山西土壤锰含量及影响因素研究

量顺序为淋溶褐土> 褐土> 潮土> 棕壤> 栗褐土> 石 灰性褐土> 褐土性土> 栗钙土> . 粗骨土。各类土壤 锰含量变异系数不大( 39% 以下) , 说明同一土壤类别, 其全锰含量比较接近。不同亚类土壤中锰元素伴随着 土壤的形成参与了地质大循环与生物小循环, 经历了 复杂的淋溶、迁移和再分配, 土壤锰含量特征是五大成 土因素综合作用的结果。
( mg/ kg)
序号 S erial number
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
地貌区 G eographic
r eg io n 天阳盆地 晋北构造山丘 大同盆地 晋东北部断块山地区 晋东中部山地高原区 晋东南部山地高原区 长治盆地 忻定盆地 太原盆地 临汾盆地 运城盆地 晋西东部断裂山地 晋西黄土丘陵区
收稿日期: 2002 04 27 作者简介: 段永蕙( 1964 ) , 女, 山西洪洞人, 硕士, 副教授, 主要从事环境地学和环境质量评价方面的教学与科研工作。
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土壤通报
34 卷
规律, 即晋东南部山地高原区( 674. 45mg / kg ) > 晋东 中部山地高原区( 546. 37mg/ kg) > 晋西东部断裂山地 ( 538 60mg / kg) > 晋西 黄土丘陵 区( 533. 30mg / kg ) 。 中部由南向北排列的五个断陷盆地土壤全锰含量也呈 逐渐降低的变化趋势, 即运城盆地( 586. 93mg/ kg) > 太原盆地( 567. 02mg/ kg) > 临汾盆地( 548. 60mg/ kg) > 忻 定盆地( 497. 32mg/ kg ) > 大同盆 地( 452. 11mg/ kg) , 太原盆地全锰含量比临汾盆地高, 与该区域受人 类活动影响较深有关。土壤全锰含量区域分布总特征 是东高西低, 南高北低。这表明山西土壤中全锰的含 量与山西的地势倾向、水热变化走向及其土壤地带性 分布密切相关。
表 1 山西不同土壤中 全锰的含量( mg/ kg ) T able 1 Cont ent of t ot al manganese in diff erent soils of Shanxi( mg/ kg)
土 壤 样本数( 个) So il Number of s amp le
褐土性土
27
石灰性褐土 25
样本数( 个) N umber of
sample
11 6 21 10 14 17 11 19 25 13 11 19 19
全锰含量 Cont ent of m a nga nese
515. 06 494. 10 452. 11 527. 50 546. 37 674. 45 628. 56 497. 32 567. 02 548. 60 586. 93 538. 60 533. 30
土壤 全锰含量 496. 39
冲积物 黄土状物 洪积物 Alluvial Loess- like Diluvial deposits sediment deposits
552. 85 541. 50 643. 96
石灰岩
花片岩 Granit e
L im estone - g neiss
638. 74 619. 70
2. 3 影响土壤全锰含量的主要因素 2. 3. 1 成土母质 成土母质是土壤物质的主要来源。 虽然成土母质中的化学元素在风化过程中进行了重新
分化, 但成土母质仍然决定着土壤中化学元素的最初 含量[ 4] 。因此, 成 土母质不同, 土壤中全 锰的含量也 不相同( 表 3) 。由表 3 看出, 发育于洪积物母质的土 壤全锰含量最高, 达 643. 96mg / kg , 而黄土母质土壤全 锰含量最低为 496. 39mg/ kg, 两者相差 147. 57mg/ kg, 顺序为洪积物> 石灰岩> 花片岩> 冲积物> 黄土状物 > 马兰黄土。山 西土壤多发育于黄土及 黄土状母质 ( 约占全省土壤总面积的 50% ) , 其土壤中锰元素含量
第 34 卷第 4 期 2003 年 8 月
பைடு நூலகம்
土壤通 报 Chinese Journal of Soil Science
V ol. 34, N o. 4 Aug. , 2003
山西土壤锰含量及影响因素研究
段永蕙1, 张乃明2
( 1 山西财经大学环境经济系, 山西 太原 030006; 2 云南农业大学资源与环境学院, 云南 昆明 650201)
标准差 变异系数( % )
