太原市农田土壤养分和重金属累积特征及相关性分析
滑小赞袁程
摘
滨袁赵瑞芬袁霍晓兰袁王钊
（山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）
要院为了解太原市农田土壤养分和重金属累积状况，采用田间采样与室内分析相结合的方法，以太原市小店
区、晋源区、清徐县、尖草坪区、阳曲县、古交县、娄烦县等7个农作物主产区为研究对象，研究土壤主要养分和重金属累积特征及相关性。结果表明，小店区、晋源区和清徐县3个区县土壤养分和重金属含量相对较高；土壤中重金属Hg，Pb和土壤有机质（SOM）、全氮（TN）存在极显著正相关性，其主要来源于有机物料的施入；重金属元素Ni，Cu，Cr，As，Zn和土壤全钾（TK）存在极显著正相关，其主要来源于成土母质；土壤中有效磷（AP）、速效钾（AK）和碱解氮（AN）主要来源于化学类肥料；通过土壤有机质（SOM）和重金属Hg，Pb含量间的关系建立数学模型，预测土壤有机质的环境安全阈值为50.35g/kg。关键词院土壤；养分；重金属；累积特征；相关性；太原中图分类号院S153
文献标识码院A
文章编号院1002-2481（2019）06-1027-07
AnalysisonCharacteristicsandCorrelationofMainSoilNutrients
andHeavyMetalsAccumulationinTaiyuan
HUAXiaozan，CHENGBin，ZHAORuifen，HUOXiaolan，WANGZhao
tuteofAgriculturalEnvironmentandResources，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences，Taiyuan030031，China（Insti）Abstract：TounderstandtheaccumulationofsoilnutrientsandheavymetalsinthefarmlandofTaiyuancity,thestudywasconductedbyusingcombinationoffieldsamplingandindooranalysisin7counties,includingXiaodian,Qingxu,Jinyuan,Jiancaoping,Yangqu,Gujiao,Loufan,whichwerethemaincropproductionareasofTaiyuan.Theaccumulationcharacteristicsandcorrelationofmainnutrientsandheavymetalsinsoilwerestudied.Theresultsshowedthatthecontentofsoilnutrientsandheavymetalswasrelativelyhigh
inXindian,JinyuanandQingxu.TherewasaverysignificantpositivecorrelationbetweenheavymetalsHg,Pb,andsoilorganicmatterandtotalnitrogeninsoil,mainlyduetotheintroductionoforganicmaterials.HeavymetalelementsNi,Cu,Cr,As,Znandsoiltotalpotassium（TK）hadaverysignificantpositivecorrelation,mainlyfromparentsoil.Theeffectivephosphorus（AP）,availablepotassium（AK）,andalkalescentnitrogen（AN）inthesoilweremainlyderivedfromchemicalfertilizers.AmathematicalmodelwasestablishedthroughtherelationshipbetweensoilorganicmatterandthecontentofheavymetalsHgandPb,andtheenvironmentalsafetythresholdforsoilorganicmatterwaspredictedtobe50.35g/kg.
Keywords：soil;nutrient;heavymetals;accumulationcharacteristics;correlation;Taiyuan
土壤养分是土壤肥力的重要组成部分，对土壤生态系统结构与功能具有重要影响[1-3]。土壤养分状况既受自然因素的影响，也受耕作方式、土地利用方式等人为因素的影响，其含量高低直接影响着作物的生长发育及其产量的高低[1-5]。同时，土壤养分含量是合理施肥的直接依据[1]。施肥量过少，不能满足作物生长需要；相反，施肥量过多，养分随水分下渗污染地下水，既造成浪费又污染环境[6]。
