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臨汾市堯都區(qū)土壤有效磷的空間變異特征及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)論文
摘 要：探析山西省臨汾市堯都區(qū)土壤有效磷的空間分布，為合理利用磷素與識(shí)別農(nóng)業(yè)面源磷污染重點(diǎn)防控區(qū)提供依據(jù)。在區(qū)域內(nèi)布置采樣點(diǎn)1 186個(gè)，測定其耕作層(0～20 cm)土壤有效磷含量，并使用常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對其進(jìn)行分析評價(jià)，其主要結(jié)果如下：位于堯都區(qū)中部的臨汾市城區(qū)土壤有效磷含量最低，西部山地較低，最高區(qū)域位于南部以果蔬生產(chǎn)的莊里村南部、小王村北部、西溝村西南部，其余為中等水平區(qū)域，占全區(qū)面積85.00%，極值區(qū)域呈零星分布;堯都區(qū)土壤有效磷含量平均程度為中等偏低，相比于歷史記錄呈增長趨勢，其分布狀況復(fù)雜，分異程度較大，與土壤全磷含量呈正相關(guān)關(guān)系;土壤有效磷的空間分布與高程、坡度坡向、施肥量及土地利用方式有關(guān)。
關(guān)鍵詞：土壤有效磷; 空間分布; 臨汾市堯都區(qū)
磷是植物生長發(fā)育所必需的三大元素之一，磷對植物體內(nèi)磷、氮化合物及脂肪代謝起著重要作用。植物體中所需要的磷主要從土壤磷庫中獲得，土壤有效磷是指土壤中能為當(dāng)季植物吸收的磷含量，作為鑒定土壤肥力高低的重要指標(biāo)。
臨汾市堯都區(qū)位于山西省南部，臨汾盆地中央，總面積1 316.000 km2。其中耕地面積有434.200 km2，農(nóng)作物以小麥、玉米、棉花為主。多年實(shí)踐及研究顯示，作物產(chǎn)量高低與耕作層土壤有效磷含量有密不可分的關(guān)系。近年來，隨著傳統(tǒng)耕作模式的轉(zhuǎn)變，政府對農(nóng)業(yè)投入的重視度增加，全國土壤有效磷平均含量發(fā)生了明顯的變化。1980年，全國缺磷耕地面積達(dá)到78.00%;據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全國耕地有效磷含量增加了6.000 0～8.000 0 mg/kg，年均增加11.00%，缺磷面積降到50.00%，甚至在一些地區(qū)出現(xiàn)了磷素過剩的報(bào)道。土壤磷素的盈余在給作物帶來高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)保障的同時(shí)，也給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了巨大的威脅。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前水體富營養(yǎng)化的重要原因之一便是農(nóng)業(yè)磷污染。因此，積極調(diào)查分析當(dāng)?shù)赝寥烙行Я椎姆植紶顩r對優(yōu)化合理使用磷素以及農(nóng)業(yè)磷污染控制點(diǎn)的識(shí)別與防治有重要的指導(dǎo)意義。
本研究采用常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)與地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析臨汾市堯都區(qū)耕作層土壤有效磷的空間分布，根據(jù)國家第2次土壤普查確立的土壤有效磷分級標(biāo)準(zhǔn)劃分出磷素超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，旨在為臨汾市堯都區(qū)土壤有效磷科學(xué)合理利用與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展作出依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況 臨汾市堯都區(qū)地處山西省南部、臨汾市中部，地處臨汾盆地中央，汾河由北向南穿境而過，地處東經(jīng)111°04′～111°49′，北緯35°53′～36°19′，土地總面積1 316.000 km2，東部為太岳山脈，西為呂梁山余脈，中部為平原，地勢呈四周高中間低趨勢，海拔高度415～1 791 m。全區(qū)山地面積627.000 km2，丘陵面積138.000 km2，臺(tái)地134.000 km2，平原417.000 km2。農(nóng)副土特產(chǎn)豐富，糧食主產(chǎn)小麥，經(jīng)濟(jì)作物以蔬菜為主，水果則以蘋果為主，畜牧業(yè)發(fā)達(dá)，作物熟制為一年2熟。氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懓敫珊导撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫9～13 ℃，無霜期197 d，多年平均降水494.19 mm。土壤類型主要為褐土、潮土，有少量沼澤土。
1.2 樣品采集與分析 土壤數(shù)據(jù)來自于臨汾市土壤肥料工作站于2010年的采樣點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)均實(shí)行GPS定位，在采樣點(diǎn)的耕作層(0～20 cm)采取土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干磨細(xì)后，使用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法來測定土壤有效磷含量。由于儀器與操作過程中帶來的不可避免的誤差，故在做數(shù)據(jù)整理的過程中刪去不符合要求的點(diǎn)，從而確保統(tǒng)計(jì)分析的準(zhǔn)確性。由于采樣點(diǎn)的選擇沒有涉及到汾河以西的地區(qū)，所以根據(jù)緩沖分析確定了一條分析區(qū)的隔斷線，因此僅對采樣區(qū)進(jìn)行分析。
1.3 樣條插值方法 為了能夠使離散的采樣點(diǎn)在地圖上顯示出堯都區(qū)土壤有效磷的空間分布，所以必須采取插值法[1]。插值法是函數(shù)逼近的一種重要方法，理論上源于地理學(xué)相近相關(guān)的基本定律，即空間位置上越靠近的點(diǎn)，越可能具有相似的特征值，從而利用離散的已知點(diǎn)數(shù)據(jù)來估算其他未知點(diǎn)數(shù)據(jù)以生成連續(xù)表面。空間插值方法中最具有代表性的有反距離權(quán)重法、樣條函數(shù)法、克里格法等。
1.4 數(shù)據(jù)處理及分析 用SPSS(10.0)軟件進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析。樣條函數(shù)插值分析、圖形繪制均采用ArcGIS 9.3軟件。圖形繪制首先根據(jù)堯都區(qū)土壤類型圖掃描成圖，按照地圖所示的中國國家大地坐標(biāo)北京1954系統(tǒng)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，并且柵格矢量化，從而便于進(jìn)行空間分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 臨汾市堯都區(qū)土壤有效磷的統(tǒng)計(jì)特征值 堯都區(qū)土壤有效磷含量平均值為23.017 9 mg/kg，根據(jù)我國第2次土壤普查土壤有效磷分級標(biāo)準(zhǔn)(豐40.000 0 mg/kg，稍豐20.000 0～40.000 0 mg/kg，中等10.000 0～20.000 0 mg/kg，稍缺5.000 0～10.000 0 mg/kg，缺3.000 0～5.000 0 mg/kg，極缺3.000 0 mg/kg)，處于稍豐級別。有效磷含量極大值(167.330 0 mg/kg)與極小值(0.800 0 mg/kg)之間巨大的差異，可能由2方面的因素造成，一是自然方面的因素，如不同的地形、不同的坡向以及植被類型，另一方面則是人為方面的因素，磷肥的過度施用，而磷又是一種移動(dòng)性不活躍的元素，造成了大量的殘留，使其分布不均，甚至大量富集成為磷污染面源。
2.2 臨汾市堯都區(qū)土壤有效磷的空間分布 耕層土壤有效磷含量具有明顯的空間分異規(guī)律，整體表現(xiàn)為平原>山區(qū)。全區(qū)大部分地區(qū)有效磷含量水平居于中等，極缺與豐的區(qū)域則呈點(diǎn)狀零星分布。有效磷極缺的區(qū)域主要分布于
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