土壤基本特点篇1
1材料与方法
1.1研究区基本概况
邛海盆地地处川西高原，属亚热带高原季风气候，年平均气温17.2℃，日照充足，雨量充沛；该区以红壤、黄红壤为主，局部地区的红壤达海拔2100m以上。
1.2数据来源与预处理
数据源于西昌2006年测土配方施肥国家补贴项目土样化验分析汇总表，共提取392个采样点。基于arc-GiS9.3生成样点分布图如图1所示。
1.3常规统计分析
利用arcGiS9.3中地统计模块,统计出土壤有机碳含量的基本特征性数据。
1.4地统计学基本理论
传统统计学理论是纯随机变量，但许多土壤性质在空间上并不完全独立，而在一定范围内存在着空间相关性。地统计学方法以半方差函数和Kriging插值为基本工具，能对既具有随机性又具有结构性的各种变量在空间上的分布进行研究[5]。半方差函数能较好地描述区域化变量的空间分布结构性和随机性，其中一些重要参数，可反映区域化变量在一定尺度上的空间变异和相关程度，是研究土壤特性空间变异性的关键，同时也是进行精确Krigking插值的基础[6],式中，r(h)为半方差函数；h为样点空间间隔间距，即步长；n(h)为间隔距离为h时的所有观察样点的成对数；Z(xi)和Z(xi+h)分别是区域化变量Z(x)在空间位置xi和xi+h的实测值。若h为横坐标，r(h)为纵坐标绘制函数曲线图，称为半方差函数曲线图，它可直接展示Z(x)的空间变异特点。克里格插值，是地统计学的主要内容，它是通过对已知样本点赋权重来求得未知点的值。式中，Z(x0)为未知采样点的值；Z(xi)为未知样点周围的已知样本点的值；i为第i个已知样本点对位置样点的权重；n为已知样本点的个数。
1.5空间分布特征分析
缓冲区分析是通过生成相关空间实体的缓冲区，以判断空间实体影响范围的过程[8]。本研究以土壤质地、城镇、邛海和河流为影响源，建立不同距离的缓冲区，以分析有机碳含量的变化情况。
2结果与分析
2.1常规统计分析
基于arcGiS9.3的地统计模块，对采样数据进行常规描述性统计(见表1)。从偏度上看，呈右偏态分布。变异系数反映空间变异性程度，通常认为变异系数CV≤10％为弱变异性，10％
2.2空间变异分析
2.2.1半方差分析
上述分析只能反映采样点中有机碳含量特征，难以完全反映整个研究区的空间分布信息，即空间结构性、随机性、相关性和独立性等。运用地统计学方法可以较好地弥补上述缺陷[10]。根据球状理论模型得出相应参数如表2所示。土壤养分分布由结构性因素和随机性因素决定。结构性因素，如气候、母质、地形、土壤类型、自然因素等；随机性因素，如施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动，使得土壤养分的空间相关性减弱，朝均一化方向发展。从结构性因素的角度来看，块金值与基台值的比例可以表明系统变量的空间相关性程度，比例<25％时，系统具有强烈空间的相关性；比例在25％～75％时，系统具有中等空间相关性；比例>75％时，系统空间相关性很弱[11]。由表2可知，块金值与基台值之比为0.552，由此可见，邛海盆地土壤有机碳空间变异体现为中等强度的空间相关性,且以随机变异为主。
2.2.2空间分布特征
在以上分析的基础上，采用Kriging法进行最优内插，得到土壤有机碳分级图(见图2)。高值区位于西昌市主城区东南部和邛海海域东南部，且以斑块形式存在。低值区位于邛海海域东北部，并由该低值中心向西北方向递增。
2.3土壤有机碳影响因素分析
2.3.1土壤质地
由表3可知，土壤有机碳含量表现为中壤>重壤>轻壤>砂>砂土，经方差检验其差异均达极显著水平(F=8.213，p=0.000)。其中重壤、轻壤、中壤中有机碳含量明显高于砂土和砂壤，重壤、轻壤、中壤中有机碳含量差异未达明显水平，砂土和砂壤中有机碳含量差异也均未达显著水平(见表3)。不同质地的土壤，肥力特性不同，因此有机碳含量也不相同。
2.3.2土壤pH值
土壤pH值常通过影响微生物的活动显著影响土壤有机碳的含量及空间分布，微生物最适宜中性环境下活动，强酸或强碱条件下其活动受到抑制。从研究区不同pH的土壤有机碳含量来看，中性土壤>微酸性土壤>微碱性土壤>酸性土壤。经方差检验，其差异达极显著水平(F=4.216，p=0.006)(见表4)。其中，中性条件下土壤有机碳含量明显高于其他范围pH值的有机碳含量。主要是由于土壤pH值在7.0左右，微生物较活跃，有利于分解有机质，促进了土壤碳素的释放。土壤pH值过高或过低，都限制了微生物分解有机质的能力，从而土壤中有机碳含量偏低。
2.3.3西昌市影响分析
为分析西昌市城市化进程对其城乡交错带土壤碳素含量的影响，选取最具典型的西昌市主城区为例，采用GiS空间分析中的缓冲区分析方法进行了研究。其具体做法是以西昌市主城区作为面实体影响源，分别建立0.4km、0.8km、1.2km、1.6km和2.0km的缓冲区，探讨主城区对城乡交错带土壤碳素含量的影响。通常，相关系数在0.8-1.0为极强相关，0.6-0.8为强相关，0.4-0.6为中等程度相关，0.2-0.4为弱相关，0.0-0.2为极弱相关或无相关。分析显示城镇对土壤有机碳含量影响属于强相关性(见图3)。这主要是由于在城市周边人为因素造成的，如生活垃圾、工矿业废渣、污泥、塑料废弃物等，对土壤资源侵占、污染，而使土壤养分遭到破坏。
2.3.4邛海影响分析
作为四川第二大淡水湖的邛海对西昌市的降雨、气温、土地利用等也有较大的影响。以邛海作为面实体影响源，分别建立0.3km、0.6km、0.9km、1.2km和1.5km的缓冲区，分析显示呈现极强的相关性(见图4)。总体水平上随着缓冲区距离的增加，其含量也增加。这主要是由于大量侵蚀、搬运、沉积作用使得较大的土壤颗粒堆积在湖岸，一般来说土壤颗粒越大保肥性越弱，从而土壤有机碳含量低。2.3.5河流影响分析该区水系相对密集，为反映河流对土壤有机碳含量的影响，以河流作为线实体影响源，分别建立0.1km、0.2km、0.3km、0.4km和0.5km的缓冲区，分析显示其呈极强的正相关(见图5)。随着缓冲区距离的增加，其含量也明显增加。这主要是由于河流流水搬运、沉积作用使得土壤表现近河岸粗远河岸细。一般来说颗粒大的土壤保水性差，吸附、保持养分能力差，且土中有机养分分解迅速。
目前普遍认为转基因作物外源物质进入土壤的途径主要有2条:一是通过转基因作物遗留在田间的植株残体及花粉向土壤中释放,这是外源蛋白进入土壤的主要途径。二是通过转基因植物根系分泌物进入土壤。如秸秆还田的耕作方式为外源蛋白进入土壤提供了有利的条件[46-55]。Bt蛋白通过根的分泌作用而进入土壤,已经在很多转基因作物(如Bt抗虫棉,抗虫玉米等)的研究中有报道,并且其在土壤中的含量各不相同[5,7,47,56-57]。wanG等[58]通过3年的田间和水培实验,利用酶联免疫反应的方法,研究了两个转Bt水稻“明恢63”和“汕优63”中释放的Cry1ab/1ac蛋白在土壤中的积累和转移变化。研究发现在水稻生长期,种植转Bt基因水稻的稻田水中能检测到Cry1ab/1ac蛋白,而种植非Bt水稻稻田水中未检测到该蛋白,并且在转Bt水稻根际土壤中该蛋白的含量达到149ng/g,明显高于非Bt水稻根际土壤中基本水平。盆栽种植实验结果也证明了转Bt基因水稻能通过根系分泌物向土壤中导入杀虫晶体蛋白,而且不同生长期的含量不同[49,51-52,54,59]。另外,王洪兴等[60]在实验室条件下将转Bt基因水稻秸秆埋入土壤后发现在其降解过程中,Bt毒蛋白浓度在前两周迅速下降,随后降解速度变慢,17~53d期间Bt浓度基本维持在6728~6196ng/g的水平[61-62],说明了转基因外源物质可以通过植物残体进入土壤,而且其导入量明显大于根系分泌的导入量,这也验证了转基因作物植株残体向土壤中释放外源物,这是外源物进入土壤的主要途径。也有报道Cry1ab蛋白在转Bt水稻整个生长过程中,会在根际土壤中积累[63]。
2转基因水稻对土壤理化性质的影响特点
土壤是植物生长发育的主要载体,土壤理化性质是评价土壤质量的重要指标[64]。土壤的理化性质一般分为土壤物理性质和土壤化学性质,土壤物理性质包括土壤pH值,含水率,电导率等;土壤化学性质则包括土壤中各元素的含量(其中最主要是n,p,K这三大养分)和土壤酶性质[65]。根际是植物与土壤最直接的相作区域,土壤中很多难溶的养分元素,可通过植物根系分泌物的作用转化为有效养分。当外源基因插入后,转基因植物根系分泌物的化学组分和含量极有可能发生变化[66],从而对土壤理化性质如团聚体的大小和分布、pH、阳离子交换量及吸附性能产生影响[50,52,54]。另外,转基因植物在农艺性状和化学成分等方面与亲本非转基因植物之间也会存在较大甚至显着差异[55,67-69],这些差异可能会使植物组织在土壤中的自然降解、土壤有机质含量等方面发生变化,从而影响土壤理化性质[50,52,54]。有研究表明,与非转基因亲本相比,克螟稻(转Bt水稻)根系分泌物中有机酸(主要为酒石酸)的含量显着降低[70],导致作物根系土壤pH值升高,进而影响对酸性pH值敏感的微生物调控过程(如硝化作用)的速率和土壤营养元素的释放[52,54]。此外,种植转Bt基因水稻后,土壤酶活性发生了显着变化,且变化幅度与土壤酶的类型以及转Bt基因水稻所处的生长发育的阶段有关[59];与非转基因对照组相比,转Bt基因水稻种植15d,土壤脲酶活性降低了247%,土壤酸性磷酸酶活性提高了891%,土壤芳基硫酸酯酶活性有所下降,而脱氢酶活性有所增加,但差异不显着[49,53,55,59,69]。吴伟祥等[71-74]相继报道了水淹条件下转Bt基因水稻(克螟稻)秸秆还田对土壤酶活性的影响,其研究结果表明,与同期的亲本水稻秸秆相比,孕穗期和成熟期克螟稻秸秆对磷酸酶活性的影响不大,但对脱氢酶活性的影响非常显着,并且存在差异;而在非水淹条件下,克螟稻秸秆还田对土壤蛋白酶、中性磷酸酶、脲酶活性和土壤呼吸强度虽然没有显着性影响,但在培养过程中前63d内土壤脱氢酶活性明显高于对照处理,之后两种秸秆处理间的土壤脱氢酶活性差异逐渐消失[49]。也有一些文献报道,转基因水稻对土壤理化性质没有明显影响。LiU等[75]报道,在整个生长过程中,转基因水稻植株对根际土壤酶活性和微生物组成没有影响。wei等[76]利用DGGe法,通过分析了转Bt基因和非转基因水稻生长发育各时期的土样,结果表明,转基因水稻对土壤脱氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、酸性磷酸酶、脲酶以及酵素均没有显着性影响。从以上的这些研究结果可以看出,转基因水稻对土壤理化性质的影响还没有确切性的结论,这也体现了转基因水稻对土壤理化性质影响的复杂性以及对这方面风险评价的必要性。