重金属是土壤中常见的一类污染物，不仅不易
收稿日期院2018-01-04
被微生物降解，而且具有移动性小、不容易随水淋
滤、潜伏期长等特点，其一旦进入土壤中，就会在土壤中不断累积，对土壤和农作物具有潜在的生态风险[6-10]。大量的科学研究表明，土壤重金属和养分元素之间存在一定的联系。杨艳芳等[11]研究表明，土壤有机质与土壤重金属Pb，Cu和Zn之间呈极显著正相关，并且具有同源性。茹淑华等[12]研究表明，河北省典型蔬菜产区土壤有机质、全氮、有效磷、全磷和土壤重金属Cd之间存在极显著正相关关系。徐
基金项目院山西省青年科技研究基金项目（201601D202071）；山西省重点研发计划重点项目（201603D21110-1）；山西省重点研发计划（社会发
展领域）项目（201803D31209-1）
作者简介院滑小赞（1982-），女，山西运城人，副研究员，硕士，主要从事植物营养、土壤环境质量监测与污染修复研究工作。程
作者。
滨为通信
窑1027窑
山西农业科学2019年第47卷第6期
明岗等[13]、任顺荣等[14]研究表明，长期施用以畜禽粪便为原料的有机肥在提高土壤养分含量的基础上，也使土壤重金属含量提高。因此，研究不同行政区土壤养分和重金属元素的累积特征及其相关性，具有重要的现实意义。
本研究通过野外实地采集土壤样品，比较太原市不同行政区土壤养分和重金属累积特征，分析土壤养分和重金属含量之间的内在联系，旨在为指导农田土壤科学施肥和重金属污染防治提供依据。
1.3试验方法
土壤样品经自然风干，剔除植物根系、有机残
渣以及可见侵入体，粗磨后过0.84mm的尼龙筛，用于测定土壤pH值、有效磷、速效钾、碱解氮；再细磨至全部过0.149mm筛，用以测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾和重金属等。1.4
测定项目及方法
土壤重金属Pb，Cr，Ni，Cu，Zn采用HCl-HNO3-HF-HClO4四酸消化-原子吸收分光光度法测定；土壤重金属Hg，As采用王水水浴消解-原子荧光光度法测定；有机质（SOM）采用重铬酸钾外加热法测定；有效磷（AP）采用碳酸氢钠浸提-紫外分光光度法测定；速效钾（AK）采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定；全氮（TN）采用凯氏定氮法测定；全磷（TP）采用氢氧化钠熔融-紫外分光光度法测定；全钾（TK）采用氢氧化钠熔融-火焰光度法测定；碱解氮（AN）采用碱解扩散法测定。1.5
数据处理
数据处理及图表分析采用Excel和SPSS统计软件进行。
1
1.1
材料和方法
研究区概况
太原市位于山西省中部，地处晋中盆地的北
端，属于大陆性暖温带半干旱季风气候，年平均温度为9.5℃，无霜期平均160d，年均降水量470mm。太原市整体气候较好，昼夜温差较大，夏秋降雨集中，冬春干旱多风，分明的四季气候很适宜拓展蔬菜品种的种植，更是多种粮食作物、蔬菜、水果等农作物生长的宝地。因此，以太原市小店区、晋源区、清徐县、尖草坪区、阳曲县、古交县、娄烦县等7个农作物主产区为研究对象，研究土壤主要养分和重金属累积特征及相关性，为农田土壤科学施肥和重金属污染防治提供依据。1.2
材料
由于土壤养分和大部分重金属都是通过植物根系吸收进入植物体内，在作物根系周围土壤中养分和重金属对作物生长影响较大，故采集农作物根群较集中的表层土壤进行分析，一般采集0～20cm表层土壤，采用多点取样混合成一个代表样的方法，每个代表样最终取1kg，在研究区共采集272个土壤样品。其中，小店区采集土壤样品39个，晋源区13个，清徐县69个，尖草坪9个，阳曲68个，古交45个，娄烦29个。
2
2.1
结果与分析
太原市农田土壤主要养分含量特征
太原市农田土壤养分含量分析结果显示，7个
土壤养分指标的中位数均低于其均值，偏度和丰度均大于0，分布属于右偏态，表明土壤养分元素含量高于均值的采样点相对较多。TK含量的变异系数为9%，小于25%，呈低变异性，表明在区域内变化较小；TN，TP含量的变异系数介于25%～50%，呈中变异性，表明在区域上有一定差异，但变化不显著；AN，AP，AK，SOM含量的变异系数大于50%，呈高变异性，表明在区域上差异显著，可能受人类活动影响较大（表1）。
表1太原市农田土壤养分含量统计（n＝272）
统计参数
最小值中位数最大值平均值标准差变异系数/%
TN/%
0.030.090.240.100.0439
TP/（mg/kg）
532835328793231033
TK/%1.251.952.371.960.189
AN（/mg/kg）
21.5043.00267.7256.0037.9868
AP/（mg/kg）
