綏江縣耕地土壤環境質量分析評價

全 勇，龔聲信，李學艷，馬 鵬，唐玉鳳

(昭通市農業環境保護監測站，云南 昭陽 657000)

綏江縣耕地土壤環境質量分析評價

全 勇，龔聲信，李學艷，馬 鵬，唐玉鳳*

(昭通市農業環境保護監測站，云南 昭陽 657000)

【目的】為了解綏江縣的土壤環境質量狀況，參照《無公害食品蔬菜產地環境條件標準》、《綠色食品產地環境質量標準》以及《有機農業生產基地環境質量標準》，對耕地土壤的重金屬元素鉛、汞、鎘、鉻、砷含量以及pH值進行測定分析。【方法】選用單因子污染指數法和常用的Nemero綜合污染指數法2種方法，對研究區域的土壤環境質量進行綜合評價。【結果】分析結果表明，綏江縣的土壤pH值在4.8～7.92，均值為6.48，土壤偏酸；綏江縣土壤樣品的重金屬平均含量分別為鉛30.65 mg/kg，鎘0.15 mg/kg，汞0.17 mg/kg，砷3.01 mg/kg，鉻100.87 mg/kg，均低于《無公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的標準限值。重金屬平均變異程度順序為砷>汞>鉻>鉛>鎘。【結論】綜合污染指數法和單項污染指數法的評價結果顯示，本研究區域的土壤環境質量尚未監測到重金屬污染，達到無公害蔬菜產地和A級綠色食品產地環境的質量要求，但不能滿足有機農業產地的生產標準。

綏江縣；土壤質量；分析；評價

【研究意義】土壤是農業生產不可或缺的自然資源，也是重要的環境要素，耕地質量是土壤特征的綜合反映，也是揭示土壤條件最敏感的指標[1]，直接影響農作物的質量和產量，進而影響人體健康及社會經濟的可持續發展，體現人類活動對土壤的影響[2]。隨著城市、工業、交通、采礦及農村經濟的快速發展，土壤承接著各類垃圾、廢氣和廢水的污染，同時農業自身產生的面源污染也在逐年加劇，導致中國耕地質量急劇下降，工礦業廢棄地土壤環境問題突出[3]，不僅影響農產品的產量和質量，還會通過食物鏈影響人類健康[4]。土壤重金屬因不能被微生物降解、可通過食物鏈被生物富集等特點給人類健康造成極大危害[5]，土壤重金屬污染問題也受到高度關注。【前人研究進展】目前，土壤環境質量綜合評價的方法較多，主要有單項污染指數法[6-7]、內梅羅指數[8]、模糊綜合評價法[9]、人工神經網絡法[10]、支持向量機法[11]、密切值法[12]、綜合標識指數法[13]和分級貼近度法[14]等，但受其準確性和適用范圍限制，真正能推廣的很少[15]。任婧[16]等應用單污染指數法和Nemero污染指數法對貴陽白云區工業區周邊水稻重金屬含量進行評價，取得了較為理想的結果。【本研究的切入點】綏江縣地處滇東北金沙江下游，是國家級貧困縣，同時也是云南省重要的優質農產品產地，了解綏江縣耕地質量狀況對保護農產品質量、增加農民收入具有重要意義。因此，文章選取昭通市綏江縣為研究區域，對耕地土壤中的鉛、汞、鎘、鉻、砷等5種重金屬元素含量進行檢測分析。【擬解決的關鍵問題】因此，文章采用較為成熟、計算簡單的單因子污染指數法和常用的Nemero綜合污染指數法2種方法對分析結果進行評價，以期為綏江縣的耕地質量狀況提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

