天津市寶坻區土壤質量調查與評價

沈忱忱　沈光銀

摘 要：由于地質作用及人類活動的綜合影響，天津市寶坻區土壤中的營養元素及有毒有害元素的分布明顯不均衡。根據寶坻區1∶5萬綜合地質調查工作中的土壤地球化學測量成果，對寶坻區土壤質量現狀、土壤元素含量特征及成因、重金屬污染狀況進行了綜合分析，并對寶坻特色農業種植區土壤營養元素的含量特征進行了歸納總結。

關鍵詞：寶坻區；土壤質量；元素背景值；重金屬污染；特色農業區

中圖分類號：S151.9 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.06.013

土壤為農作物的生長提供了礦物質，土壤地球化學測量是研究土壤化學演化、生態地球化學評價的主要內容。土壤元素背景值是研究土壤環境質量現狀的重要內容，也是檢驗土壤環境質量的基礎數據；土壤污染特征揭示了土壤重金屬元素表生富集、農作物毒害性、生態化學污染及潛在的生態危險。在分析研究寶坻區農業土壤質量各項指標的基礎上，為科學評價土壤質量現狀、提高土壤生產力提供科學依據。

1∶5萬綜合地質調查區位于天津市北部寶坻區，南北長65 km，東西寬45 km，面積約1 510 km2。寶坻區地處“九河下梢”，歷史上曾因眾多河流攜帶大量沖積物的不斷淤積，形成了土壤的主要物質。本區土壤類型為潮土，又可細分為普通潮土、濕潮土、鹽化潮土和鹽化濕潮土4個亞類。

1 材料和方法

1.1 土壤樣品采集

為查明寶坻區土壤中化學元素的分布特征，在充分考慮土壤特征、成土母質、地形地貌、土地利用現狀等因素基礎上，系統采集了表層及深層土壤樣品。表層土壤采樣密度為1個·km-2，采樣深度0～20 cm，按每4 km2 采集1個進行組合樣品分析；深層土壤采樣密度每4 km2采集1個，采樣深度80～100 cm，采集50 cm的土柱，按每16 km2采集1個進行組合樣品分析[1]。

1.2 樣品分析方法

對所有樣土進行有機質、全氮、速效磷、速效鉀、pH 值等常規化驗；有機質采用重鉻酸鉀容量法；全氮采用半微量開氏法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀依據速效鉀和緩效鉀含量的測定標準進行測定；pH值用玻璃電極法測定；用等離子體質譜法（ICP-MS）測單元素含量。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性質

2.1.1 土壤酸堿程度 寶坻區土壤大部分呈堿性和弱堿性。弱堿性土壤面積1 289.41 km2，占土壤總面積的83.42%；堿性土壤面積250.17 km2，占土壤總面積的16.58%，主要分布在新開口-口東地區。

2.1.2 鹽漬化土壤分布特征 寶坻區分布有大面積的鹽漬化土壤，含鹽量大于0.1%的鹽漬化土壤約占總面積的56.91%[2]，鹽漬化類型主要為硫酸鹽-氯化物鹽漬土和氯化物-硫酸鹽鹽漬土（表1）。

2.2 土壤元素背景值特征及成因分析

2.2.1 表層與深層土壤元素背景值對比 從表2看出，常量元素分布特征是表層土Si、Na元素背景值高于深層土；表層土中Fe、Ca、Mg、K等元素背景值低于深層土。微量元素含量在土壤中的分布具有分帶性，表層土中P、N、S、Se、Pb、Cl、Cd、Hg等元素背景值明顯高于深層土；Mn、Mo、I等元素背景值明顯低于深層土[4]。

出現表層與深層土壤元素背景值分布特征的原因是：表層土中Si、Na元素高背景值，而深層土中Fe、Ca、Mg、K等元素高背景值的原因主要與母質來源和沉積環境有關。與深層土相比，表層土的母質中含河流相沉積物偏多，長石、石英等機械顆粒含量相對偏高，粘土礦物含量偏低。長石、石英等機械顆粒富含Si、Na元素，粘土礦物富含Fe、Mg等元素。Ca元素在深層土偏高主要與碳酸鹽淋溶沉積作用有關。

表層土的P、N元素背景值明顯高于底層土，主要與農田施肥、使用農藥有關，其次為“三廢”排放的影響；S元素在表層土中富集因素包括農田施肥、SO2降塵、土壤鹽漬化等，Se、Pb、Cd、Hg等元素在表層土壤中富集主要與“三廢”污染物有關[5]；Cl元素在表層土中富集主要與土壤鹽漬化有關；深層土壤Mn元素背景值偏高主要與土壤潛育化有關；由于I元素容易富集在有機質含量高的土壤中，所以表層土壤中I元素含量高與表層土壤中富含有機質關系密切。

2.2.2 寶坻區土壤背景值與天津和全國背景值對比 將寶坻區土壤背景值與天津市及全國土壤背景值進行比較，寶坻區土壤中Ca、Mg、S、Cl、I、Cu、Mn、As、Hg等元素含量與天津市背景值相比偏低，這與本區地勢比天津市大部分地區偏高有關；Fe、Na、Si、Co、Cr、Ni、Zn、P、Pb等元素比天津市背景值偏高，這與本區土壤母質富含元素的特征有關[6]。

