2022, Vol. 43
2. 天津市水资源与水环境重点实验室, 天津 300387;
3. 天津天滨瑞成环境技术工程有限公司, 天津 300381
2. Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Environment, Tianjin 300387, China;
3. Tianjin Tianbinruicheng Environmental Technology and Engineering Co., Ltd., Tianjin 300381, China
地球表生环境是人类生存和发展的场所, 人类的生产和生活活动, 对表生环境产生了迅速而剧烈的影响.土壤是表生环境中人类赖以生存的重要的基础资源之一, 由于人口压力所导致的土壤质量下降和土壤退化问题日益突出, 成为粮食安全和农业可持续发展的最大威胁[1, 2].对此, 人们不断探索新的方法对土壤生态环境的自然演变以及人类干扰对土壤环境的影响进行分析与研究.其中, 作为示踪和指示元素, 稀土元素(rare earth elements, REEs)已经在岩矿年龄、矿物和岩石成因和分类、岩浆演化和物质来源判断等领域的研究得到了广泛的应用, 但在土壤环境研究方面, 土壤中稀土元素的分布及影响因素、污染评价与修复等被广泛研究[3~9], 而稀土元素被作为示踪元素主要应用到土壤侵蚀的研究中, 应用于成壤母质特性的有效判别[10~12], 并没有被作为指示元素去判别和示踪人为作用对土壤生态环境的干扰程度.那么, 稀土元素能否被作为示踪元素去表征人类活动对土壤生态环境的干扰, 需要进一步探索和尝试.
温室蔬菜种植是高效、经济地利用土壤的方式[13~15].在我国, 2018年日光温室蔬菜种植面积已经达到1 430万hm2, 每年以10%左右的速度增长[16].但是, 长期高强度的管理使温室菜地土壤长期处于极端条件下, 如高温高湿、长时间半封闭、缺乏雨水冲刷、过度使用肥料和漫灌等, 造成土壤环境发生明显改变[17~22], 设施菜地土壤成为研究稀土元素能否作为示踪元素去表征人类活动对土壤生态环境干扰的理想靶标.本文以天津市、内蒙古自治区、辽宁省和山西省典型区域的设施菜地土壤为研究对象, 分析长期高强度蔬菜种植过程中土壤稀土元素地球化学行为, 探索利用稀土元素作为示踪元素去评价和表征设施菜地土壤环境变化的可行性, 以丰富和深化土壤中稀土地球化学行为的理论研究, 实现农业可持续发展.
1 材料与方法 1.1 研究区概况本研究在北方地区选取天津市武清(WQ)、山西省晋中市榆次(JZ)、内蒙古自治区乌兰察布(WLCB)和辽宁省沈阳(SY)为研究区域.其中, 天津市武清区地处天津市西北部, 为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候, 设施菜地土壤类型主要为潮土.山西省晋中市位于山西省中部, 气候类型为温带大陆性季风气候, 土壤类型为潮土.内蒙古自治区乌兰察布市气候类型为中温带大陆性季风气候, 设施菜地土壤为潮土.沈阳地区位于辽宁省中部, 为温带大陆性季风气候, 设施菜地土壤类型主要为潮土.
1.2 样品采集土壤样品分别在天津市武清区河西务镇、内蒙古自治区乌兰察布市鸿茅镇、山西省晋中市榆次区和沈阳大潘镇的蔬菜大棚进行采样, 被选择进行采样的大棚尽可能集中以控制土壤类型的统一性, 采样位置分布如图 1所示.
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图 1 采样区位置示意 Fig. 1 Schematic diagram of sampling area |
调查发现, 由于蔬菜大棚由国家、集体和个人三者共同出资建设, 不同地区蔬菜大棚的种植年限有明显差异, 种植年限断续, 同一年限大棚集中式分布.因此根据实际情况在采样过程中, 天津市武清区河西务镇蔬菜大棚选择的种植年限为4、10、12和16 a, 内蒙古自治区乌兰察布市鸿茅镇蔬菜大棚选择的种植年限为4、8、12和16 a, 山西省晋中市榆次区蔬菜大棚选择的种植年限为2、10和16 a, 沈阳大潘镇的蔬菜大棚种植年限均超过20 a, 每个年限选取3个大棚为代表.考虑到蔬菜种类的影响, 所选择的大棚蔬菜种植类型为叶菜类, 以便进行比较.对不同耕种年限的蔬菜大棚进行土壤采样, 按S形在每个大棚分别取5个样点, 分别采取0~20 cm的表层样品, 且每个样点由附近的3个采样点采集的样品混合而成.
