宁夏固原地区土壤硒元素预测研究_左健扬.pdf
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1、第 卷 第期 ,年 月 ,:宁夏固原地区土壤硒元素预测研究左健扬,刘晓慧(宁夏回族自治区国土整治修复中心,宁夏 银川 )摘要:硒作为人体必需的微量元素之一,其生物学功效越来越受到社会的广泛关注和认可,硒资源的开发利用也为农业结构调整、助力乡村振兴提供了有利保障。利用宁夏固原地区 万土地质量地球化学调查成果,将 件土壤样品的 项元素指标测试结果,通过聚类分析方法选取了与 元素相关性高的元素指标,在随机抽样的基础上建立了多元线性回归预测模型,并对预测精度进行了验证。通过研究发现,利用土壤全氮和有机碳含量建立的多元线性回归模型,具有较高的 元素预测精度。在服务区域富 农产品开发利用,特别是支撑以往未
2、开展 元素研究分析的农业基础调查,都提供了较为可靠的参考依据。关键词:土地质量调查;地球化学;元素;回归预测中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言硒()是人体必需的微量元素之一,具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤和提高人体免疫力等多种功效,被中国 营养 学 会列 为 人体 必需 的 种营养 元 素 之一。目前,最健康有效的补硒方式是通过饮食获取,对于农产品而言,土壤中 的含量特别是有效态含量,直接关系到硒产业的开发利用。尽管前人对土壤中 元素含量与成土母质、土壤类型等的关系开展了深入的研究,但如何运用其他元素作为指标间接性地评价 元素含量则鲜有报道。万土地质量地球化学调查是由中国地质调查局组织开展
3、的全国性基础调查工作。文章依据宁夏固原地区调查成果,通过对表层土壤样品测试分析的 项元素指标,在研究分析各元素指标间的相关相似性基础上,选取与 元素相关度高的元素指标建立回归预测模型,为区域富 产业的开发利用提供技术支撑。研究区概况研究区地处宁夏回族自治区南部固原市,所辖一区四县全境属于国家重点扶持的六盘山集中连片特困地区,随着脱贫攻坚和乡村振兴战略的大力实施,已于 年底全部脱贫摘帽。研究区位于中国黄土高原的西北边缘,属典型的大陆性气候,以六盘山为南北脊柱,将固原市分为东西两壁,呈南高北低之势,具有沟壑纵横、梁峁交错的地理特征。地层分区属华北柴达木地层大区,横跨祁连地层区之靖远西吉地层小区、阿
4、拉善地层区之景泰中宁地层小区、华北地层区之鄂尔多斯西缘地层分区桌子山青龙山地层小区以及鄂尔多斯地层分区盐池环县地层小区。区内出露地层由老至新有中元古界、白垩系、古近系、新近系和第四系。地貌类型主要有平原、黄土丘陵和山地三种类型。土壤类型以黄绵土为主,其次为灰褐土和黑垆土,新积土、红黏土、粗骨土、潮土、草甸土零星分布。样品采集与分析方法本文依据 年实施 的宁夏固原地区 万土地质量地球化学调查,按照采样密度为收稿日期:;修回日期:基金项目:宁夏自然科学基金项目“基于土壤地球化学特征的农业种植区划研究”()资助。第一作者:左健扬(),男,博士,高级工程师,主要从事环境地质研究工作。:引文格式:左健扬
5、,刘晓慧宁夏固原地区土壤硒元素预测研究矿产与地质,():个点 进行表层 的土壤样品采集,每 进行样品组合并送检分析,得到 、共 项元素指标的测试分析结果,元素指标分析方法见表。依据调查成果,研究区富 土地面积约 ,占调查面积的。表土壤样品元素指标分析方法 分析项目样量样品处理方法分析方法备注、粉末压片法荧光光谱法()超 出 检 测 范 围 用 、容量法、等补充验证、溶样等离子体光谱法()、与 相互验证稀释 倍、等 离 子 质 谱 法()、王水溶样原子荧光光谱法()、与缓冲剂发射光谱法()艾氏卡熔剂半熔原子荧光光谱法()催化比色法()、氢氧化钠过氧化钠碱熔碱熔、磷酸酸化极谱法()选择性离子电极法
6、()原子荧光法()重铬酸钾氧化硫酸亚铁铵容量法()高温灼烧红外光谱法 消煮凯氏氮蒸馏酸碱滴定容量法()王水溶样、泡塑富集、硫脲解脱等离子质谱法()蒸馏水浸提 计测定()注:、以 检测数据为主。土壤 元素含量预测 研究方法针对 件土壤样品的 项元素指标,数据量无疑是庞大的,如何有效的挖掘各元素指标间的相似关系,研究提取与 元素相关度较高的元素指标,是建立土壤 元素含量预测模型的关键。因此,为了按照相关程度高低对不同变量进行分类,本文利用聚类分析方法,在变量较多且具有一定的相关性时,通过相关性的强弱程度把变量聚为几个大类,使得不同类变量之间代表相关性的强弱,从而有效减少变量个数达到降维的目的,提取
7、得到与 元素存在明显相关性的元素指标 。为有效降低回归分析中变量波动性和多重共线性问题,消除量纲影响,本文首先将研究区表层土壤样品的 项元素指标测试数据进行了对数变换,利用 皮 尔 逊 相 关 系 数()计算各变量间的相关程度,见式():()()()()()其中,、为同一样品的不同元素指标实测值,、为该元素指标的平均值。相关系数变化范围为至,越接近于(),正(负)相关越强;越接近于,相关性越弱。通过 项元素指标两两间的相关系数,最终得到元素指标的聚类情况和树状图(图)。通过对研究区 件表层土壤样品的 项元素指标测试分析结果的聚类分析,如图中红框所示,第 卷第期左健扬等:宁夏固原地区土壤硒元素预
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