全 文 ：西 藏 土 壤 中铜 含 量 及 分 布*
张晓平* * 张玉霞 (中国科学院长春地理研究所,长春 130021)
王 晶 (中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016)
Content and distribution of copper in soils of Tibet. ZHANG Xiaoping and ZHANG Yux ia ( Changchun Institute of
Geography , Chinese A cademy of Sciences , Changchun 130021) , WANG Jing ( I nstitute of App lied Ecology , Chinese
A cademy of Sciences , Shenyang 110016) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2001, 12( 6) : 958~ 960.
Cu content in soils sampled from different sites in T ibet w as analyzed. The results showed that the average Cu content
of soils was 19. 6mgkg - 1, lower than the average content in China. The content of Cu w as distributed in T ibet w ith a
total of gradually decreasing from the southeast to the nort hw est , which w as consistent w ith t he direction of change in
the zonal successions of soil in T ibet. The variation of the content of Cu in the soils developed fr om different soil parent
mater ials in T ibet was very remarkable, and the content of Cu in the soil developed from shale was g reatly higher than
that in the soil developed from other so il parent material.
Key words Copper , Soil, T ibet.
文章编号 1001- 9332( 2001) 06- 0958- 03 中图分类号 X142 文献标识码 A
1 引 言
目前, 西藏的生态环境基本保持原生状态, 是至今地球上
受人类活动影响和污染最少的地区之一. 所以, 西藏是进行生
态环境本底调查和表生地球化学研究最为理想的场所 .西藏的
土壤中 Cu 含量数据, 不但有助于进一步研究西藏高原表生环
境中 Cu 的地球化学特征, 而且还可以为这一地区环境监测与
评价等提供基础信息和依据,也可以成为全国乃至全世界土壤
生态环境背景的永久性参比资料.
2 材料与方法
21 供试材料
样品采自北起唐古拉山, 南至亚东、樟木、吉隆、普兰,东从
金沙江, 西到班公错 除羌唐高原北部以外的西藏广大地区,
共计采集了 205 个土壤表层样品,采样深度为 0~ 20cm.
22 研究方法
221 样品处理 土壤样品风干后, 用于测定 Cu 的土样,先过
2mm 尼龙筛(除去2mm 以上的砂砾) . 然后,将土样研磨至全部
通过 100目尼龙筛.用盐酸硝酸氢氟酸高氯酸消解样品.
222 测定方法 用火焰原子吸收分光光度计分析法测定 Cu
的含量, 所用仪器为日立 18080, 波长 324. 8nm, 检测限
0195mgml- 1 .土壤有机质用重铬酸钾法测定, 土壤 pH 测定
的水土比为 2. 5!1, 土壤颗粒分析采用比重法测定.
3 结果与讨论
31 西藏土壤中 Cu含量及水平分异
西藏土壤中 Cu 含量统计数据接近于对数正态分布, 与国
内文献报导一致[ 3, 7] . 从统计结果可见 (表 1) , 西藏表土中 Cu
平均含量略低于全国的平均水平, 明显低于 Cu 的克拉克值
1 [ 6] .
由于受母质、地形、气候、生物等诸多因素的影响 ,西藏土
表 1 西藏与全国土壤中 Cu含量比较
Table 1 Comparison between the content of Cu in the soil of Tibet and that of whole country( mgkg- 1)
项目
Item
算术平均值
Arithmet ic mean
几何均值
Geomet ric m ean
中位数
Median
变异系数
Coef ficient of
variat ion( % )
95%范围值
95% range
克拉克值[6]
Clare value
西藏 T ibet 21. 90 19. 60 19. 50 49. 28 8. 95~ 41. 50 5500
全国[ 7]Whole count ry 22. 60 20. 00 20. 70 87. 9 7. 30~ 55. 10
* 国家科技攻关项目( 7560010126)
* * 通讯联系人.
2000- 07- 04收稿, 2000- 09- 23接受.
