第 �� 卷 第 � 期� � � � 年 � 月生 态 学 报� � � ! �� � � ��� �】� ���� � �� �� , � � � ���� � , � � � 土壤重金属作物效应的区域分异 ’� � � �� � � � ���� � ! ∀ #∃ ∀ #� � � � � ��� ! � �� � � � � � � � ! � �� �� �� � � � � � � �关于土坡重金属的作物效应已有大� 报道。一” � 但关于土坡重金属作物效应区域分异的研究结果 , 却极少见到报道 � 由于重金属作物的区域分异研究不仅因其理论性而具重大意义 , 而且也因它是土坡重金属作物效应区域性指标的划分和土坡重金属污染防治中因地制宜 、分区防治的荃础 , 因此 , 关于土壤重金属作物效应区域分异的研究 , 在理论上和生产上都具有重要意义 。� 试验材料与方法土城分别采自不同类型土坡区的较典型土坡 。 土坡的主要性质列于表 � 。表 � 供试土城及其主妥理化性质� 一�, �� � � 七� 的�� � � � ��� �皿� 的�一� � 加 � ��, � �如�� �扭山� ��土土 城城 地点点 ���� 代换��� � � �� ��� 有机质质 地城质地地 � � � � � � ������� 让让 � ������� � � � � � � � 一一 �� ��� � �‘� � �� � � � �� ��� � � �� � � � � � � 粒径 �� ����������������������������������������������写����� ��� ���月月月月月山孟‘“ � “肠“刁 护。
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本文由� 增禄执笔 。本文于 � � � 年 � 月 � � 日收到 , 修改稿于 一, , � 年 8 月 1 日收到 。 2 0 日收到.期 夏增禄 :土坡重金属作物效应的区域分异 103重金属对作物的影响可由作物诸生物性状反映出来. 但就重金属而言 , 作物籽实产量及其吸收累积的量是两个综合性的最为重要的指标 。 同时亦因篇幅所限 , 以下仅以作物籽粒产量和吸收累积量作为代表性指标进行讨论 。2.1 土壤 Cd 对作物影响的区域分异 · 揭棕三80卜‘碗红黄‘。七J。卫‘卜.忆韧牵翻您图 1 是 5 种土壤不同Cd 浓度下水稻籽粒的相对产量(以对照产量作 100 计) 。 从中可见 , 我国南方亚热带地区的赤红壤 、红坡和黄棕坡在土城较低的 Cd 浓度下即显著减产 。 水稻产量随土城 Cd 浓度增高而递减的曲线图型较为相似 。 而棕城和褐土的曲线却位于上方 ,曲线至 15 0m g八g 土城 Cd 浓度时也未下跌 , 两者的线型较为相似.这说明Cd 对水稻的影响已反映出明显的南北区域分异 。图 2 是 5 种土壤不同Cd 浓度下水稻吸收累积的Cd 。 其图形也可分为两组.一组是赤红坡、红坡和黄棕坡 ,一组是棕坡和褐土. 前者曲线陡削 , 在很低土坡 cd Fi g浓度下 , 水稻就累积了大量的份 , 而后者的曲线则较团 一上搜 C d 浓度 《m g / k g )C d e o n e e n tra tio n in 50 1!迹100图 1 不同 Cd 浓度土坡中水稻产tY ield of 对ee at v ari o u 吕 c o n e e n t r a t io n C d in 吕o U平缓 。