3转基因水稻对土壤动物的影响特点
土壤动物是土壤生态系统的重要成员,扮演着土壤物质循环、提高土壤肥力、改善土壤理化性质、维护土壤生物群落的角色,同时也在土壤质量评价、污染监测、污染土壤的生物修复等方面发挥着重要作用。然而,转基因作物向土壤中产生的外源物质(如Bt蛋白)很容易与土壤活性颗粒集合,在土壤中持续保留[77],并且Bt毒素能够从非靶标物种传递到更高营养级生物[78],因而可能对土壤动物产生毒害,进而影响土壤生态系统的稳定。吴刚[79]等以“华恢1号”为实验材料,研究了转Bt基因水稻对土壤跳虫、线虫和螨类种群数量的影响,结果表明,转Bt基因水稻可显着降低长角跳科长角跳属跳虫、中杆属线虫和尖棱甲螨科尖棱甲螨属螨类种群数量,能显着增加等节跳科原等属跳虫、钩唇属线虫种群数量,而对其他属的跳虫、线虫和螨类种群数量无显着影响。戚琳[80]等通过研究转基因水稻HH1,t2a1,t1C19对土壤微生物学性质及线虫数量群落组成和生态指标的影响,指出不同转Bt水稻品种对土壤线虫数量营养类群组成、植物寄生线虫成熟度指数均没有显着影响;而转Bt水稻t2a1和HH1结构指数Si均显着增加,这些结果表明,转Bt水稻对土壤生态系统结构和功能在短期内有显着影响。Bai等[81]进行了大田和实验室评价后,揭示转Bt水稻对弹尾目昆虫及其天敌没有负面影响。从目前的研究结果可以看出,转Bt水稻对土壤动物的影响可能存在选择性,不同类型的土壤动物所受影响各异。
4转基因水稻对土壤微生物的影响特点
土壤微生物是维持土壤生物功能的重要组成部分,参与有机质分解、腐殖质形成、养分转化和循环等多种土壤生化过程。微生物功能和群落结构的变化是土壤环境评价不可缺少的重要生物学指标[49]。anGLe曾强调转基因作物风险评价的重点是土壤微生物,因为它们是检测土壤生物种群变化的最敏感指标[82-84]。当土壤中的生物体通过捕食、竞争或共生等相互影响,使敏感生物的快速反应达到一定程度后,会引起其他生物的连锁反应,从而影响整个土壤生态系统[69,82-83]。目前最常用于土壤微生物多样性和生态学的技术主要有:变性梯度凝胶电泳(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGe)[6,85]、扩增性核糖体Dna限制酶切片段分析(amplifiedribosomalDnarestrictionanalysis,aRDRa)[86]和末端限制性酶切片段长度多态性(terminalrestrictionfragmentlengthpolymorphism,tRFLp)[87]。这些技术和方法的采用,使得在土壤微生物多样性、微生物种群的结构和功能、土壤微生物与污染土壤的相互作用及影响等多领域的研究上得以突破,为评价转基因作物对土壤微生物的影响提供了有力的技术支撑。近年来,转基因水稻对土壤微生物的影响常见报道。陈晓雯等[88]通过pCRDGGe和Biolog技术分析了转Bt基因水稻对土壤微生物群落结构及功能的影响,结果表明,在水稻不同生育期,转Bt基因水稻与其对照对土壤细菌数量、土壤微生物遗传多样性及功能多样性的影响存在一定差异,但这种差异并不持久。GLanDoRF等[89]研究发现,由于抗真菌和细菌蛋白会残留在根际土壤中,腐生型土壤细菌的数量会受到影响,导致转Bt基因作物在一定程度上改变土壤微生物的群落构成、微生物数量及其活性[49]。王洪兴等[60]研究了转Bt基因水稻秸秆降解对土壤真菌和细菌所产生的影响,结果表明转Bt基因水稻秸秆降解会显着增加这两种菌类,而会显着降低放线菌和反硝化细菌活性。此外,还有研究表明转Bt基因水稻秸秆对水田土壤反硝化细菌和产甲烷细菌种群的抑制作用显着,对厌氧发酵细菌种群具有明显的刺激作用,但对厌氧固氮细菌种群的刺激作用却低于显着水平[90]。转基因作物之所以会对特定微的土壤生物产生显着影响,可能是因为转基因植株的生理生化特性以及表达产物化学和生物学特性的改变而造成的[91-93]。有些研究表明,转基因水稻对土壤微生物没有影响或影响不显着。CHUn等[94]通过tRFLp的方法对原卟啉氧化酶抑制剂类除草剂转基因水稻(ppotransgenicrice)有关细菌和真菌群体进行了评价,研究发现在转基因稻和非转基因稻间并未发现存在微生物群落组成和多样性指数差异,从而表明转基因作物对稻田土壤微生物群落没有负面影响。吕新等[95]研究表明外源抗真菌基因的导入对水稻根际土壤中真菌群落数量和群落结构均没有明显影响。也有报道虽然转Bt水稻对微生物没有负面影响,但是对土壤真菌群体的组成有显着差异,意味着转Bt水稻对非靶标微生物有潜在的影响[75,96-97]。
1 试验概况
1．1 试验地点2011年4－7月在现代节水灌溉兵团重点实验室（石河子大学）试验基地进行试验。试验地点位于新疆石河子市西郊石河子大学农试场二连，东经85°59′47″，北纬44°19′28″，海拔412m，平均地面坡度0．6％，年平均日照时间达2 865h，大于10℃积温为3 463．5℃，多年平均降雨量207mm，平均蒸发量1 660mm。试验地地下水埋深大于8m，土壤质地为中壤土，测坑0～30cm土层土壤平均密度1．56g／cm3，40～100cm土层土壤平均密度1．84g／cm3。
1．2 试验材料与方法试验在测坑中进行，试验小麦品种为新春17号，行距15cm随水施肥尿素420kg／hm2，磷酸二氢钾120kg／hm2。滴灌带为新疆天业集团生产的单翼迷宫式滴灌带，滴灌带间距75cm，滴头间距30cm，滴头设计流量2．6L／h，采用1管5行布置。在小麦播前（4月2日）及各个生育期测定土壤水盐含量在水平方向距滴灌带分别0、15、30cm处设3个取样点，在每个取样点垂直方向0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、6～80、80～100cm土层取土样，设置2个取样点作为重复，采用烘干法测定土壤含水率；同时对所取土样风干研磨后过1mm土筛；按照1∶5的土水比浸提，浸提后的溶液用电导率仪测定电导率，并将电导率转换为土壤含盐量，在2个观测区所测得的含水率和电导率均取平均值。
2 结果分析
2．1 各生育阶段土壤水盐分布特点苗期土壤水盐分布见图1，由于土壤水分主要来源于冬季雪水的融化和部分春季降雨，灌水较少，因此，土壤含水量表层水分含量受地面蒸发影响而较低，向深层逐渐升高；在水平方向上距离滴灌带不同位置土壤含水率变化不大；土壤盐分在表层含量受蒸发影响较高，10～20cm较低，20cm以下又总体较高，水平方向在滴灌带下方受灌水影响含量略低。在分蘖期，由于灌水影响，在0～20cm的土层土壤含水率明显升高，20cm以下含水率变化不明显；盐分含量变化明显，表层含量降低，10～20cm土层盐分含量升高，20cm以下盐分含量相对苗期有所降低；水平方向盐分含量距离滴灌最近的地方盐分含量反而有所升高主要是由于施肥造成的，受滴灌灌水影响，剖面上土壤盐分相对于苗期有所降低，但在垂直方向呈略升高趋势（图2）。拔节孕穗期是小麦需水的一个高峰期，由于需水量增大，灌水量较多，土壤含水量在水平方向上基本无变化，垂直方向0～20cm水分含量相对较低，30cm以下较高，但相对分蘖期水分含量在0～30cm升高较多；而土壤总盐含量在表层距离滴灌带30cm处含量最高，深层也相对较高，距离滴灌带最近的地方土壤盐分含量较低，剖面上土壤盐分在滴灌水分运动特点下，逐渐呈现两头低中间高的典型滴灌盐分分布特点，即在表层含量低，20～40cm土层盐分含量较高，40～60cm土层盐分又降低，60cm以后各土层再增加。土壤表层含盐量高是由于滴灌水分携带盐分在水平方向上向远离滴灌带的湿润锋处积累造成的（图3）。在抽穗期，土壤含水率在水平方向上各土层之间波动变化较大，尤其是在0～40cm土层波动变化较大，距离滴灌带30cm处的含水率最低；土壤含盐量在水平方向上0～40cm及60～80cm各土层中波动较大，其表现在随着距离滴灌带越远波动越大（图4）。在灌浆期，由于灌水量增加，土壤含水率在水平方向上各土层之间波动变化不大；但土壤含盐量的变化波动大，0～40cm处各土层土壤含盐量在水平方向波动最大且基本呈现上升趋势（图5）。
