榮 迪 王 巖 烏仁圖雅 娜日娜 鄧 宇 王盛男 索力墨 李雯雯曲穎超 趙劍平

（赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古赤峰 024031）

土壤是人類生活賴以生存的重要自然資源，也是生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。土壤質(zhì)量是維持地球生物圈的重要因子之一，土壤質(zhì)量的定義可以從生產(chǎn)力、可持續(xù)性、環(huán)境質(zhì)量、對人類健康的影響等多方面闡釋[1]。土壤質(zhì)量是指土壤肥力質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量及土壤健康質(zhì)量方面的綜合量度，即土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)維持生物生產(chǎn)能力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量及促進(jìn)動植物健康的能力[2]。其中：土壤肥力質(zhì)量是土壤提供植物養(yǎng)分和生產(chǎn)生物質(zhì)的能力，是保障糧食生產(chǎn)的根本；土壤環(huán)境質(zhì)量是土壤容納、吸收和降解各種環(huán)境污染物的能力；土壤健康質(zhì)量是土壤影響或促進(jìn)人類和動植物健康的能力。

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，化工業(yè)、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等在給人類帶來巨大效益的同時，也帶來了一些問題，對農(nóng)產(chǎn)品安全及生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。生產(chǎn)中大量未經(jīng)處理的污水灌溉農(nóng)田、固體廢棄物任意丟棄或簡單填埋、廢氣和尾氣的排放、化肥與農(nóng)藥的濫用，致使土壤污染問題日益突出。

赤峰市是我國北方農(nóng)牧交錯帶的典型地區(qū)，現(xiàn)有耕地140萬hm2，主要種植玉米、谷子、小麥、水稻等糧食作物。全市農(nóng)作物播種面積常年穩(wěn)定在1 333.3萬hm2左右。赤峰市自然降水不足、超載養(yǎng)畜、土壤耕層變淺、土壤鹽漬化和板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，諸多因素導(dǎo)致城郊農(nóng)田土壤質(zhì)量出現(xiàn)問題。根據(jù)第七次全國人口普查結(jié)果，赤峰市常住人口居內(nèi)蒙古之首，城市化進(jìn)程加快、城市人口活動數(shù)量大，勢必造成城郊農(nóng)田土壤質(zhì)量受到影響。本研究初步明確了赤峰市松山區(qū)農(nóng)用地土壤質(zhì)量情況及重金屬污染情況，以期為農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

赤峰市位于內(nèi)蒙古東南部，地處北緯41°17′10″～45°24′15″、東經(jīng) 116°21′07″～120°58′52″，位于大興安嶺南段和燕山北麓山地，三面環(huán)山，具有西高東低、多山多丘陵的地貌特征。赤峰市屬于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季漫長而寒冷，春季干旱多大風(fēng)，夏季短促炎熱、雨水集中，秋季短促、氣溫下降快、霜凍降臨早；大部地區(qū)年平均氣溫為0～7℃，最冷月（1月）平均氣溫為-11℃左右，極端最低氣溫為-27℃，最熱月（7月）平均氣溫為 20～24℃；年降水量的地理分布受地形影響十分明顯，不同地區(qū)差別很大。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集。選取赤峰市松山區(qū)城子鄉(xiāng)興隆莊村試驗地、松山區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果園試驗地、松山區(qū)當(dāng)鋪地滿族鄉(xiāng)、喀喇沁旗西橋試驗地為調(diào)查區(qū)域。試驗地種植作物為玉米、谷子，種植方式及田間管理均按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行，待作物收獲后采集土壤樣品。根據(jù)相應(yīng)區(qū)域的地形特點，用蛇形布點法隨機采集4～5個樣品進(jìn)行混合，取樣深度為0～20 cm土層。樣品采集后，將其迅速裝入自封袋，密封后帶回實驗室，待用。

1.2.2 土壤樣品指標(biāo)測定。pH值的測定采用電位計法（按2.5∶1水土比例浸拌土壤，采用pH玻璃電極測定）[5]；有效磷的測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀的測定采用乙酸銨浸提-火焰光度計法[6]；容重的測定采用環(huán)刀法；堿解氮的測定采用堿解擴散法；有機質(zhì)的測定采用油浴重鉻酸鉀氧化-容量法；重金屬的測定參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7]。