寶坻區土壤中Si元素含量偏低，Fe、Mg、K、Na等常量元素和多數微量元素含量高于全國背景值。其原因是寶坻區地處九河下梢，大部分地勢低洼，粘土分布面積大。本區粘土主要礦物成分為伊利石，富含Fe、Mg、K等元素，而且強烈吸附多種微量元素；Mo元素含量低于全國背景值，與Mo元素地表環境下化學特征有關，在北方堿性土壤中其背景值較低；本區Hg元素背景值明顯低于全國[7]，說明本區土壤Hg污染程度比全國要輕。

2.3 土壤重金屬污染現狀調查

選擇寶坻區污染程度相對較高，對人類健康影響較大的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn作為土壤污染評價因子，以國家環保局1995年頒發的《土壤環境質量評價標準》（GB15618-1995）作為土壤污染評價標準值[8]。

As元素在表層土壤中不存在污染，表層土壤中As元素背景值區主要分布在史各莊-新開口-王卜莊-大鐘莊以南地區，以北為尚清潔區，總體表現南部As元素含量比北部偏低。

土壤中Cd元素大部分為背景區或尚清潔區，背景區集中在史各莊-王卜莊-林亭口-大鐘莊以南地區，總面積1 400.61 km2，占寶坻區總面積的92.80%，輕度污染土壤只分布在高家莊鎮，總面積100.34 km2，占寶坻區總面積的7.20%。

表層土壤中Cr分為背景區或尚清潔區，在牛道口-口東-周良以西為背景區，以東為尚清潔區。Cu元素分為背景區或尚清潔區，其中牛道口-口東-黃莊以東為尚清潔區，以西為背景區。Hg元素處于背景區或尚清潔區，其中尚清潔區集中在寶坻城關鎮附近。Ni元素在寶坻城關鎮附近為輕度污染區，其余地區屬背景區或尚清潔區，其中尚清潔區集中在牛道口-口東-大白莊以東。Pb元素只在城關鎮、高家莊鎮零星地區存在輕度污染，其余地區為背景區或尚清潔區。Zn元素處于背景區或尚清潔區，其中背景區主要集中在牛道口-口東-牛家牌以西地區，以東屬尚清潔區。

寶坻區土壤綜合污染程度見寶坻區土壤重金屬綜合污染程度（圖1）和寶坻區土壤重金屬污染狀況統計（表3）。

2.4 特色農業區土壤營養元素含量特征

2.4.1 林亭口“三辣”產品種植區 辣椒、大蒜、大蔥俗稱“三辣”。辣椒對土壤質量要求不甚嚴格，砂質土、粘土和壤土均能生長，但以肥沃、排水良好的砂質土為宜。大蔥、大蒜適宜在質地松散的砂質土或含有機質豐富的粘土中種植。大蔥、大蒜的根系不發達，在土壤中分布淺，吸水、吸肥能力弱，對土壤濕度要求較高，因此土壤要保持濕潤、富含有機質[9]。

寶坻“三辣”主要分布在林亭口鎮，土壤為灰黑色中-重壤質濕潮土，在20～60 cm深度夾一層腐殖質，可作為補充植物營養物質的備用庫。土壤母質為沖積、湖積沙質粘土。

林亭口附近“三辣”產區土壤特征：土壤多種營養元素含量適中，土壤呈弱堿性，有效N∶P∶K=10∶2∶20，CaO∶MgO∶K2O=70∶100∶107；土壤陽離子代換量較高，保水保肥能力強，有后勁；箭桿河從西北向東南從該鄉流過，地形在此變緩，從上游帶來大量營養物質在此沉積；地勢低洼，土壤濕潤；土壤無鹽漬化；水質好，水源有保證。

2.4.2 牛道口綠色農產品種植區 牛道口鄉土壤為潮白河、泃河沖洪積砂質土及沙質粘土，土壤無鹽漬化，本區為淡水區，地下水豐富，水質好，以種植小麥、玉米等旱田作物為主，并種植少量蔬菜。

本種植區土壤pH值一般為7.8～8.8，呈弱堿性，土壤陽離子代換量屬中等水平。與寶坻區土壤元素平均含量比較，Na、Si、Pb、P等元素含量明顯偏高；K、Zn、B、Mo、Fe、Ca、Mg、S等多種營養元素含量不足，土壤肥力水平偏低；土壤中Hg、Cd、Cr等污染元素含量低于國家綠色食品產地土壤質量標準，可作為綠色農產品種植基地。

2.4.3 王卜莊特色農產品種植區 本種植區土壤母質為沖積、湖沼積砂質粘土，低洼區為湖沼積粘土，本種植區為全淡水區，水源為河水和井水，排水條件較好，是“三辣”產品集中產區，也種植小麥、玉米、棉花等農作物。

本種植區土壤pH值8.0～8.8，為弱堿性-堿性，土壤陽離子代換量高，為25～30 cmol·kg-1。土壤有機質、全N、全P豐富，K、Zn、Mo等微量元素不足，N、P、K等營養元素比例基本合理，有毒有害元素含量低于國家綠色食品產地土壤環境質量標準。

2.4.4 黃莊水稻種植區 本種植區土壤母質為沖積、湖沼積粘質沙土，低洼區為湖沼積粘土，本區地勢低洼，土壤為輕度-中度鹽漬化。全區為淡水區，灌溉水源為河水，排水條件較好，以種植水稻為主。

本種植區土壤pH值8.0～8.4，為弱堿性；土壤陽離子代換量高，為20～30 cmol·kg-1，保水保肥能力強。有機質、全N、全K、有效Fe含量中等，有效N、全P含量不足，肥力潛力較高，有毒有害元素含量低于國家綠色食品產地土壤環境質量標準，可作為天津市優質水稻生產基地。

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