2．2 土壤水盐垂直方向上分布特点由图1－5可以看出，在0～100cm的范围内，土壤含水量的变化呈随着土层深度的增加先降低后增大的趋势；而土壤盐分含量则基本上呈现先增加后减少再增加的趋势，即0～20cm随着土层深度的增加而增大，20～60cm随着土层深度的增加而减小，60cm以后又呈现增加的趋势，呈现随着土层深度先增大后减小再升高的变化趋势。在耕作层内土壤含水率变化趋势比较缓慢，呈随土壤深度而降低，土壤盐分含量的变化基本是随着土壤深度的增加而逐渐增加，造成这种趋势的原因是：由于地表蒸发，且随着灌溉水的作用盐分随着水分向下迁移使得表层盐分增大；20～60cm盐分含量减少是由于在滴灌条件下，伴随水分的入渗，将表层土壤中的盐分溶解后随水分迁移至湿润锋边缘。因此，小麦滴灌条件下总体上盐分分布特点表现为：毛管下0～20cm土层土壤盐分含量较低，20～60cm含量较高，6cm以下再逐渐升高；距滴灌带15cm处0～20cm土层土壤盐分含量高于毛管下相应土层盐分含量，在40cm以下变化趋势与毛管下相似；距滴灌带30cm处土壤盐分在0～30cm土层含量最高，特别是在土壤表层，在剖面上随深度大致呈先下降后升高趋势，在60cm以下含量与距滴灌带15cm处和毛管下土壤剖面含量接近。滴灌后，土壤盐分水平方向上向远离滴灌带方向运移，土壤盐分含量随距滴灌带的位置越远含量相对越高，由于灌水原因，水分将盐分运移至湿润锋处，在土壤蒸发作用下，盐分逐渐在距滴灌带30cm处和剖面30cm处聚集。垂直方向，土壤盐分在滴灌水分作用下，盐分逐渐向下层土壤运移，并在一定深度处聚集，聚集深度与灌水定额大小密切相关。一般情况下，滴灌垂直方向影响深度主要在0～60cm，在60cm以下各土层盐分含量受滴灌灌水影响很小。
2．3 小麦生育期内土壤水盐分布变化由图6可以看出，小麦在生育期内（苗期（4月23日）、分蘖期（4月30日）、拔节孕穗期（5月14日）、抽穗期（5月27日）、灌浆期（6月17日））土壤含水量及土壤含盐量的变化，从苗期到灌浆期含水量的变化主要是在0～60cm土层，变化最大的主要集中在0～20cm，这是由于苗期没有灌水，表层0～10cm土层含水率偏低，在分蘖期后开始增加，抽穗期由于蒸发强烈，植物蒸腾作用强，根系吸水强，含水率有所降低，说明滴灌小麦土壤水分影响深度主要集中在0～60cm土层，小麦根系耗水主要集中在0～20cm土层。土壤盐分分布变化也主要集中在0～60cm土层，变化幅度最大的区域集中在0～20cm土层，这和水分的变化范围基本吻合。土壤含盐量在第一次滴灌前土壤含盐量较大，随着生育期的推进呈下降趋势，在灌浆期后又出现增长，这主要是由于滴水后水对土壤盐分的淋洗作用使土壤中总盐分逐渐降低，同时随着小麦植株的生长遮阴形成蒸发量明显降低，土壤中盐分积累减小。在拔节孕穗期0～30cm含盐量较高是由于气温升高，地表蒸发强烈，而且叶面蒸腾作用也强烈，根系耗水加大，同时施肥增多等多重原因致使盐分在剖面上变化波动较大。
abstract：throughthestudyongeochemicalfeaturesofsoilinBazhong，wegetthecontentofthetypicalelementsCd，i，pb，S，Se，ZninBazhong，tongjiang，nanjiang，andpingchang.theresultsshowthatthesoilqualityinBazhongissimilarwiththenationalsoilbackgroundvalue.thecontentofCdinBazhongisoverthefirstclassstandardofnationalenvironmentalquality，buttheallmetthesecondclassstandard.thenemerowformulapointsthatthesoilpollutionindexislessthan0.7andtheagriculturesoilinBazhongisclean.
关键词：地球化学特征；环境质量评价；巴中
Keywords：geochemicalfeature；environmentalqualityassessmen；Bazhong
中图分类号：tU5文献标识码：a文章编号：1006-4311（2015）12-0212-02
0引言
硒、碘、硫、锌是人和动物所必需的营养元素，以硒元素为代表，环境中硒过量会导致人和动物中毒，缺乏会导致白肌病、克山病、大骨节病等地方病，这四种元素与人体健康关系密切[1]。据统计中国72%的县市发现有不同程度的缺硒情况存在，有研究指出湖北的恩施、贵州开阳与四川、重庆东部这几省交界处是中国硒的富硒地带[2-4]。巴中市处于这一区域的边缘，因此，勘察该区硒元素丰富程度具有重要现实意义。碘元素是人体必需的微量元素之一，约有1/2分布在甲状腺内；硫元素是很多蛋白质的重要成分；锌是维持动植物和人体正常生长发育必需的微量营养元素；铅和镉为重金属元素。本文对巴中县域（巴州、通江、平昌、南江）开展土壤环境地球化学调查，以摸清其土壤元素家底，合理实施农业特色种植，提高土地产出率。
1研究区概况
巴中为四川东北部门户，辖巴州区、通江县、南江县、平昌县，幅员12325km2，地形地貌多样，以中低山地貌为主，属亚热带季风气候，年平均气温16.9℃，年平均降雨量1150mm[5]。森林覆盖率达35.91%，堪称“绿色宝库”。南江北部山区3000公顷“巴山水青”被称为“四川盆地北缘山地重要的生物基因库”。
2研究方法
2.1野外调查与样品采集
结合各县区特色产业带、地形、水文、土壤、交通等因素对样点进行设计。表层土壤采样：在采样中心点20m半径范围内，避开施肥点，采集相同土壤类型和用地类型的0-20cm土柱4-5个，去除杂物装袋1.5kg以上。晾干后用木槌敲打土壤至自然粒级后筛分，将筛分后重量大于600g样品装入容器。采样工作共获得表层土样344件，南江县83件，通江县122件，平昌县91件，巴州区48件。
2.2样品测试分析
本文选取比较典型的六种元素进行测试分析，其中Se、i、S、Zn元素为生命元素代表，Cd、pb为重金属元素的代表。Se元素根据国家标准用原子荧光分析方法进行分析；Zn元素根据原子吸收光谱分析方法进行分析；i元素根据碘量法进行分析。
2.3数据整理
将样地野外调查以及室内测试分析资料回笼、整理，建立基础数据库，利用数据处理工具对收集的数据汇总，对比分析巴中市土壤环境地球化学特征。
3结果与分析
3.1土壤典型元素的背景特征
共获得的344件土壤样品，进行土壤进元素测定，得到平均值见表1。
式中，Z为比较指数，n为元素个数，a为对作物生长及发育起积极作用的元素比较值，高者为2，低者为-2，相等为0；B为对作物生长及发育起消极作用的元素比较值，高者为-2，低者为2，相等为0[7]。通过上式的计算得到，研究区的元素含量与全国平均含量的比较指数为0，说明研究区的土壤质量与全国水平相当。有益元素中i较缺乏，重金属Cd高于全国水平，在农业生产活动中要注意有益元素的补充及有害元素的避免及消除。
3.2土壤典型元素的环境评价
3.2.1单因子指数评价法
单因子指数评价法[9]计算公式为：pi=ai/Bi
式中，pi为土壤的单项污染指数，ai为土壤元素实测值，Bi为土壤元素评价标准值。若pi≤1，则土壤环境质量在标准内，相反，则土壤环境质量在标准之外，pi值越大，污染越严重。本文采用《中国土壤环境质量标准》，根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类：Ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本保持自然背景水平；Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染；Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。本文采用土壤二级标准，即适用于一般农田、蔬菜地等。
通过表2可知，3个典型元素除Cd元素以外，其他元素均未超出中国土壤环境质量一级标准，所有元素均符合中国土壤环境质量二级标准，证明巴中市土壤环境质量较好，但仍需加强重金属元素监管。
3.2.2尼梅罗综合评价法
尼梅罗综合评价法需要根据单项污染指数进行综合计算，不仅考虑了各种污染物的平均污染状况，而且突出了某种超标特别严重的污染物的作用，使用在污染项比较集中的环境中有很大的优势。尼梅罗指数特别考虑了污染最严重的因子，尼梅罗环境质量指数在加权过程中避免了权系数中主观因素的影响，是目前仍然应用较多的一种环境质量指数。计算公式为：p=[（pijmax2+pijave2）/2]1/2
式中，p为样点综合指数，pijmax为样点中所有评价污染物单项指数的最大值；pijave为样点中所有评价污染物单项指数的平均值。p≤0.7为清洁，0.7
由表4计算结果可知，各县域土壤污染指数均小于0.7，证明巴中市土壤清洁。
4结论与讨论
尼梅罗综合指数评价表明，各县域土壤污染指数均小于0.7，巴中市土壤清洁。研究区六个典型元素比较指数为0，研究区土壤质量与全国水平相当，有益元素中i较缺乏，重金属Cd高于全国水平。土壤环境质量评价中的单因子评价表明，六个典型元素除Cd元素以外，其他元素均符合中国土壤环境质量一级标准，所有元素均符合中国土壤环境质量二级标准。Cd元素为重金属元素，在水体中不能被微生物降解，只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程。通过植物的吸收、挥发、根际过滤、降解等作用，降低土壤中Cd元素的含量，即提高了土壤的价值功能。
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关键词：退化喀斯特植被；恢复序列；BioLoG－eCo测试法；土壤微生物群落；孔颜色平均变化值
中图分类号：Q938．1＋5；S154．37文献标识码：a文章编号：0439－8114（2011）12－2416-03
ChangesofSoilmicrobialCommunity’sawCDduringtheRestorationofDegradedKarstVegetationinHuajiangofGuizhou
weiYuan1，3，ZHanGJin－chi2，YUYuan－chun2，YULi－fei3
（1．SchoolofResourcesandenvironmentalmanagement，GuizhouCollegeofFinanceandeconomics，Guiyang550004，China；