将土壤样品中的植物残骸等杂物全部剔除干净后通过200目土壤筛, 在室内晾晒自然风干后, 充分混匀装入密封袋中备用.利用四分法将采集土样分为两部分, 其中一部分用于测定设施蔬菜土壤中稀土元素含量, 另一部分用于测定其理化性质.应注意在储存期间避免日光、高温、潮湿和酸碱气体等因素的影响.
1.3 样品分析 1.3.1 土壤稀土元素含量的测定土壤稀土元素含量测定采用电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES).准确称取0.500 g样品于聚四氟乙烯烧杯中, 取少量超纯水加入烧杯中润湿土样, 准确滴入10 mL HCl, 在通风橱内的电热板上低温加热, 初步溶解样品, 待蒸发至约剩3 mL时, 加入5 mL HNO3、5 mL HF和3 mL HClO3, 加盖后继续加热1 h后开盖, 电热板温度控制在150℃, 继续加热除硅, 经常摇动烧杯以保证飞硅效果.当烧杯中开始冒浓厚白烟时盖上烧杯盖, 进一步分解附着在烧杯壁上的黑色有机碳化物, 待其消失后开盖, 驱赶白烟并蒸至样品呈粘稠状.若未消解完全, 可补加3 mL HNO3、3 mL HF和1 mL HClO3.消解完全后取下烧杯, 稍冷后加入3 mL 50% HCl溶液, 温热溶解可溶性残渣, 冷却后转移至50 mL容量瓶中加超纯水定容, 摇匀.将待测液静置24 h后上机测定.
1.3.2 土壤理化性质的测定电导率：电极法(HJ 802-2016), 水土比为5∶1, 测定温度为25℃±1℃; pH值：电位法(NY/T 1377-2007), 水土比为5∶1, 测定温度为25℃±1℃; 有机质：0.5 mol·L-1 HCl浸提-元素分析仪法; 全氮：AA3全自动连续流动分析仪法; 有效磷：0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-钼锑抗比色法; 速效钾：1.0 mol·L-1 NH4OAc浸提-火焰光度计法.
1.4 稀土元素特征参数计算稀土元素特征参数包括(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Gd/Yb)N、δEu和δCe等.参数根据球粒陨石标准化值进行计算.计算公式如下：
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本研究采用Excel 2017进行数据整理及统计检验; 采用SPSS 22.0统计计算土壤理化性质、稀土元素之间的相关性分析等.
2 结果与分析 2.1 设施菜地土壤稀土元素的分布中国北方典型设施菜地土壤稀土元素的含量及特征值见表 1.4个地区设施菜地土壤稀土元素的含量从高到低依次为：辽宁沈阳(SY) > 天津武清(WQ) > 内蒙古乌兰察布(WLCB) > 山西晋中(JZ).辽宁沈阳土壤中稀土元素总量(REE)范围为146.52~158.76 mg·kg-1, 均值为152.34mg·kg-1; 天津武清土壤中REE的范围为92.16~137.69mg·kg-1, 均值115.03 mg·kg-1; 内蒙古乌兰察布土壤中REE的范围为91.38~118.84 mg·kg-1, 均值为108.03mg·kg-1; 山西晋中榆次土壤中REE的范围为97.62~111.27 mg·kg-1, 均值为102.43mg·kg-1. 4个地区设施菜地土壤中稀土元素的含量均低于其所在省份的背景值(辽宁：233.8 mg·kg-1; 天津：189.74 mg·kg-1; 山西：105.2 mg·kg-1; 内蒙古：132.95 mg·kg-1)[23], 也明显低于全国土壤背景值[24]. Zhu等[25]对天津土壤研究获得了相似的结果.商博东[26]的研究对天津市蔬菜中稀土元素的检测发现, 叶菜中稀土元素的总量在0.1mg·kg-1左右, 蔬菜有一定的带出, 但量有限.而本课题组对土壤中稀土元素的形态进行分析时发现, 可溶态的稀土含量非常低, 由于灌水造成的稀土淋滤也很少.因此土壤稀土元素含量明显低于土壤背景值的原因需要进一步分析研究.
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表 1 不同地区设施菜地土壤稀土元素的含量/mg·kg-1 Table 1 Concentrations of rare earth elements in protected vegetable soil in different regions/mg·kg-1 |
从设施菜地土壤中稀土元素的平均值看, 天津武清由高到低依次为：Ce > La > Nd > Pr > Sm > Gd > Dy > Yb > Er > Ho > Eu > Tb > Tm > Lu, 山西晋中土壤中稀土元素的平均值由高到低依次为：Ce > La > Nd > Pr > Sm > Gd > Dy > Yb > Er > Eu > Ho > Tb > Tm > Lu; 内蒙古乌兰察布土壤中稀土元素的平均值由高到低依次为：Ce > La > Nd > Pr > Sm > Gd > Dy > Er > Yb > Eu > Ho > Tb > Tm > Lu; 辽宁沈阳土壤中稀土元素的平均值由高到低依次为：Ce > La > Nd > Pr > Sm > Gd > Dy > Yb > Er > Eu > Ho > Tb > Tm > Lu. 4个地区土壤稀土元素的分布规律基本上与Oddo-Harkins的分布规则吻合.