綏江縣位于云南省東北部，金沙江南岸，地處東經103°47′～104°16′，北緯28°21′～28°40′，西北與四川省雷波縣、屏山縣隔江相望。綏江縣地形由南向北傾斜，南高北低，屬北亞熱帶季風海洋氣候，立體差異大，氣候溫和，光照多，降雨充沛集中，濕度大，年均濕度高達70 %。綏江縣土壤包括6個土類、10個亞類、8個土屬、23個土種；潮土占0.76 %，紫色土占28.90 %，水稻土占4.80 %，黃壤土占28.30 %，石灰土占4.95 %，黃棕壤占18.00 %。土壤質地以壤土為主，輕粘土居第2位，其次為砂土和砂壤土。綏江縣共有16.24萬余人，農業人口占到全縣總人口的85.84 %，約13.94萬人。全縣耕地面積1.8萬hm2，農民人均占有耕地為0.13 hm2，森林覆蓋率為63 %。綏江縣是一個典型的農業縣，工業極不發達，農業特產豐富，盛產玉米、蔬菜、水果、馬鈴薯等。

1.2 試驗方法

1.2.1 土樣布設與采集 按照《云南省無公害農產品產地環境調查、監測及評價導則》和《農田土壤環境質量監測技術規范》[17]的規定，根據綏江縣農產品生產基地的氣候特點、地形地貌、土壤類型及農產品生產特性等，堅持合理性、科學性、代表性的原則，在可能造成污染的區域設置監測采樣點，進行土壤樣品采集。按行政區域劃分5個采樣區，每個采樣區劃分為若干個采樣單元，共布設139個采樣點(表1，圖1)，網格法布設取樣點位和點數，采樣密度為0.56個/km2，所布樣點有效控制面積為2.5萬hm2。土壤采樣按S型采樣法，用木鏟在0～20 cm土層(果樹及常年生植物0～40 cm土層)采集5個分樣，每個分樣采0.5 kg，5個分樣充分混合后，用四分法留1 kg作為該樣點的混合樣，并做好標記和原始記錄，帶回檢測室，總計獲取有效樣本139個。土壤樣品封存在采樣袋中，以防在運輸轉移過程中被污染，到樣品室后，依次進行風干、磨細、過篩處理，過篩規格分別為0.15、0.25、0.85 mm，最后取100 g制備好的土樣進行重金屬和pH值的測定。樣品在所有的處理過程中均采用陶瓷、木頭等非金屬用具，以排除外界干擾。

1.2.2 分析項目與測定方法 土壤樣品常規理化性狀分析參照《土壤農業化學分析方法》[14]；采用原子熒光光度法(BY/T395-2000，AFS-230原子熒光光度計)測定砷、汞，采用火焰光度法(GB/T17141-1997，PE-1100B原子吸收分光光度計)測定鉛、鎘，采用二苯碳酰二肼光度法(BY/T395-2000，721分光光度計)測定鉻，采用玻璃電極法(NY/T395-2000，Orion-210酸度計)測定土壤pH值(土水比為1∶2.5)。

1.3 土壤環境質量的評價方法

表1 土壤采集區基本概況Table 1 The basic situation of soil collection area

圖1 研究區采樣點分布Fig.1 Distribution of sampling points in research area

本項目的數據處理采用Excel 2010和DPS7.0軟件進行數據分析。重金屬污染具有非均勻性的特點，因此統計分析采用平均值、標準差、差異系數3個數值。

1.4 土壤環境質量評價標準分級

評價標準是衡量農產品生產基地環境質量是否合格的尺度[19]，本研究對評價因子分別采用了《有機農業生產基地環境質量標準》(GB15618-1995)、《綠色食品產地環境質量標準》(NY/T391-2000)和《無公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的部分標準(表3)進行評價和分析。

表2 土壤環境質量的等級劃分Table 2 The grades of soil environmental quality

表3 土壤環境質量評價標準限值Table 3 The limitation soil environmental quality assessment standards