2.1412.50241.0023.3330.62131
AK（/mg/kg）
33.00144.44873.50170.20100.0359
SOM（/g/kg）
3.5515.40117.6618.3412.2467
从表2可以看出，不同行政区土壤主要养分含量存在明显差异。太原市农田土壤有效磷（AP）含量由大到小依次是小店区（40.26mg/kg）＞清徐县（22.77mg/kg）＞阳曲县（17.97mg/kg）＞晋源区窑1028窑
（14.41mg/kg）＞古交市（14.40mg/kg）＞娄烦县（9.82mg/kg）＞尖草坪区（5.18mg/kg），其中小店区与其他6个县区存在显著差异；土壤中全氮（TN）含量由大到小依次是晋源区（0.155%）＞小店区
滑小赞等：太原市农田土壤养分和重金属累积特征及相关性分析
（0.134%）＞清徐县（0.115%）＞阳曲县（0.089%）＞尖草坪区（0.077%）＞古交市（0.074%）＞娄烦县（0.070%）；土壤中碱解氮（AN）含量由大到小依次是小店区（79.21mg/kg）＞晋源区（68.25mg/kg）＞阳曲县（61.46mg/kg）＞清徐县（47.12mg/kg）＞尖草坪区（42.99mg/kg）＞古交市（39.51mg/kg）＞娄烦县（23.72mg/kg）；土壤中有机质（SOM）含量由大到小依次是晋源区（47.31g/kg）＞小店区（28.97g/kg）＞清徐县（21.09g/kg）＞古交市（13.71g/kg）＞尖草坪区（13.13g/kg）＞阳曲县（12.60g/kg）＞娄烦县（10.83g/kg）；土壤中速效钾（AK）含量由大到小依
次是小店区（257mg/kg）＞清徐县（193mg/kg）＞阳曲县（155mg/kg）＞古交市（144mg/kg）＞尖草坪区（130mg/kg）＞娄烦县（126mg/kg）＞晋源区（98.3mg/kg）；土壤中全磷（TP）含量由大到小依次是小店区（1144mg/kg）＞清徐县（1026mg/kg）＞晋源区（932mg/kg）＞阳曲县（876mg/kg）＞古交市（800mg/kg）＞娄烦县（762mg/kg）＞尖草坪区（720mg/kg）；土壤中全钾（TK）含量由大到小依次是清徐县（2.02%）＞小店区（2.01%）＞古交市（1.98%）＞尖草坪区（1.94%）＞阳曲县（1.92%）＝娄烦县（1.92%）＞晋源区（1.70%）（表2）。
表2太原市不同行政区土壤主要养分含量
县区市
小店区晋源区清徐县尖草坪区阳曲县古交市娄烦县
AP/（mg/kg）40.26±29.04b14.41±12.71a22.77±20.53a5.18±4.16a17.97±26.64a14.40±14.08a9.82±6.33a
TN/%
0.134±0.030b0.155±0.058c0.115±0.030b0.077±0.023a0.089±0.021a0.074±0.033a0.070±0.020a
AN（/mg/kg）
79.21±20.38b68.25±37.75ab47.12±27.48a42.99±24.21a61.46±36.83ab39.51±21.86a23.72±16.95a
SOM（/g/kg）
28.97±8.63c47.31±12.0d21.09±7.80b13.13±5.14a12.60±3.13a13.71±6.32a10.83±4.62a
AK（/mg/kg）
257±103.94c98.3±57.88a193±68.40b130±47.42b155±80.49b144±80.46b126±74.08b
TP/（mg/kg）
1144±243c932±194ab1026±284b720±90a876±174a800±222a762±95a
TK/%2.01±0.11b1.70±0.28a2.02±0.26b1.94±0.08b1.92±0.11b1.98±0.11b1.92±0.08b
参考全国第二次土壤普查养分分级标准（表3）和太原市不同行政区农田土壤养分含量结果分析（表2）可以看出，小店区、晋源区、清徐县土壤肥力较高，这是因为这3个区县是太原市主要蔬菜供应基地，复种指数较高，注重有机肥和化肥的投入，其中，晋源区土壤中有机质和全氮含量明显高于其他6个区县，而土壤中有效磷和速效钾含量相对较
低，这与农民习惯施用有机肥有关；尖草坪区、阳曲县、古交县和娄烦县等4个区县属于中等肥力水平，有机质和速效钾含量较丰富，有效磷含量处于较丰富和中等水平。目前，在农业部提出的减肥减药大的环境条件下，应根据种植结构和土壤养分状况精准施肥，提高肥料利用率。
表3全国第二次土壤普查养分分级标准
项目
AP/（mg/kg）TN/%AN（/mg/kg）SOM（/g/kg）AK（/mg/kg）TP/（mg/kg）TK/%
Ⅰ（很丰富）
＞40＞0.2＞150＞40＞200＞1000＞2.5
Ⅱ（丰富）
