滨海土壤理化特性与土壤质量的关系研究

论文摘要

滨海新型城市化发展中,土壤质量问题多集中在土壤盐化、土壤盐渍化以及土壤碱化等问题上,土壤盐渍化治理以及脆弱生态环境的恢复已成为生态环境保护工作的重点。认识土壤的盐渍化过程及其变化特征,对于提高土壤肥力、保育土壤质量具有重要的意义。本研究以天津市塘沽区的农田、菜地、果园、湿地及人工绿地等不同利用类型土壤样品为研究对象,分析了五种利用类型中分布的28个样点表层（0～20cm）土样中的水溶性盐分、土壤中重金属含量、土壤有机质、pH值、阳离子交换量、全量和有效态氮、磷、钾以及土壤机械组成等土壤物理、化学、养分性质的空间变化,运用单因子指数法和综合污染指数对土壤重金属进行了初步评价。研究取得以下主要结果:（1）不同利用类型的土壤中,养分含量存在较大差异。有机质含量分布在15.43-31.04 g/kg之间,表现为果园>菜地>农田>人工绿地>湿地;全氮含量在0.65-1.59 g/kg之间,不同利用类型之间变化趋势与有机质相同;全磷在果园土壤和菜地土壤中含量较高,而农田、人工绿地和湿地中的含量比较低;全钾含量在15.03-21.48 g/kg之间,其中果园土中含量最高,其次是农田,其他土地利用类型土壤中含量较低;速效磷的含量范围为17.39～42.75 mg/kg,其中果园土壤速效磷的含量最高为42.75 mg/kg;其次为菜地和人工绿地,而农田土和湿地土的速效磷的含量不足果园土的50%;速效钾含量分布与土壤速效磷的含量状况大不相同,湿地的速效钾的含量最高802.0 mg/kg,其次是人工绿地、农田、果园、菜地;菜地土壤硝态氮的含量最高,其次为农田、果园、人工绿地、湿地;铵态氮含量的大小顺序为:菜地>果园>人工绿地>农田>湿地。（2）不同利用类型土壤样品中土壤机械组成分布呈现粉粒含量较多、砂粒和粘粒含量较少的趋势。不同土地利用类型中,粉粒含量的顺序为:湿地>果园>菜地>农田。不同土地利用方式中菜园阳离子交换量含量相对最高。不同土地利用方式中CEC含量的排序为:菜园>果园>湿地>农田。（3）不同利用类型土壤中,盐分含量和电导率的变化特点相似,湿地土壤盐分含量和电导率均高于其他土地利用类型的土壤。（4）不同利用类型土壤中水溶性盐分分布特征存在区别,Cl-/SO42-的平均值表现为:湿地>果园>人工绿地>农田>菜地,（Na++K+）/(Ca2++Mg2+)的比例表现为:果园>湿地>人工绿地>农田>菜地,表明人为利用程度的加剧对土壤盐渍化的改善具有积极作用。（5）分析了不同利用类型土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Hg种重金属（全量）及类金属As含量变化。总体上除Cd外,其他不同样品的平均值均超过天津市土壤的背景值。铜含量平均浓度为60.25 mg/kg,显著高于天津市土壤铜背景值（26.66 mg/kg）。菜园土壤中铜含量最高达70.72 mg/kg,其次是果园67.33 mg/kg,农田为57.36 mg/kg、湿地为57.25 mg/kg、人工绿地为45.39 mg/kg。锌平均浓度为142.77 mg/kg,,其中湿地最高,锌含量达到171.64 mg/kg,其次是菜园157.03 mg/kg,果园为132.83 mg/kg、农田为121.88 mg/kg、人工绿地为103.56 mg/kg。镍的平均值为64.81 mg/kg,其中人工绿地土壤的镍含量最高为74.93 mg/kg,菜地为73.32 mg/kg,湿地为70.19 mg/kg,农田为58.40 mg/kg,果园为50.56 mg/kg。砷的平均值为18.43 mg/kg,人工绿地土壤的砷含量平均浓度最高,达到19.85 mg/kg,其次湿地17.74 mg/kg,菜园16.16 mg/kg,果园14.26 mg/kg,最后为农田14.05 mg/kg。汞的平均值为0.51 mg/kg,人工绿地土壤汞浓度最高,达0.74 mg/kg,湿地为0.71 mg/kg,菜园为0.68 mg/kg,农田为0.34 mg/kg,果园为0.31 mg/kg。Pb的平均值为42.40 mg/kg,菜地土壤铅浓度最高,达50.06 mg/kg,湿地为42.70 mg/kg,人工绿地为38.79 mg/kg,果园为35.36 mg/kg,农田为32.20 mg/kg。镉含量在采样区的平均含量为0.12 mg/kg,其中菜园最高为0.23 mg/kg,其次为果园0.14 mg/kg,人工绿地0.134 mg/kg,湿地0.13 mg/kg,农田0.08 mg/kg。