这与上述 Cd 对水稻产量影响的大趋势基本相似 , 即 Cd 在水稻中的残留累积 , 也表现出南北区域分异的规律 。{ }红/ 赤 从图 2 中还可进一步看出 , 棕壤和褐土对 cd 在终 ,UU一U一一U山UO加召、.EP口如娜F ig., 印 100土坡 C d 浓度 (m g /kR)C d con eentration in 50 1】图 2 不 同以 浓度土坡 中水积爪积 CdA eeum u lation C d in ri ee at various eoneentrationC d in 50 11水稻中的残留累积也具有一定的区别. 两者的曲线从很低的土坡Cd 浓度开始就具有明显的分异 。 揭土线一直低于棕坡线 。 考虑到褐土是暖温带半湿润区的土壤 ,土壤偏碱性并多含碳酸钙 , 而棕壤属温带半湿润 区中性或徽酸性土墩. 两种土壤的性质有较显著区别。 因此 , 两种土壤中 Cd 在水稻中的残留累积不一样 , 正好反映了 Cd 在两种土壤中对水稻影响的区域性差异 。从图 1和图 2 中还可看出 , Cd 对水稻的影响以 Cd在水稻中的残 留累积较敏感于对水稻产量的影响 。
这不仅表现在Cd 在水稻中累积的闭值显著低于Cd 对水稻产量影响的阂值 , 而且也表现在 Cd 在水稻中残留累积的区域分异上比 Cd 对水稻产量影响的分异要细徽一些 。由于气候的原因 , 我国北方一些地区不种水稻 , 仅种早作 , 因此这种土壤中Cd 对作物的影响不能参与上述的对比讨论 。 但它在北方早作土壤中是否可显示作物效应的区域分异 , 图 3 列出了 3 种土壤中Cd 在小麦(籽粒)中的累积 。 从中可见 , 在黄棕壤 、褐土和灰钙土 3 种土壤中 ,Cd在小麦中的残留累积量曲线 , 呈有序的南北分异 , 以黄棕壤的最高 , 曲线陡削 , 褐土居中 , 灰钙土最低 , 曲线平缓.2.2 土坡 Pb 对作物影响的区域分异Pb 对水稻影响的区域分异不如 cd 那样明显 。 某些在同一气候带下的不同类型土壤 , 无论 P b 对水稻产量的影响或在水稻中的累积 , 往往表现不出明显的或稳定的差异规律. 但就我国南北分区而言 , 亚热带地区的土壤与北方暖温带半湿润区的土壤之间 , 却表现出 Pb 对水稻影响的区域性差异 。 如图 4 不同类型土壤间水稻产量表现出高 、低两区 、北方黄棕坡 、棕壤 、和褐土为偏高区 , 而南方赤红城 、红坡为低区 。
在这几种土坡中 , Pb 对水稻含 Pb 童的影响 , 在一定程度上也表现出上述相似规律(图 5). 在黄棕壤 、棕壤 、褐土中 , P b 在水稻中的累积量较低 , 而在赤红坡和红城中 , P b 在水稻中的累积量相对较高.卷在北方土壤中 , P b 对小麦影响的分异较为明显(图 6) . 随不同 Pb 浓度处理 , P b 在小麦中的累积以褐土最高 , 黑土居中 , 灰钙土最低 。,/’IlII’.习月公刀于的召、灿日石 .日}l)l)岁一 8 ( )闭40川白1二P一。l卜匀绷主母娜妻荟犯,曰2 -lu公luooPOP妙和琴沈专喇黄徐峨砖红城红镶红壤赤红壤印 , 0 0J 几峨 C d 浓 度 (m g zk g)C d C oncentration in 501】图 3 不同 Cd 浓度土坡小麦 C己含量 (m g /kg )F ig .3 C d eontent in w heat at vari ous eoneentration C d图 4 ZOoom g压g 土壤 P b 浓度下水稻产量 (% )F ig .4 Y ield of riee at 2000m g/kg P b eoneentratio nir一 5 0 1 1民。
二·‘u一州u。uo。qd助名、.任万d如沈翻冷训\4.。2-O‘u一uu。ou。dq国名\国日qd切习阳补芍短黄棕壤砖红坡红峨红城赤红城图 5 2000m 盯/k g 土城 P b 浓度下水稻含 P b(m g/k g )F ig.5 P b eontent in riee at Z000m g/kg P b in 50 112 .3 土壤C u 对作物影响的区域分异棕壤未作 C u 试验 , 但从图 7仍可看出 , 南方赤红5() 0 】0 00 15冈l:城处理 P b 浓度 (m g/k g)P b eoneentration in 50 1】图 6 不 同 P b 浓度土城中小麦含 P b 量(m g/kg )F ig.6 P b eontent in w heat at various eo neentration P b壤 、红壤在 100 m g/k g 处理时 , 水稻的相对产量都低于北方褐土 、黄棕壤的相对产量 , 表现出区域差异 .图 8 是北方几种土壤在 loom g/kg 处理时小麦含 C u 量 。从中可见 , 小麦含 C u 量由南到北逐渐减低 , 依次为黄棕壤的> 褐土的> 灰钙土的. 图中黑土含 C u 亦很低 , 位于褐土之后 。