20～400.15～0.20120～15030～40150～200800～10002.0～2.5
Ⅲ（较丰富）
10～200.10～0.1590～12020～30100～150600～8001.5～2.0
Ⅳ（中等）
5～100.075～0.1060～9010～2050～100400～6001.0～1.5
Ⅴ（缺乏）
3～50.05～0.07530～606～1030～50200～4000.5～1.0
Ⅵ（极缺乏）
＜3＜0.05＜30＜6＜30＜200＜0.5
2.2太原市农田土壤重金属含量特征
太原市农田土壤重金属元素含量分析结果显
分别为68.38，24.13，8.59mg/kg，均低于1994年太原市土壤重金属元素背景值[15]；重金属Zn，Hg，Ni和Pb含量的平均值分别为76.71，0.08，30.26，24.23mg/kg，均高于太原市重金属元素背景值，说明Zn，Hg，Ni和Pb等4种重金属在土壤中存在积累现象。从偏度和丰度来看，除Hg元素外，其他重金属均近似正态分布，以1994年太原市土壤背景值为评价标准，重金属Cr，Cu，Zn，As，Hg，Ni，Pb的超标率分别为19.5%，27.9%，43.0%，10.3%，30.5%，58.0%，38.6%；参照全国《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）,窑1029窑
示，全部7种土壤重金属元素含量的中位数均低于其均值，偏度和丰度均大于0，分布属于右偏态，表明土壤重金属元素含量高于均值的采样点相对较多。Cr，Cu，Zn，As，Ni，Pb含量的变异系数均小于等于25%，呈低变异性，表明在区域内变化不大，基本未受到人类活动的影响；Hg含量的变异系数大于50%，呈高变异性，表明在区域上差异显著，主要是受人类活动影响。重金属Cr，Cu，As含量的平均值
山西农业科学2019年第47卷第6期
7种重金属含量均符合国家标准（表4）。
表4太原市农田土壤重金属元素含量统计（n＝272）
统计参数
最小值（/mg/kg）中位数（/mg/kg）最大值（/mg/kg）平均值（/mg/kg）标准差（/mg/kg）变异系数/%
偏度丰度
1995年土壤质量二级标准（/mg/kg）
太原市土壤背景值（/mg/kg）超太原市土壤背景值超标率/%
Cr
50.6066.9097.3068.387.19110.861.55250.0073.2619.50
Cu
15.0022.5038.5024.134.96210.910.03100.0026.1527.90
Zn
48.1069.50148.2076.7119.34251.471.95300.0071.8643.00
As
2.398.1113.328.591.8522-0.110.3825.0010.6510.30
Hg
0.020.060.340.080.06742.406.121.0000.07630.50
Ni
19.0029.5047.4030.264.35140.981.6060.0028.7958.00
Pb
18.3022.7043.8024.234.56191.663.24350.0023.8338.60
太原市不同行政区农田土壤重金属含量结果分析显示（表5），不同区县土壤重金属含量存在显著性差异。土壤中铬（Cr）含量由大到小依次是小店区（74.63mg/kg）＞清徐县（70.90mg/kg）＞尖草坪区（70.01mg/kg）＞阳曲县（67.45mg/kg）＞晋源区（66.58mg/kg）＞古交市（65.09mg/kg）＞娄烦县（64.86mg/kg）。土壤中镍（Ni）含量由大到小依次是小店区（33.38mg/kg）＞清徐县（32.26mg/kg）＞尖草坪区（30.99mg/kg）＞晋源区（30.31mg/kg）＞古交市（29.09mg/kg）＞阳曲县（29.07mg/kg）＞娄烦县（28.22mg/kg）。土壤中铜（Cu）含量由大到小依次是小店区（28.43mg/kg）＞晋源区（28.22mg/kg）＞清徐县（27.26mg/kg）＞尖草坪区（24.62mg/kg）＞古交市（23.05mg/kg）＞阳曲县（21.83mg/kg）＞娄烦县（20.62mg/kg）。土壤中锌（Zn）含量由大到小依次是小店区（100.67mg/kg）＞晋源区（84.88mg/kg）＞清徐县（82.58mg/kg）＞尖草坪区（75.11mg/kg）＞古交市（73.05mg/kg）＞阳曲县（68.53mg/kg）＞娄烦县（61.67mg/kg）。土壤中铅（Pb）含量由大到小依次是晋源区（30.58mg/kg）＞小店区（29.05mg/kg）＞尖草