SD
V. C. V.
153. 18 80. 07
121. 15 328. 06 175. 24 126. 28
71. 40 157. 34 158. 24 152. 33
29. 38 14. 42 19. 20 38. 78 28. 55 22. 58 16. 69 38. 48 26. 62 26. 08
中图分类号: S153 61
文献标 识码:A
文 章编号: 0564 3945( 2003) 04 0337 03
锰( M n) 是生物代谢所必需的微量元素, 人体和 动、植物 摄入锰元 素不足或 过量均会 产生明显 的危 害[ 1] 。土壤是陆生植物赖以生长发育的基地, 土壤中 锰的含量状况直接影响作物锰的含量, 并通过食物链 影响人体健康。本文在全省采集土样 195 个, 系统研 究了山西土壤中锰的含量及其影响因素, 这可为土壤 环境保护、农业生产和地方病防治提供科学依据。
土壤全量锰用王水 高氯酸消解, 有效态锰用 DT PA CaCl2 T EA 溶 液提 取, 均用 原 子吸 收 法测 定; 有机质采用丘林法, 质地采用比重计法, pH 值采用 电极法测定。
2 结果与讨论
2. 1 不同土壤中全锰的含量状况 从山西不同土壤中全锰含量的统计结果( 表 1) 可
以看出, 山 西土 壤全 锰平 均 含量 低于 全国 土壤 ( 710mg / kg) 和世界土壤[ 6] ( 850mg/ kg ) , 与世 界土壤 含量范围( 500~ 1000mg/ kg) 的下限 相近。不同种类 土壤全锰含量以淋溶褐土为最高, 达 845. 84mg/ kg, 含
2. 3. 2 气候条件 由气候引起的水热状况差异直接 影响母质的风化程度和锰元素的释放、迁移、累积。为 定量研究气候对土壤锰含量的影响, 本文运用灰色关 联方法进行分析, 气候指标选择了最高气温( x 1) 、降水 量( x 2) > 0 的日数( 即有效风化天数, x3) !10 积温 ( x4) 和 !0 积温( x 5) 五项指标, 经计算得到各气候因 子对土壤 锰含量影响 的关联度 分别为 Rx 1 = 0. 685, R x2= 0. 785, Rx3 = 0. 704, Rx4 = 0. 681, R x5= 0. 687。 说明降水量对土壤锰含量的影响相对较大, 影响大小 顺序为 x 2> x 3> x5> x1> x 4。这是由于山西属于暖温 带半干旱型气候, 多年平均降水量为 524mm, 比全国 平均 降 水量 少 16. 6% , 较 华北 地 区 平 均 降水 量 少 4 2% , 再加上时空分布不均, 降水量变化幅度较大, 从 而造成该研究区降水量的多少对含锰矿物风化能力的 影响大于温度因子。最高气温、!10 积温和 !0 积 温三个被选气候因子间影响程度的差异不大。 2. 3. 3 土壤理化性状 在水热条件相似地区, 相同母 质上发育的土壤锰元素含量与土壤理化性状有关。为 定量描述土壤特性对锰含量的影响程度, 本文对锰与 有机质、pH 值、土壤粒度三个性状五个因子进行多元 回归分析, 五 因子分别为 X1 有 机质, X2 pH, X3 0. 1~ 0. 01mm 粒径含量, X4 0. 01~ 0. 001mm 粒径 含量, X5 < 0. 001mm 粒径( 粘粒) 含量, 回归模型为: Y Mn = 2045. 5 + 47. 12X 1 - 183. 42X2 - 25. 80X3 +
2. 2 不同地貌区土壤全锰含量分布特征 土壤中全锰含量分布与土壤其它特性一样有其地
理分布规律性, 为探求山西土壤全锰含量的区域分布 特征, 本文根据山西地貌特点, 选择省内大的地貌区为 基本统计单元, 将全省从北到南分成 13 个大的地貌区 域进行研究, 各地貌区土壤全锰含量见表 2。可见土 壤中全锰含量以晋东南部山地高原区为最高, 达 647 45mg/ kg , 大同 盆地最低 452. 11mg/ kg , 由东 向西的四个地貌单元土壤全锰含量呈逐渐降低的变化
