曾沛藝,和淑娟,侯巍楹,楊牧青,廖迎蕓,唐 嫚

（1.云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院,云南 昆明 650034；2.昆明理工大學(xué),云南 昆明 650501）

0 引言

有研究表明汞、砷、鋅、鉻、鎳等重金屬含量隨種植時(shí)間的增加而出現(xiàn)累積現(xiàn)象，也隨著地形坡度的增大而減少[1]。在對(duì)污灌區(qū)重金屬遷移實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著土壤層厚度的增加，向下遷移的趨勢(shì)越來越弱[2-4]。不同的重金屬，其在不同的茶園轉(zhuǎn)運(yùn)和富集程度均不同[5]。針對(duì)不同茶樹年限和土地利用方式進(jìn)行了茶園土壤形態(tài)鐵的研究[6]。而在茶園土壤重金屬遷移影響中，更多的是基于茶園特殊的種植地形進(jìn)行研究。茶園土壤重金屬含量與形態(tài)分布均受茶園的生態(tài)環(huán)境影響[7-8]。

本研究選取茶園生態(tài)環(huán)境中高程和坡度作為土壤中總砷含量遷移規(guī)律影響因子的研究對(duì)象。通過對(duì)茶園現(xiàn)場(chǎng)獲取的信息與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，建立回歸模型，以結(jié)果來反應(yīng)茶園土壤中總砷的遷移規(guī)律。隋紅建等[9]在對(duì)土壤重金屬遷移模型回顧的基礎(chǔ)上，提出了將模型與地理信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的思路。而本研究為進(jìn)一步強(qiáng)化回歸模型的準(zhǔn)確性，將樣地分為上下兩個(gè)樣地，分別對(duì)兩個(gè)樣地和其復(fù)合樣地進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，研究在不同高程和不同坡度的地形條件下，茶園土壤中總砷含量的變化情況，以發(fā)現(xiàn)在高程和坡度的影響下，茶園土壤中總砷含量的變化規(guī)律，為茶園土壤安全利用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 模型樣地選取

以云南昌寧縣溫泉鎮(zhèn)臺(tái)地茶園為對(duì)象，根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)選取一個(gè)樣地：

（1）茶園周邊3km范圍內(nèi)無工業(yè)污染源；

（2）茶園上下坡度和高程差異較大；

（3）樣地中的溝渠分布盡量均勻；

（4）茶樹分布盡量均勻，無其他樹種或農(nóng)作物間種；

（5）盡量選擇施用含砷或者含砷較高化肥的茶園。

在對(duì)模型樣地選取前，運(yùn)用XRF現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到有遷移規(guī)律的樣方，避免無用數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

1.2 野外土壤樣品及現(xiàn)場(chǎng)信息采集

本實(shí)驗(yàn)按照模型樣地的選取原則選取樣地，并根據(jù)樣地地形將其分為5個(gè)樣地。在對(duì)每個(gè)樣地中茶園土壤樣品采樣時(shí)，第一個(gè)土壤樣品選取為樣地高程最高處，最后一個(gè)土壤樣品選取為靠近樣地高程最低處，其余土壤樣品在高程相隔5～10m進(jìn)行選取，采集深度為0～20cm的表層土，共采集5個(gè)土壤樣品。在采集土壤樣品的同時(shí)，每個(gè)樣品均收集樣品采集地的高程、坡度、溫度、濕度、風(fēng)向等現(xiàn)場(chǎng)信息。由于本實(shí)驗(yàn)選取的樣地1、2、3在其中間有明顯的坡度差異及存在溝渠等地形因素干擾，所以選擇樣地4、5進(jìn)行研究。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）樣品的消解

