皮毛硝染行業周邊農田土壤理化特征及其質量評價

石宗琳 王晨陽 張志強 李輝 高小寬 路培

摘要：為探明皮毛硝染對周邊農田土壤質量的影響，以衡水市棗強縣大營鎮為研究區域，選取土壤容重、含水率、pH值、有機質，速效氮、速效磷、速效鉀、全鹽量等理化指標，運用土壤綜合指數法對其土壤質量進行了評價。結果表明：大營鎮農田土壤容重在1.13～1.48g/Cm³之間，平均值為1.35g/cm³，土壤容重較大;土壤含水量在7.39%～21.73%之間，平均含量為16.13%，土壤含水量處于適宜程度;土壤有機質在4.84～18.91g/kg之間，平均含量為12.87g/kg;土壤速效氮在22.56～42.75mg/kg之間，平均含量為31.71mg/kg;土壤速效磷在5.90～34.59mg/kg之間，平均含量為18.28mg/kg;土壤速效鉀在15.11～34.57mg/kg之間，平均含量為24.38mg/kg土壤中有機質、速效氮、速效磷、速效鉀的含量都較低。土壤含鹽量在0.77～3.38g/kg之間，平均含量為1.91g/kg，土壤大部分處于輕度鹽化。土壤質量綜合指數平均值為0.40，土壤質量較差。

關鍵詞：農田;土壤;理化特性;質量評價

中圖分類號：S151.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0134-05

1引言

土壤對于人類來說有著不可或缺的意義，它是我們生存和發展中必不可少的資源，兼有經濟價值和生態價值。土壤可以維系植物生長，并為其提供生長發育所需的養分、水分等，給人類及動植物提供適合的生存場所。土壤也是污染物質的源和匯。無論是大氣還是水污染最后都會對土壤造成一定程度的危害，且土壤污染具有滯后性，相比于其他污染來說，土壤污染不易被人們發現，而且容易造成惡性循環，使污染物長期積累，最終導致土壤質量惡化。自20世紀中后期開始，土壤污染愈發嚴重，已由之前的局部污染擴大為現在的區域污染，土壤污染的種類也趨于多樣化。有數據表明，我國約有1/4的農田土壤存在重金屬和農藥的污染問題。近年來，國家開始重視土壤污染治理方面，頒布了一系列的政策和法規，目前我國已頒布了多項有關土壤監測的國家和行業標準以及一些主要污染物的監測方法，但我國的土壤問題依然形勢嚴峻，并且已經成為制約我國可持續發展的重要因素。

衡水市棗強縣大營鎮是著名的“皮草之鄉”，是全國最大的皮毛加工中心之一。大營皮毛加工業發展推動了大營經濟發展的同時，皮毛硝染對于生態環境的不良影響同樣不容小覷。皮毛加工原料主要為動物皮，經化學和機械加工而成。在加工流程中，廢水中累積了大量的蛋白質和脂肪，加入了大量的化學物質，如酸、堿、鹽、鉻鞣劑、染料等，這些物質污染程度高，不恰當的排放對土壤環境造成了嚴重的損害，導致土壤質量下降，危害當地農作物的生長以及居民的健康。因此本研究通過對該地區農田土壤理化特性的研究，并對土壤質量作出評價，以期為以后的土壤質量管理及污染土壤修復提供理論基礎。

2材料與方法

2.1試驗地概況

研究區域選定在衡水市棗強縣大營鎮，位于冀中平原南部，黑龍港流域沖擊平原，是我國皮毛硝染行業的主要分布地，界于東經115°10～116°34，北緯37°03～38°23之間。年平均氣溫為12.6℃，一月份最冷，平均氣溫-4.2℃，七月份最熱，平均氣溫27.1℃，無霜期大概195d，屬大陸季風氣候區，為溫暖半濕潤半干旱型。土壤類型為潮土，主要種植模式為小麥一玉米一年兩作的輪作模式，前茬作物留茬還田。

2.2樣品采集

采樣時間為2018年8月。采樣點選擇在大營鎮的17個村莊，在每個采樣點按蛇形法布點，采集表層O～20cm土壤樣品，每個采樣點的樣品混合后按四分法保留500g左右，共獲得17個表層土壤樣品。同時用環刀采集原狀土樣，測定土壤容重。采樣時應詳細記錄下采樣地概況、樣點編號、取樣經緯度等基本信息。