2.2 设施菜地土壤稀土元素的分馏模式以球粒陨石为参照对设施菜地土壤进行标准化, 可以获得稀土元素的分馏模式(图 2).从图 2可知, 4个地区土壤中稀土元素的分馏模式一致, 均向右倾斜, 说明4地的REEs具有相似的分馏特征.分馏模式中, La-Eu所在的曲线部分较陡, Eu-Lu所在的曲线部分较为平缓, 表明稀土元素中轻稀土元素LREE和重稀土元素HREE之间存在明显的分异, 轻稀土元素在土壤中明显富集, 与我国土壤稀土元素“北轻南重”的分布特征相符.
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图 2 设施菜地土壤稀土元素的球粒陨石标准化配分模式 Fig. 2 Distribution model of rare earth elements in protected vegetable soil after standardized with chondrite |
4地设施菜地土壤中轻稀土含量(LREE)与重稀土含量(HREE)的比值LREE/HREE(LR/HR)范围为4.60~7.85(表 2), 反映稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线斜率的参数(La/Yb)N值大于6, 二者均显示出土壤稀土元素具有轻稀土元素与重稀土元素之间分异明显、轻稀土元素明显富集的特征.
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表 2 研究区设施菜地土壤稀土元素的参数 Table 2 Rare earth element parameter in protected vegetable soil in study areas |
4地设施菜地土壤中反映轻稀土元素之间分馏程度的(La/Sm)N值为2.92~4.38, 显示轻稀土元素之间具有明显的分馏.反映重稀土元素之间分馏程度的(Gd/Yb)N值为1.01~2.20, 表明土壤重稀土元素之间存在较弱的分馏现象.
2.3 设施菜地土壤中的Ce异常和Eu异常土壤δEu和δCe值分别表征稀土元素Eu与Ce的异常程度.当δEu和δCe值大于1时, 称之为Eu、Ce的正异常; 当δEu和δCe值小于1时, 称之为Eu、Ce的负异常.设施菜地表层土壤中稀土元素Ce的异常值(δCe)见表 2.从中可知, 天津武清的δCe值范围为0.93~1.48, 山西晋中的δCe值范围为0.96~0.99, 内蒙古乌兰察布的δCe值范围为0.75~0.98, 而辽宁沈阳的δCe值范围为1.00~1.06.4个地区土壤中Ce的异常不明显或为弱的Ce正异常.
δCe值可用于反映土壤氧化还原环境.通常, Ce3+容易氧化为Ce4+并被氢氧化物、氧化锰和氧化铁吸附[27, 28].在碱性、氧化环境中, 再加上吸附能力较强的黏土矿物如蛭石等的存在, 有利于Ce的富集.土壤溶液中, 稀土以三价形式存在, 随湿度和酸度的增加, Ce3+被氧化为Ce4+, 发生水解而富集, 导致Ce呈正异常[29].
设施菜地表层土壤中的Eu异常值(δEu)如表 2所示. δEu值在天津武清的设施土壤中范围为0.42~0.68, 在山西晋中的范围为0.55~0.62, 在内蒙古乌兰察布的范围为0.47~0.65, 在辽宁沈阳的范围为0.54~0.67.4地设施土壤样品均显示出明显的负Eu异常.在土壤稀土分布模式中Eu处呈现“V”型变化趋势, 同样表明稀土分配模式为Eu亏损型.一般认为, 在碱性、氧化环境中, Eu3+被淋滤至下层再被还原形成Eu2+而淋失, 导致Eu呈负异常[29].
2.4 设施菜地不同耕种年限土壤中稀土元素变化特征图 3显示了武清、乌兰察布和晋中等地不同耕种年限设施菜地表层土壤中LREE、HREE和REE变化特征.从中可知, 3地设施土壤LREE和REE随耕种年限的增加整体均显示出下降趋势, HREE随耕种年限的增加小幅度波动, 变化规律不明显.
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图 3 研究区不同耕种年限设施土壤稀土元素的含量变化特征 Fig. 3 Variation in REEs concentrations in the soil of different cultivation years |
影响设施菜地土壤稀土元素的含量变化主要因素包括肥料使用、蔬菜种植与收割和灌溉等.根据当地种植户提供的施肥信息, 用于设施蔬菜栽培的复合肥年使用量约为4 500 kg·hm-2, 包括硝硫基复合肥、硫酸钾复合肥、高钾高钙复合肥等, 基本没有稀土微肥的使用.因此除灌溉可能造成少量的稀土元素淋失外, 造成土壤稀土元素含量减少的根本原因是蔬菜的种植和收割.这是因为温室大棚内土壤复种率高、播种密度大并且农作物生长速度较快, 对农作物吸收稀土元素产生促进作用, 土壤稀土元素特别是轻稀土元素会通过生物作用而富集在果蔬等农作物体内, 从而造成稀土元素总量以及轻稀土含量随耕作年限增加而降低[30~32].