1 材料与方法
1. 1 样品采集与处理 根据山西省 6 个主要土类 ( 占山西土壤 92% ) 中
各土类的特征特性, 选择代表性强的区域共采 195 个 土样, 采样区覆盖全省不同生物气候带和主要的成土 母质类型。按网格法布点, 采样深度为 0~ 20cm 土壤 耕层。将土壤样品放 室内风干, 弃去杂质, 研磨后过 100 目( 测全量) 和 20 目( 测有效态含量) 尼龙筛制成 分析样品, 装磨口瓶备用。 1. 2 分析方法
山西 土 壤 有 效 锰的 含 量 范 围 是 1. 48 ~ 83. 16 mg/ kg, 平均 7. 70mg / kg, 只占全锰量的 0. 4% ~ 7% , 总计全省有效锰低于临界值的样品占 47% 。其原因 与土壤 pH 、有机质含量等土壤理化性状有关。
表 2 不同地貌区土壤 全锰含量( mg/ kg ) T able 2 Cont ent of f ot al manganese in soils in diff erent geographic regions
褐土
17
淋溶褐土
18
潮土
29
栗褐土
17
栗钙土
18
粗骨土
27
棕壤
17
全省
19 5
平均值 mean
521. 42 555. 19 630. 80 845. 84 613. 75 559. 19 427. 78 408. 87 594. 50 573. 04
范围 Ran ge
402. 31~ 630. 22 421. 15~ 673. 24 553. 27~ 885. 32 701. 58~ 1190. 32 517. 30~ 781. 18 416. 11~ 737. 24 331. 15~ 509. 86 292. 71~ 513. 25 458. 89~ 764. 91 292. 71~ 1190. 32
偏低与成土母质有很大关系。
表 3 不同母质土壤中 全锰的含量( mg/ kg ) T able 3 Cont ent of t ot al manganese in t he soils derived from dif ferent parent mat erials ( mg/ kg)
成土母质 马兰黄土 Parent Malan material loess
23 67X4+ 25. 50X 5 其复相关系数为 0. 885, 达显著水平。土壤 pH、有机 质和土壤粒度对土壤锰含量都有一定程度的影响, 但 土壤 pH 和有机质含量的作用大于土壤粒度, 尤其受 土壤 pH 值的影响最大( 与 pH 值呈极 显著负相关) 。 土壤 pH 条件除直接影响锰元素在土壤中迁移、积聚 等的能力之外, 还会影响锰的存在形态, 从而间接改变 其迁移活性。土壤有机质对锰的络合等作用, 使土壤 锰相对累积固定。土壤粘粒则由于其带有大量的负电 荷而可以吸附、富集锰元素并阻止其淋失。
摘 要: 本文研究了山西土壤中锰的含量状况、分布特征及成因。结果表明, 山西土 壤锰含量低 于全国土 壤, 不同 亚类 土壤中锰含量不同, 锰含量地理分布呈东南高西北低的特 征。影响土 壤锰含 量的因 素很多, 其中 成土母 质、气 候因子 中的 降水量和土壤 pH 值的影响作用较大。
关 键 词: 土壤; 锰; 分布; 影响 因素
由特定的自然地理环境与生物气候条件所决定的
4期
段永蕙等: 山 西土壤锰含量及影响因素研究
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山西土壤 pH 值 由南 向北、由 东南 向西 北 逐渐 升高 ( 7 5 ~ 8. 5) , 0. 01 ~ 0. 001mm 颗 粒 含量 逐 渐减 少 ( 28% ~ 11% ) , 土壤 有机质含量逐渐 降低( 3g/ kg ~ 8 g / kg , 太原除外) 是土壤锰含量分布呈东高西低、南高 北低的主要原因所在。