【摘要】：農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)作為一種可持續(xù)的土地利用和經(jīng)營模式,以能較好的解決農(nóng)林用地矛盾、提高自然資源利用效率而為人們所重視。對農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤重金屬的空間異質(zhì)性進行研究,是探討土壤重金屬時空變異規(guī)律的有效方法,對保障農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)安全和農(nóng)村生態(tài)安全具有重要意義。本論文以汩羅市桃林林場濕地松—水稻(松—稻)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)和濕地松、樟樹混交林—水稻(混—稻)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,通過傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)和地統(tǒng)計學(xué)以及GIS技術(shù)相結(jié)合的方法,研究了0-20cm層土壤重金屬含量、空間分異特征、來源、短期變化趨勢和變化原因,并以同期小平原稻田生態(tài)系統(tǒng)土壤重金屬含量值為對照,從土壤重金屬角度分析其環(huán)境效應(yīng),為降低低山丘陵區(qū)的水稻重金屬污染風(fēng)險提供理論支撐和方法指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下：(1)三種系統(tǒng)中土壤Cd元素均出現(xiàn)不同程度的累積,土壤Cd元素平均含量值以混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)最大,分別超出湖南省和中國土壤背景值3.33和4.33倍,三種系統(tǒng)土壤Cd的平均含量值均已超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)中的二級限值。土壤Cd和Cu在短期內(nèi)呈現(xiàn)出持續(xù)累積趨勢。松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)和小平原稻田生態(tài)系統(tǒng)中土壤Pb元素也出現(xiàn)一定程度累積,但遠(yuǎn)未超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—1995)中的二級限值,其他重金屬元素均未超出背景值,累積趨勢亦不明顯。(2)兩種復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)土壤重金屬含量數(shù)據(jù)服從或經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后服從正態(tài)分布。水稻移栽前期,松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Cd的半方差函數(shù)可用高斯模型擬合,Pb可用球狀模型擬合,Zn和Mn可用指數(shù)模型擬合；混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Pb的半方差函數(shù)可用高斯模型擬合,Cd、Zn和Mn可用指數(shù)模型擬合。水稻分蘗盛期,松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Cd的半方差函數(shù)可用球狀模型擬合,Pb和Zn可用高斯模型擬合,Mn可用指數(shù)模型擬合；混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu的半方差函數(shù)可用球狀模型擬合,Cd、Pb和Zn可用高斯模型擬合,Mn可用指數(shù)模型擬合。水稻成熟期,松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Pb的半方差函數(shù)可用高斯模型擬合,Cd可用球狀模型擬合,Zn和Mn可用指數(shù)模型擬合；混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu、Pb、Cd和Zn的半方差函數(shù)可用高斯模型擬合,Mn可用指數(shù)模型擬合。土壤Mn元素的空間自相關(guān)尺度最大,其次為Zn,再次為Pb,Cu和Cd的空間自相關(guān)尺度最小。三個時期松—稻和混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Mn的塊基比((C0/(Co+C))均小于25%,具有強烈的空間相關(guān)性,Cu、Cd、Pb和Zn的塊基比基本在25%-75%之間,具有中等程度的空間相關(guān)性。但在水稻分蘗盛期,受系統(tǒng)內(nèi)林地施肥的影響,松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cd以及混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu的塊基比分別升高到79.2%和78.2%,空間相關(guān)性減弱。(3)采用普通Kriging插值,在松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,土壤Cu元素呈現(xiàn)出斑塊狀分布格局,Cd呈現(xiàn)條帶與斑塊相結(jié)合的分布格局,兩者的含量值均有山谷大于山脊的分布特征�；臁緩�(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,土壤Cu和Cd元素呈現(xiàn)條帶狀分布格局,且含量值均在東南部最高。兩種復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,土壤Pb和Zn的含量值呈現(xiàn)出周邊高中間低的分布特征�；臁緩�(fù)合生態(tài)系統(tǒng)土壤Pb和Zn的空間分布格局比松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。土壤Mn的含量值在空間上呈現(xiàn)條帶與斑塊相結(jié)合的分布格局,空間分布狀態(tài)的穩(wěn)定度最高。(4)經(jīng)Pearson相關(guān)系數(shù)法和地統(tǒng)計分析法得出,兩種復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中,土壤中的Cu和Cd主要來源于肥料施用,Pb和Zn主要來源于金屬開采和冶煉、工業(yè)廢氣和汽車尾氣排放,Mn來源于土壤母質(zhì)。土壤Pb的含量值與高程呈顯著負(fù)相關(guān),松—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Cd的含量值與高程呈極顯著負(fù)相關(guān),混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中土壤Cu和Cd的含量值與高程呈顯著負(fù)相關(guān),土壤中的Cu、Pb和Cd均有向低洼地勢遷移富集的趨勢。(5)松—稻和混—稻復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中稻田土壤Cd、Pb、Zn和Mn的平均含量均低于同期小平原稻田生態(tài)系統(tǒng),可見這兩種農(nóng)林復(fù)合模式能對其中的稻田土壤重金屬含量進行控制,有效降低土壤重金屬污染風(fēng)險。綜合分析表明,對林地的經(jīng)營管理以及土壤中Cu、Cd和Pb向低洼處遷移富集的特性可能會增加農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中稻田土壤的重金屬污染風(fēng)險,通過分析兩種農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中重金屬的來源和分布遷移規(guī)律,提出了以下三點防控措施：①合理施肥以減少重金屬的外源輸入；②通過調(diào)整林下植被和凋落物狀況來減少地表徑流產(chǎn)流量,以控制系統(tǒng)中林地土壤重金屬向稻田區(qū)域的遷移；③在農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中稻田與林地的交界處開挖山塘或竹節(jié)溝,對隨地表徑流遷移而來的重金屬進行攔截和沉淀。
【圖文】：