表 3显示了3个区域不同耕种年限设施菜地表层土壤中稀土元素地球化学特征值的变化特征.从中可知, 随着耕作年限的增加, 天津武清和内蒙古乌兰察布设施土壤稀土元素的特征值LR/HR、(La/Sm)N和δEu均有所降低, (Gd/Yb)N和δCe有所增加; 山西晋中设施土壤稀土元素的特征值的变化不具有规律性.天津武清和内蒙古乌兰察布土壤稀土元素特征值δEu和δCe的变化, 与蔬菜生长过程中吸收轻稀土元素以及随土壤湿度、酸度的增加, Ce呈正异常和Eu呈亏损为负异常相一致; 而土壤(La/Sm)N降低和(Gd/Yb)N增加, 可能与植物对稀土元素的差异性吸收有关[26, 33].
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表 3 设施菜地不同耕种年限表层土壤中稀土元素参数变化 Table 3 Changes in REEs parameters in topsoil with different cultivation years |
3 讨论
土壤稀土元素含量变化特征受成土母质、土壤类型、土壤理化性质、土壤氧化还原电位和黏土矿物等因素的影响, 而设施菜地土壤环境复杂, 区别于自然环境下的风化淋溶等作用, 受人为干扰程度较深, 农田覆膜、灌溉排水、调节大棚温度和施加土壤改良剂等外界行为均对土壤理化性质及稀土元素分布特征产生影响.
有研究表明, 设施菜地土壤长期高强度种植, 最能体现土壤理化性质发生变化的是土壤容重、pH、电导率EC和有机质、有效磷、速效钾及硝态氮等土壤养分的累积[17~21].本课题组在对天津设施菜地土壤进行研究时也发现类似的特征[34, 35].因此本文以天津武清设施菜地土壤为例, 讨论在人为强干预条件下, 设施菜地土壤稀土元素对土壤理化性质变化的响应, 以及稀土元素特征值对大棚土壤环境变化示踪作用的可行性.
3.1 土壤容重与含水率本研究发现, 天津武清设施菜地土壤的容重为1.35~1.87 g·cm-3, 土壤的含水率为20.3%~26.7%.土壤容重与REE和LREE之间呈弱负相关关系, 但与HREE基本不相关(图 4), 这与土壤容重随着耕作年限增加而增加, REE和LREE有所减少, 而HREE变化不明显相关.土壤含水率与REE和LREE之间呈弱的正相关关系(图 4), 由于REE和LREE的水解强度和活性随着pH值的增加而增加[36, 37], 土壤含水率增加, 有利于REE和LREE的水解.而在碱性环境中, 土壤中的负基团更容易与溶解的稀土结合[38], 从而造成土壤含水率与REE和LREE之间存在正的相关关系.
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图 4 设施土壤容重和含水率与稀土元素含量之间的相关关系 Fig. 4 Relationships between soil bulk density, soil moisture content and REEs concentrations |
皮尔逊相关分析表明, 土壤容重和含水率与稀土元素关系密切(表 4).土壤容重和含水率与δCe之间存在显著的正相关关系, 相关系数分别为0.869(P < 0.01)和0.573(P < 0.05), 与δEu之间存在显著的负相关关系, 相关系数分别为-0.878(P < 0.01)和-0.543(P < 0.05).设施蔬菜的高强度种植和灌溉过程中造成了土壤容重增加和含水率增高, Eu3+被淋滤至下层再被还原形成Eu2+而淋失, 造成Eu呈负异常; 而随着湿度、酸度的增加, Ce3+被氧化为Ce4+, 发生水解而富集, 导致Ce呈正异常.同时, 由于蔬菜种植过程造成的土壤容重增加, 进而与δCe成正相关但和δEu成负相关关系.
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表 4 设施菜地土壤稀土元素与土壤理化性质的相关性分析 Table 4 Pearson correlation between REEs and soil physical and chemical properties in the soils |
土壤容重与稀土元素的(Gd/Yb)N和(La/Sm)N等参数之间存在显著的相关关系, 相关系数分别为0.896(P < 0.01)和-0.676(P < 0.05), 其原因同样与随着耕作年限增加, 土壤容重增加而同时(Gd/Yb)N值变大、(La/Sm)N变小有关.土壤含水率与(Gd/Yb)N、(La/Yb)N和(La/Sm)N之间存在显著的相关关系, 相关系数分别为0.972(P < 0.01)、0.614和-0.702(P < 0.05).土壤含水率与稀土元素特征值之间的关系, 可能与设施蔬菜的高强度种植和灌溉过程中土壤pH下降, 降低了土壤对Yb的吸附亲和力, 更容易被淋失, (Gd/Yb)N和(La/Yb)N变大, 且蔬菜对轻稀土元素的选择性吸收有关[39].
