兰州市耕地养分综合评价及其影响因素研究

【目的】综合评估兰州市耕地土壤养分水平,摸清其分布特征,探明其影响因素,进而提出施肥建议。【方法】采集了兰州市五个县区618份耕地土样,测定其有机质、全氮、速效钾、有效磷含量以及土壤pH值,采用主成分分析法对其土壤养分进行综合评价,以地理加权回归模型(GWR)分析土壤养分综合水平的影响因素。【结果】(1)研究区耕地土壤偏碱性,有机质和全氮含量普遍偏低,速效钾含量较丰富,有效磷含量高低不均。(2)研究区耕地土壤养分综合水平以低等级为主,占研究区耕地总面积的50.46%,其次是中等和极低等级,分别占耕地总面积的29.61%和19.30%,高等级地极少,仅占比0.63%。养分综合水平主要限制因素为有机质和全氮含量。(3)研究区耕地土壤养分综合水平偏低且受海拔高度和年均气温因素的影响程度较大。【结论】研究区耕地土壤养分分布不均且综合养分水平偏低,综合养分水平主要受海拔高度和年均气温因素的影响,建议根据土壤营养元素丰缺、综合养分水平和作物生长需求平衡施肥。

兰州市耕地表层土壤重金属的积累特征及其影响因素分析

以兰州市耕地表层土壤中的As、Cd、Cr、Hg和Pb为研究对象,运用描述性统计、单因子积累指数、综合积累指数、地统计学方法和地理加权回归模型(GWR)相结合的方法,探究其积累现状、空间分布和其影响因素,为研究区重金属积累风险的精准管控提供科学依据.结果表明:(1)单因子积累指数显示,研究区Hg和Cd的积累程度最大,其次为Pb和As,Cr的最小;综合积累指数显示,重金属的积累率高达98.11%,其中54.81%为轻度积累,43.30%为中度和以上积累;可见,虽然兰州市耕地表层土壤不存在重金属污染问题,但是普遍存在积累现象,少部分地区有潜在的污染风险.(2)空间自相关分析显示,Cr、Hg和Pb单因子积累指数的空间自相关性中等,表明其受随机性因素和结构性因素的共同影响;其它2种重金属的空间自相关程度弱,表明其主要受随机性因素的影响,其中人为因素的影响较大.As和Cr单因子积累指数由西向东递减,Cd则由西向东递增,Hg单因子积累指数中间高四周低;综合累积指数从西北向东南增加,从中间向两边降低.(3)GWR分析表明,海拔高度、坡长、距河流距离、土壤有机质(SOM)含量、降水量、气温和地表温度都表现为正向驱动作用,其余因子都表现为负向驱动,并表现出显著的空间异质性和不稳定性(P<0.05).因子影响的大小依次为:土壤特征>地形特征>气候特征>位置特征>社会经济特征>植被特征,其中SOM含量的贡献率最大,海拔高度和气温的次之,NDVI值的最小;与其它特征因子相比,位置特征因子影响的空间异质性更强.

兰州市耕地“五毒”重金属的风险评价与归因分析

耕地土壤的重金属有可能通过食物链网迁移转化危害生态环境和人体健康.目前,人们对兰州市耕地土壤重金属的生态环境和人体健康风险还不够清楚,从而影响对其有效管控.因此,以兰州市耕地表层土壤为研究对象,采用潜在生态风险危害指数评价As、Cd、Cr、Hg和Pb共5种重金属的生态环境风险,以USEPA提出的健康风险模型和推荐的标准评估其人体健康风险,用地理探测器探究风险空间分异的主要影响因子,以便为研究区重金属污染风险的精准管控提供科学依据.结果表明,研究区耕地表层土壤重金属对生态环境风险主要为中风险(65.25%),少部分为低风险(13.80%)和高风险(20.95%),低风险区主要位于永登县东南部、榆中县中部和北部以及皋兰县西南部;中等风险区在三县五区均有分布;高风险区位于永登县北和东南部、城关区南部、七里河东北部、西固区东部和榆中县中部.5种重金属不同暴露途径的非致癌与致癌风险均为:经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入,总体上儿童高于成人.但是,“五毒”重金属的非致癌风险HI均小于1,表明它们对当地居民不存在不可接受的非致癌风险.As的致癌风险分别大于1×10^(-5)(儿童2.04×10^(-5))和小于1×10^(-4)(成人1.91×10^(-5)),说明其对当地居民存在可接受的中等致癌风险,且儿童的大于成人.地理探测器分析表明,采样季平均降水量对As和Cd人体健康风险空间分异的影响最大,GDP对Cr风险空间分异的影响最大,距铁路距离对Hg和Pb风险空间分异的影响最大;交互作用探测表明,各因子之间均为双因子增强,除主导因子起作用外,pH值、坡度和海拔高度等其它因子也会增强主导因子对耕地土壤重金属风险空间分异的影响程度.