坪区（26.16mg/kg）＞清徐县（25.58mg/kg）＞古交市（22.39mg/kg）＞阳曲县（22.05mg/kg）＞娄烦县（20.52mg/kg）。土壤中砷（As）含量由大到小依次是娄烦县（8.91mg/kg）＞小店区（8.64mg/kg）＞清徐县（8.51mg/kg）＞阳曲县（7.74mg/kg）＞晋源区（7.56mg/kg）＞古交市（6.97mg/kg）＞尖草坪区（6.96mg/kg）。土壤中汞（Hg）含量由大到小依次是晋源区（0.180mg/kg）＞小店区（0.094mg/kg）＞清徐县（0.080mg/kg）=尖草坪区（0.080mg/kg）＞阳曲县（0.060mg/kg）=娄烦县（0.060mg/kg）＞古交市（0.057mg/kg）。从表5还可以看出，晋源区土壤中汞（Hg）含量明显高于其他6个区县；小店区、晋源区和清徐县3个区县土壤重金属含量综合来说高于尖草坪区、阳曲县、古交市和娄烦县等4个区县的土壤重金属含量，这是因为小店区、晋源区和清徐县等3个区县是太原市主要蔬菜供应基地，复种指数较高，注重有机肥、化肥和农药的投入，有机肥、化肥和农药中含有少量重金属，在使用过程中这与表1的结果一致，土壤养分含带入土壤中[16-19]。
量与土壤重金属含量存在一定的相关关系。
mg/kg
As
8.64±1.74b7.56±2.66ab8.51±3.14b6.96±1.06a7.74±1.07a6.97±0.67a8.91±1.00b
Hg
0.094±0.062b0.180±0.100c0.080±0.060ab0.080±0.020ab0.060±0.025a0.057±0.012a0.060±0.024a
表5太原市各县市区农田土壤重金属含量
县市区
小店区晋源区清徐县尖草坪区阳曲县古交市娄烦县
Cr74.63±7.78b66.58±10.11a70.90±7.07ab70.01±5.78ab67.45±5.69a65.09±4.60a64.86±2.60a
Ni
33.38±6.00b30.31±5.08a32.26±5.26ab30.99±3.51ab29.07±2.07a29.09±3.43a28.22±1.71a
Cu
28.43±5.95b28.22±5.18b27.26±7.44ab24.62±3.94ab21.83±2.94a23.05±2.51a20.62±1.72a
Zn
100.67±24.17c84.88±12.62b82.58±17.35ab75.11±12.04a68.53±16.47a73.05±19.42a61.67±4.24a
Pb
29.05±4.93c30.58±5.19c25.58±3.54b26.16±6.99b22.05±1.27a22.39±1.77a20.52±1.06a
2.3太原市农田土壤养分含量与重金属含量之间太原市农田土壤养分和土壤重金属元素含量
土壤AP，TN，SOM，TP含量间均呈极显著正相关；土壤中Cr，Cu，Zn，Pb含量与土壤AK含量均呈极显著正相关；土壤中Cr，Cu，Zn，As，Ni含量与土壤TK含量均呈极显著正相关。土壤中Hg含量与Cr，
的相关性
相关性分析显示，土壤中Cr，Cu，Zn，Hg，Pb含量与
窑1030窑
滑小赞等：太原市农田土壤养分和重金属累积特征及相关性分析
Cu，Zn，Pb含量均呈极显著正相关，与As含量不相关；土壤中As含量与Cr，Cu，Zn，Ni含量呈极显著
正相关，与Hg，Pb含量不相关（表6）。
表6太原市农田土壤养分和土壤重金属元素含量相关性分析
项目
APTNANSOMAKTPTKCrCuZnAsHgNiPb
AP10.372**0.502**0.184**0.444**0.721**0.0230.176**0.362**0.555**0.0810.279**0.0060.167**
TN1
0.300**0.675**0.448**0.524**-0.0480.351**0.539**0.571**-0.0060.507**0.296**0.585**
AN
SOM
AK
TP
TK
Cr
Cu
Zn
As
Hg
Ni
Pb
1
0.1110.425**0.511**0.0440.1240.0630.261*-0.0410.119-0.034-0.038
1
10.114**
0.444**0.313
369**-0.325**0.237**0.195**0.363**0.423**0.415**0.407**0.0.080-0.101**
0190.645-0.*
0.253**0.151
180**0.700**0.
1
0.1110.266**0.491**0.628**0.0790.360**0.1090.322**
1
0.284**0.270**0.224**0.393**-0.335**0.448**-0.077
1
0.663**0.577**0.345**0.237**0.799**0.535**
1
0.861**0.291**0.343**0.732**0.668**
1
0.231**1
**
0.3901-0.076
****
0.5611060.4300.