3.2 土壤pH值与土壤盐度设施菜地土壤的pH值为7.49~7.62, 均值为7.36, 呈弱碱性, 随种植年限增加, pH值降低, 表明温室蔬菜栽培后土壤的pH值下降, 出现酸化趋势.设施菜地土壤中EC的范围为0.36~0.61 mS·cm-1, 均值为0.46 mS·cm-1, 随种植年限增加有所增加.Kingery等[40]的研究认为, 当土壤的EC > 0.4 mS·cm-1时, 土壤发生盐渍化, 植物生长会受到影响.研究区设施土壤的EC值略高于此限值, 需注意土壤次生盐渍化的可能性.
土壤pH和EC与REE、LREE和HREE之间基本不相关(图 5), 表明土壤稀土元素的含量变化无法反映土壤pH和EC的变化.皮尔逊相关分析表明, 设施土壤中稀土元素参数(Gd/Yb)N、(La/Yb)N、(La/Sm)N、δCe和δEu与土壤pH和EC之间存在较弱的相关关系(表 4).一般认为, pH增大, 黏土矿物对稀土元素的吸附能力增强, 含元素Fe和Mn的胶体或氧化物优先吸附重稀土元素, 重稀土在碱性土壤中相对富集[41].而随着pH值的降低, 酸性环境较碱性环境稀土有更高的溶解度, 发生迁移[42, 43].由于设施菜地土壤种植过程中, 虽然土壤发生酸化, 但总体为弱碱性土壤, 因此对土壤中稀土元素的影响较弱, 稀土元素特征值的变化无法反映pH的变化.需要在今后的研究中选择从碱性变化到酸性的设施菜地土壤进行稀土元素的示踪研究.
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图 5 设施土壤pH、EC与稀土元素含量之间的相关关系 Fig. 5 Relationships between pH, EC, and REEs concentrations in the soils |
温室菜地土壤ω[全氮(TN)]变化范围为0.65~1.19g·kg-1, 均值为0.85 g·kg-1, 比大棚附近的大田菜地土壤的TN高240%.温室菜地土壤ω[有机质(SOM)]、ω[有效磷(AP)]和ω[速效钾(AK)]的平均值分别是3.20%、50.01 mg·kg-1和22.56mg·kg-1, 也显著高于大棚附近的大田菜地土壤, 分别是大田菜地土壤的1.04、29.9和3.76倍.这说明在温室种植过程中, 菜地土壤养分富集, 肥料大量使用是造成土壤养分富集的主要因素[44].
分析发现, 土壤养分中除SOM与REE、LREE之间存在负的相关关系外, TN、AP和AK等REE、LREE和HREE之间基本不存在相关关系(图 6).
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图 6 设施土壤养分与稀土元素含量之间的相关关系 Fig. 6 Relationships between soil nutrients and REEs concentrations in the soils |
皮尔逊相关分析表明(表 4), 设施土壤中稀土元素的参数δEu与土壤SOM之间存在显著的正相关关系, 相关系数为0.527(P < 0.05).土壤SOM可以直接与稀土离子结合成络合物或螯合物, 使稀土元素富集在土壤环境中, 有机组分含量越高, 被结合的稀土元素含量越高[45].土壤环境中有机质的分解需要消耗氧气, 在土壤氧化条件下易被分解, 在还原条件下能够较稳定地存在.由于人工堆肥和施加肥料等, 土壤SOM的含量有所提升, 容易造成土壤环境趋于还原状态, 而Eu离子在氧化条件下, 以三价离子形态存在, 不呈现分馏现象, 在还原条件下, 以二价离子形态存在, 表现为与其他稀土元素发生分馏, 出现Eu异常状态.
设施土壤中稀土元素的参数(Gd/Yb)N与土壤SOM和TN之间存在显著的负相关关系, 相关系数分别为-0.538和-0.516(P < 0.05).研究发现, 土壤中各重稀土元素与TN显著正相关, 其中元素Yb与TN线性回归曲线斜率比Gd与TN线性回归曲线斜率较大, 因此(Gd/Yb)N比值主要受元素Yb影响, 当土壤TN含量增加时, (Gd/Yb)N比值降低, 二者之间呈现负相关[46].