1.2.3 土壤質(zhì)量評價方法。從土壤理化性狀、養(yǎng)分含量、重金屬含量等方面對調(diào)查區(qū)域土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。依據(jù)全國土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[8]，評價農(nóng)田土壤肥力，農(nóng)田土壤肥力指標(biāo)分級見表1、2；重金屬土壤背景值及限量標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 pH值分級

表3 重金屬土壤背景值及限量標(biāo)準(zhǔn)

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2013分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)及肥力特征

調(diào)查區(qū)域土壤的pH值、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、容重等指標(biāo)描述性統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 土壤理化性質(zhì)指標(biāo)的統(tǒng)計學(xué)特征

2.1.1 pH值。由表4可知，土壤pH值范圍為7.80～8.70，平均值為8.32，土壤基本呈弱堿性。如表5所示，pH值呈弱堿性的土壤占比66.67%，pH值呈堿性的土壤占比33.33%。

表5 調(diào)查區(qū)域土壤pH值不同等級分布情況 單位：%

2.1.2 有機質(zhì)。土壤有機質(zhì)對維持土壤結(jié)構(gòu)、供應(yīng)養(yǎng)分起著決定性作用。它不僅對植物生長起積極作用，還能提高土壤的透氣性、保肥能力及保水能力，改良土壤結(jié)構(gòu)。由表4可知，土壤有機質(zhì)含量最大值為16.30 g/kg，最小值為 4.57 g/kg，平均值為 10.13 g/kg。如表6所示，有機質(zhì)含量達(dá)到極缺乏水平的土壤占比27.78%，有機質(zhì)含量達(dá)到很缺乏水平的土壤占比22.22%，有機質(zhì)含量達(dá)到缺乏水平的土壤占比50%?？偟膩碚f，調(diào)查區(qū)域有機質(zhì)含量缺乏。

表6 調(diào)查區(qū)域土壤養(yǎng)分指標(biāo)不同含量等級分布情況 單位：%

2.1.3 堿解氮。由表4可知，土壤堿解氮含量最大值為77.00 mg/kg，最小值為33.00 mg/kg，平均值為53.45 mg/kg。如表6所示，堿解氮含量達(dá)到很缺乏水平的土壤占比63.64%，堿解氮含量達(dá)到缺乏水平的土壤占比36.36%。綜合來看，調(diào)查區(qū)域土壤堿解氮含量處于缺乏狀態(tài)。

2.1.4 速效磷。由表4可以看出，土壤速效磷平均含量為21.70 mg/kg，最大值為45.50 mg/kg，最小值為7.40 mg/kg。速效磷含量變化差異最大，變異系數(shù)為56.96%。如表6所示，速效磷含量達(dá)到很豐富水平的土壤占比11.11%，速效磷含量達(dá)豐富水平的土壤占比33.33%，速效磷含量達(dá)適中水平的土壤占比38.89%，速效磷含量達(dá)到缺乏水平的土壤占比16.67%。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤肥力狀況分級標(biāo)準(zhǔn)顯示，調(diào)查區(qū)域土壤速效磷含量比較豐富。2.1.5 速效鉀。由表4可知，調(diào)查區(qū)域土壤速效鉀含量最大值為275 mg/kg，最小值為101 mg/kg。如表6所示，速效鉀含量達(dá)到很豐富水平的土壤占比44.44%，速效鉀含量達(dá)到豐富、適中水平的土壤均占比27.78%。綜合來看，調(diào)查區(qū)域土壤速效鉀含量很豐富。

2.1.6 容重。由表4可知，調(diào)查區(qū)域土壤容重平均值為 1.65g/cm3，最大值為 1.86g/cm3，最小值為 1.46g/cm3，變異系數(shù)為7.21%。如表7所示，土壤容重＞1.35 g/cm3的土壤占比100%。整體來看，調(diào)查區(qū)域土壤容重較高，土壤比較致密。

表7 調(diào)查區(qū)域土壤容重等級分布

2.2 土壤重金屬污染評價

土壤重金屬污染是指重金屬元素或其化合物通過人類活動進(jìn)入環(huán)境，導(dǎo)致環(huán)境中重金屬含量高于背景值，造成環(huán)境惡化的現(xiàn)象。參考中國、內(nèi)蒙古、赤峰地區(qū)重金屬土壤背景數(shù)據(jù)[9-10]，以及農(nóng)田土壤污染風(fēng)險篩選值，評價調(diào)查區(qū)域土壤重金屬污染情況。

