农田土壤磁化率与微量金属含量相关性及空间格局研究
批准号:
31272258
项目类别:
面上项目
资助金额:
76.0 万元
负责人:
杨萍果
依托单位:
学科分类:
C1513.肥料与养分管理
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
张定一、杨苗、栗东霞、解小东、都海勇、智艳平
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中文摘要
土壤微量金属元素既影响作物生长、产量和品质,又是影响土壤环境质量的重要因素。利用土壤磁化率来快速、简捷、无损、经济地诊断微量金属含量,正逐渐成为多学科关注的焦点。本项目选择典型区域黄土高原临汾盆地,准规则网格布点,采集农田耕作层及剖面样品,实验室测定磁化率、5种微量金属(Zn、Cu、Pb、Ni、Cd)全量、有效态含量和pH值、有机质等指标,建立磁化率与各元素含量的数学模型,揭示它们之间的数量关系;利用大田不同有机质、不同作物试验和内标微量金属盆栽模拟试验,进一步辨识影响土壤微量金属和磁化率的主导因素;结合多元计量分析方法和地统计学,藉助半方差函数模型和协同克里格无偏最优空间插值方法,绘制磁化率和微量金属全量、有效态含量的空间格局图。以期用磁化率快速监测并表征区域微量金属含量及其空间分布格局,建立区域尺度上农田土壤微量金属的环境质量和植物营养的前期快速诊断方法。
英文摘要
Soil micro-metal elements not only impact on crop growth, yield and quality, but also play an important role on soil environmental quality. The rapid, simple, nondestructive and cost effective, magnetic approach for the assessment of micro-metal element, is becoming a focus in a wide range of disciplines. The Linfen basin is located within Chinese loess Plateau. Collecting arable plouging layer and vertical profiles, all samples for magnetic susceptibility, the total content of five micro-metal elements(Zn、Cu、Pb、Ni、Cd)and their available content, pH, organic matter will be measured in laboratory. The linkage between magnetic susceptibility values and the content of micro-metal elements will be established by math models. Furthmore, dominant contributions to soil micro-metal elements and magnetic susceptibility will be discriminated using different organic matter, different crop field experiment and greenhouse pot experiment. Combining multivariate statistical techniques and geostatistics, the semi-variogram function and Cokriging method will be applied to calculate the unobserved points, and generate spatial variability map. The purpose of this project is to monitor and characterize the soil micro-metal elements and their spatial variability using magnetic susceptibility,and to establish a fast diagnosis approach for the soil environmental quality and plant nutrient on a regional arable soils scale.
中国在工业化和城镇化的快速发展下,农田土壤质量下降。土壤磁化率与微量金属元素含量的相关性及其空间变异性,是近年来多学科交叉研究的热点之一。本项目通过地统计学和环境磁学参数来追溯土体中金属元素的迁移、富集及其空间异质性,在临汾盆地采集422个土样,测定了土壤的发生参数、磁学参数、金属元素及植物光合参数等指标,研究长期耕作农田的土壤磁化率和微量金属元素含量的相关性及其空间格局,对合理保护开发、可持续利用农田土壤资源具有重要意义。主要研究结果包括:①研究区土壤属性量值变幅较大,低频磁化率值为47.05~199.26×10-8m3kg-1,频率磁化率值为1.04~10.38%;土壤pH值7.48~8.63,有机碳含量为3.57~30.48g/kg,全氮含量为0.65~1.83g/kg,碳氮比变幅为5.05~24.37;Cu的含量为24.07~42.22mg/kg,Zn的含量为66.29~194.00mg/kg,Ni的含量为35.75~53.76mg/kg,Pb的含量为19.84~79.51mg/kg,Cr的含量为67.01~101.10mg/kg,Cd的含量为0.09~0.47mg/kg。②土壤性质的半方差函数理论模型可以分别用球状、指数、高斯模型来拟合,土壤磁化率具有强烈的空间相关程度,由结构因素所引起的变异性占主导地位;而其他土壤属性存在中等程度的空间相关性,主要受人为因素的影响较大。③研究区内土壤金属元素含量均超过该区域各元素的背景值,Tomlinson综合污染指数为1.27~2.18,说明研究区土壤轻度或中度污染;土壤磁化率除与Cr呈显著负相关以外,与Zn、 Cu、 Pb、 Ni、 Cd均呈正相关,尤其是与Cu和综合污染指数(PLI)呈显著正相关。④土壤磁化率空间分布与微量金属元素空间分布格局相似,高值区主要位于城市、工业区和交通干线附近的区域。⑤低浓度Cu、Zn、Ni、Pb、Cd处理有利于提高冬小麦叶片叶绿素含量,促进光合产物向小麦籽粒运输;过量的Ni和Pb会对植物产生毒害作用,导致叶绿素含量下降,活性氧代谢失去平衡。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2013
期刊:山西农业科学
影响因子:--
作者:李新民;杨萍果
通讯作者:杨萍果
DOI:--
发表时间:2016
期刊:内蒙古大学学报
影响因子:--
作者:葛静;杨萍果
通讯作者:杨萍果
DOI:--
发表时间:2013
期刊:中国沙漠
影响因子:--
作者:杨萍果
通讯作者:杨萍果
Impact of Long-Term Irrigation with Treated Sewage on Soil Magnetic Susceptibility and Organic Matter Content in North China
处理后污水长期灌溉对华北地区土壤磁化率及有机质含量的影响
DOI:10.1007/s00128-015-1562-0
发表时间:2015-05
期刊:Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
影响因子:2.7
作者:Yang Pingguo;Yang Miao;Mao Renzhao;Byrne James
通讯作者:Byrne James
Evaluation of semi-arid arable soil heavy metal pollution by magnetic susceptibility in the Linfen basin of China
临汾盆地半干旱耕地土壤重金属污染磁化率评价
DOI:10.1080/15324982.2015.1128013
发表时间:2016-04
期刊:Arid Land Research and Management
影响因子:1.4
作者:Yang, Pingguo;Byrne, James M.;Li, Hongjun;Shao, Hong-Bo
通讯作者:Shao, Hong-Bo
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