不同沙生灌木下土壤颗粒及重金属空间分布特征

来源：环境科学杂志2017年第1期北京时间：

作者：代豫杰,郭建英,董智,李锦荣,李红丽

单位：山东农业大学林学院, 山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室, 泰山森林生态站, 泰安 271018,水利部牧区水利科学研究所, 呼和浩特 010020,山东农业大学林学院, 山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室, 泰山森林生态站, 泰安 271018,水利部牧区水利科学研究所, 呼和浩特 010020,山东农业大学林学院, 山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室, 泰山森林生态站, 泰安 271018

摘要：以乌兰布和沙漠沙冬青、花棒、猫头刺、白刺和梭梭灌木下及流动沙丘0~100 cm风沙土为研究对象，通过野外分层采样与室内实验，采用多重分形理论探讨土壤粒径分布（particle size distribution，PSD）和ω（Mn）、ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Pb）、ω（Ni）、ω（As）、ω（Cd）及分布特征并分析其相互关系，反映土壤结构及重金属污染状况.结果表明，α（q）-f（q）图像均左偏，呈左钩状，即不同灌木均可增加粒度级配中细小颗粒子集比例，同时，沙冬青、花棒可显著增加PSD范围、非均匀度及离散度.不同灌木下土壤重金属整体表现为ω（Mn） > ω（Zn） > ω（Cr） > ω（Cu） > ω（Pb） > ω（Ni） > ω（As） > ω（Cd），除ω（Cu）及ω（Cr）外，各灌木下0~10 cm土层重金属含量大多高于流动沙丘；沙冬青下ω（Mn）、ω（Cd）均值分别为354.899、1.429 mg·kg-1，远高于流动沙丘，各土层间差异显著（P <0.05），ω（Mn）、ω（Cd）最大值分别出现在 > 30~40 cm、> 10~20 cm土层；花棒下ω（Pb）均值居各灌木之首为13.556 mg·kg-1，高于沙冬青3.24%，而ω（As）则低于沙冬青0.37%，但均高于流动沙丘. φ（粉粒）与φ（中砂）分别为决定风沙土中重金属含量的细粒及粗粒土壤，8种重金属均与φ（黏粒）、φ（粉粒）正相关，除ω（Cr）外，其余重金属均与φ（中砂）负相关，重金属含量与多重分形参数间的相关系数与φ（黏粒）、φ（粉粒）、φ（中砂）相似，即多重分形维数同样可较好地描述重金属含量与决定性土壤颗粒间的关系.研究显示，沙冬青及花棒可拦滞风沙流中的细小土壤颗粒使其沉降在周围表层土壤，并更好地改善各土层PSD特征，且二者作用后的风沙土中重金属含量高于其余灌木及流动沙丘，故可通过种植二者局部改良土壤并拦滞、原位固控重金属，减轻下风向城市空气中的重金属污染.

关键词：沙生灌木,多重分形维数,土壤粒径分布,重金属,乌兰布和沙漠,