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近年来,利用土壤或沉积物的磁性特征反映区域环境、气候作用和人类活动变化已成为研究热点之一。土壤磁化率是土壤磁性测量的重要参数,可以反映土壤发育程度、气候、植被和生态环境等信息。本研究选择华北平原典型区域太行山前平原和海河低平原区,研究土壤磁化率的空间变异性,研究不同地貌类型土壤剖面磁化率分布特点,探索土壤磁化率在土壤发生、生态环境研究中的指示意义,以期在土壤环境质量评价、土壤分类、土壤调查制图等多领域发挥作用。主要研究结论如下:
1.污灌区土壤磁化率的均值、标准差、方差和变异系数高于清灌区,从变异系数来看,它们都属于中等变异强度,均服从正态分布,这与土壤磁性物质的来源复杂性有关。均具有明显的空间变异性,在一定尺度内均存在空间相关性,其半方差函数符合球状模型,变程在5.14~10.08 km之间。污灌区土壤磁化率的块金值、基台值均大于清灌区,而其变程小于清灌区。研究区土壤磁化率东西(EW)和西北—东南(NW~SE)方向的变异最大,这种空间分布格局与污水的流向基本一致。
2.灌溉、耕作等人类活动引起了土壤磁化率的增加,特别是污水灌溉对土壤磁化率的影响较大;污水灌溉导致了土壤酸化,污灌区土壤重金属(Cr、Cd)的含量、全盐和全氮的含量均值都高于清灌区,两者差异达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平;而重金属(As、Hg、Pb)含量和有机质、全磷含量的均值高于清灌区,但两者差异不显著。
3.土壤磁化率在数值上主要受成土母质控制,同一剖面表土的磁化率值较底土高。农田耕层土壤磁化率变化规律研究,表明太行山前洪积冲积扇平原>海河湖积冲积平原>海河滨海平原,已脱盐地段>盐渍涝洼区。土壤中磁性矿物的磁畴状态以超顺磁(SP)颗粒和细的单畴(SD)磁性颗粒为主,磁性颗粒主要是成土作用的产物。
4.土壤有机质与土壤低频磁化率有一定的正相关关系,与土壤频率磁化率有一定的负相关关系。清灌区耕层土壤有机质与土壤低频磁化率呈极显著的正相关关系;海河低平原土壤频率依赖系数与土壤有机质呈极显著的负相关关系,与土壤pH值呈显著的正相关关系。