2．CollegeofForestandenvironment，nanjingForestryUniversity，nanjing210037，China；
3．CollegeofForestry，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China）
abstract：theaveragewellcolordevelopment（awCD）ofsoilmicroorganismcommunityinrhizosphere，non－rhizosphere，differentmicrohabitatsanddifferentsoillayersduringtherestorationofdegradedkarstvegetationwasstudiedusingtheBioLoG－eCotestmethods．awCDofnon－rhizospheresoilweresignificantlylowerthanthatofrhizospheresoilinfourrecoverystages．whichindicatedthatthenumberofmicrobialindividualandpopulationinrhizospheresoilofdegradedkarstforestduringrestorationwasmore．themetabolicfunctionofsoilmicroorganismcommunitytookonverticalchangecharacteristic．awCDofalayersoilweresignificantlyhigherthanBlayersoilinfourrecoverystages，whichmeantthattheabilityofsoilmicroorganismsusingsinglecarbonsubstratedecreasedwiththeincreasingofsoildepth．awCDofsoilmicroorganismsinrhizosphere，non－rhizosphere，differentmicrohabitatsanddifferentsoillayersincreasedwiththeprolongingofincubationtime．theabilityofsoilmicroorganismsusingsinglecarbonsubstratewasweakatthebeginning，thenstrong，weakatlast，andwasthestrongestduring48hto144hofincubationtime．moreover，thechangeofawCDofsoilmicroorganismsindifferentvegetationrestorationstagewasasfollows，arborealcommunitystage＞shrubbycommunitystage＞herbaceouscommunitystage＞barelandstage，indicatingthatthenumberofsoilmicrobialspeciesandindividualsincreasedgraduallywiththevegetationrestoration．theincreaseofsoilmicrobialspeciesandindividualscouldpromotematerialcyclingandenergyflowofsoil，improvesoilquality，andwashelpfulfortherestorationandreconstructionofdegradedkarstvegetation．
Keywords：degradedkarstvegetation；restorationsequence；BioLoG－eCotestmethods；soilmicrobialcommunity；averagewellcolordevelopment（awCD）
土壤是植物生长的主要环境因子之一，退化喀斯特植物群落的演替过程也是植物与土壤相互影响和作用的过程。退化喀斯特植物群落动态变化的最根本反映是演替。植物群落动态变化过程物种的出现与消亡是由于群落内部的生物机制与外部环境相互作用而产生，在这个动态过程中群落内部的相互作用机制在制约物种的消亡中扮演了比较重要的角色［1，2］。Xu等［3］研究了火山森林植被与温度对土壤微生物活性的影响，蔡艳等［4］对茶园土壤微生物区系和酶活性进行了研究，Zhang等［5］研究了典型喀斯特动态系统的环境敏感性，任京辰等［6］进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能及土壤酶活性等化学分析，指出在分析喀斯特土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物生物量碳和总养分库指标作为喀斯特退化土壤恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。
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土壤微生物群落代谢功能信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义。随着退化喀斯特植被的恢复，土壤微生物群落的数量和多样性都会受到影响，从而间接地影响到土壤中的各种生物化学转化过程，最终影响土壤肥力和土壤生态系统的平衡。采用BioLoG－eCo微平板碳源底物利用为基础的定量分析，为描述微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法［7－9］。以BioLoG－eCo微平板微生物分析系统为主要手段，研究了贵州喀斯特高原生态综合治理示范区不同恢复阶段土壤微生物群落awCD的变化，以期为研究退化群落恢复机理，构建恢复技术体系提供科学依据。
1材料与方法
1．1研究区概况
研究区概况参见文献［10］。研究区内退化植被恢复过程分为裸地阶段（Ⅰ）、草本群落阶段（Ⅱ）、灌木群落阶段（Ⅲ）和乔木群落阶段（Ⅳ）4个阶段。各阶段主要组成物种参见文献［10］。
1．2供试材料
1．2．1供试土样供试土壤样品采自贵州的花江退化喀斯特植被不同恢复阶段（裸地阶段、草本群落阶段、灌木群落阶段、乔木群落阶段）的不同生境（土面、石槽、石沟、石缝、石洞、石面）、不同层次（a层和B层）及根际、非根际的土壤。土壤采集方法及供试土壤的基本情况参见文献［10］。
1．2．2仪器设备BioLoG－eCo微平板购自美国BioLoG公司（BioLoGinc.，Hayward，Ca，USa），酶标仪为美国宝特公司生产的eLX808型动力学定量绘图酶标仪。
1．3BioLoG-eCo微平板分析
土壤微生物群落功能多样性采用BioLoG-eCo测试法［11－13］。微生物底物利用模式用含有31种不同底物和一个空白（水）的BioLoG－eCo微平板。具体操作参见文献［10］。
土壤微生物群落BioLoG-eCo代谢剖面的表达采用每孔颜色平均变化率（averagewellcolordevelopment，awCD），awCD的计算公式为：
awCD＝Σ（C－R）／n
其中，C为每一个微孔的光密度值，R为
BioLoG-eCo微平板空白微孔的光密度值，n为
BioLoG－eCo微平板碳源底物的种类，n＝31。
1．4数据处理
应用excel2003和SpSS12．0对BioLoG－
eCo微平板培养测试的数据进行统计分析。
2结果与分析
BioLoG－eCo微平板awCD是反映土壤微生物群落功能多样性的一个重要指标［14］。从理论上分析，土壤微生物个体数量多且种群丰富，awCD可达到较大值；若土壤微生物个体数量少而种群丰富，则开始时awCD较小，但随着培养时间延长，微平板中丰富的碳源底物使微生物不断繁殖，所以awCD逐渐增加；若种群丰富度差（即种类少），而某些种类的微生物数量多，则培养开始时awCD增加较快，但较早达到最大恒定值，因为当能被利用的碳源底物消耗尽以后，awCD就不再增加。因此，土壤中不同的微生物群落结构会产生不同的碳源底物利用模式。
2．1根际和非根际土壤awCD的变化
在土壤中，由于根际是一个特殊生态环境，因此在根际的土壤微生物比非根际的土壤微生物在数量和类型上都要多，它们在根系上的繁殖和分布受根系生长发育的影响而表现出较为明显的根际效应。因此根际土壤微生物群落成为研究的热点。
土壤awCD的根际和非根际变化如图1。从图1可见，根际、非根际土壤awCD的变化均随植被恢复而增加，且表现出R＞S的特点，与非根际土壤相比，植被恢复过程中根际土壤微生物个体数量多且种群丰富。这主要是因为根际分泌物多，为土壤微生物提供了丰富的碳源和能源，促进了土壤微生物的活动与繁殖。3个恢复阶段根际、非根际土壤awCD均随培养时间的延长而提高，可以看出在36h之内awCD很小，表明在36h之内碳源底物基本上未被土壤微生物利用，在48h以后，awCD急剧升高，说明此时碳源底物开始被微生物大幅度地利用，根际土壤微生物利用碳源底物的能力较非根际强，此后的96h内碳源底物的利用都呈较快增长的态势，144hawCD基本达到最大恒定值（R＞S），土壤微生物利用碳源底物的能力基本稳定。
2．2awCD的垂直变化
