海南園地灌溉水和土壤質量評價①

張俊華 李翠微 謝 茵 孟 磊

(1 海南省農業生態與資源保護總站 海南海口 571100;2 海南大學 海南海口 570228)

海南省園地面積87.45 萬hm2，其園地農產品大都是與飲食息息相關且獨具地域特色的熱帶水果、熱作香飲料和南藥等。2017 年，海南水果產量303.81 萬t，檳榔產量25.51 萬t，椰子產量2.33 億個［1］。因此，海南園地農產品成為當地農民增收的重要渠道。灌溉水環境質量和園地土壤環境質量決定著園地農產品的質量安全。作為全國人民重要的“南果園”、南藥和熱帶香飲料生產基地，海南園地農產品產地環境質量受到國人關注。政府通過實行品牌認證來加大對園地農產品質量管理的力度，這對促進種植業者提高生產管理水平，從源頭保障農產品質量安全具有十分重大的意義［2］。為推進熱帶農產品品牌建設，做強做優熱帶特色高效農業，海南正加快推進品牌認證工作。目前，海南省已擁有13 個認證的有機食品、144 個認證的綠色食品、1 163 個認證的無公害農產品及115個海南省名牌農產品［3］。為了解海南園地農產品的生產環境質量，選取121個擬申報無公害農產品認定的園地，檢測其灌溉水和土壤相關指標，利用單項質量指數法與綜合質量指數法評價其環境質量，以期在新形勢新標準下，為海南農業實現“質量興農、綠色興農、品牌強農”的目標提供數據支撐和政策建議。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 園地環境概況

海南島地處北緯18°10＇～20°10＇，東經108°37＇～111°03＇，是我國最具熱帶氣候特色的省份。海南島全年暖熱，年均溫23～26℃，年日照時數1 750～2 550 h；全島雨量充沛，年均降雨量1 600 mm 以上，但冬春降雨少，而夏秋雨多［4］，形成明顯的干濕季節；從區域來看，則是島東部降雨多西部少，造成中部和東部氣候濕潤，西南部沿海相對干燥。區域氣候資源的差異造就了海南園藝農產品種植的自然分區。

海南農業用水量大，水質優良。據統計，2017 年，海南全省用水總量為45.56億m3，其中農業用水量為33.33 億m3［5］。地表水質總體優良率（達到或好于Ⅲ類標準）為90.1%。全省91.8%河流斷面、84.4%湖庫點位水質符合或優于Ⅲ類標準，南渡江、昌化江、萬泉河三大河流干流、主要大中型湖庫及大多數中小河流水質優良［4］。由于地形、母質和生物氣候的多樣性，海南島土壤類型種類豐富，瓊北以玄武巖磚紅壤為主，土壤中Cu、Zn、Cr、Ni 高背景含量為自然來源；西南部以花崗巖磚紅壤、砂頁巖磚紅壤分布較廣［6-8］。土地利用類型主要為園地和耕地等，園地多分布于坡地及旱地。

1.1.2 樣品

于2016 年1～5 月和9～12 月期間，在海南全島選擇典型性園地，同時采集土壤和灌溉水樣品。園地農產品種類包括熱帶水果、綠茶、檳榔、椰子等，共采集121個園地的土壤和灌溉水樣品，采樣點在全省各市縣的分布見圖1。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集

灌溉水樣品根據《NY/T 396-2000 農用水源環境質量監測技術規范》進行采集，其中地表水選取進水中段，采集水面下0.3 m 處樣品，多點混合形成2 000 mL 水樣；地下水直接按壓取2 000 mL水樣。

土壤樣品根據《NY/T 395-2012 農田土壤環境質量監測技術規范》進行采集，根據地形選擇以梅花點法或對角線法或蛇形法采集表層土壤，每個園地選取5個采樣點進行采樣，對部分園地進行加密采樣，選取15～20 個采樣點進行采樣。瓜菜地采集0～20 cm 耕層土壤，熱帶水果地采集0～40 cm 土壤。采集到的土壤樣品在現場混合均勻后，采取四分法，得到1～2 kg 土壤樣品，帶回實驗室風干，然后經過磨樣、制樣后備用。

1.2.2 樣品分析

灌溉水pH 采用電位法測定，總Hg 采用原子熒光法測定，總Cd 和總Pb 采用火焰原子吸收分光光度法測定，總As 采用電感耦合等離子體發射光譜法測定，Cr6-采用二苯碳酰二胼分光光度法測定，CN-采用分光光度法測定，COD 采用重鉻酸鹽法測定，石油類采用紫外分光光度法測定。

土壤pH 采用電位法測定，Hg 采用冷原子吸收分光光度法測定，Cd 和Pb 采用石墨爐原子吸收分光光度法測定，As 采用原子熒光法測定，Cr、Ni和Cu采用火焰原子吸收分光光度法測定。

1.2.3 評價標準與方法

評價采用單項污染指數與綜合污染指數相結合的方法進行。

按照《GB 15618-2018 土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（農用地土壤污染風險篩選值）和《NY 5010-2016無公害農產品種植業產地環境條件》（灌溉水基本指標）規定的各項指標限值（表1）對檢測結果進行計算。根據公式計算出灌溉水和土壤單項污染指數和綜合污染指數，按照《HJ 332-2006 食用農產品產地環境質量評價標準》（表2）進行等級劃定評價。