2 結果與分析

2.1 綏江縣耕地土壤重金屬含量基本特征

通過不同耕地土壤調查及采樣，綏江縣耕地土壤質地主要為壤土，輕粘土居第2位，其次為砂土和砂壤土。對采集自綏江縣的139個耕地土壤樣品測定分析。結果顯示，pH值介于4.8～7.92，平均值為6.48；重金屬平均含量分別為鉛30.65 mg/kg，鎘0.15 mg/kg，汞0.17 mg/kg，砷3.01 mg/kg，鉻100.87 mg/kg(表4)，均低于《無公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的標準；鉛、鎘、砷3種重金屬含量低于背景值，汞和鉻重金屬含量均略高于背景值。重金屬平均變異程度順序為砷>汞>鉻>鉛>鎘，整體變異系數都低于50 %，除砷以外，其余均介于20 %～30 %。表明在研究區域內，不同采樣點的砷含量差異較大，其他重金屬元素含量分布相對比較集中。

2.2 綏江縣耕地土壤環境質量評價

通過表3中的各項標準數值和表4測定結果，分別計算出綏江縣139個樣點中的綜合污染指數值和單因子污染指數值(表5)。按照無公害蔬菜產地土壤環境質量標準的要求，所有重金屬污染物的單項污染指數均小于0.7，全部符合I級清潔水平，表明本項目研究采樣區域達到并符合無公害食品蔬菜產地環境要求，可以進行無公害農產品的生產。

綠色食品產地土壤環境質量標準評價指標分為嚴控環境指標和一般控制指標，在評價中若有1項或1項以上超標，則不適宜發展AA級綠色食品，但可根據超標物的性質、程度等具體情況及綜合污染指數全面衡量后確定是否符合發展A級綠色食品的要求[20]。研究區域139個采樣點的綜合污染指數大于I級清潔水平值0.7，單項污染指數小于1.0，但除Cd和As全部小于0.7外，其他4種重金屬污染物的單項污染指數僅有少量高于0.7，小于1.0，表明本項目研究區域達到生產A級綠色食品的要求，但不適宜發展AA級綠色食品。

按照有機農業生產基地土壤環境質量標準要求，本研究區域中除As有138個采樣點的單項污染指數小于0.7外，其余僅有少數幾個樣點不超標，綜合污染指數遠大于1.0，達到2.752，因此本研究區域的耕地土壤不適宜進行有機農業生產。

表5 綏江縣土壤環境質量指數統計Table 5 The soil environmental equality index based on three standards in Suijiang county

表6 各采樣區土壤重金屬含量Table 6 Soil heavy metal contents of sampling areas

2.3 綏江縣不同鄉鎮土壤環境質量評價

通過對綏江縣5個鄉鎮采集土樣進行測定，結果顯示，5個鄉鎮的5種重金屬含量均能符合《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995)的二級標準值，滿足保障農業生產，維護人體健康的要求，其中砷全部達到滿足一級標準值(表6)。

根據表3中各元素的標準限值，板栗鄉共計采樣31個，除鉻元素(55.2 %)達到綠色蔬菜產地標準外，其余4種元素均能達到綠色食品產地標準，所有元素均達到無公害蔬菜產地標準。因此，板栗鄉可生產A級綠色食品，但不適宜發展AA級綠色食品。

中城鎮的57個采樣點除鉻元素(78.9 %)達到綠色蔬菜產地標準外，其余4種元素均能達到綠色食品產地標準，所有元素均達到無公害蔬菜產地標準。因此，中城鎮可生產A級綠色食品，但不適宜發展AA級綠色食品。

新灘鎮的18個采樣點除鉻元素(83.3 %)達到綠色蔬菜產地標準外，其余4種元素均能達到綠色食品產地標準，所有元素均達到無公害蔬菜產地標準。因此，新灘鎮可生產A級綠色食品，但不適宜發展AA級綠色食品。

會儀鎮的19個采樣點的所有重金屬元素均能滿足綠色食品產地標準限值，適宜發展AA級綠色食品。

南岸鎮14個采樣點的所有重金屬元素均能滿足綠色食品產地標準限值，適宜發展AA級綠色食品。

3 討 論

通過本項目實施研究，對綏江縣耕地土壤進行調查及有代表性的樣品采集分析，明確了綏江縣的大部分耕地土壤環境質量良好，但均不適宜有機農業(食品)生產基地。但是鉻、鉛和汞的測定數值針對綠色產地標準，其含量比例已達到84.1 %、61.3 %和48.6 %，因此生產中如果不注意科學施肥和用藥，部分區域土壤中這3種重金屬含量標準就會超過綠色食品產地標準。樣品土壤中鎘和砷的含量針對綠色產地標準比例在37.5 %和15 %，說明耕地土壤中這2種重金屬含量較低，對土壤環境安全性高。