植被恢复过程中awCD的垂直变化如图2。图2中反映了BioLoG－eCo微平板中a、B层土壤样品awCD随培养时间变化的情况。从图2中可以看出，4个恢复阶段awCD在土壤剖面上均表现出垂直分布特征，即a层awCD高，随着土层深度的增加，B层土壤逐渐降低，不同土层深度土壤awCD不同，表现为a＞B层的特点，变化趋势基本一致，分析表明与B层土壤相比，a层土壤微生物个体数量多且种群丰富，利用单一碳源底物的能力强。植被恢复过程中土壤awCD均随着土层的加深而急剧减小，这主要是由于土壤表层积累了较多的枯枝落叶和腐殖质，有机质含量高（a层土壤有机质是B层的1．404倍），有较充分的营养源以利于土壤微生物的生长，且土壤容重变小，空隙度变大，水热条件和通气状况好，有利于土壤微生物活动，使微生物生长更旺盛；随着土层的加深，有机质及水气条件变差，从而使得微生物数量大大减少，利用碳源底物的能力减弱，awCD也随之减小。土壤垂直剖面的awCD均呈现出随植被的恢复而增大的变化特点，这与土壤微生物的数量变化相一致［9，15］。4个恢复阶段土壤垂直剖面的awCD均随培养时间的延长而增大，微生物利用单一碳源底物的能力表现出“弱―强―弱”的变化趋势，说明土壤微生物在培养时间48～144h之间利用单一碳源底物的能力最强。
2．3awCD的生境变化
awCD是反映土壤微生物活性，即利用单一碳源底物能力的一个重要指标［16］。退化喀斯特地区高度异质性的生境中微生物的数量不同，其利用单一碳源底物的能力也不同。图3分析了退化喀斯特植被恢复过程中6种小生境内土壤微生物利用单一碳源底物的能力。
由图3可见，4个恢复阶段6种小生境内awCD均随培养时间的延长而增大，说明微生物活性随培养时间的延长而增强。植被恢复过程中不同生境土壤微生物利用单一碳源的能力的大小顺序裸地阶段为石槽＞石沟＞土面＞石缝＞石洞＞石面，草本群落阶段为石沟＞石槽＞石缝＞土面＞石面＞石洞，灌木群落阶段和乔木群落阶段为石沟＞土面＞石槽＞石面＞石缝＞石洞。随着植被恢复，不同生境土壤微生物利用单一碳源底物的能力总体上表现为石沟生境最强，因为石沟内小气候受两侧石面和土面的影响，具有排水、土壤物质交换较通畅、抗涝抗旱能力强的特点，微生物数量多且种群丰富。植被恢复早期，石面生境awCD最小，而后期却比石洞、石缝两个生境的大，这是因为石面表面没有成片土壤，表面多不平，凹陷处可积累枯枝落叶，无土壤或瘠薄，石面是最严酷的一种小生境，但随着植被的演替，其表面只长有苔藓、地衣及蕨类等，萌发力强的植物种子发芽后根系沿表面穿窜进入裂隙石缝，形成“根抱石”、“根贴石”景观，土壤微生物数量和种群逐渐增多，有利于退化喀斯特植被的恢复。
3结论与讨论
研究通过BioLoG－eCo微平板测试植被恢复过程中土壤微生物群落awCD的变化，较好地区分了微生物群落功能多样性和差异，分析结果表明，不同生境、不同层次、根际及非根际的土壤微生物群落有一定的变化。
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1）从根际、非根际的变化来看，4个恢复阶段非根际土壤微生物awCD均明显低于根际土壤，表现出R＞S的特点，说明与非根际土壤相比，植被恢复过程中根际土壤微生物个体数量多且种群丰富。根系分泌物较多使根际土壤微生物C、n源在数量和结构等方面发生改变［17］，从而可能会引起土壤微生物数量发生变化，这有待于进一步研究。
2）在土壤剖面上，微生物群落功能多样性具有垂直的变化规律，4个恢复阶段a层土壤微生物awCD明显高于B层土壤，表明随着土层的加深土壤微生物活性下降，能利用有效碳源底物的微生物数量减少、微生物对单一碳源底物的利用能力降低，最终导致土壤微生物群落代谢功能发生变化，这还需要从土壤微生物群落结构加以进一步解释。从不同生境变化来看，随着植被恢复，不同生境土壤微生物利用单一碳源底物的能力总体上表现为石沟生境最强，因为石沟内小气候受两侧石面和土面的影响，具有排水、土壤物质交换通畅、抗涝抗旱能力强的特点，微生物数量较多且种群丰富，有利于退化喀斯特植被的恢复。当然这一点还有待更多的试验数据验证。
3）植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际及非根际的土壤微生物awCD均随培养时间的延长而增大，微生物利用单一碳源底物的能力表现出“弱―强―弱”的变化趋势，说明土壤微生物在培养时间48～144h时利用单一碳源底物的能力最强；同时，awCD均表现为乔木群落阶段＞灌木群落阶段＞草本群落阶段＞裸地阶段，这说明随着植被的恢复，土壤微生物种群及个体数逐渐增多且均匀，这与张红等［18］的研究结果一致。随着时间的推移，土壤表层的枯枝落叶逐渐腐解，给土壤提供了较厚的有机质层，有效增加了土壤的肥力，促进了植被的恢复。
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关键词：土壤养分；有机质；全氮；全磷；相关分析；宜昌
中图分类号：S151．9＋5文献标识码：a文章编号：0439－8114（2012）24－5628-05
土壤有机质是表征土壤质量的重要因子，在调节土壤理化性质、改善土壤结构、培育土壤肥力等方面有着重要作用［1，2］。作为土壤生态系统中重要的限制性元素，土壤氮素和磷素是土壤养分的重要指标和作物生长发育所必需的营养元素，因此在生产实践中也受到广泛关注［3，4］。受母质、气候、地形、水文、植被、生物等多种因素影响，土壤养分在不同尺度上具有显著的空间异质性特征［5－7］，从区域尺度上研究土壤有机质、全氮、全磷的空间分布特征对于开展土壤质量管理、因地制宜进行农业生产布局是有必要的。
目前开展的相关研究多集中在小尺度上，一般针对某种土壤类型或特定生态系统［8－12］，而区域性研究较少，并且研究结论也因研究区域和对象不同存在较大差异，使得研究成果在应用上具有一定局限性。为此，以宜昌为研究区，选择典型土壤剖面分析土壤有机质、全氮、全磷的空间分布特征及与环境因子的相关关系，以期为开展土壤养分的分区管理及土地资源持续利用提供一定参考。
1材料与方法
1．1研究区概况
宜昌市位于湖北省西部，地理坐标为110°15′－111°52′e、29°56′－31°35′n，面积21 250．79 km2。宜昌地处我国地势第二阶梯向第三阶梯的过渡地带，地势西高东低，西部与中部分别以山地、丘陵为主，山地、丘陵占土地总面积的89．33％，东部平原占土地总面积的10．67％。宜昌属于温暖湿润的季风气候区，多年平均气温16～18 ℃，多年平均降水量983～1 406 mm。境内地貌类型多样，地势起伏大，水系发育充分。形成黄壤、黄棕壤和棕壤、红壤4个地带性土类以及紫色土、石灰（岩）土、潮土、（山地）草甸土和水稻土5个非地带性土类，其中黄壤、黄棕壤和石灰岩土的面积较大，共占宜昌市土壤面积的61．34％，红壤和草甸土的面积很小，共占宜昌市土壤面积不到1％。植被以亚热带常绿阔叶林为主，并有落叶阔叶林、针叶混交林以及灌草丛分布［13］。
1．2样品采集与处理
试验分析数据来源于宜昌市境内13个典型土壤剖面，样品采集完成于2010年8月。样点涉及黄壤、红壤、黄棕壤、棕壤4类地带性土壤，以及非地带性土壤中的石灰岩土、潮土和水稻土。多数样点为未受人工扰动的原状土，而农田样点避开道路与田埂（图1）。样点选好后，沿着垂直方向开挖100 cm的土壤剖面，然后分别对0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm等不同深度土壤进行分层采集，并从地表往下整层均匀地采集混合样品。共获取分层样品91个，混合样品13个，每个样品重量约为300 g。土壤样品装袋密封，贴上标签，并做好样点信息记录，样点位置由GpS定位。另外，每层用铝盒采集土样用于土壤含水量的测定，并用100 cm3环刀采集原状土以测定土壤容重。
1．3样品测定与分析方法
样品带回实验室后，先进行预处理。在室内阴凉通风处自然干燥，然后手工去除石块、残根等杂物后用球磨机磨碎，过100目筛后装袋待测。按照相关土壤理化指标分析标准［14］，全氮的测定采用凯氏定氮法，全磷的测定采用钼锑抗比色法，有机质的测定采用重铬酸钾氧化－硫酸亚铁滴定法。对每个测定项目测3个平行样，以保证测定结果的准确性。采用SpSS 18.0对样本的空间分布特征进行统计学描述和分析，采用excel 2007及origin 7．0进行相关图表绘制。
2结果与分析
2．1不同土类土壤有机质、全氮、全磷的分异特征
一般认为，土壤有机质的含量大小取决于有机物的输入与输出量。自然土壤的有机质来源主要是土壤母质中的有机矿物和植物凋落物及其残体。棕壤、黄棕壤的分布区与针绿阔叶混交林或常绿阔叶和落叶混交林重合，土壤发育的生物气候条件既有利于自然植被的生长，又会产生大量的有机物质输入。尤其是山地棕壤分布区，年均气温为7．4～7．8 ℃，≥10 ℃积温只有2 000～2 298 ℃，热量偏低，雨量丰富，湿冷的环境对于土壤有机质的积累更为有利。水稻土是经人工定性培育、熟化形成的非地带性土壤，由于较高水平的有机肥料投入和高茬禾秆还田以及良好的水分条件，水稻土表层土壤有机质含量也较丰富，仅次于棕壤和黄棕壤。石灰岩土一般分布于低山丘陵区，湿润的气候条件、灌丛草被以及钙的凝聚作用使得土壤有机质累积量较高。红壤、黄壤分布于山地向平原的过渡区，一般具有热量高、雨量多的特点，年均气温16．7 ℃，年均降水量在1 200 mm以上，≥10 ℃积温可达5 300 ℃。传统的沟谷农业对红壤、黄壤的土壤系统破坏较为严重，造成其土壤有机质含量偏低。土壤中的氮素主要来源于动植物的残体和生物固氮，与有机质有着相似的来源，因此全氮含量的分异特征与有机质的分布相似，并且随着植被根系分泌物以及残体输入的多少而表现出明显的差异。土壤中的磷素主要来自土壤母质中的含磷矿物、土壤有机质及人工施用的含磷肥料。在此次采样中，长江冲积物形成的潮土全磷含量最高，石灰岩发育形成的石灰岩土全磷含量次之，有机质含量最高的棕壤全磷含量排第三位。