众所周知 , C u 极易于与有机质络合 。 黑土含有机质甚为丰富 。 这可能是导致黑土中小麦吸收累积 Cu 较低的原因 。2.4 土壤A s 对作物影响的区域分异土壤含 20 m g/k g A : 时(图 9) , A s 在南方土壤中对水稻 的危害比北方褐土的低 。 从中还可见 , 南方四川石灰性紫色土中A s对水稻的危害也较高. 这一现象表明 , A s 对水稻的危害与上述 3 种元素的呈相反次序. 这显然与 A s在碱性土壤中溶性较高有关 。As 在水稻 中的残 留累积亦显示出同样规律 。 北方土壤中水稻对 A s 的累积比南方土壤的高 (图 10 ).北方土壤中A s对小麦产量的影响表现出明显的差异 (图11).不同土壤A s影响的程度是:灰钙土的> 揭土的> 黑土的> 黄棕壤的.这一次序在总体上更显示出 A : 在不同类型土壤中对作物危害和在作物中的累积期 夏增禄:土壤重金属作物效应的区域分异 105灰钙黑 上卜踢土城黄棕,ft卜尹t月,,.‘...1 .‘二沙三4u。lu0。n习试盆、性任。J杠君去侧导职姻礼发班邻关灰 色性 十揭色上黄棕壤砖红红壤赤 峨图 7 含 10 00m g压9 C u 土集中水稻产t (环)F ig. 7 Y ield of ri ee at loorn g压9 C u eoneentration in5011图 8 土城含 loom g/kg C u 时小麦含 C u 量(m g/kg )F i‘. 8 C u e o n te n t i n w h e a t a t 1 0 0 m g压9 C u in 5011的影响 , 与 Cd 、 P b 、 C u 的呈相反规律.自..,-,‘上沁J。
卫,卜护一.t七犯曰口拟石辞.生友年邻关句 初 匆 翻 100色土t . A s浓 度 咤m “z k 皿乡A s eo n ‘e n t r . t沁n 一n so 一l图 10 不同 A :浓度土城中小麦产t (% )F电.10 Y ield of w h eat at vari ous eoneen tration A s i,5 0 11石灰性砖红壤色上性雌赤红峨日46,J‘。‘lu‘u乙P切以盆区E一P目代刀卜{件呀书萦色上石性灰揭卜砖红坡断色仁欣性红峨图 9 土城含 A : 20n玄g 瓜g 时水稻产童(% )F ig.9 Y ie】d of r ie e a t 2 0 m g 瓜9 A s eoneentration in 5011土壤重金属的作物效应受控于土壤性质. 由于土壤类型的地带性分异 , 各土壤类型间在主要性质上具有质的差异 , 因而这些地带性土壤所具有的主要属性的地带分异 , 在总体上控制着 Cd 、 P b 、 C u 、 A s 等元素的作物效应的区域分异 . 因而这几种元素作物效应的区域分异在总体上也带有地带性分异的特征. 但是不同类型土壤非地带性因素的存在所形成的特殊性质也影响土壤重金属的作物效应 。
因而在总体的基础上也应作具体分析 , 分别对待 。图 11 含 Zom g/kg A s 土城中水稻含 A s 量(m g八g )F ig .11 A s eo ntent in riee at 20m g压9 A s in 5011参 考 文 献〔l〕夏增禄等 , 土城环境容量研究.北京 :气象 出版社 , 1 9 8 6〔幻夏增禄主编.土集环境容量及其应用.北京 :气象出版社 , 1 9 8 8〔3〕夏增棣等.土城环境容量及其信息系统. 北京 :气象出版社 , 1 9 9 1夏 增 禄为a Z eng lu(中国科学院地理研究所 , 北京 , 1 。。101 )( In stitut o of Gc o g r口 P hy , C h i n e s e Ac a d 翻卿 of S c记n cos , B e ij i n g , 1 0 0 1 0 1 )