土壤樣品消解：稱量0.1g風(fēng)干過篩的樣品（精確到0.0001g）到消化池中，并用少量實(shí)驗(yàn)水潤(rùn)濕。在耐酸通風(fēng)櫥中加入2mL硝酸和6mL鹽酸，將樣品和消解液充分混合。如果發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)擰緊瓶蓋。將消化池放入消化池支架中，放入微波消化裝置的爐膛中，并確認(rèn)溫度傳感器和壓力傳感器正常工作。根據(jù)表1中的加熱程序進(jìn)行微波消解，并在完成加熱程序后進(jìn)行冷卻。當(dāng)水箱溫度降至室溫時(shí)，從耐酸通風(fēng)櫥中取出消化箱，緩慢釋放壓力以釋放空氣，然后打開消化箱蓋。將消解罐中的溶液轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，用少量實(shí)驗(yàn)水沖洗消解罐和蓋子，然后將其倒入容量瓶中，用實(shí)驗(yàn)水稀釋至刻度線，充分混合，然后過濾一個(gè)0.45μm的過濾器，待測(cè)。

表1 微波消解升溫程序

圖1 實(shí)驗(yàn)樣地示意圖

（2）pH值測(cè)定

將5.00g土壤樣品放入帶塞子和研磨嘴的150mL錐形瓶中，將其浸入50mL無二氧化碳的水中并密封。在室溫下?lián)u動(dòng)4h并離心。離心5min后，取上清液，并用pH計(jì)測(cè)量pH值。

（3）類重金屬砷含量測(cè)定

儀器：砷空心陰極燈，原子熒光光度計(jì)（北京吉天AFS8230）。

校準(zhǔn)系列的制備：優(yōu)級(jí)純鹽酸；優(yōu)級(jí)純硝酸；砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（1mg/L）：用lmg/L砷標(biāo)準(zhǔn)溶液分別取0.00、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00mL加入到100mL容量瓶中，并加入5mL優(yōu)級(jí)純鹽酸；硼氫化鉀溶液：稱取1.09 KOH溶于200mL純水中，溶解后加4.09 KBH4攪拌溶解；10%硫脲—抗壞血酸混合溶液：稱取5g硫脲溶于100 mL水中，稍加熱溶解后放入5 g抗壞血酸，攪拌至溶解；載液：取5mL優(yōu)級(jí)純鹽酸定容至1000mL。

樣品處理：分取5mL待測(cè)溶液，加人5mL硫脲—抗壞血酸混合液搖勻，打開原子熒光儀預(yù)熱30min再進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品做3個(gè)平行測(cè)定。

儀器工作條件見表2。

表2 原子熒光工作條件

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)先用Microsoft Excel 2007進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，初步確定數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，然后運(yùn)用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，再采用spearman方法進(jìn)行雙變量非參數(shù)相關(guān)系數(shù)分析；然后使用MATLAB（R2020B）（一款多功能數(shù)學(xué)分析軟件）軟件編寫建立模型代碼，進(jìn)行多元回歸分析，最后建立數(shù)據(jù)分析模型。

為了了解樣品高程和坡度與樣品土壤中總砷含量之間的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)將樣地4和樣地5數(shù)據(jù)輸入到MATLAB（R2020B）軟件中，建立的模型代碼如下：

＞＞clear；

＞＞clc；

＞＞close all；

＞＞%% Altitude Vs.As

＞＞YD5As = [20.6，32.1，34.3，69.7，74.3]；

＞＞YD5Alt = [1958，1955，1945，1939，1924]；

＞＞YD4As = [1.81，6.21，13.02，18.8，32.0]；

＞＞YD4Alt =[1988，1982，1975，1971，1964]；

＞＞YDAs = [YD5As YD4As]；

＞＞YDAlt = [YD5Alt YD4Alt]；

＞＞figure(1)；

＞＞title on；

＞＞plot(YDAlt，YDAs)；

＞＞%% Slope vs.As

＞＞YD4slope = [52，40，28，25，10]；

＞＞YD5slope = [20，6，4，4，2]；

＞＞slope = [52，40，28，25，10，20，6，4，4，2]；

＞＞As = [1.81，6.21，13.02，18.8，32.0，20.6，32.1，34.3，69.7，74.3]；

＞＞plot(slope，As)；

最后，根據(jù)模型成果進(jìn)行相關(guān)性分析。

1.5 評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)參照《GB 15618-2018土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》。由于采集的10個(gè)土壤樣品中的pH均＜5.5，因此采用砷的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用篩選值40mg/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