壤中化学元素迁移、积聚的能力和速度不同, 使其分布的特征
及含量在区域间和土类间存在着很大的差异,这些分异兼有水
平和垂直分异的三维特征.西藏的地势倾向由东(南)向西(北)
逐渐升高,水热条件也由东(南)向西(北)从高温湿润向干旱寒
冷渐变.西藏植被类型和土壤类型也是沿着东(南)西(北) 方
向演替.如从东南往西北相继为热带、亚热带山地森林, 山地灌
丛草原, 高山草甸, 高山草原, 高寒荒漠草原, 高寒荒漠等不同
植被带.样地植被主要有高山稀疏垫状植被、高山草原、高山草
甸、高寒荒漠草原、亚高山荒漠、山地灌丛草甸、暗针叶林、针阔
混交林、常绿阔叶林、季雨林、草甸和沼泽. 从金沙江到念青唐
古拉山脉, 土壤类型变化的顺序依次为: 褐土、棕壤、亚高山草
甸土、亚高山草原土、高山草原土、寒漠土[ 2] . 从表 2 可见, 西藏
土壤中 Cu 含量随着土壤类型由东(南)向西(北)方向演替, 也有
由东(南)向西(北)方向递减的趋势,表明西藏土壤中 Cu 含量与
西藏的地势倾向、水热变化走向及其土壤地带性分布相关.
应 用 生 态 学 报 2001 年 12 月 第 12 卷 第 6 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Dec. 2001, 12( 6)!958~ 960
表 2 西藏不同土类中 Cu含量
Table 2 Content of Cu in different soil groups in Tibet( mgkg- 1)
土 类
S oil group
几何均值
Geomet ric
mean
算术均值
Arithmetic
mean
中位值
M edian
褐土 Drab soil 28. 20 30. 50 28. 40
棕壤 Brow n earth 22. 50 24. 10 22. 70
亚高山草甸土 Sub alpine meadow soil 18. 30 19. 60 22. 10
亚高山草原土 Sub alpine steppe soil 18. 10 19. 60 21. 20
高山草原土 Alpine steppe soil 17. 70 18. 80 17. 40
西藏流域间表土中 Cu 含量差异表现为雅鲁藏布江流域
( 23. 43mgkg - 1, 几何均值, 下同) > 三江(指: 金沙江、澜沧江、
怒江)流域 ( 21. 18mgkg- 1 ) > 狮泉河流域( 17. 84mgkg- 1 ) >
高原内流区( 16. 13mgkg- 1) .
除上述西藏表土中 Cu 含量随土壤地带性变化及区域间变
化所表现出来的差异外, 因受母质等因素的影响, 在某些局部
地域仍存在一些独立的点状或锥状的高值点和低值点区.唐古
拉山南麓的安多、聂荣、那曲、当雄等地是贫 Cu 的地带 ,在土壤
含 Cu 量< 5%范围值( < 8. 95mgkg- 1 )的 10个样点中, 有 6 个
点分布在这一地区(呈锥状) , 最低值只有 6. 40mgkg- 1. 另外,
藏北的革吉、措勤各有低值点, 在藏南的上察隅有一锥状的低
值区. 在雅鲁藏布江的中上游的萨噶、白郎、江孜、尼木、米林、
曲水、洛扎、加查有一个带状 Cu 含量高值点区, > 95% 范围值
( > 41. 50mgkg- 1 )的 10 个样点中的 8 个分布在这一地区, 土
壤含 Cu 量最高点达 102. 70mgkg - 1. 另外,在金沙江流域的芒
康和江达也各有一高背景点.从全区各类土壤 Cu 含量来看(图
1) ,褐土含 Cu量相对较高,盐土含 Cu量最低 .