2.2不同层次土壤有机质、全氮、全磷含量及其变异性
2．3土壤有机质、全氮、全磷的垂直分布特征
2．4土壤理化性质间的相关性
3小结
1）宜昌地区土壤表层有机质、全氮、全磷含量表现出显著的分异特征。按照不同土壤类型，0～20 cm土层土壤有机质的排序结果为棕壤＞黄棕壤＞水稻土＞石灰岩土＞红壤＞潮土＞黄壤，土壤全氮与有机质的排序结果基本一致，土壤全磷的排序结果为潮土＞石灰岩土＞棕壤＞水稻土＞黄壤＞红壤＞黄棕壤。
2）土壤有机质、全氮、全磷均在10～20 cm土层的变异程度最大，变异系数分别为94.2％、72.6％、63.1％，并且各土层土壤养分变异系数随剖面深度增加呈减小的趋势。
3）根据各采样点的环境特征及相关分析，宜昌地区不同类型土壤的有机质、全氮含量差异主要与地表植被、气候条件、土壤结构、人工有机肥料投入等因素有关，与土壤质地关系不大。土壤全磷含量与土壤有机质、全氮含量没有明显相关性，主要与土壤母质磷素矿物含量及土壤自身的发育过程有关。
4）不同类型土壤养分的垂直分布特征各异。除潮土外，其他类型土壤全氮与有机质的消长趋势基本一致。大部分土壤全氮与有机质均表现出从表层往下减少的趋势，以黄棕壤与棕壤较为典型，但各类型土壤养分含量变化的转折点不同。土壤全磷沿剖面没有明显的变化规律。
5）较差的自然条件以及人类不合理的利用活动，导致红壤与黄壤各土壤养分含量均较低。应因地制宜地安排农业生产活动，并通过分区治理和相关水保措施，遏制土壤退化趋势，提高红壤与黄壤分布区土壤的生产性能。
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1材料和方法
1.1样品采集和化学分析本研究采用的基本数据资料来源于“七五”全国土壤元素背景值调查项目—广东部分。采样点位均匀分布于调查区内（图1C）。每个采样点均挖掘土壤剖面采样，剖面的规格一般为长1.5m，宽0.8m，深1.2m。每个剖面采集a、B、C三层土壤。所采土壤样品硒（Se）的化学分析采用氢化物发生-原子吸收光谱法(HG-aaS)，具体分析步骤和过程详见文献[19]。
1.2数据分析基本数据统计分析利用SpSS?12.0统计软件进行。由于数据符合对数正态分布的特征（表1和图2），几何平均值（Gm）和几何标准偏差（GSD）分别可以较好的表现数据的中心态势和数据的变异特征。因此，我们采用土壤样品硒质量分数的Gm/GSD2和Gm×GSD2值计算硒元素的基线质量分数值（包括了>95%的样品数量）[20]。空间插值分析采用普通Kriging方法。对于低密度的背景采样，普通Kriging方法是一种最好的空间分布线性无偏的预测方法[21]。所有数据的空间插值和各层土壤硒质量分数等值图的绘制在地统计学软件Surfer?8.0平台上完成。
2研究结果
2.1土壤硒的浓度表层土壤硒的质量分数变异范围为0.03~1.42mg•kg-1，几何平均值（Gm）和算术平均值（am）分别为0.23和0.28mg•kg-1。B层质量分数范围为0.03到1.3mg•kg-1，几何平均值和算术平均值为0.33和0.41mg•kg-1。C层质量分数范围在0.02到1.67mg•kg-1之间，几何和算术平均值为0.27和0.36mg•kg-1。土壤剖面中最高的土壤硒质量分数（1.67mg•kg-1）出现在C层中，且每层土壤的硒质量分数均呈正的偏态分布（表1和图2）。
2.2土壤特性a层土壤中有机质的质量分数范围为0.17%到9.94%（Gm为2.37%，am为2.75%）。B层和C层的质量分数范围分别为0.07%~3.83%（Gm，0.82%；am，0.99%）和0.03%~3.56%（Gm，0.49%；am，0.65%）。最高值和最低值分别出现在a层和C层。土壤剖面中每层的粒径分布基本符合正态分布。从a层到C层的砂粒的算术平均值含量分别为50.4%，43.4%和44.6%，黏粒含量为18.4%，20.4%和20.1%。广东省土壤剖面中从a—C层，土壤pH值表现为从5.14，5.34到5.43弱的增长趋势。最高值和最低值均出现在C层（表1）。
3讨论与结论
3.1表层土壤中硒的浓度自然背景质量分数通常被定义为在不受人为扰动的情况下土壤元素的化学质量分数。但是，由于污染物长距离的迁移和沉降作用，几乎不可能建立真实的自然背景水平。因此，基线质量分数作为一个判别洁净土壤的参考值常用来表达土壤元素在特定时间段和地区的质量分数值，并不代表真实的自然背景质量分数。本项目的研究指出广东表层土壤中硒几何质量分数平均值为0.23mg•kg-1，大于典型硒缺乏区的含量水平，如美国加州[22]土壤硒质量分数0.028mg•kg-1，波兰[23]土壤硒含量水平0.145mg•kg-1，接近我国[24]土壤硒含量水平0.21mg•kg-1。低于美国[25]土壤硒含量平均水平0.26mg•kg-1和世界[26]土壤硒平均质量分数0.4mg•kg-1。利用土壤硒元素的几何平均值（Gm）和几何平均方差（GSD）计算Gm/GSD2和Gm×GSD2，得出基线质量分数为0.13~0.41mg•kg-1。为了合理的评价土壤硒元素的浓度变化和空间分布特征。我们对所取得数据进行了正态分布检测。土壤硒（log(Se)）所有的数据点基本上均沿预测直线分布（图3）。这种分布方式说明了我们所取得土壤硒数据来源于一个单一的数据群，能够很好的代表这一地区的土壤背景含量。同时也表明了，同时也指示了本次研究获得土壤硒元素质量分数数据能够最大限度地代表土壤背景质量分数，硒元素主要来源于自然源区，人为活动对其含量的变化在区域尺度上对背景含量的影响不大。
3.2土壤硒含量与土壤特性相关分析前人的研究已经证明土壤中有机质的含量与土壤中全硒的含量是相关的，黏土矿物也强烈影响土壤硒的迁移转化[27-29]。但是我们通过对广东省260个土壤剖面的研究发现，各层土壤中全硒含量与土壤有机质含量并无明显的相关，与砂土含量呈弱的负相关。硒的含量变异与土壤pH有明显的负相关特征（表2）。这种现象的存在于研究区表层土壤有机质平均含量水平较低(27.5g•kg-1)和区域成土母岩的分布关系密切。在对全国不同成土母岩的土类中研究中得出，华南地区含硒较高的成土母质为石灰岩（0.26mg•kg-1）、砂页岩（0.25mg•kg-1），花岗岩中的硒含量相对较低（0.18mg•kg-1）。由石灰岩和砂岩分化产生的黏土矿物类型主要为蛭石和蒙脱石类黏土矿物，而在花岗岩地区，黏土矿物主要以高岭石为主[30]。已有研究[24]表明黏土矿物对土壤硒的吸持能力一般是氧化铁>高岭石>蛭石>蒙脱石。因此对于广东省土壤，在硒的低含量地区（花岗岩地区）由于其粘土矿物主要为高岭石并且富含氧化铁对土壤硒有较强的吸持能力；而在硒含量高的地区（石灰岩和砂岩地区）其黏土矿物类型多为蒙脱石类，对土壤硒的吸持能力较低。因此，这种黏土矿物类型的差异，导致了总体上土壤全硒的含量与土壤中黏土含量不具有明显的相关特征。研究表明，土壤pH值是影响土壤全硒含量的重要因素。研究表明，当土壤溶液呈酸性到中性时，土壤硒的有效性最低，随土壤pH增加，硒的有效性也提高[31]。由于研究区强烈的淋溶作用，土壤剖面中强烈亏损可溶性盐，土壤剖面富集Fe、al和H+离子，此外酸雨对广东省土壤剖面中普遍呈现酸性亦有一定贡献。因此，在这种强烈的淋溶作用下，土壤中有效硒较多的流失。致使在总量上，表现出与土壤pH值负相关的特征。
【摘要】目的研究土荆芥生长土壤地球化学特征，为土荆芥Gap管理提供环境因素的依据。方法通过对地道药材土荆芥生长环境的实地调查，并采集其生境土壤样品进行元素分析及研究适宜的肥力条件。结果土荆芥适宜生长土壤为中性或弱碱性沙质土壤，其生长土壤肥力较高，而且分析发现其中al2o3，K2o，ni，Zn，Rb，Ba的含量明显高于福建省及全国土壤中的平均值，含有丰富的微量元素，na2o，K2o含量高于非生境土壤，而al2o3，Fe2o3，Cao，tio2低于非生境土壤，且土荆芥对p、Ca有选择性的富集作用。结论土壤的地球化学特征对土荆芥的生长有影响。
【关键词】土荆芥；土壤；地球化学特征
土荆芥为藜科植物土荆芥ChenopadiumambrosioidesL.带有果穗的干燥全草，为一年生或多年生直立草本，为常用苗药，主要分布于我国的中南、华东和西南等地，通常生长在村落周围的山坳、道路及河岸两侧，福建、广东是我国土荆芥生长的主要地区。土荆芥具有驱风除湿、驱虫、通经、止痛之功效，主治肠道寄生虫病，外用治湿疹、脚癣，并能杀蛆和驱除蚊蝇［1］。现代医学研究表明，小剂量的土荆芥叶的水醇提取物具有明显的抗肿瘤作用，对人体内的结核杆菌生长有抑制作用，对抗真菌则有良好的抑制作用［2，3］。文献报道［4］，不同产地土荆芥中黄酮成分的含量有一定的差异，表明环境因素对土荆芥的生长有一定的影响。植物生长、形态和品质好坏的因素不仅是气候条件，更重要的是地质环境、土壤营养元素组成、含量及其存在形态。土壤中元素与植物生长和人体健康有密切的关系［5～7］。由于成土因素和过程的不同使每种土壤具有自身的理化和地球化学特征，也就形成了特有的土壤生物作用，而土壤矿质元素作为植物的营养库，它们对植物的生长发育，产量，初生和次生代谢产物的种类数量均有很大的影响，所以研究道地药材生长的环境因素，首先要研究支持它们赖以生存的土壤的理化性质及其地球化学特征。目前，关于土荆芥化学成分及药理作用方面的研究较多，而关于其生长的环境因素及其地球化学特征方面的研究未见报道。作者选取土荆芥主要生长区——福建、广东地区生长的土荆芥，对其生境土壤地球化学基本特征（矿物组成，理化性质等）进行了研究，旨在为其规范生产，Gap管理提供科学依据。
1材料和方法
1.1研究区概况