2.1.1 樣地4高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

（1）樣地4高程和土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，得出樣地4的高程、土壤pH和總砷含量見表3。

表3 樣地4高程、土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

（2）模型結(jié)果及檢驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用樣地4的高程與茶園土壤中總砷含量在MATLAB（R2020B）軟件進(jìn)行回歸模型建立，得出的結(jié)果如表4所示。

表4 樣地4高程MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表4可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.999，接近1，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）與均方根（RMSE）接近于0，說明模型選擇和擬合較好。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果是一致的，說明因變量f（x）與自變量x之間存在顯著的線性相關(guān)性，因而本回歸方程是可用的。

（3）模型結(jié)果分析

根據(jù)回歸方程，對(duì)樣地4樣品高程與砷含量進(jìn)行線性擬合，得到結(jié)果見圖2。

從圖2可知，樣地4在最高高程1988m處，土壤中總砷含量最低；最低高程1964m處，土壤中總砷含量最高。在同一樣地中，隨著高程的降低，土壤中總砷含量逐漸升高，高程與土壤中總砷含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。由此可知，在茶園土壤中總砷含量是受高程的影響，出現(xiàn)向下累積的現(xiàn)象。

圖2 樣地4高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

2.1.2 樣地5高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

（1）樣地5高程和土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，得出樣地5的高程、土壤pH和總砷含量見表5。

表5 樣地5高程、土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

（2）模型結(jié)果及檢驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用樣地5的高程與茶園土壤中總砷含量在MATLAB（R2020B）軟件進(jìn)行回歸模型建立，得出的結(jié)果如表6所示。

表6 樣地5高程MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表6可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.852，接近1，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）與均方根（RMSE）數(shù)值較大，說明模型選擇和擬合程度一般，主要是由于樣地5坡度較為平緩，在高程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定時(shí)，有一定偏差。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果總體偏向一致，說明因變量f（x）與自變量x之間存在一定的線性相關(guān)性，因而本回歸方程建立的模型是可用的。

（3）模型結(jié)果分析

根據(jù)得到的回歸方程，對(duì)樣地5樣品高程與土壤中總砷含量進(jìn)行線性擬合，得到結(jié)果見圖3。

從圖3可知，樣地5在最高高程1958m處，土壤中總砷含量最低；最低高程1924m處，土壤中總砷含量最高，超過風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中篩選值（40mg/kg）的標(biāo)準(zhǔn)。在同一樣地中，隨著高程的降低，土壤中總砷含量逐漸升高，高程與土壤中總砷含量也呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性。由此可知，在茶園土壤中總砷含量受高程的影響，同樣出現(xiàn)向下累積的現(xiàn)象。其中從高程1955m到1945m土壤中總砷含量累積現(xiàn)象不明顯，而從高程1945m到1939m，土壤中總砷含量出現(xiàn)大幅度上升現(xiàn)象，因此可以得出，土壤中總砷隨著高程向下遷移的過程中，還受其他因素的影響。

圖3 樣地5高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

2.1.3 復(fù)合樣地高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

為進(jìn)一步驗(yàn)證茶園土壤中總砷含量受樣地高程的影響，本實(shí)驗(yàn)將樣地4和樣地5進(jìn)行綜合分析。

（1）模型結(jié)果及檢驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用樣地4和樣地5的高程與茶園土壤中總砷含量在MATLAB（R2020B）軟件進(jìn)行回歸模型建立，得出的結(jié)果如表7所示。

表7 復(fù)合樣地高程MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表7可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.898，接近1，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）與均方根（RMSE）數(shù)值較大，說明擬合一般。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果總體偏向一致，說明因變量f（x）與自變量x之間存在一定的線性相關(guān)性，因而回歸方程是可用的。

（2）模型結(jié)果分析

根據(jù)回歸方程，對(duì)復(fù)合樣地樣品高程與砷含量進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖4。