**
561**0.6550.0690.
1
0.488**
*
1
注：*表示相关性达显著水平（P＜0.05），**表示相关性达极显著水平（P＜0.01）。
表7主成分分析法得到的全部解释变量
成分1
234567891011121314
初始特征值
合计5.3232.8472.3350.7670.6780.5800.3750.2800.2690.1740.1370.1200.0680.046
方差/%
38.01820.33416.6775.4774.8434.1432.6782.0031.9251.2460.9810.8600.4870.326
累积/%
38.01858.35375.03080.50785.35089.49392.17294.17596.10097.34698.32799.18799.674100.000
合计
5.3232.8472.335
提取平方和载入
方差/%
38.01820.33416.677
累积/%
38.01858.35375.030
合计
3.6643.4723.368
旋转平方和载入
方差/%
26.17424.80124.056
累积/%
26.17450.97475.030
表8具有Kaiser标准化的正交旋转法得到的因子和全部解释变量
元素ZnCuTNSOMPbTPAKCrHgTKNiAsAPAN成分矩阵10.8860.8140.7730.6840.6830.6560.6200.6020.5980.4830.6200.39620.396-0.501-0.379-0.5580.5570.581-0.4483元素HgSOMPbTNNiCuCrTKZnAsAPTPAKAN成分矩阵10.9110.9070.8220.6780.501-0.4980.433230.4900.9230.7960.7850.6440.6040.5690.534-0.5380.7540.7440.5910.5220.9220.8870.7870.6840.6510.524主成分分析作为一种用来辅助数据分析的统
计方法，可进一步对数据进行详细解释，因此，为了
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山西农业科学2019年第47卷第6期
进一步明确太原市农田土壤中重金属的污染来源，对土壤养分和重金属进行主成分分析，对7种养分指标和7种重金属指标共14个指标进行主成分分析，结果发现（表7，8），14个指标可由前3个主成分反映75.03%的信息，即对前3个主成分进行分析就可以反映14个指标数据的大部分信息。矩阵变换后，第1个主成分包含Hg，SOM，Pb和TN，第2个主成分主要包括Ni，Cu，Cr，TK，Zn和As，第3个主成分包括AP，TP，AK和AN。3个主成分中第1主成分的贡献率为26.17%，表现为因子变量在元素Hg，SOM，Pb等上有较高的载荷特点，并且SOM与Hg，Pb含量呈极显著正相关，具有同源性，其中，SOM主要来源于有机肥和有机物料的施入，因此，有机肥和有机物料的施入是其污染的主要来源。第2主成分的贡献率为24.80%，这一成分主要在Ni，Cu，Cr，TK，Zn和As上有较高的贡献率；从表1和表4可以看出，Ni，Cu，Cr，TK，Zn和As变异系数均小于等于25%，属于低变异性，表明在区域内变化不大，基本未受到人类活动的影响，反映了成土母质是其主要来源。第3主成分的贡献率为24.05%，这一成分主要在AP，TP，AK和AN上有较高的贡献率，AP，AK和AN主要来源于化学类肥料，因此，化学类肥料是其主要来源。
2.4太原市农田土壤环境安全阈值预测
通过对太原市农田土壤养分和重金属之间的
相关性和主成分分析可看出，土壤有机质（SOM）与Hg，Pb间分别存在极显著正相关的关系，以农业部绿色食品产地环境质量标准（NY/T391—2013）土壤中Hg和Pb的含量限值分别为0.35，50mg/kg，推测Hg和Pb达限值时土壤有机质的安全累计值即作为土壤有机质环境安全阈值。
通过土壤有机质含量与重金属Hg，Pb含量极显著正相关的预测模型，估算了土壤有机质环境安全阈值（表9）。从表9可以看出，土壤有机质含量与重金属Hg的预测模型中，由线性方程和二次方程得到有机质的安全阈值分别为50.35，67.31g/kg；土壤有机质含量与重金属Pb的预测模型中，由线性方程和二次方程得到有机质的安全阈值分别为69.80，81.60g/kg。不同的预测模型得到的有机质临界值存在明显差异。为了土壤环境安全考虑，由不同方程获得的最小值作为土壤有机质环境安全阈值，即土壤有机质安全阈值为50.35g/kg，与茹淑华等[12]预测的河北省典型蔬菜产区土壤有机质的环境安全阈值（30.86g/kg）和孙超等[20]预测的温室黄瓜中壤土有机质的环境安全阈值（20.0g/kg）存在一定差异，可能是由土壤类型和评价标准不同引起的。
表9土壤中有机质含量与重金属Hg袁Pb之间的相关性
重金属
HgPb
模型线性方程二次方程线性方程二次方程
回归方程Y＝119.67X＋8.47532
Y＝79.228X＋143.610X＋7.337Y＝1.9919X－29.7760
2
Y＝0.0257X＋0.5607X－10.6840
相关性
0.6454**0.6466**0.7004**0.7031**
有机质临界值（/g/kg）
50.3567.31
69.8081.60
3结论
本研究结果表明，太原市不同行政区农田土壤
学类肥料。
为太原市农田土壤环境安全考虑，利用土壤有机质含量与重金属Hg，Pb含量呈极显著正相关的预测模型，估算出土壤有机质环境安全阈值为50.35g/kg。
参考文献院
［1］解文艳，周怀平，关春林，等.山西省主要农田土壤速效养分状
况与分布[J].山西农业科学，2011，39（10）：1083-1087.［2］梁玉峰，谭长银，曹雪莹，等.不同土地利用方式下土壤养分和
重金属元素垂直分布特征[J].环境工程学报，2018，12（6）：1791-1799.