福建、广东位于我国东南沿海，隔台湾海峡与台湾省相望。样品采自福建省、广东省中亚热带季风性湿润气候及南亚热带海洋性季风性湿润气候2个不同自然地带，福建漳州、广东汕头属南亚热带海洋性季风性湿润气候区，位于东经116°14′～118°08′、北纬23°02′～25°15′。光热资源丰富，雨量偏少，受台风影响显著为本带气候的3个主要特征，年平均气温19～22℃，平均最低气温在0℃以上，年日照时数1800～2500h，年雨量约1000～1600mm，阳光充足，无霜期长，冬无严寒，地貌类型以花岗岩丘陵及冲击平原为主，由于背靠大山，又有许多支脉伸向海边，紧靠北回归线，以及地形上的特点，来自西北和东北方向的冷气流对本区影响轻微，加之地势相对开阔平坦，利于充分接受光照。这种地貌空间结构，宜于避寒、避风，是多种热作的理想种植地，农作物年可3熟。
福建三明地区位于东经116°22'～118°39'、北纬25°30'～27°07'，地处闽江流域上游，正好介于闽西北武夷山脉与闽西南戴云山脉之间，该地区属中亚热带季风性湿润气候，平均海拔高，地势起伏大，山地丘陵占绝对优势，盆谷比重较小，光照资源较漳州、汕头差，但水分资源丰富，气候垂直变化显著，四季分明，冬季长1～4月有霜雾及结冰现象，夏季长3～5个月，气温高，盆谷内常出现酷暑天气，年平均气温15～20℃，日照时数1600～2000h，耕作制度以一年二熟为主，水资源丰富，年平均降水量1500～2200mm；基本上为多水带或丰水带。
研究区属华南低山丘陵区，植被茂盛，土层较深厚，土壤类型主要为红壤、黄壤，还有黄棕壤、水稻土等，一般呈酸性，铁铝氧化物含量很高。成土母质主要为岩石（花岗岩，火山岩等）风化的产物，是土壤矿物质和植物营养的最初来源，是土壤形成的物质基础，它影响着土壤的发育方向和肥力状况。
1.2样品采集分析方法
样品采自福建漳州（ZZSJ）、三明（SmSJ），广东省汕头（StSJ）土荆芥生境根际的土壤及其药材，采用随机多点采样法，收集根际土壤时先除去表面土壤，然后采用抖落法收集根际土壤，充分混合，用4分法缩分，为了进行土壤元素比较，同时采集500m以外（或附近山坡）无土荆芥生长的非生境土壤样品，分别为福建漳州（ZZFSJ）、三明（SmFSJ），广东汕头（StFSJ）作为对照。样品在室内自然风干，去除石块﹑植物根茎等杂质。
1.3土壤理化分析方法
1.3.1pH值电位法测定，土壤样品过10目尼龙网筛，水土比为1∶1。
1.3.2土壤颗粒组成采用mS2000型激光粒度分析仪测定。
1.3.3土壤元素分析土壤样品用玛瑙研钵研磨样品至200目以下，利用日本3080esX射线荧光光谱仪对土壤样品中的常量元素al2o3，Sio2，mGo，Cao，na2o，K2o，Fe2o3等组分及微量元素Zn，Sr，Ba，ni，Cu，pb，V等进行了全量分析，元素分析在中国科学院兰州地质所国家重点实验室分析测试中心完成。1.3.4土壤营养物质分析采用常规分析方法。土壤阳离子交换采用醋酸铵法；土壤盐基饱和度采用氯化钾法；土壤速效钾采用火焰光度法；土壤有机质采用重铬酸钾法；土壤速效磷采用氢氧化钠（碳酸氢钠）浸提－钼锑抗比色法。
1.3.5土荆芥药材黄酮类成分含量测定采用日本岛津LC20a高效液相色谱仪测定。
2结果
2.1土荆芥生境土壤与非生境土壤质地与理化特性分析
2.2.1土壤pH
pH值是土壤重要的基本性质，直接反映了土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的相对浓度，是土壤中影响范围极为广泛的一个化学指标，它是土壤中各种养分的存在状态，有效性和土壤中生物过程，土壤微量元素含量分布的重要影响因素［8，9］。由表1可知土荆芥生长的土壤为中性至弱碱性，其不同生长区生境土壤的pH值比较接近，分别为7.63，7.20，6.77，而非生境土壤pH值相差较大，分别为4.55，5.95，6.65，为中性至酸性。表明土荆芥适宜在pH值中性至弱碱性的土壤中生长。
2.2.2土壤肥力及盐基饱和度（BS）
从表1中可以看出土荆芥生境土壤肥力均较高，其有机质，速效钾，速效磷比较高，阳离子交换量(CeC)均＞10cmol/kg，福建漳州的稍高，为20.473cmol/kg，广东汕头的略低，为11.070cmol/kg。而非生境土壤阳离子交换量略低，福建三明非生境土壤对比样仅为7.309cmol/kg。土荆芥生境土壤盐基饱和度接近且较高，均在85％以上，而非生境土壤肥力相差较大，福建三明非生境对比样速效磷仅为1.48mg/kg，且盐基饱和度为35.56％。说明土荆芥适宜于较高盐基饱和度的土壤。
2.2.3土壤肥力与药材质量关系的比较
土壤作为生态环境中最为重要的一部分，其肥力状况直接决定了土荆芥的生长、品质、初生和次生代谢产物的形成。由表1及表2可以看出福建三明土壤有机质、速效钾、速效磷等肥力较高，其黄酮类化合物的含量也较高。福建漳州与广东汕头生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其黄酮类化合物的含量也接近。表明土荆芥在生长过程中土壤因素是保证其质量的主要因素之一。表1土荆芥土壤样品理化特性（略）表2
药材样品黄酮含量测定结果（略）
2.2.4土壤颗粒组成土壤颗粒组成在植物生长，土壤的利用中具有重要意义，直接影响土壤水、肥、气、热的保持和运动，并与植物的生长发育有密切的关系。植物生长的土壤砂粒过多易漏水漏肥，土壤黏粒过多持水性强，透水性差，研究区雨量充沛，若黏粒过多易烂根。对土荆芥土壤机械组成研究，由表1可知，土荆芥生境土壤质地以砂质壤土为主，砂砾较多，泥质，粉沙质，矿物质并存，不但带给土壤较丰富的矿质元素，而且使土壤质地适中，通透性好，多种元素有效性高，有利于植物生长。而非生境土壤机械组成相差较大，福建三明非生境对比样黏粒含量较高＞30％。研究表明含砂砾较多的砂质壤土有利于土荆芥生长。
2.3土荆芥生长土壤地球化学特征
2.3.1土荆芥生境土壤与非生境土壤元素比较土壤大量营养元素，微量元素是研究土壤环境质量的重要特征，也是土壤农业地球化学评价的主要指标［10］。由表2可知，土荆芥生境土壤样品中元素的含量特征，土荆芥生境土壤中常量元素主要以al、Si为主，二者含量之和达70％以上。al2o3，K2o，mG0，Cao显著的高于福建土壤中的平均值，Fe2o3，tio2接近于福建土壤中的平均值。与全国土壤中元素含量相比，al2o3，K2o，Fe2o3的含量明显高于全国土壤中的平均值；na2o，Cao低于全国土壤中的平均值。生境土壤中na2o，K2o均高于非生境土壤中的含量，al2o3，Fe2o3，Cao，tio2显著低于非生境土壤中的含量。生境土壤中微量元素Ba，Zn，Zr，Rb，mn等元素含量较高。其顺序为Ba﹥mn﹥Zr﹥Zn﹥Rb，其中ni，Zn，Rb，Ba明显高于福建省及全国土壤中的平均值；Co，Cr，Cu接近福建省及全国平均含量。Sr明显高于非生境土壤中的含量。V，Cr，Co，ni，Cu显著低于非生境土壤中的含量。
研究结果表明土荆芥生境土壤与非生境土壤元素特征有一定差异，从我国土壤区域的划分研究区均属于硅铝区域，但其地球化学特征还有较大的差异，造成这种差异的主要原因是其成土母质和成土过程不同，这种差异是土荆芥道地性形成的主要土壤生态因子，表明研究其地球化学特征具有一定的意义。
2.3.2药材与土壤中元素相关性分析
从表3中可看出土荆芥药材中p，Zn，mn，Ca的含量较高，尤其是p、Ca元素含量高，而土荆芥生境土壤中p、Ca的含量接近或相对低于非生境土壤，土荆芥药材对p，Ca具有富集作用，p，Ca平均吸收系数分别为3.4478，2.4026。表明p，Ca对土荆芥的生长具有相关性，这种对部分元素的依赖是土荆芥生长的重要特征之一。表3土荆芥根际土壤样品中元素的含量特征（略）
生命的生长发育过程中，矿物元素起着重要的作用。如钾具有促进植物体内代谢，提高植物抗病能力，提高光合作用强度，加强碳水化合物的合成与运输，以及能促进植物对氮素的吸收，加速含氮化合物的形成等都有重要作用，土壤中的钾主要来源于土壤母质中钾矿物的分化，分解，释放，铁是形成叶绿素必需的成分，土壤缺铁，则叶呈淡黄色，甚至白色，铁对植物呼吸作用和代谢过程有重要作用；锌在植物叶绿素及糖类形成过程中是必不可少的，是某些酶的组成部分；磷是植物生长重要元素之一，磷能促进植物生殖器官的形成，保持优良的遗传特性，增强植物的抗旱，抗寒，抗病能力，对细胞的分裂和分生组织的发展，以及对糖，脂肪，蛋白质等物质的形成和转换有重要作用。磷在近中性的微酸性到微碱性的范围内，其有效性较高，该土壤为中性至微碱性土壤，磷的有效性较高，其土壤中钾，锌等含量较丰富，这些因素是土荆芥生长的必要条件。
3结论
土荆芥生长的适宜pH值为6.5～8，属中性偏弱碱性土壤。生长土壤质地为通透性良好的含有少量黏土的砂质壤土。
土荆芥适宜于85％以上较高盐基饱和度的土壤。有机质1.38～3.71％，速效磷111.9～242.8mg/kg，速效钾109.5～168.8mg/kg肥力较高的土壤中，有利于土荆芥生长及其有效成分的积累。
土荆芥对p，Ca具有选择性富集作用，其生长土壤中大量元素na2o，K2o，Cao，p的含量应较高，这种同一基因植物对元素吸收的差异，以及生态环境，气候条件，土壤肥力相近，其有效成分黄酮类化合物的含量也接近。提示外因—地球化学作用对其生长、有效成分的积累具有重要的意义。
只有在上述条件有机的结合在一起，形成其特有的生态系统才有利于地道土荆芥的生长，因此对药用植物进行规范生产，Gap基地建设与管理，不仅要研究药材有效成分含量，还应对其生长的生态环境，尤其对其赖以生存的重要因子之一——土壤进行研究。
致谢：在土荆芥样品采集的过程中，福建省将乐县万安卫生院的官瑞医生给予了热情的帮助，特此表示衷心的感谢。
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【关键词】土壤保护土壤质量监测项目监测点位取样深度