圖4 復(fù)合樣地高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

從圖4可知，復(fù)合樣地在最高高程1988m處，土壤中總砷含量最低；最低高程1924m處，土壤中總砷含量最高，同樣超過風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中篩選值（40mg/kg）的標(biāo)準(zhǔn)。在同一個(gè)大樣地中，上下兩個(gè)相連的小樣地，同樣出現(xiàn)隨著高程的降低，土壤中總砷含量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，高程與土壤中總砷含量也呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性。其中樣地4高程最低處土壤中總砷含量高于樣地5中高程最高處，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形，可以得出茶園土壤中砷在樣地4高程最低處出現(xiàn)累積并向下遷移能力減弱的現(xiàn)象，因而，同樣可以得出土壤中總砷隨著高程向下遷移的過程中，還受其他因素的影響。

2.2 不同坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

研究不同高程對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響，結(jié)果顯示，茶園土壤中總砷含量不僅受高程的影響，還受其他因素的影響，因而本實(shí)驗(yàn)開展不同坡度對(duì)茶園土壤中總砷的影響研究。為強(qiáng)化結(jié)果的關(guān)聯(lián)性，本實(shí)驗(yàn)還是采用樣地4和樣地5的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性研究。

2.2.1 樣地4坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

（1）樣地4坡度和土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，得出樣地4的坡度、土壤pH和總砷含量見表8。

表8 樣地4坡度、土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

（2）模型結(jié)果及檢驗(yàn)

采用樣地4的坡度與茶園土壤中總砷含量在MATLAB（R2020B）軟件進(jìn)行回歸模型建立，結(jié)果如表9所示。

表9 樣地4坡度MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表9可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.982，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）為17.8，均方根（RMSE）值為2.98，兩個(gè)值均偏小。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果是一致的，說明因變量f（x）與自變量x之間存在顯著地線性相關(guān)性，因而本回歸方程建立的模型可用。

（3）模型結(jié)果分析

根據(jù)得到的回歸方程，對(duì)樣地4樣品坡度與土壤中總砷含量進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖5。

圖5 樣地4坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

從圖5可知，樣地4在最大坡度52°處，土壤中總砷含量最低；最小坡度10°處，土壤中總砷含量最高。在同一樣地中，隨著坡度的減緩，土壤中總砷含量逐漸升高，坡度與土壤中總砷含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。

2.2.2 樣地5坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

（1）樣地5坡度和土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果，得出樣地5的坡度、土壤pH和總砷含量見表10。

表10 樣地5坡度、土壤pH、砷含量測(cè)定結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表11可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.999，接近1，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）為0.231，均方根（RMSE）為0.48，均較小，說明模型選擇和擬合較好。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果是一致的，說明因變量f（x）與自變量x之間存在顯著地線性相關(guān)性，因而本回歸方程建立的模型是可用的。

表11 樣地5坡度MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

（3）模型結(jié)果分析

根據(jù)得到的回歸方程，對(duì)樣地5樣品坡度與土壤中總砷含量進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖6。

從圖6可知，樣地5在最大坡度20°處，土壤中總砷含量最低；最小坡度2°處，土壤中總砷含量最高。在同一樣地中，隨著坡度的減緩，土壤中總砷含量逐漸升高，坡度與土壤中總砷含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。

圖6 樣地5坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

2.2.3 復(fù)合樣地坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

（1）模型結(jié)果及檢驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用樣地4和樣地5的坡度與茶園土壤中總砷含量在MATLAB（R2020B）軟件進(jìn)行回歸模型建立，得出的結(jié)果如表12所示。

表12 復(fù)合樣地坡度MATLAB程序的計(jì)算結(jié)果

因此，得到回歸方程為：

模型的檢驗(yàn)：由表12可知，得出的回歸模型中確定系數(shù)（R2）為0.811，接近1，說明回歸模型擬合較好；和方差（SSE）與均方根（RMSE）數(shù)值較大，說明模型選擇和擬合一般。R2、SSE和RMSE三種數(shù)值檢驗(yàn)結(jié)果總體偏向一致，說明因變量f（x）與自變量x之間存在一定的線性相關(guān)性，回歸方程可用。

