基于GIS的農田土壤重金屬空間變異分析及信息系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、農田土壤重金屬污染是農業(yè)環(huán)境研究和保護的重點之一。本文通過對天津市武清區(qū)北部農產品商品基地的農田土壤進行采樣分析與調查，獲取土壤樣品152份，借助ICP-AES，分析測出銅、鋅、鉛、砷、汞、鎘、鉻、鎳八種重金屬元素的含量。結合GIS技術和地統(tǒng)計學方法，模擬了銅、鋅、鉛、砷、汞五種重金屬元素含量的空間變異。在此基礎上，設計并實現(xiàn)了基于WebGIS的農業(yè)環(huán)境信息系統(tǒng)，完成了空間數(shù)據(jù)庫的建立和網絡發(fā)布平臺的開發(fā)。 主要研究內容和結論包

2、括： (1)描述性統(tǒng)計分析：對比152份樣品的分析結果，Cu、Zn、Pb、Hg四種重金屬含量呈對數(shù)正態(tài)分布，As含量呈正態(tài)分布；結果表明，研究區(qū)土壤中Cu、As含量與背景值相比沒有明顯改變，Zn、Pb、Hg均高于背景值。 (2)相關性分析：對Cu、Zn、Pb、Hg和As的含量進行相關性分析，結果顯示這五種重金屬之間都呈顯著相關性，表明這五種重金屬之間有較高的同源性。 (3)空間變異性分析：塊金值與基臺值的比值As

3、＞Cu＞Zn＞Hg＞Pb。元素As的塊金值與基臺值比值達到了81.28％，屬于空間弱相關，表明研究區(qū)內As由隨機性因素(即人類活動)引起的空間變異起主導作用，由結構性因素(即成土因素)引起的空間變異占次要部分；Cu、Zn和Hg的塊金值與基臺值比值均在50％-75％的范圍內，屬于中等程度的空間相關，即三種元素受人為活動的影響稍大于成土因素的影響；元素Pb塊金值與基臺值的比值在25％-50％的范圍內，也屬中等程度的空間相關，但其空間變異主要

4、是由結構性因素引起的。變程大小的比較表明，各元素空間自相關范圍為Cu=Hg＞Zn＞As＞Pb。 (4)根據(jù)普通Kriging插值原理及半方差函數(shù)擬合參數(shù)進行空間變異插值，繪制了研究區(qū)土壤重金屬含量空間分布趨勢圖，插值圖中可以清晰的辨認出不同區(qū)域各種重金屬含量范圍及污染程度。通過分析，Cu、Zn、Pb、Hg空間變異理論模型的插值誤差較大，As的空間插值誤差相對較小。 (5)以ArcSDE和SQLServer2000為基礎，

5、在Geodatabase平臺上，建立農業(yè)土壤環(huán)境監(jiān)測管理數(shù)據(jù)庫，提供了數(shù)據(jù)錄入與輸出、數(shù)據(jù)編輯與更新、數(shù)據(jù)存儲與備份等功能；采用ArcIMS4.0作為實現(xiàn)WebGIS功能的開發(fā)平臺，通過對用戶界面的開發(fā)，實現(xiàn)了Internet下的遠程農業(yè)環(huán)境信息數(shù)據(jù)瀏覽、圖層管理、數(shù)據(jù)庫查詢、污染評價等功能。 本研究探討了地統(tǒng)計學方法在分析小區(qū)域尺度下土壤重金屬空間變異性上的應用，為模擬土壤重金屬的空間變異作出了方法上的嘗試。其結果將對指導當?shù)?/p>