铬的平均浓度为71.18 mg/kg,菜园为76.73 mg/kg,农田为74.03 mg/kg,人工绿地为72.98 mg/kg,湿地为69.91 mg/kg,果园为69.81 mg/kg。（6）用单因子污染指数法评价滨海土壤结果表明:以国家土壤环境质量为评价标砖前提下,研究区Zn、Pb、Cd、As和Cr在研究区全部为清洁;96%的土壤Cu表现为清洁,71%土壤Ni为清洁,75%的土壤汞为清洁。其他土壤样品均为轻度污染。以天津土壤背景值为评价标准前提下,Cu的中污染率为57%,轻污染率为32%,重污染率为7%。Zn在各采样点的轻污染率为39%,中污染率为50,重污染率为11。Ni在采样区的轻污染率57%,中污染率25%,重污染率18%。Pb在各采样点的轻污染指数为32%,中污染指数为43%,重污染指数为25%。Cd在采样区主要表现为清洁,其清洁率为82%,轻污染率为14%,中污染率为4%。As在采样区主要是轻污染,其轻污染率89%。Hg在采样区主要为重污染为主,其重污染率为86%,其次为中污染,中污染率为11%。Cr在采样区主要以清洁为主,其中清洁率为54%,其次均为轻污染,轻污染率为46%。（7）综合污染指数评价土壤质量结果表明:以国家土壤环境质量为评价标准前提下,滨海新区土壤综合污染指数在不同土地利用类型下,采样区57%的土壤样点达到安全级别,14%的土壤样点为警戒级,29%的样点为轻污染。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤盐碱化及其成因
• 1.1.1 盐碱土的概念
• 1.1.2 盐碱土的形成原因
• 1.2 国内外土壤盐碱化研究动态
• 1.2.1 盐碱化土壤的形成与分布
• 1.2.2 盐碱化土壤的分类
• 1.2.3 盐碱化土壤的改良及国内外研究动态
• 1.3 国内外土壤质量研究动态
• 1.3.1 土壤质量概述
• 1.3.2 国内外土壤质量研究概况
• 1.3.3 土壤质量指标
• 1.3.4 土地利用变化对土壤质量的影响
• 第二章 研究的目的意义及研究内容与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 本研究目的及选题依据
• 2.2.1 目的和意义
• 2.2.2 选题依据
• 2.3 研究内容与技术路线
• 2.3.1 不同土地利用区土壤基本理化性状
• 2.3.2 不同土地利用区土壤盐分和电导率的变化
• 2.3.3 不同土地利用区重金属含量变化
• 2.3.4 技术路线
• 2.4 研究方法
• 2.4.1 布点原则
• 2.4.2 土壤样品的采集
• 2.4.3 测定方法
• 2.4.4 实验数据处理
• 第三章 不同土地利用状况下土壤理化特征
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 不同土地利用类型机械组成特征
• 3.2.2 不同土地利用类型阳离子交换量特征
• 3.2.3 不同土地利用方式中土壤有机质含量分析
• 3.2.4 不同土地利用方式中土壤全氮、全磷、全钾的含量分析
• 3.2.5 不同土地利用类型中土壤速效磷、速效钾含量分析
• 3.2.6 不同土地利用类型土壤硝态氮、氨态氮含量分析
• 3.3 结论
• 第四章 不同土地利用状况下土壤盐分变化特征
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样品的采集与制备
• 4.1.2 测定项目及方法
• 4.1.3 评价标准
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 滨海新区土壤盐分测定结果
• 4.2.2 不同土地利用类型土壤中水溶性阴离子组成
• 4.2.3 不同土地利用类型土壤中水溶性阳离子组成
• 4.2.4 不同土地利用条件下土壤中总盐分含量和电导率变化
• 4.3 结论
• 第五章 不同土地利用状况下土壤重金属变化特征
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 样品采集
• 5.1.2 测定方法
• 5.1.3 土壤重金属污染评价因子
• 5.1.4 土壤重金属污染评价方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 塘沽区重金属含量测定结果
• 5.2.2 不同土地利用方式土壤重金属分布特征
• 5.2.3 滨海土壤环境质量评价
• 5.3 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介