［3］刘立文，徐立帅，段永红，等.山西农谷土壤养分空间特征分布
研究[J].山西农业科学，2018，46（11）：1882-1886.
［4］姚炳贵，陈真元，张红，等.天津市主要类型土壤氮磷钾经济合
理用量和适宜配比的研究[J].华北农学报，1996，11（2）：70-79.
养分和重金属含量存在极显著差异，小店区、晋源区和清徐县3个区县土壤养分和重金属含量相对较高，尖草坪区、阳曲县、古交市和娄烦县等4个区县的土壤养分和重金属含量相对较低。
采用SPSS软件对土壤养分和重金属含量进行相关性分析和主成分分析，得出土壤中重金属含量与土壤养分存在显著的相关性。其中，土壤中重金属Hg，Pb和土壤有机质（SOM）、全氮（TN）存在极显著正相关性，主要来源于有机物料的施入；重金属元素Ni，Cu，Cr，As，Zn和土壤全钾（TK）存在极显著正相关性，主要来源于成土母质；土壤中有效磷（AP）、速效钾（AK）和碱解氮（AN）主要来源于化
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滑小赞等：太原市农田土壤养分和重金属累积特征及相关性分析
［5］张英鹏，李彦，于仁起，等.山东省主要耕地土壤的养分含量及
空间变异分析[J].华北农学报，2008，23（Z）：310-314.
［6］赵杰，罗志军，赵越，等.环潘阳湖区农田土壤重金属空间分布
及污染评价[J].环境科学学报，2018，38（6）：2475-2485.［7］姜瑢，吕贻忠，申思雨.华北地区有机种植和常规种植模式下土
壤重金属含量及污染评价[J].中国生态农业学报，2015，23（7）：877-885.
［8］安婧，宫晓双，陈宏伟，等.沈抚灌区农田土壤重金属污染时空
变化特征及生态健康风险评价[J].农业环境科学学报，2016，35（1）：37-44.
［9］王振中，张友梅，邓继福，等.重金属在土壤生态系统中的富集
及毒性效应[J].应用生态学报，2006，17（10）：1948-1952.［10］刘勇，岳玲玲，李晋昌.太原市土壤重金属污染及其潜在生态
风险评价[J].环境科学学报，2011，31（6）：1285-1292.［11］杨艳芳，邵婷，吕梦宇，等.龙窝湖湿地不同土地利用方式土壤
养分和重金属污染特征[J].生态学杂志，2014，33（5）：1312-1318.
［12］茹淑华，徐万强，杨军芳，等.河北省典型蔬菜产区土壤养分和
重金属累积特征及相关性研究[J].食品安全质量检测学报，2017，8（8）：2977-2982.
［13］徐明岗，武海雯，刘景.长期不同施肥下我国3种典型土壤重
金属的累积特征[J].农业环境科学学报，2010，29（12）：2319-2324.
［14］任顺荣，邵玉翠，高宝岩，等.长期定位施肥对土壤重金属含量
的影响[J].水土保持学报，2005，19（4）：96-99.
［15］陈慧选，吴家华，白曾森，等.太原市南郊区土壤8种重金属元
素背景值研究[J].山西农业科学，1994，22（2）：32-35.［16］陈海燕，高雪，韩峰.贵州省常用化肥重金属含量分析及评价
[J].耕作与栽培，2006（4）：18-19.
［17］张树清，张夫道，刘秀梅，等.规模化养殖畜禽粪主要有害成分
测定分析研究[J].植物营养与肥料学报，2005，11（6）：822-829.