2.3測定指標與方法

土壤容重、含水量、pH值、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀、全鹽量測定均參照《土壤農化分析》中的測定方法，指標評價參照河北省土壤肥力狀況分級標準（表1）。

本研究采用模糊數學中的加權法對土壤質量指數進行計算，公式如下：

式（1）中，SQI為土壤質量指數，Ci為各個評價指標的隸屬度值，Ki為第i個指標的權重，”為評價指標個數。

2.4數據處理

運用Excel 2003和spss軟件對各指標之間進行相關性分析和主成分分析。

3結果與分析

3.1土壤物理性質變化

3.1.1土壤容重

土壤容重的大小與土壤質地、有機質含量和土壤的結構性等多種土壤指標有關。由表2可得，O～20cm土層農田土壤容重在1.13～1.48g/cm³之間，平均值為1.35g/cm³，變異系數較小，為7.80%。其中陳莊村土壤容重最大值，張儒林村最小。各樣地之間的土壤容重變異性小，說明不同采樣地之間土壤的壓實程度差異較小。

3.1.2土壤含水量

由表2可得，O～20cm土層農田土壤含水量在7.39%～21.73%之間，平均含量為16.13%，變異系數為19.56%。土壤含水量最大值出現的樣點為時槐村正東，最小值為王催許村。

3.2農田土壤化學性質

3.2.1土壤pH值

由表2可得，0～20em土層農田土壤pH值在7.00～7.53，平均值為7.22，pH最高值出現樣點為宋新屯村，最小值出現的樣點為楊白塔村。不同的采樣地之間土壤pH值變異性很小，變異系數僅為1.87%。

由圖1可知，16個樣點（94.11%）d的pH值位于6.5～7.5之間，屬于中性土壤;1個樣點（5.89%）pH值位于7.5～8.5之間，屬于堿性土壤。

3.2.2土壤有機質

由表2得，O～20cm土層農田土壤有機質在4.84～18.91g/kg之間，平均含量為12.87g/kg，有機質含量最高值出現的樣點為郭莊村，最小值出現的樣點為魏洪流故村。不同的采樣地之間土壤有機質變異性較大，變異系數為29.86%，屬中度變異。

參考河北省土壤肥力狀況分級標準（表1）可以得出，農田土壤位于極低等級的占29.4l%，位于中等水平的占41.18%（圖2）。

3.2.3土壤速效氮

由表2得出，農田表層土壤（O～20cm）的速效氮在22.56～42.75mg/kg之間，平均含量為31.71mg/kg，土壤速效氮含量最高值出現的樣點為楊白塔村，最小值出現的樣點為宋新屯村。不同地區之間土壤速效氮變異性較大，變異系數為19.56%，屬中等變異。

由圖3可得，所有樣點的速效氮含量均位于O～45mg/kg之間，說明所有樣點的速效氮的含量均處于極低水平。

3.2.4土壤速效磷

由表2可得，農田表層土壤（O～20cm）速效磷的含量在5.90～34.59mg/kg之間，平均含量為18.28mg/kg，土壤速效磷含量最高值出現的樣點為老官營村，最小值出現的樣點為封花里村。不同樣地之間土壤速效磷變異性很大，變異系數為47.81%，屬于中度變異。

由圖4可得，47.06%的農田土壤速效磷含量小于15mg/kg，處于極低水平，41.18%農田土壤速效磷含量位于15～30mg/kg之間，處于低水平，11.76%農田土壤速效磷含量位于30～60g/kg之間，處于中等水平。

3.2.5土壤速效鉀

由表2可得，農田表層土壤（0～20cm）速效鉀的含量均位于15.11～34.57mg/kg之間，平均含量為24.38mg/kg，土壤速效鉀含量最高值出現的樣點為十八行村，最小值出現的樣點為魏洪流故村。土壤速效鉀的變異系數為20.25%，不同的采樣地之間土壤速效鉀變異性很大，屬于中等變異。