32 西藏土壤中 Cu的垂直分异
西藏因其特殊的地貌及土壤发生环境, Cu 在土壤中的含
量分布如同土壤分布那样, 在高原除了表现出水平分异外, 还
明显地表现出垂直变化的特点. 西藏高原土壤 Cu 含量水平分
异方向与西藏土壤水平地带性分布极为相似,都是沿东(南)向
西(北)方向演替变化.这与西藏高原土壤的水平地带分布与高
原由东(南)向西(北)地势的逐步升高而引起的生态环境变化
图 1 Cu在各类土壤中的含量(几何均值)比较
Fig. 1 Comparison of Cu content in each soil group.
1黄棕壤 Yellowbrow n earth, 2 棕壤 brow n earth, 3 褐土Drab soil, 4
暗棕壤 Dark brown forest soil , 5 草甸土 Meadow soil, 6 沼泽土 Bog
soil, 7 盐土 Saline soil, 8 亚高山草甸土 Subalpine meadow soil, 9 亚高
山草原土 Sub alpine steppe soil, 10高山草甸土 Alpine meadow soil, 11
高山草原土 Alpine steppe soil, 12 寒漠土 Cold desert soil, 13 高山漠土
Alpine desert soil .
密切相关. 可见, 高原土壤的水平地带性, 实际上就包含着某
些土壤垂直带的结构特征. 因此 , 西藏土壤中Cu含量的地 域
水平分异现象本身就隐含着垂直分异的因素.
西藏高原相对独立的土壤垂直带谱种类繁多, 这里仅对察
隅地区垂直带谱上不同土类土壤 Cu 含量进行一下探讨. 察隅
地区土壤垂直带谱中的基带是黄壤, 往上依次是: 黄棕壤、棕
壤、暗棕壤、亚高山草甸土.母质除棕壤一个样点是沉积岩坡积
物外,皆为火成岩残积物. 由表 3 可见, 在察隅地区土壤垂直带
谱中,土壤表层中 Cu 含量并不随海拔高度而呈现出有规律的
变化.但这一土壤垂直带谱上的土壤 Cu 含量偏低, 平均值仅为
14. 51mgkg- 1 .
表 3 察隅地区土壤垂直带表层土壤中 Cu的含量
Table 3 Content of Cu in surface soil of vertical zone in Chayu district
土类
S oil group
海拔高度
Elevat ion (m )
Cu
( mgkg- 1)
黄壤
Yellow earth
1580
1800
1820
1940
18. 20
20. 70
17. 60
8. 80
黄 棕 壤
Yellow brown earth
1950
1970
2350
22. 10
7. 70
13. 70
棕壤
Brown earth
2850
9. 90
暗棕壤
Dark brow n forest soil
3850
3970
15. 80
11. 50
亚高山草甸土
Subalpine meadow soil 4225 13. 60
33 影响土壤中 Cu含量的因素
331 母质、母岩的影响 Cu 在地壳中的丰度值为 55mg
kg- 1 [ 6] ,在岩石中 Cu含量相差较大, 页岩含量,为 45mgkg - 1,
粉砂岩为 30mgkg- 1 ,花岗岩为 20mgkg- 1 ,超基性岩最低, 为
10mgkg- 1[ 4] .
多重比较表明(表 4) , 在西藏高原页岩母质上发育的土壤,
Cu 含量明显高于其它几种母质上发育的土壤. 按土壤 Cu 含量
大小排序:页岩上发育的土壤> 灰岩、砂岩、洪积物上发育的土
壤> 冰碛物、花岗岩、超基性岩和湖相沉积物上发育的土壤. 这
一顺序同相对应的母质含 Cu 量基本吻合.
