.1土壤基本理化性质的测定2
1.3.2土壤全量重金属处理及测定3
1.3.3土壤有效态重金属提取方法3
1.3.4地统计分析和半方差函数3
1.3.5数据处理与空间统计分析3
2结果与分析3
2.1菜地土壤养分与重金属含量统计分析3
2.2菜地土壤养分与重金属地统计分析4
2.2.1土壤养分与重金属克里格插值分析4
2.2.2土壤养分与重金属相关性分析5
2.3菜地土壤有效态重金属总体特征及相关性分析5
2.4菜地土壤有效态重金属空间变异特征6
3讨论7
3.1土壤养分的空间变异特征7
3.2土壤重金属的空间变异特征7
3.3有效态重金属的空间变异特征8
3.4土壤养分与重金属的相关性8
4结论8
致谢9
在读期间发表的论文9
参考文献9
基于GIS和地统计学的菜地土壤养分与重金属空间变异< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072
br /> 引言
引言 随着城市化和工业化的迅猛发展,人类开采、加工、利用重金属愈加不合理。区域土壤重金属污染具有较强的毒害性、非生物降解性、隐蔽性和滞后性,对耕地质量和农产品品质构成了严重威胁,已成为土壤环境污染研究的热点[1]。2014年,国家土壤污染状况调查公报显示,镉、汞、铅等超标率分别达到了7%、1.6%和1.5%,重金属污染已成为环境保护亟待解决的问题之一。
目前,国内外许多科学家对土壤养分空间变异进行了大量研究[25],然而很少有人将土壤养分与重金属空间变异联系起来进行研究报道。近年来,随着GIS和地统计学技术的不断发展与完善,土壤指标与重金属的空间变异状况开始受到学者们的广泛关注,重金属污染的分布特征及有效防治已经成为了我国农业生产亟待解决的问题之一。通过将土壤养分与重金属空间变异联系起来,可以更好地了解和管理土壤,并提出针对性修复土壤重金属的措施,同时还能用于指导蔬菜的生产和品质的提高,节约大量成本,最终达到增加产量和增加收入的目的[6] 。
在实际生产中,土壤空间变异性研究可以及时有效地掌握田间信息,提高采样精度,降低采样成本,从而实现田间土壤养分的精准管理[7]。小尺度土壤养分与重金属空间变异研究有助于农户合理施肥,大尺度土壤养分与重金属空间变异研究能够为决策者提供理论依据,实现农业精准施肥。现阶段,研究土壤养分与重金属空间变异不仅可以揭示土壤养分与重金属的变异特征和分布规律,而且通过分析,能更好地解释自然和人为活动对土壤养分与重金属空间变异的作用,土壤养分与重金属空间变异性研究无疑成为土壤科学研究领域的最前沿的热点之一[8]。为此,本研究通过野外实地采集土壤样品,采用GIS克里格插值法和地统计学相结合的方法,研究了小尺度下菜地土壤养分与重金属的变异格局和空间分布,以及土壤养分与重金属的相关关系,旨在掌握菜地养分状况,探究重金属空间变异特征,为该研究区域土壤的有效管理和资源可持续利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
栖霞区菜地处北纬32°02′50′,东经118°45′42′,位于南京市主城北部栖霞山附近,境内地貌错综复杂,低山、丘陵、平原交错分布,海拔在10到300米之间。年平均气温15.3℃,梅雨天气盛行,夏天伏旱炎热,冬季寒冷干燥。全年日照时数大约为2100小时,无霜期7个月,全区年降水量约1000毫米。该地区自然资源特别是铅、锌、石灰石等矿产资源尤为丰富。另外,因其地处长江南岸河漫滩区,地下水资源丰富,地表径流广阔,水质优良,为农田和蔬菜种植提供了很好的水资源条件。但试验区靠近栖霞天然铅锌矿区,重金属污染较为严重,亟待开展有关土壤环境质量的研究和评价。
1.2 供试土壤
试验区土壤的pH在5.06.7左右,盐基饱和度为30%75%,土壤表层有机质积累明显,含量约为1020g/kg,随着土壤深度增加有机质含量降低。北亚热带的湿润气候为其母质的风化提供了有利条件,导致土壤中粘粒含量较高,常形成粘重的心土层。不同土层深度理化性质指标如表11所示。
表11菜地土不同深度土壤基本理化性质
Table 11 Physical and chemical properties of different depths of vegetable soil
土层 (cm)
pH
有机质
(g/kg)
容重
(g/cm3)
孔隙度
(%)
饱和导水率
(×104cm/s)
砂粒
(g/kg)
粉粒
(g/kg)
黏粒
(g/kg)

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