（2）模型結(jié)果分析

根據(jù)得到的回歸方程，對(duì)復(fù)合樣地樣品坡度與砷進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見圖7。

從圖7可知，復(fù)合樣地在最大坡度52°處，土壤中總砷含量最低；最小坡度2°處，土壤中總砷含量最高。在同一個(gè)大樣地中，上下兩個(gè)相連的小樣地，同樣出現(xiàn)隨著茶園坡度的減緩，土壤中總砷含量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，坡度與土壤中總砷含量也呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性。其中茶園中坡度＞40°時(shí)，土壤中總砷含量＜10mg/kg，在茶園坡度＜10°時(shí)，土壤中總砷含量達(dá)到30mg/kg左右，并在茶園趨近于平地時(shí)，土壤中總砷含量出現(xiàn)大幅度上升趨勢(shì)。因此，由本實(shí)驗(yàn)可以得到，在茶園坡度較大的區(qū)域，土壤中總砷含量向坡度緩的區(qū)域遷移能力較大；在茶園坡度較小的區(qū)域，土壤中總砷含量遷移能力較小，出現(xiàn)累積現(xiàn)象，尤其在坡度在0～5°的區(qū)域，茶園土壤中總砷含量累積現(xiàn)象明顯。

圖7 復(fù)合樣地坡度對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響

3 討論

本文研究了單個(gè)樣地和復(fù)合樣地中高程和坡度等地理因素對(duì)茶園土壤中總砷含量的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案中的要求，在昌寧縣溫泉鎮(zhèn)選取較為理想的樣地，采集土壤樣品和收集樣品地理信息后，進(jìn)行樣品總砷含量測(cè)定，并運(yùn)用MATLAB（R2020B）軟件開展回歸模型分析。本實(shí)驗(yàn)主要比較了樣地4、樣地5以及樣地4和樣地5組合成的復(fù)合樣地中高程和坡度與茶園土壤中總砷含量的變化情況。

結(jié)果表明，單個(gè)樣地和復(fù)合樣地中高程高低和坡度大小均與茶園土壤中總砷含量有線性關(guān)系，呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。肖艷桐的研究表明鎘含量分布影響程度較大的因子分別為降水＞有機(jī)質(zhì)＞高程＞道路距離＞人口空間分布＞水系距離＞pH＞土壤類型＞地質(zhì)類型＞土地利用類型，可見土壤中重金屬分布受高程的影響，但有意思的是她的研究發(fā)現(xiàn)重金屬含量與高程呈正相關(guān)，說明在人為污染的條件下，煙塵中的鎘隨著大氣沉降在海拔較高的地區(qū)累積[10]。Ding在研究礦區(qū)周圍土壤重金屬含量和分布自然影響因素中發(fā)現(xiàn)，在低海拔地區(qū)土壤重金屬含量略有下降，然后隨著海拔的升高其含量顯著增加，這是風(fēng)向和大氣沉降共同作用的結(jié)果[11]。張軍等人的研究發(fā)現(xiàn)典型河谷城市Cd含量與DEM和NDVI呈現(xiàn)高度負(fù)相關(guān)[12]，這與我們的研究結(jié)果一致。楚純潔和周金鳳對(duì)平頂山陵坡地的土壤重金屬分布情況研究表明，Cu，Cr，Pb隨坡度減小而含量增大，Zn，Ni在坡度5°～15°時(shí)含量最大；土地利用對(duì)坡面土壤重金屬的分布不產(chǎn)生明顯影響，林地、草地、坡耕地之間重金屬含量也無顯著差別[13]。

3.1 不同樣地中高程對(duì)茶園中總砷含量的影響

在開展茶園的研究時(shí)，往往需要茶園的地形數(shù)據(jù)。通過較為精確的茶園地形數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建數(shù)據(jù)高程模型，為在茶園開展工作提供地形圖獲取方式[10]。同時(shí)，將茶園中不同高程的土壤樣品作為小流域侵蝕泥沙的研究對(duì)象[11]。因而，在開展茶園土壤中總砷遷移研究時(shí)，將高程作為其重要影響因素之一進(jìn)行研究。