4 结论(1) 中国北方4个地区设施菜地表层土壤中稀土元素含量依次为：辽宁沈阳(SY) > 天津武清(WQ) > 内蒙古乌兰察布(WLCB) > 山西晋中(JZ), 均低于其所在省份的土壤背景值和我国土壤背景值.
(2) 4个地区土壤中的稀土元素的配分模式基本均表现为向右倾斜特征, 轻稀土元素在土壤中明显富集.土壤中轻稀土元素之间分馏明显, 而重稀土元素之间存在较弱的分馏.土壤中Eu具有明显的负异常, Ce无异常或具有弱的正异常.
(3) 随着耕作年限的加长, 设施土壤的REE和LREE值有所下降, HREE值变化不明显, (La/Sm)N和δEu有所降低, (Gd/Yb)N和δCe有所增加.
(4) 天津武清设施菜地土壤稀土元素的δCe、δEu、(La/Yb)N和(Gd/Yb)N等特征值与土壤理化性质特别是土壤容重、土壤含水率和土壤有机质之间有较明显的相关关系, 表明δCe、δEu、(La/Yb)N和(Gd/Yb)N等稀土元素特征值可作为示踪元素, 对人类活动对土壤的干扰强度进行表征.
| [1] |
沈仁芳, 王超, 孙波. "藏粮于地、藏粮于技"战略实施中的土壤科学与技术问题[J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(2): 135-144. Shen R F, Wang C, Sun B. Soil related scientific and technological problems in implementing strategy of "Storing grain in land and technology"[J]. Bulletin of the Chinese Academy of Sciences, 2018, 33(2): 135-144. |
| [2] |
徐明岗, 卢昌艾, 张文菊, 等. 我国耕地质量状况与提升对策[J]. 中国农业资源与区划, 2016, 37(7): 8-14. Xu M G, Lu C A, Zhang W J, et al. Situation of the quality of arable land in China and improvement strategy[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2016, 37(7): 8-14. |
| [3] | Meryem B, Ji H B, Gao Y, et al. Distribution of rare earth elements in agricultural soil and human body (scalp hair and urine) near smelting and mining areas of Hezhang, China[J]. Journal of Rare Earths, 2016, 34(11): 1156-1167. DOI:10.1016/S1002-0721(16)60148-5 |
| [4] |
王哲, 赵莹晨, 骆逸飞, 等. 内蒙古白云鄂博矿区土壤稀土元素污染特征及评价[J]. 环境科学, 2021, 42(3): 1503-1513. Wang Z, Zhao Y C, Luo Y F, et al. Characteristics and evaluation of soil rare earth element pollution in the Bayan Obo mining region of Inner Mongolia[J]. Environmental Science, 2021, 42(3): 1503-1513. |
| [5] | Jin S L, Hu Z J, Man B Y, et al. Application of phosphate-containing materials affects bioavailability of rare earth elements and bacterial community in soils[J]. Science China Technological Sciences, 2019, 62(9): 1616-1627. DOI:10.1007/s11431-018-9426-3 |
| [6] | Tyler G. Rare earth elements in soil and plant systems - a review[J]. Plant and Soil, 2004, 267(1-2): 191-206. DOI:10.1007/s11104-005-4888-2 |
| [7] | Song Z L, Wu Y T, Yang X M, et al. Effects of topography and vegetation on distribution of rare earth elements in calcareous soils[J]. Acta Geochimica, 2017, 36(3): 469-473. DOI:10.1007/s11631-017-0198-7 |
| [8] | Bryanin S V, Sorokina O A. The first data on the vertical REE distribution in taiga soils of the Russian Far East[J]. Doklady Earth Sciences, 2015, 464(2): 1053-1057. DOI:10.1134/S1028334X15100104 |
| [9] | Li Q Q, Zhong H Q, Cao Y. Effective extraction and recovery of rare earth elements (REEs) in contaminated soils using a reusable biosurfactant[J]. Chemosphere, 2020, 256. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.127070 |
| [10] |
刘普灵, 田均良, 周佩华, 等. 土壤侵蚀稀土元素示踪法实验研究[J]. 稀土, 2001, 22(2): 37-40. Liu P L, Tian J L, Zhou P H, et al. Experimental study on soil erosion by stable rare earth element tracer method[J]. Chinese Rare Earths, 2001, 22(2): 37-40. |
| [11] |
马生明, 朱立新, 王之峰, 等. 冲积平原区土壤中稀土元素分布模式及其示踪作用[J]. 物探与化探, 2006, 30(2): 100-103. Ma S M, Zhu L X, Wang Z F, et al. The distribution patterns of rare earth elements (REE) in soil and their tracing role in alluvial plain[J]. Geophysical & Geochemical Exploration, 2006, 30(2): 100-103. |
| [12] |
杨恬, 朱照宇, 吴翼, 等. 中国东部地带表土稀土元素的地球化学特征[J]. 地学前缘, 2010, 17(3): 233-241. Yang T, Zhu Z Y, Wu Y, et al. Rare earth elements geochemistry in topsoils from the eastern part of China[J]. Earth Science Frontiers, 2010, 17(3): 233-241. |
| [13] | FAO and WWC. Towards a water and food secure future. Critical perspectives for policy-makers. White paper. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations and Marseille[R]. World Water Council, 2015. |