表 4 西藏不同母质土壤 Cu含量的多重比较
Table 4 Multicomparison of the content of Cu in di fferent soil from par
ent material in Tibet
类别
T ypes
样品数
Numbers of
samples
几何均值
Geometr ic mean
(mgkg- 1)
多重比较
Multi
comparison
页岩 Shale 43 24. 00 a
灰岩 Gray rock 14 21. 30 ab
砂岩 Sandstone 35 21. 10 ab
洪积冲积物 Diluvial deposits 43 20. 10 ab
冰碛物 T illite 5 17. 40 b
花岗岩 Granite 42 16. 40 b
超基性岩 Basic igneous rock 4 15. 30 b
湖相沉积物Lacustr ine sediments 9 13. 90 b
F = 3. 38 > F0. 01= 1. 5
如前所述,某些局部地区 Cu 含量与其水平分异总趋势相
偏离, 母质的影响可能是主要原因之一. 如在雅鲁藏布江中上
游段萨噶、白郎、江孜、尼木、米林、曲水、洛扎、加查有一个狭长
的 Cu 含量高值点区, 就很可能与这一地区广泛分布变质岩母
9596 期 张晓平等: 西藏土壤中铜含量及分布
质有关[ 5] .而在察隅土壤垂直带谱中, 土壤 Cu 含量偏低, 可能
与这一土壤垂直带谱上的母质多为火成岩残积物有关.
332 因子相关分析 土壤是母质、母岩在生物、气候、地形等
综合影响、作用下形成的自然综合体. 成土过程及土壤的基本
性质可能影响元素在土壤中的含量水平. 为了寻找西藏土壤中
Cu 含量与土壤性质的关系, 对有机质、pH 值、土壤粒度与 Cu
进行了相关分析[ 8] (表 5) . 结果表明, 土壤的基本理化性质对
Cu 含量存在着一定程度的影响.土壤中 Cu 含量与粉粒( 0 01
~ 0001m)、粘粒( < 0. 001mm)含量、pH 值呈正相关,与粗粒呈
负相关,但均未达到显著相关水平.
表 5 相关矩阵1)
Table 5 Correlation matrix
Cu 1
pH 0. 1076 1
有机质2) - 0. 0618 - 0. 6589 1
0 . 1- 0. 01
1) - 0. 1370 0. 1192 - 0. 1188 1
0 . 01- 0. 001
1)
0. 1308 - 0. 2758 0. 2036 - 0. 8455 1
< 0. 001
1) 0. 1055 0. 1827 - 0. 0386 - 0. 6705 0. 2827 1
Cu pH 有机质2) 0.1~ 0. 01 0. 01~ 0. 001 < 0. 001
1) 土壤粒度 Grain size( mm ) , 2 ) Organic mat ter; n = 102, r0. 05= 0. 195,
r0. 01= 0. 254.
4 结 论
41 西藏土壤中 Cu 含量为: 算术平均值 21. 9mgkg - 1, 几何
均值 19. 6mgkg- 1 ,中位值 19. 5mgkg- 1, 95% 范围值 8. 95~
41. 50mgkg- 1 ,略低于全国平均 ,明显低于克拉克值.
42 西藏土壤中 Cu 含量随生态环境和土壤类型由东 (南 )向
西(北)方向演替,有由东 (南)向西 (北 )方向递减的趋势. 西藏
流域间表土中 Cu 含量差异表现为雅鲁藏布江流域> 三江流域
> 狮泉河流域> 高原内流区.全区各类土壤中 ,褐土中含 Cu 量
相对较高, 盐土含 Cu 量最低. 在察隅地区土壤垂直带谱中, 土
壤表层中 Cu 含量并不随海拔高度而呈现出有规律的变化 .
43 土壤的基本理化性质对 Cu 含量存在着一定程度的影响.
西藏不同母质上发育的土壤含 Cu 量差异较为显著 ,以页岩上
发育的土壤含 Cu 量最高. 雅鲁藏布江中上游段, 有一个狭长的
Cu 含量高值点区, 很可能与这一地区广泛分布变质岩母质有
关.而在察隅土壤垂直带谱中, 土壤 Cu 含量偏低, 可能与这一
土壤垂直带谱上的母质多为火成岩残积物有关.
参考文献
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( in Chinese)
作者简介 张晓平,男, 1957 年生, 副研究员, 主要从事土壤化
学和生态研究, 发表论文 10 余篇. Email: XPZhangcn@ yahoo.
com. cn
960 应 用 生 态 学 报 12卷