不同采样尺度下土壤重金属的空间变异特征.doc

不同采样尺度下土壤重金属的空间变异特征 第40卷第6期2009年12月土壤通报 ChineseJournalofSoilScience Vol.40,No.6Dec.,2009 刘庆1,2，孙景宽1，陈印平1*，夏江宝1 （1.滨州学院黄河三角洲生态环境山东省重点实验室，山东滨州256603；2.中国土地勘测规划院国土资源部土地利用重点实验室，北京，100035） 摘要：为研究不同采样尺度对土壤重金属元素空间变异结构的影响，本文利用地统计学方法探讨了两个取样尺度 下，浙江省慈溪市表层土壤中重金属含量的空间变异性特征。研究结果表明：不同尺度下，土壤重金属在含量变化存在一定差异，但七种土壤重金属元素的变异系数大小均符合相同的规律；不同尺度下土壤重金属含量均存在较好的空间结构，但土壤重金属空间相关距离有一定差异，大尺度下的空间相关性要稍优于小尺度下采样的空间相关性。两种采样尺度下，除Hg元素外，土壤中重金属元素含量可以被较为准确地估计，但大尺度下的采样点元素被低估的可能性要大于小尺度下采样的可能性。 关键词：重金属；半方差；空间变异；土壤；尺度中图分类号：X833 文献标识码：A 文章编号：0564-3945(2009)06-1406-05 尺度问题是地理学和生态学研究的基本问题之 一[1~3]。土壤的空间变异性存在于多尺度且在不同尺度上的主要影响因子有显著差异，这种差异限制了从一个空间尺度到另一个空间尺度的信息转换，是空间尺度效应产生的根本原因[4,5]。在精准农业研究中，应用地统计学和空间插值方法分析土壤养分空间变异进而做出施肥决策是经常采用的方法[6,7]。由于地统计学技术源于地质学研究，其研究尺度一般较大，而在进行大尺度（小比例尺）空间变异分析时，小尺度的变异常常被忽视，在进行小尺度（大比例尺）空间变异分析时，大尺度上的变异往往由于比较微弱又作为“随机变异”被忽视或通过降维扣除[8~10]。对于土壤中的养分元素来说，研究认为大尺度上的空间变异一般与土壤质地、地形变化有关，小尺度上的空间变异与土地利用类型及农业生产措施关系密切[11]，而对于土壤中的重金属元素，研究尺度的变化对其所造成的影响仍需进一步探索。本文基于浙江省地质调查院2004年地球化学调查数据与2005年周巷镇实地采样测定的重金属（包括Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As七种元素）含量数据为基本数据源，利用地理信息系统软件进行不同尺度下土壤重金属含量的空间变异状况分析，分析内容主要包括采样点统计特征、半方差模型、进行空间插值和交互校验。 1 1.1 研究方法 研究区概况 慈溪市地处浙江东部杭州湾南岸，东离宁波60 km，北距上海148km，西至杭州138km，位于东经121°02′～121°42′，北纬30°21′～30°24′之间，全境总面积1700km2，陆域面积约1074km2，是长江三角洲经济圈南翼上海、杭州、宁波三大都市经济金三角的中心，是全国经济发展速度最快的地区之一。周巷镇位于慈溪市西部，杭州湾南岸，是慈溪市“一体两翼”城市布局的一翼，区位优势明显。周巷镇土地全部是平原，农业基础较好，是慈溪市黄花梨与无公害蔬菜生产的主要乡镇。1.2采样方法 本研究在两种尺度下进行土壤表层样品采集，大尺度下是对全市土壤样品进行采集，采样密度每4km2采集一个样点，小尺度下是对周巷镇土壤进行采样，采样密度是每1km2一个样点，采样时均用GPS对每一个采样点进行精确定位。两种尺度下土壤采样点对比见图1。1.3样品分析 采集的土壤样品，挑出其中的石块、草根及其它植物残体，在通风处自然风干，磨细，过100目筛，分 2008-04-14；修订日期：2008-06-04收稿日期： 国家科技攻关计划项目“小城镇土地集约利用与生态安全评价研究”（2003BA808A22-4）；国土资源大调查集成整合项目基金项目： “土地调查监测成果综合分析”资助 刘庆（1972－），男，山东菏泽人，博士，主要研究方向为土壤生态与环境。作者简介： * 通讯作者： 6期 别用湿烧法消解，火焰原子光度计测定Cu、Zn、Cr、Ni，石墨炉测定Pb和Cd，利用王水消解，原子荧光光度计法测定As和Hg。 1.4数据处理 数据统计分析采用社会经济统计软件SPSS11.5进行，重金属含量的地统计分析与半方差函数制图通过ARCGIS地统计分析模块进行。 2 2.1 图1 Fig.1 结果与分析 土壤重金属空间变异的统计特征