［18］刘荣乐，李书田，王秀斌，等.我国商品有机肥料和有机废弃物
中重金属的含量状况与分析[J].农业环境科学学报，2005，24（2）：392-397.
［19］卢东，宗良纲，肖兴基，等.华东典型地区有机与常规农业土壤
重金属含量的比较研究[J].农业环境科学学报，2005，24（1）：143-147.
［20］孙超，李博文，杨志新.设施黄瓜土壤重金属与养分的分异特
征及其相关性研究[J].河北农业大学学报，2015，38（4）：32-38.
渊上接第972页冤
ulationofsynthesisofspecificseedproteinsandtheirmessengerRNAsduringcultureofsoybeanembryos[J].Planta（Berl.），1985，166：505-514.
［6］王玉萍，刘庆昌，李爱贤.慢照射与茎尖培养相结合筛选甘薯同
质突变体[J].作物学报，2002，28（1）：18-23.
［7］赵俊侠，齐宏力，焦改丽，等.棉花外源基因导入及转基因再生
植株条件的研究[J].棉花学报，1998（4）：22-25.
［8］冯道荣，许新萍，李宝健，等.转多基因水稻植株的获得[J].植物
生理学报，2001，27（4）：331-336.
［9］KOTTLS，HOWARTHMJ，PETERSONRL，etal.Lightandelec-tronmicrocopyofcallusinitiationfromhapoidbareyembryos[J].CanJBot，1985，63：1801-1805.
［10］李亮，张冬敏，雷华辉，等.植物组织培养中有机添加物应用研
究[J].宁夏农林科技，2012，53（2）：28-30，34.
［11］GONZALEZLG，FORD-LLOYDBV.Facilitationofwidecrossing
throughembryoresueandpollenstorageininterspecifichy-bridizatinofcultivatedAlliumspecies[J].PlantBreeding，1987，98：318-322.
［12］PRZYWARAL，WHITEDWR，SANDERSPM.Interspecifichy-bridizationoftrifoliumrepenswithT.hybridumusinginovuloem-bryoandembryoculture[J].AnnBot（Lond），1989，64：613-624.［13］李宝平，张江涛，陈柔如，等.芫荽原生质体再生植株[J].植物
学报，1991，33（12）：932-937
［14］史滟滪，刘艳军，杨静慧，等.花椰菜松散型胚性愈伤组织的诱
导[J].天津农业科学，2019，25（5）：9-12.
［15］史滟滪，杨静慧，刘婷，等.马铃薯松散型胚性愈伤组织的诱导
[J].天津农业科学，2016，22（12）：20-23.
［16］温琳，惠国强，杨海鹏，等.半夏叶柄愈伤组织诱导与分化最适
培养基筛选[J].山西农业科学，2017，45（6）：905-908，977.［17］张朝晖，张宗申，陈阳，等.杂交构树体细胞胚诱导研究[J].河
南农业科学，2016，45（12）：127-131.
渊上接第1018页冤
［13］董亮，何永志，王远亮，等.超氧化物歧化酶（SOD）的应用研究
进展[J].中国农业科技导报，2013，15（5）：53-58．
［14］卢素萍，赵铭钦，刘鹏飞，等.不同光质条件下烤烟叶片衰老的
生理效应研究[J].西南农业学报，2016，29（7）：1595-1599.［15］唐莉娜，陈顺辉.不同种类有机肥与化肥配施对烤烟生长和品
质的影响[J].中国农学通报，2008，24（11）：258-262.
［16］许晨曦.不同种类肥料对烤烟生长发育及品质的影响[D].郑
州：河南农业大学，2012.
［17］胡建斌.菜籽饼肥施用量和施用方式对邵阳烤烟生长及产质
量的影响[D].北京：中国农业科学院，2011.
［18］刘英，刘强，刘建丰.不同外源有机物料组合对植烟土壤理化
性状和酶活性的影响[J].天津农业科学，2017，23（10）：89-93.［19］李佛琳，赵春江，王纪华，等.应用叶绿素计诊断烤烟氮素营养
状况[J].植物营养与肥料学报，2007，13（1）：136-142.［20］王典，吴照辉，郭芳阳，等.叶绿素仪在河南平原烟区烤烟上的
应用[J].湖北农业科学，2018，57（3）：51-56.
［21］李璇，岳红，王升，等.影响植物抗氧化酶活性的因素及其研究
热点和现状[J].中国中药杂志，2013，38（7）：973-978.
窑1033窑
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