导致土壤污染的方式有很多，包括固体污染物渗沥液进入土壤，地表水和地下水污染物通过水力联系进入土壤，大气污染物降落到土壤，甚至将污染物直接向土壤倾倒等违反环保法的行为也一定程度上存在。进行土壤污染治理的前提是土壤监测，只有在掌握了土壤污染的污染物种类、成分和浓度等数据，并再次基础上对区域的土壤污染规律进行研究后，才能找到解决土壤污染问题的正确方法。本文将在分析土壤中污染物来源和迁移规律的基础上，对土壤监测的项目、点位布设和采样深度进行原则性的讨论。
1土壤监测的项目
根据土壤应用功能和保护目标，我国将土壤划分为三类：
i类为主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景水平。
Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园果园、牧场等到土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤（蔬菜地除外）。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。
从土壤分类中可以看出，土壤监测项目的确定必须考虑两方面的因素，第一是土壤的使用功能，即土壤肥力；第二是土壤中可以通过食物链进入人体，并且易于在人体中累积的污染物。
因此对于土壤污染的监测，监测项目选择应该重点考虑持久性有机污染物、有毒有害物质和重金属。
持久性有机污染物中最突出的是含卤素有机化合物，这种污染物非常不易于被土壤中的微生物降解，因此易于通过食物链进入人体。《斯德哥尔摩公约》规定的持久性有机污染物包括三大类12种。第一类是有机氯杀虫剂，包括滴滴涕、氯丹、灭蚁灵、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、毒杀酚；第二类是工业化学品，包括六氯苯和多氯联苯；第三类是工业副产品，包括二f英（多氯二苯并-p-二f英）、呋喃（多氯二苯并呋喃）。从《斯德哥尔摩公约》中所列举的持久性有机物之中，我们可以得出结论，对于利用类型为农田的土壤污染，持久性有机污染物主要是第一类，则监测对象要根据农田的农作物类型，试用农药的种类、用量和浓度来确定；对于利用类型为工业用地的土壤，持久性有机污染物主要是第二类，则监测对象要根据工艺流程和产污环节涉及到的主要产品、副产品、污染物和原辅材料来确定，尤其要注意含氯化学工业。
对于可能向土壤中排放或者泄露的有毒有害物质，如硝基苯、氰化物等，要列为重点监测项目，可以用类比调查分析和物料衡算的方法计算进入环境土壤中有毒有害物质和元素的数量，不可忽略风险泄露的可能性。
重金属如汞、铅、镉、铬等易于在土壤中累积，不易通过土壤治理和修复的方法清除，对农作物的危害很大，如烷基汞等有些重金属可以通过食物链进入人体富集，对人体的伤害很大。因此，重金属应该列为重点土壤污染物监测项目。
2土壤监测的点位布设和取样深度
土壤污染点位的布设要研究污染物的来源和迁移规律，通过对污染物来源和迁移规律的研究来分析土壤中污染物浓度的分布。应重点布设在污染严重区域和土壤环境敏感区域，同时污染点位的布设要考虑风险监测和例行监测的需求。土壤中污染物的来源和迁移主要有以下三个途径，根据各自途径的特点和规律采取不同的监测布点方式：
（1）固体污染物堆放在土壤表层，在防渗措施和雨污分流措施不完善的情况下，随着雨水以渗滤液的方式进入包气带，随着地下潜水扩散，在地质结构比较脆弱的地方有可能越层进入承压水层。或者固体污染物地下储存，在防渗措施不完善的情况下，渗滤液直接进入潜水层和承压水层。在这种情况下，土壤污染监测的若干点位应该布设在地下水径流方向的下游一定范围内的土壤环境敏感点，同时可以在地下水径流方向的上游布设一个参照点。在取样深度方面，靠近污染源的一定范围内，考虑到土壤表面到包气带再到潜水的污染物迁移过程，应该兼顾表层和深层土壤，重点监测表层土壤；远离污染源一定距离后，考虑到污染物从潜水通过毛细作用到包气带再到土壤的迁移过程，应该兼顾表层和深层土壤，重点监测深层土壤。
（2）大气污染物排放源，污染物在空气中飘散一定距离后降落到土壤。这种情况下土壤污染监测点位的布设要综合考虑气象条件、地形条件、污染源方位和污染物飘散特性等情况，根据污染物在下方向一定距离内的近地面浓度分布，在近地面浓度较高的区域和下方向土壤环境敏感点布设监测点位。考虑到这种情况下污染物浓度比较低，所以通过包气带进入潜水的可能性比较低，取样深度重点考虑表层土壤。
（3）地表水携带的污染物进入土壤，主要通过两种方式，第一种是污染物随着地表水的漫滩进入土壤，在丰水期尤其明显，这种情况下监测点位应该布设在漫滩区域，丰水期监测范围和频率要大于平水期和枯水期。考虑到这种情况，地表水和受污染土壤的接触时间段，监测点位采样深度应重点考虑表层土壤。第二种是地表水中的污染物通过水力联系进入地下水，进而随着地下水污染土壤，在地表水和地下水水力联系紧密的水文地质结构趋于尤其明显，这种情况下监测点位应该布设在地下水径流方向的下游，取样深度应重点考虑深层土壤。
3结语
土壤监测点位的布设，污染项目的选择和取样应该根据该地土壤污染的机理、途径和过程，坚持有所侧重和代表性的原则进行具体分析，才能让监测结果有针对性和可靠性。
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一、本溪县土壤地力现状与成因
本溪县位于辽宁省东部山区,地块零散,面积较少,一步三换土是山区土壤的突出特点。土壤种类多,养分含量差异大。人多地少已成为农业发展的突出矛盾,所以有效地利用土地,提高地力意义重大。
通过这几年的测土配方施肥的实施,经过我们多年多点的下乡采集土样、调查、分析发现,本溪地区的土壤地力普遍下降,出现了土壤硬化、板结,土壤化肥污染。
土壤养分现状:第二次全国土壤普查时,我县耕地土壤有机质为16.3~21.2克/公斤,速效氮为85~100毫克/公斤,有效磷为10~15毫克/公斤,速效钾为100毫克/公斤,pH值为6.2~7.2之间。通过近两年的土壤化验分析,全县土壤有机质为9.7~12.5克/公斤,速效氮为100~125毫克/公斤,有效磷为25~31毫克/公斤,速效钾为60~80毫克/公斤,pH值变化不大,从有机质这一土壤肥力特征来看,耕地土壤肥力下降,究其原因主要有以下几个方面:
1.农民多不施用有机肥。由于农业比较效益低,传统的积造有机肥受到强烈的冲击,有机肥施用量逐年下降,农民只用地不养地。耕地土壤有机质的高低是土壤肥力好坏的重要标志,全县耕地土壤有机质含量已从上世纪80年代的16.3~21.2克/公斤,下降到当前的9.7~12.5克/公斤左右,其中一个重要原因就是有机肥的使用数量在减少。
2.随着农业生产和化肥工业的发展,化肥施用量逐年增加,农民盲目过量施用化肥,以求获得高产。由于不懂得科学施肥,结果适得其反,成本增加了,产量却没有提高,还造成了土壤化肥污染。
3.长期单一施用化学肥料。我县的农民施肥情况是单施氮、磷肥、忽视钾肥。造成土壤氮、磷、钾比例失调,氮肥投入过重,盈余氮在土壤中积累少,损失量大,钾肥投入严重不足,土壤钾素严重亏损,土壤钾素已成为作物产量的限制因素之一。试验证明,增施钾肥后,氮、磷肥利用率提高5.6%~9.7%,从而减轻了氮肥污染,也使作物品质得到了改善。
4.使用农药和化学除草剂所带来的生物链破坏、对土壤的污染以及由此而引起的农产品污染,在一定程度上导致了上壤的退化,而且还危害到人的安全和健康。
5.由于多年的传统习惯,有些地方仍有把玉米秆在田间燃烧成灰作为肥料,养分浪费严重。
二、提高土壤地力的对策
土壤地力退化,导致土壤有机质、全氮、钾素含量下降和缺乏,作物对肥料的依赖性增大,那么,我们如何改变这种状况,培肥地力呢?
1.增施有机肥,培肥地力
增施有机肥,提高土壤肥力是确保农业生产,可持续发展的一项重大任务。有机肥富含有机质,其分解产物腐殖质能促进土壤水稳性团粒结构的形成,可协调土壤水、肥、气、热条件,改良土壤耕性,提高土壤的保水保肥能力,并能提高作物抗旱、抗寒、蓄水保墒能力。防止长期单一施用化肥对土壤产生的不良影响,又能减轻土壤中某些重金属的危害。有机肥含营养元素全面,长期施用有机肥,还可有效缓解重茬作物带来的危害。有机肥成本低廉,是减少化肥、农药投入,增加农民收入的有效途径。
有机肥虽然养分含量全,但养分含量低、肥效慢,可以与化肥配合施用,化肥中养分含量高且肥效快,能及时满足作物生长需要,并能促进土壤微生物的活动,加速有机肥的转化和分解。二者配合施用可达到取长补短,缓急相济,更好地发挥肥效。
2.大力推广测土配方施肥技术
测土配方施肥是以土壤测试结果和肥料田间试验为基础,根据农作物的需肥规律、特点以及肥料效应状况为准,科学合理地确定氮、磷、钾和各种中、微量元素的施用数量和匹配比例,以及施肥时期和施用方法。通过推广应用测土配方施肥技术,可以有效地提高肥料的利用率,减少肥料在土壤中的残留量,实现各种养分平衡供应,满足作物的需要,可促使农作物增产10%~20%,可以有效改善耕地理化性能,培肥地力,提高产量和耕地的产出效益。要实现配方施肥,就要把测土、配肥、生产、供肥、用肥五个环节紧密的结合在一起,由专业农业技术部门进行测土、配方,由化肥企业按配方进行生产并供给农民。只有这样,这项技术才能真正应用到农业生产中去,才能发挥出它应有的作用。
3.推广秸秆还田技术
秸秆还田能直接补偿土壤肥力的消耗,还可更新土壤腐殖质,促进团粒结构的形成,改善土壤理化性状,提高土壤生物活性,从而改善地力,增加土壤有机质,释放氮、磷、钾等养分。
我县主栽作物是玉米,每年都有大量的玉米秸秆被闲置和浪费掉。应该充分利用好这一资源,这是改良土壤的有效方法,对于提高资源利用率、节本增效、提高耕地基础地力和农业的可持续发展具有重要意义。土壤基本特点篇2
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