本研究表明，在同一個(gè)樣地中，茶園高程與土壤中總砷含量能夠構(gòu)建回歸模型，呈現(xiàn)出較為顯著的負(fù)相關(guān)性，并且土壤中總砷含量有向下累積的現(xiàn)象。在樣地4高程最低處土壤中總砷含量高于樣地5中高程最高處，說明高程不是影響茶園土壤中總砷含量的唯一因素，高程在其中影響貢獻(xiàn)比例還有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，在樣地5高程1939m處，茶園土壤中總砷含量超過風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中篩選值（40mg/kg）的標(biāo)準(zhǔn)，從茶園中土壤總砷含量累積現(xiàn)象來看，在低高程的茶園區(qū)域，可能普遍存在超標(biāo)的現(xiàn)象，但具體茶園超標(biāo)的高程位置有待進(jìn)一步研究。基于茶園土壤中總砷含量存在超標(biāo)的現(xiàn)象，在下一步研究中，為降低茶園茶葉超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化茶園土壤安全利用，如何從高程影響因素的角度去降低土壤中總砷含量有待進(jìn)一步研究。

3.2 不同樣地中坡度對(duì)茶園中總砷含量的影響

坡度作為茶園典型地理特征，對(duì)茶園土壤有機(jī)質(zhì)空間分布影響較大[12]，隨著山地茶園坡度的增大，其土壤侵蝕越嚴(yán)重[13]，重金屬就可能隨雨水或地表徑流往下遷移，在對(duì)茶園土壤中總砷含量遷移研究中，應(yīng)將茶園坡度作為一個(gè)重要因素進(jìn)行考慮。

本研究表明，在同一個(gè)樣地中，茶園坡度與土壤中總砷含量能夠構(gòu)建回歸模型，隨著茶園坡度的減緩，土壤中總砷含量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，呈現(xiàn)出較為顯著的負(fù)相關(guān)性。在茶園坡度較大的區(qū)域，土壤中總砷含量向坡度緩的區(qū)域遷移能力較大；在茶園坡度較小的區(qū)域，土壤中總砷含量遷移能力較弱，從而形成累積現(xiàn)象。由于本實(shí)驗(yàn)只選擇了一個(gè)大樣地，雖然在大樣地中分了小樣地，但還需要再選取茶園樣地進(jìn)行驗(yàn)證性分析。同時(shí)，在茶園坡度在0～5°的區(qū)域，茶園土壤中總砷含量累積現(xiàn)象明顯，是否是坡度在其中起決定性的作用也有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)表明，茶園土壤中總砷含量與茶園高程和坡度均有顯著相關(guān)性。在茶園高程和坡度共同作用下，隨著高程降低和坡度變小，茶園土壤中總砷含量逐漸升高，并且到一定高程和坡度，茶園土壤中總砷含量升高趨勢(shì)變大，超過風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中篩選值（40mg/kg）。茶園土壤中砷含量在坡度和高程共同作用下，向海拔低且坡度平緩的區(qū)域累積，主要表現(xiàn)在復(fù)合樣地高程最高1988m處和坡度最大52°處，茶園土壤中總砷含量?jī)H為1.81mg/kg，而在樣地高程最低1924m處和坡度最小2°處，茶園土壤中總砷含量高達(dá)74.3mg/kg，高于最高處40倍。由此，在坡度茶園進(jìn)行土壤樣品采樣分析時(shí)，應(yīng)選擇茶園高程最低及坡度最小的區(qū)域進(jìn)行采樣，才能更有效地代表該茶園土壤環(huán)境質(zhì)量；同時(shí)，在進(jìn)行茶園安全利用管理過程中，應(yīng)更多地考慮茶園累積情況，可以通過調(diào)整化肥施用結(jié)構(gòu)，減少高含砷化肥的施用，從而達(dá)到降低茶園土壤中總砷含量的目的，并在茶園高程底且坡度平緩的區(qū)域加強(qiáng)土壤及茶葉監(jiān)測(cè)，為茶園土壤污染防治提供依據(jù)。