| [14] | Tsitsimpelis I, Wolfenden I, Taylor C J. Development of a grow-cell test facility for research into sustainable controlled-environment agriculture[J]. Biosystems Engineering, 2016, 150: 40-53. DOI:10.1016/j.biosystemseng.2016.07.008 |
| [15] | Holvoet K, Sampers I, Seynnaeve M, et al. Agricultural and management practices and bacterial contamination in greenhouse versus open field lettuce production[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2015, 12(1): 32-63. |
| [16] | 国家统计局. 中国统计年鉴-2018[M]. 北京: 中国统计出版社, 2018. |
| [17] | Yao Z Y, Xing J J, Gu H P, et al. Development of microbial community structure in vegetable-growing soils from open-field to plastic-greenhouse cultivation based on the PLFA analysis[J]. Journal of Soils and Sediments, 2016, 16(8): 2041-2049. |
| [18] | Bai L Y, Zeng X B, Su S M, et al. Heavy metal accumulation and source analysis in greenhouse soils of Wuwei District, Gansu Province, China[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(7): 5359-5369. |
| [19] | Han J P, Luo Y H, Yang L P, et al. Acidification and salinization of soils with different initial pH under greenhouse vegetable cultivation[J]. Journal of Soils and Sediments, 2014, 14(10): 1683-1692. |
| [20] |
韩江培. 设施栽培条件下土壤酸化与盐渍化耦合发生机理研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2015. Han J P. The mechanisms for the coexistence of soil acidification and salinization under greenhouse cultivation[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2015. |
| [21] |
曾希柏, 白玲玉, 苏世鸣, 等. 山东寿光不同种植年限设施土壤的酸化与盐渍化[J]. 生态学报, 2010, 30(7): 1853-1859. Zeng X B, Bai L Y, Su S M, et al. Acidification and salinization in greenhouse soil of different cultivating years from Shouguang City, Shandong[J]. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(7): 1853-1859. |
| [22] | Shi W M, Yao J, Yan F. Vegetable cultivation under greenhouse conditions leads to rapid accumulation of nutrients, acidification and salinity of soils and groundwater contamination in South-Eastern China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2009, 83(1): 73-84. |
| [23] | 中国环境监测总站. 中国土壤元素背景值[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1990. |
| [24] |
魏复盛, 刘廷良, 滕恩江, 等. 我国土壤中稀土元素背景值特征[J]. 环境科学, 1991, 12(5): 78-82. Wei F S, Liu T L, Teng E J, et al. A survey on the background contents of 15 rare earth elements in Chinese soil[J]. Environmental Science, 1991, 12(5): 78-82. |
| [25] | Zhu Z Z, Wang Z L, Li J, et al. Distribution of rare earth elements in sewage-irrigated soil profiles in Tianjin, China[J]. Journal of Rare Earths, 2012, 30(6): 609-613. |
| [26] | 商博东, 张明月, 吴颖虹, 等. 天津市蔬菜中稀土元素的污染状况及其食用风险评估研究[R]. 天津: 天津市疾病预防控制中心, 2016. |
| [27] | Zhou W X, Han G L, Liu M, et al. Geochemical distribution characteristics of rare earth elements in different soil profiles in Mun River Basin, Northeast Thailand[J]. Sustainability, 2020, 12(2). DOI:10.3390/su12020457 |
| [28] | Nakada R, Takahashi Y, Tanimizu M. Isotopic and speciation study on cerium during its solid-water distribution with implication for Ce stable isotope as a paleo-redox proxy[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2013, 103: 49-62. |
| [29] | Condie K C, Dengate J, Cullers R L. Behavior of rare earth elements in a paleoweathering profile on granodiorite in the Front Range, Colorado, USA[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, 59(2): 279-294. |
| [30] |
袁丽娟, 郭孝培, 魏益华, 等. 赣南典型稀土矿区周边土壤和动植物产品中稀土元素组成特征及其健康风险评价[J]. 环境化学, 2019, 38(8): 1850-1863. Yuan L J, Guo X P, Wei Y H, et al. Compositions and health risk assessment of rare-earth elements in soil, animal and plant products around rare earth mining area in Southern Jiangxi province[J]. Environmental Chemistry, 2019, 38(8): 1850-1863. |
| [31] |