２．１研究區(qū)概況逡逑本研究在湖南省淚羅市桃林林場（２８°５７＇４８＂Ｎ，１１３°０５＇０８＂Ｅ）及市郊Ｈ湖片逡逑村（２８°５１＇０４＂Ｎ，１１３°０４＇４３＂Ｅ）進行（圖２N１）。研究區(qū)海拔５５－８０ｍ，，地勢平緩，逡逑坡度基本在ｌ0°Ｗ下，王壤為第四紀(jì)紅壤，ｐＨ值５．５－６．５，腐殖質(zhì)含量較少，月己逡逑力中等。該地區(qū)屬中亞熱帶東南季風(fēng)氣候，氣候溫和，降水充沛，四季分明，年逡逑平均溫度１６．９Ｋ，年平均降雨量１３５３．６邋ｍｍ，年平均相對濕度８１％，無霜期２６３逡逑ｄ。逡逑若ＩＩ／Ｗ邋／Ｉ逡逑，Ｃｉ？？表：；‘；＾邐１．ｓ逡逑圖２．邋Ｍ研巧地所處位置示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１．１邋Ａ邋ｓｋｅ化ｈ邋抗ｒ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ｓｈｅｓ逡逑１２逡逑

葉女貞、廣玉蘭、紅花木蓮等綠化苗木和油茶、李子樹、桃樹等果林苗木，部分逡逑苗木與農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營，沮成了多種農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。巧羅市Ｈ湖片村地處巧逡逑羅市北部市郊，緊鄰淚羅江，為江河沖積平原，地勢低平開闊，耕地Ｗ水稻為主，逡逑達到了全村怠面積的８５％左右。逡逑２．２研究方法逡逑２．２．１樣地選擇及采樣點設(shè)置逡逑在樣地選擇上，本研究注重農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的完整性，不在系統(tǒng)內(nèi)人為逡逑設(shè)置固定樣方，而是將一個完整的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)作為樣化進行研究。在桃林林場逡逑內(nèi)分別選擇了一塊面積為６．３７８邋ｈａ的濕地松林一水稻（松一稻）復(fù)合系統(tǒng)和一塊逡逑面積為４．４６７邋ｈａ的濕地松、憧樹混交林一水稻（混一稻）復(fù)合系統(tǒng)作為樣地，并逡逑在Ｈ湖片村選擇了邋９塊不相鄰（每塊間距均不小于１００ｍ）的水稻田作為對照樣逡逑地（小平原稻田生態(tài)系統(tǒng)），所有樣地內(nèi)的水稻均為品種相同的單季稻。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S153.6;S181

【參考文獻】

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本文編號：2568660