由圖5可得，17個樣點的速效鉀含量均位于0～70mg/kg之間，對比表1土壤指標分級表可知，所有樣點的土壤速效鉀均處于極低水平。

3.2.6土壤含鹽量

由表2可得，農田O～20cm的土壤含鹽量在0.77～3.38g/kg，平均含量為1.91g/kg，土壤含鹽量最高值出現的樣點為韓莊村，最小值出現的樣點為時槐村正南。土壤含鹽量的變異系數為34.72%，不同的采樣地之間土壤含鹽量變異性很大，屬中度變異。

由圖6可得，大營鎮地區5.88%農田土壤全鹽量小于1g/kg，屬于非鹽化土壤，52.94%農田土壤位于1～2 g/kg之間，屬輕度鹽化土壤，41.18%農田土壤位于3～4g/kg之間，屬于中度鹽化化土壤。

3.3土壤理化指標間的相關性分析

由表3可得，有機質與速效鉀呈極顯著正相關（P<0.01），與含水率呈顯著正相關（P<0.05）。速效氮與pH值和含水率達顯著程度負相關（P<0.05）。

3.4土壤質量綜合評價

土壤質量評價方法包括定性評價和定量評價，然而由于土壤質量所包含的諸多方面，因此它的評價體系沒有明確標準，目前大多數學者選擇建立最小數據集法來進行指標的篩選。本研究參考前人研究成果，采用主成分分析法對研究區土壤進行質量評價。隸屬度函數參照前人研究結果，本實驗中，有機質、速效氮、速效磷和速效鉀均屬于S型隸屬度函數，容重、全鹽量屬于反S型隸屬度函數，pH值屬于拋物線型隸屬度函數。

各土壤指標之間是否顯著性相關，是決定是否要進行主成分分析或因子分析篩選土壤指標的關鍵。本研究中僅用主成分分析計算各指標權重，通過計算指標權重和隸屬度值，在將所有指標的權重與隸屬度相乘后求和，最后得出數值即為土壤質量綜合指數，對比土壤質量分級表，對大營鎮地區各樣點土壤樣點進行質量等級的劃分（表4）。

由表5可得出每一個指標所對應的權重值，在本實驗中速效氮和速效鉀權重值均為0.15，為權重最大的兩個指標，說明在本次的土壤質量評價中，速效氮和速效鉀對其影響最大，其次最高的為有機質，所對應的權重為0.14;權重值與隸屬度值計算出土壤質量指數，并對比土壤質量分級表得出土壤質量的等級，由表6可知各樣點土壤質量綜合指數及各樣點的土壤質量，本實驗中，有1個樣點的土壤質量綜合指數小于0.2，該樣點為封花里村;共有9個樣點的土壤質量綜合指數位于0.2～0.4之間，樣點為魏洪流故村、楊白塔村、王催許村、東楊莊村、東花里村、韓莊村、張儒林村、陳莊村、時槐村正東;共有7各樣點的土壤質量綜合指數位于0.4～0.6之間，樣點分別為王舊路寺、郭莊村、宋新屯村、十八行村、大營村、時槐村正南、老官營村。數據表明大營鎮52.94%的農田土壤質量處于較低水平，5.88%的農田土壤質量處于低水平，41.18%的農田土壤質量處于中度水平。大營鎮農田土壤質量綜合指數平均值為0.40，根據土壤質量分級表可得出大營鎮地區農田土壤質量屬于較低等級。

4結語

大營鎮農田土壤容重變化范圍在1.13～1.48g/cm³之間，平均值為1.35g/cm³。土壤含水量在7.39%～21.73%，平均值為16.13%。土壤pH值在7.00～7.53，平均值為7.22，土壤有機質在4.84～18.91g/kg之間，平均值為12.87g/kg;土壤速效氮在22.56～42.75mg/kg之間，平均含量為31.71mg/kg;土壤速效磷在5.90～34.59mg/kg之間，平均值為18.28mg/kg;土壤速效鉀在15.11～34.57mg/kg之間，平均值為24.38mg/kg。土壤全鹽量在0.77～3.38g/kg之間，平均值為1.91g/kg。根據河北省土壤肥力狀況分級標準，該地區大部分農田土壤有機質、速效氮、速效磷、速效鉀的含量屬于低或極低水平，且處于輕度鹽化。該地區農田土壤質量屬于較低等級。