周新, 董学林, 孙勇, 等. 鄂西北某稀土矿区果蔬和肉类中稀土元素含量及健康风险评价[J]. 现代预防医学, 2020, 47(19): 3500-3504. Zhou X, Dong X L, Sun Y, et al. Rare earth element content and health risk assessment of fruits, vegetables and meat in a rare earth mining area in northwest Hubei province[J]. Modern Preventive Medicine, 2020, 47(19): 3500-3504. |
| [32] |
李小飞, 陈志彪, 张永贺, 等. 稀土矿区土壤和蔬菜稀土元素含量及其健康风险评价[J]. 环境科学学报, 2013, 33(3): 835-843. Li X F, Chen Z B, Zhang Y H, et al. Concentrations and health risk assessment of rare earth elements in soil and vegetables from a mining area in Fujian Province[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2013, 33(3): 835-843. |
| [33] | Mleczek P, Borowiak K, Budka A, et al. Relationship between concentration of rare earth elements in soil and their distribution in plants growing near a frequented road[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2018, 25(24): 23695-23711. |
| [34] |
王子璐. 天津设施(蔬菜)土壤酸化与次生盐渍化变化特征及成因分析[D]. 天津: 天津师范大学, 2017. Wang Z L. Analysis on characteristics and genesis of soil acidification and secondary salinization in agriculture(vegetables) in Tianjin[D]. Tianjin: Tianjin Normal University, 2017. |
| [35] |
苗钰婷. 天津市武清区设施(蔬菜)土壤微生物量和酶活性的变化规律及其与土壤肥力的关系[D]. 天津: 天津师范大学, 2019. Miao Y T. Changes of soil microbial biomass and enzyme activities in facilities (vegetables) and their relationship with soil fertility in Wuqing District, Tianjin[D]. Tianjin: Tianjin Normal University, 2019. |
| [36] | Compton J S, White R A, Smith M. Rare earth element behavior in soils and salt pan sediments of a semi-arid granitic terrain in the Western Cape, South Africa[J]. Chemical Geology, 2003, 201(3-4): 239-255. |
| [37] | Hu Z Y, Haneklaus S, Sparovek G, et al. Rare earth elements in soils[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2006, 37(9-10): 1381-1420. |
| [38] | Han G L, Song Z L, Tang Y. Geochemistry of rare earth elements in soils under different land uses in a typical karst area, Guizhou Province, Southwest China[J]. Canadian Journal of Soil Science, 2017, 97(4): 606-612. |
| [39] |
高效江, 章申, 王立军. La3+、Yb3+在土壤和矿物中的吸附特征及其环境意义[J]. 中国环境科学, 1999, 19(2): 149-152. Gao X J, Zhang S, Wang L J. The adsorption of La3+ and Yb3+ on soil and mineral and its environmental significance[J]. China Environmental Science, 1999, 19(2): 149-152. |
| [40] | Kingery W L, Wood C W, Delaney D P, et al. Impact of long-term land application of broiler litter on environmentally related soil properties[J]. Journal of Environmental Quality, 1994, 23(1): 139-147. |
| [41] |
孙红福, 赵峰华, 张梦, 等. 煤矿酸性水中稀土元素的分布模式及影响因素[J]. 中国矿业大学学报, 2012, 41(2): 282-288. Sun H F, Zhao F H, Zhang M, et al. Fractionation patterns and influence mechanism of rare earth elements in acid mine drainage[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2012, 41(2): 282-288. |
| [42] | González R M, Cánovas C R, Olías M, et al. Rare earth elements in a historical mining district (south-west Spain): Hydrogeochemical behaviour and seasonal variability[J]. Chemosphere, 2020, 253. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.126742 |
| [43] | Mihajlovic J, Rinklebe J. Rare earth elements in German soils-a review[J]. Chemosphere, 2018, 205: 514-523. |
| [44] | Riffaldi R, Saviozzi A, Levi-Minzi R, et al. Organically and conventionally managed soils: characterization of composition[J]. Archives of Agronomy and Soil Science, 2003, 49(4): 349-355. |
| [45] |
黄圣彪, 王子健, 彭安. 稀土元素在土壤中吸持和迁移的研究[J]. 农业环境保护, 2002, 21(3): 269-271. Huang S B, Wang Z J, Peng A. Adsorption/desorption, transfer of rare earth elements (REEs) in soil[J]. Agro-Environmental Protection, 2002, 21(3): 269-271. |
| [46] |
刘雅明. 华北地区典型设施(蔬菜)土壤稀土元素地球化学特征及影响因素[D]. 天津: 天津师范大学, 2021. Liu Y M. Geochemical characteristics and influencing factors of rare earth elements in typical greenhouse (vegetable) soils in North China[D]. Tianjin: Tianjin Normal University, 2021. |