表1 灌溉水和土壤環境質量評價指標限值

表2 農產品產地環境質量分級標準

1.2.4 數據處理

采用WPS 2019 和ArcGIS 12.0 對樣品數據進行統計分析并作圖，采用SPSS 18.0 對統計結果作相關性分析。

2 結果與分析

2.1 園地灌溉水環境質量評價

121 個園地灌溉水樣單項及綜合污染指數全部＜0.5。其中，Hg 和CN-未檢出，其單項及綜合污染指數全部為0；Cd 單項污染指數（PCd）0～0.45，平均為 0.058；As 單項污染指數 （PAs） 0～0.28，平均為 0.011；Pb 單項污染指數 （PPb） 0.01～0.12，平均為 0.022；Cr6-單項污染指數 （PCr）0.01～0.42，平均為0.071；COD 單項污染指數（PCOD）0.002～0.32，平均為0.062，石油類單項污染指數 （P石油類） 0.002～0.19，平均為0.052；灌溉水綜合污染指數（P） 0.016～0.33，平均為0.089。因此，灌溉水環境質量評價結果為清潔（圖2）。

2.2 園地土壤環境質量評價

121 個園地土壤單項及綜合污染指數平均值全部＜0.7，其整體環境質量評價為清潔，但部分點的環境質量超出標準（圖3）。在所有指標中，Hg環境質量最優，其單項污染指數0.002 2～0.48，平均值為0.041，清潔率100%；其次為Pb，其單項污染指數0.003 3～0.98，平均值0.26，清潔率96.7%，尚清潔率3.3%，超標率為0；Cd 單項污染指數（PCd）0.003～2.7，平均值為0.2，清潔率95.87%，尚清潔率2.48%，超標率1.65%；As 單項污染指數（PAs）0.01～5.55，平均值0.26，清潔率94.21%，尚清潔率0.83%，超標率4.96%；Cr 單項污染指數（PCr）0.011～2.45，平均值0.33，清潔率83.47%，尚清潔率4.13%，超標率12.4%；Ni單項污染指數（PNi）0.001 3～3.49，平均值0.51，清潔率82.64%，尚清潔率2.48%，超標率14.88%；Cu 單項污染指數 （PCu） 0.001 5～1.59，平均值0.32，清潔率82.64%，尚清潔率4.96%，超標率12.4%。土壤綜合污染指數（P）0.05～3.99，平均值0.61，清潔率78.52%，尚清潔率3.3%，超標率18.18%。

2.3 土壤重金屬含量相關性分析

海南園地土壤重金屬含量相關性分析結果表明（表3），土壤Hg、Cd、As、Pb 含量彼此間均極顯著正相關；Cr、Cu、Ni 含量彼此間均極顯著正相關；Pb與Cr、Cu、Ni含量分別極顯著負相關。

3 討論與結論

海南島地表水環境質量優良，98.4%面積的地表水為三類或更優水質，適用于農業生產對水域的各類需求［9］，園地灌溉水主要來自于地表水或深層地下水，基本不存在灌溉水污染問題。本文對全省范圍121個園地灌溉水的環境質量評價結果也印證了這一結論，海南園地灌溉水Pb、Cd、Hg、As、CN-、Cr6-、COD、石油類單項及綜合污染指數

全部＜0.5，園地灌溉水環境質量清潔。這也與張永發等［10］對海南省2009～2011 年農產品產地灌溉水質量評價結果一致。此外，分析發現，121 個園地灌溉水樣 Pb、Cd、Hg、As、CN-、Cr6-、COD 的最高含量均低于“綠色食品產地環境要求”，僅有1個樣品石油類含量略高于“綠色食品產地環境要求”［11］。說明海南園地灌溉水污染物含量較低，從拓展提升國內、國際熱作產品市場角度考慮，可以引進國際農產品檢測認證機構，制訂比國內外相關標準更為嚴格的限量指標。

表3 土壤重金屬含量相關性分析（皮爾森系數）

與前人對海南土壤環境質量評價結論一致［12-13］，本研究發現海南園地土壤環境質量整體清潔，但部分樣品存在重金屬超標。主要超標元素為As、Cr、Cu、Ni，相關性分析結果顯示，As、Pb 彼此間極顯著正相關，Cr、Cu、Ni 彼此間極顯著正相關。同一來源土壤重金屬元素之間通常存在一定相關性，重金屬元素間相關性顯著和極顯著說明元素一般具有同源關系［14-16］。說明海南園地土壤Cr、Cu、Ni 超標且具有同源關系；個別龍眼、芒果等果園土壤As 雖超標，但與Cr、Cu、Ni不存在相關性，說明與其來源不同。海南表層土壤重金屬元素含量從根本上取決于土壤母質特征，其中Cr、Ni高含量基本來源于土壤高背景值，As、Pb 含量受到外源重金屬元素加入影響［7-9，17］。綜合分析認為，海南部分園地土壤Cr、Cu、Ni 超標主要是土壤背景值高所致，個別果園土壤As 超標可能與不合理施用化肥、垃圾肥、農藥有關。土壤重金屬超標，并不意味著農產品重金屬超標［18-19］，農產品中重金屬含量受除土壤之外的眾多因素影響［20］。我國部分土壤重金屬高背景值地區，多年來生產的農產品一直是安全的，甚至是出口創匯的主打產品［21］。由此可見，對于海南部分園地由高背景值導致的土壤重金屬超標，是否存在污染，仍需作進一步研究。

海南省園地灌溉水質較好，適合發展高標準清潔生產。海南省園地土壤環境質量整體清潔，適合發展無公害農產品生產。部分點位存在Cr、Ni、Cu 超標，主要在海口、澄邁、文昌、臨高等瓊北高背景值地區；東方、三亞個別果園出現As的外源污染。建議對上述地區采取加密采樣、加采農產品樣等措施，明確土壤是否存在重金屬污染，以保障品牌農產品生產。此外，園地生產應避免含有害重金屬元素農藥、肥料尤其是垃圾肥的使用，以免對土壤、農作物生長和農產品品質造成不良影響。