Regional variation of extractable copper and cobalt in the topsoil of south-east Scotland

Abstract

The topsoil of more than 3 500 fields in the Border Region of Scotland had been sampled and copper and cobalt soluble in mild extractants measured to identify places where these metals are deficient for animals.Copper,The data have been analysed both by classical methods to assess the relationship between soil type as already Cobalt, mapped and metal concentration and by the newer geostatistical techniques of spatial analysis to provide local Topsoil, estimates and isarithmic ("contour") maps of the concentrations of the metals.Soil classification at Soil mapping, association level accounts for 22 per cent of the variance in copper, representing the effect of parent material.Spatial analysis, Soil on the sedimentary rock of the Old Red Sandstone, especially that of the Mountboy and Hobkirk Kriging, associations, contains less than 1.0 mg/kg of copper in many places and is regarded as deficient.Otherwise Scotland.there is little relation between soil classes and metal concentration.The sample semi-variograms for both copper and cobalt are isotropic and appear to combine three components of variation : a field-to-field or farm-to-farm component extending up to 3 km, a long range or geological component extending to 15 km and a non-spatial or "nugget" component, which accounted for 69 per cent of the variance in cobalt.Double spherical models were found to fit both semi-variograms better than any others, and these models were used to estimate the average metal concentrations of 1 km 2 square blocks optimally by kriging.Isarithmic maps of the metal concentrations and their error variances were made by contouring a fine mesh of estimates.Several small areas of copper-deficient soil (containing less than 1 mg of soluble copper/kg) areshown, and are associated with the Old Red Sandstone sediments and Fluvio-Glacial sands.There are also small patches of land with large concentrations of copper, some near towns probably resulting from pollution, others associated with volcanic rocks.Much of the region has soluble cobalt concentrations less than 0.25 mg/kg, the deficiency threshold.The error maps show that precision is generally acceptable but identify a few parts of the region in which sampling is too sparse for confidence. RÉSUMÉVariation régionale du cuivre et du cobalt de l'horizon supérieur du sol dans le sud-est de l'Ecosse Cuivre,On a prélevé des échantillons de l'horizon supérieur de plus de 3 500 champs dans les régions frontières de Cobalt, l'Ecosse et on a dosé leur teneur en cuivre et en cobalt solubles afin de repérer les lieux où ces métaux se Horizon supérieur, trouvent en concentration insuffisante pour la nutritition des animaux.On a procédé à l'analyse des données Cartographie, par les méthodes classiques, afin d'établir les rapports entre les types de sol cartographiés et la concentration Analyse spatiale, en métal, ainsi que par les plus récentes techniques géostatistiques de l'analyse spatiale pour fournir des Krigeage, estimations locales et des cartes des courbes de niveau (contour) de la concentration en métal.La Ecosse.classification des sols au niveau de l'association tient compte de 22 p. 100 des variations en cuivre, représentant l'influence de la roche mère.Les sols développés sur les roches sédimentaires du « Old Red Sandstone », surtout ceux des associations « Mountboy » et « Hobkirk », ont une teneur en cuivre de moins de 1,0 mg/kg dans plusieurs localités et sont considérés comme carencés.Autrement, il y a peu de rapports entre les classes de sol et la concentration en métal.Les semi-variogrammes des échantillons sont isotropiques pour le cuivre et le cobalt et semblent réunir trois composantes de variance : une composante champ-à-champ ou exploitation-à-exploitation s'étendant jusqu'à 3 km, une composante « longue distance » ou géologique allant jusqu'à 15 km, et une composante non spatiale ou « nugget » qui tient compte de 69 pour 100 des variations en cobalt.Les modèles sphériques doubles s'ajustent le mieux aux deux variogrammes et on a utilisé ces modèles pour l'estimation optimale par le krigeage de la moyenne des concentrations en métal dans des blocs de 1 k M 2 .Des cartes des concentrations en métal et des écarts de variance ont été établies à partir d'un étroit réseau d'estimations.Elles démontrent que plusieurs régions de faible étendue, présentent une carence en cuivre (avec une teneur soluble de moins de 1 mg/kg) et sont associées aux sédiments du vieux grès rouge et à des sables d'origine fluvio-glaciaire.On trouve aussi çà et là quelques terres riches en cuivre, certaines à proximité des villes à cause, sans doute, de la pollution urbaine et d'autres d'origine volcanique.Une grande partie de la région a une teneur en cobalt soluble de moins de 0,25 mg/kg, seuil critique de la carence.Les cartes des écarts montrent qu'en général la précision est acceptable, mais elles mettent en évidence certains endroits de la région où l'échantillonnage est trop faible pour que l'on puisse l'utiliser avec confiance.