ELEMENT GEOCHEMISTRY OF THE TYPICAL BLACK SOIL SECTIONS IN BAIQUAN AREA, HEILONGJIANG PROVINCE: Environmental Implication
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摘要:
地表中元素的地球化学行为与自然环境密切相关，土壤中元素分布的变化记录了其形成时的环境特征.以拜泉地区典型黑土剖面为对象，对其常量、微量元素的分布规律及其蕴含的环境信息进行研究，探讨了研究区土壤剖面风化程度及剖面形成过程中气候演化特征.结果表明，拜泉土壤剖面常量元素含量除SiO2和Na2O外，总体上高于东北平原平均值；化学蚀变指数（CIA）平均值为58，硅铝铁率（Saf）值较高，属于弱风化强度.植物生长所必需的微量元素N、P、S、Mn、B、I、Ge、Se和Mo等在温暖气候条件下，在表层和淀积层积累，含量较高，在淋溶层和母质层含量较低；寒冷干燥条件下，在表层积累.金属微量元素与Fe元素具有较强的相关性，说明其垂向组分不仅受气候条件控制，同时受常量元素控制.常量元素迁移规律表明，剖面腐殖层土壤成熟度高，成土过程中以温暖湿润气候为主；淀积层可能处于脱Na、Ca阶段，成土过程中气候相对寒冷干燥.
Abstract:The geochemical behavior of elements in earth surface is closely related to natural environment, and the change of element distribution in soil records the environmental characteristics during its formation. Focusing on the typical black soil sections in Baiquan area, the paper studies the distribution rule of major and trace elements and its implied environmental information, and discusses the weathering degree of the soil sections and climatic evolution characteristics during the formation of section. The results show that except SiO2 and Na2O, the content of major elements in the soil sections is generally higher than that in Northeast Plain. The average chemical index of alteration (CIA) is 58, with high Saf value, belonging to weak weathering. The trace elements essential for plant growth, such as N, P, S, Mn, B, I, Ge, Se and Mo, accumulate under warm climatic condition, with high content in surface and illuvial layers, and low in eluvial layer and parent material layer; while under cold and dry conditions, they accumulate on the surface. The strong correlation between metal trace elements and Fe indicates that its vertical component is controlled not only by climatic conditions, but also by major elements. The migration rule of major elements reveals the soil in humus layer is of high maturity, mainly formed in a warm and humid climate. The illuvial layer may be at the removal stage of Na and Ca, with soil formed in a relatively cold and dry climate.
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Key words:
- black soil section /
- major element /
- trace element /
- weathering /
- climate environment /
- Heilongjiang Province
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表 1 拜泉土壤剖面常量元素参数
Table 1. Contents of major elements in the soil sections, Baiquan area
分层 含量/% SiO2 Al2O3 TFe2O3 MgO CaO Na2O K2O 腐殖质层 最小值 47.87 11.51 2.64 0.52 0.77 0.95 1.76 最大值 69.54 15.52 5.50 1.82 13.14 1.91 3.49 平均值 62.91 14.05 5.27 1.42 2.32 1.48 2.40 标准差 6.45 1.08 0.79 0.35 4.00 0.30 0.47 淀积层 最小值 49.42 9.62 0.74 0.14 0.22 0.81 1.96 最大值 78.75 15.12 5.37 1.80 10.89 2.19 3.08 平均值 63.98 13.52 4.40 1.33 3.74 1.52 2.57 标准差 7.32 1.61 1.41 0.47 3.04 0.44 0.32 母质层 最小值 62.33 11.05 2.62 0.71 0.93 1.27 2.50 最大值 72.67 15.08 5.44 1.58 3.00 1.80 2.70 平均值 61.17 14.30 4.97 1.53 4.05 1.78 2.51 标准差 5.86 2.21 1.54 0.49 1.07 0.27 0.10 
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表 2 拜泉土壤剖面微量元素参数
Table 2. Contents of trace elements in the soil sections, Baiquan area
分层 含量/% SiO2 Al2O3 TFe2O3 MgO CaO Na2O K2O 腐殖质层 最小值 47.87 11.51 2.64 0.52 0.77 0.95 1.76 最大值 69.54 15.52 5.50 1.82 13.14 1.91 3.49 平均值 62.91 14.05 5.27 1.42 2.32 1.48 2.40 标准差 6.45 1.08 0.79 0.35 4.00 0.30 0.47 淀积层 最小值 49.42 9.62 0.74 0.14 0.22 0.81 1.96 最大值 78.75 15.12 5.37 1.80 10.89 2.19 3.08 平均值 63.98 13.52 4.40 1.33 3.74 1.52 2.57 标准差 7.32 1.61 1.41 0.47 3.04 0.44 0.32 母质层 最小值 62.33 11.05 2.62 0.71 0.93 1.27 2.50 最大值 72.67 15.08 5.44 1.58 3.00 1.80 2.70 平均值 61.17 14.30 4.97 1.53 4.05 1.78 2.51 标准差 5.86 2.21 1.54 0.49 1.07 0.27 0.10
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表 3 拜泉土壤剖面微量元素相关系数
Table 3. Correlation coefficient of trace elements in the soil sections, Baiquan area
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Fe As 1.00 0.52 -0.57 -0.12 0.98 0.02 0.27 -0.50 0.99 Cd 0.52 1.00 0.41 -0.91 0.35 0.86 0.96 0.48 0.38 Cr -0.57 0.41 1.00 -0.75 -0.72 0.81 0.64 1.00 -0.69 Cu -0.12 -0.91 -0.75 1.00 0.08 -0.99 -0.99 -0.80 0.04 Hg 0.98 0.35 -0.72 0.08 1.00 -0.17 0.08 -0.66 1.00 Ni 0.02 0.86 0.81 -0.99 -0.17 1.00 0.97 0.86 -0.14 Pb 0.27 0.96 0.64 -0.99 0.08 0.97 1.00 0.70 0.11 Zn -0.50 0.48 1.00 -0.80 -0.66 0.86 0.70 1.00 -0.63 Fe 0.99 0.38 -0.69 0.04 1.00 -0.14 0.11 -0.63 1.00
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