結合現有農業生產習慣和水平，針對性地改良環境較差的土壤，完善科學、合理地施用肥料或農藥技術，為綏江縣農產品質量安全提供理論依據，對制定和規劃區域性的種植業生產具有實際意義。由于點位數量以及評價項目的局限，只能大概說明土壤環境是否適合發展無公害、綠色及有機農業，不能代表當地的全面生態環境，今后需要進一步加強大氣、水等方面環境研究，為綏江縣安全農業生產發展提供科技支撐。

4 結 論

通過綏江縣耕地土壤調查，縣內大部分耕地土壤質地類型為壤土，輕粘土居第2位，其次為砂土和砂壤土，耕作性良好，適種作物種類多。對采集自綏江縣主要農田土壤樣品的重金屬含量測定，土壤樣品中均含有鉛、鎘、汞、砷、鉻等重金屬元素，其中含量高低順序為鉻>鉛>砷>汞>鎘。對照表3土壤環境質量評價標準限值，其測定值均低于無公害蔬菜產地和綠色食品產地標準限值，表明綏江縣的大部分耕地土壤環境質量良好，但均不適宜有機農業(食品)生產基地。從5個鄉(鎮)耕地土壤樣品測定數值分析，會儀鎮和南岸鎮的5種重金屬含量均能低于綠色食品產地標準限值，適合發展AA級綠色食品；中城鎮、新灘鎮、板栗鄉均因不同程度的鉻元素超標，僅達到生產A級綠色食品的要求，但不適宜發展AA級綠色食品。

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AnalysisandEducationofSoilEnvironmentalQualityCultivatedLandinSuijiangCounty

QUAN Yong,GONG Sheng-xin,LI Xue-yan,MA Peng，TANG Yu-feng*

(Zhaotong Agricultural Environmental Protection Centre,Yunnan Zhaoyang 657000,China)

【Objective】 In order to reveal the status of soil environmental quality in Suijiang County,based on ‘the Non-polluted Vegetable Producing Environmental Condition Standard’,‘The Green Food Producing Environmental Quality Standard’,and ‘Organic Agriculture Production Base Environmental Quality Standard’,heavy metals such as lead,mercury,cadmium,chromium,arsenic and soil pH value were measured and analyzed.【Method】Single factor pollution index and comprehensive pollution index method of Nemero were used to evaluate the soil environmental quality.【Result】Soils in Suijiang were acidic with value from 4.8 to 7.92,and the pH mean value of the soil was 6.48.The average contents of lead,cadmium,mercury,arsenic,chromium in soil samples in Suijiang County was 30.65,0.15,0.17,3.01,100.87 mg/kg,respectively,all were lower than the limit value of ‘the Non-polluted Vegetable Producing Environmental Condition Standard’.The order of average variation degree of heavy metals was arsenic>mercury>chromium>lead>cadmium.【Conclusion】 Based on the value results of single factor pollution index and comprehensive pollution index method of Nemero,the soil environmental quality could met the requirements of non-polluted vegetable producing environmental quality and A-grade green good producing environmental quality,but were not suitable for developing organic agriculture producing,which could provide scientific basis and assistant decision making for developing organic agricultural production and relevant departments.

Suijiang county; Soil quality; Analysis; Evaluation

1001-4829(2017)4-0847-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.023

2016-05-04

云南省農產品質量安全專項(2140129)

全 勇(1973-)，男，云南鎮雄人，碩士，高級農藝師，研究方向為農業環境保護研究,E-mail：563197296@qq.com，*為通訊作者,唐玉鳳，E-mail：tyfsunny@163.com。

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(責任編輯 王家銀)