2.2.1 土壤重金屬含量狀況。隨著人類活動的增加、城市擴張以及工業(yè)化進(jìn)程加快，城郊農(nóng)田土壤重金屬含量發(fā)生了變化。調(diào)查區(qū)域土壤pH值為7.8～8.7。因此，重金屬表層土壤篩選值應(yīng)依據(jù)pH值＞7.5的限量要求。對調(diào)查區(qū)域土壤中重金屬含量進(jìn)行測定，分析表層土壤（0～20 cm）重金屬統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)，結(jié)果見表8?？梢钥闯?，調(diào)查區(qū)域表層土壤中銅、鋅、鉛、鎘、鉻、鎳、砷含量均低于表層土壤風(fēng)險篩選值。鎘的最大值為0.149 mg/kg，最小值為0.076 mg/kg，平均值為0.107 mg/kg，平均值高于赤峰土壤背景值，變異系數(shù)為23.63%，說明調(diào)查區(qū)域的農(nóng)田土壤鎘含量已經(jīng)受到人類活動的影響且較為普遍。

表8 調(diào)查區(qū)域表層土壤重金屬生物學(xué)統(tǒng)計 單位：（mg·kg-1）

調(diào)查區(qū)域土壤中銅含量平均值為21.07 mg/kg，鋅含量平均值為57.96 mg/kg，鎳含量平均值為24.08 mg/kg，均高于赤峰土壤環(huán)境背景值。說明土壤中銅、鋅、鎳含量有一定程度的增高。調(diào)查區(qū)域土壤中鉛、鉻的含量較赤峰土壤背景值變化不明顯，砷的含量未超過赤峰土壤環(huán)境背景值。

2.2.2 土壤重金屬單項污染指數(shù)分析評價?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外主要采用單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、潛在生態(tài)危害指數(shù)等對城市土壤重金屬污染程度進(jìn)行評價。本研究采樣單因子指數(shù)法對調(diào)查區(qū)域的重金屬污染程度進(jìn)行評價。單因子評價土壤環(huán)境質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)見表9。

表9 單因子評價土壤環(huán)境質(zhì)量評價分級

采用單因子指數(shù)法評價土壤重金屬污染時，一般以土壤元素背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)，以實測值除以標(biāo)準(zhǔn)值來表征重金屬污染程度，其計算方法如下：

式中：Pi為土壤中污染物i的單項污染指數(shù)；Ci為污染物i的實測值（mg/kg）；Si為i種重金屬的評價標(biāo)準(zhǔn)。

以土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)即無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單項污染指數(shù)法分析。所有調(diào)查區(qū)域土壤重金屬單項污染指數(shù)如表10所示?？梢钥闯?，調(diào)查區(qū)域土壤重金屬單項污染指數(shù)均＜1，調(diào)查區(qū)域土壤重金屬銅、鋅、鉛、鉻、鎘、鎳、砷的污染指數(shù)處于無污染狀態(tài)。

表10 調(diào)查區(qū)域重金屬單項污染指數(shù)

3 結(jié)論與討論

以全國第二次土壤普查分級標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，赤峰市城郊農(nóng)田土壤pH值主要呈弱堿性；土壤有機質(zhì)含量平均值為10.13 g/kg，含量總體偏低，處于缺乏狀態(tài)；土壤堿解氮含量處于缺乏狀態(tài)；土壤速效磷平均含量為21.70 mg/kg、速效鉀含量為187 mg/kg，總體上處于含量豐富水平；土壤容重含量偏高，說明土壤較致密。

對赤峰市松山區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染風(fēng)險分析可知，調(diào)查區(qū)域表層土壤鎘、鋅、銅、鎳、鉻、鉛超過了赤峰土壤環(huán)境背景值，砷未超過赤峰土壤環(huán)境背景值。通過重金屬單項污染指數(shù)分析得出，土壤重金屬單項污染指數(shù)處于無污染狀態(tài)。綜合來看，調(diào)查區(qū)域土壤重金屬污染指數(shù)處于無污染狀態(tài)，但是與赤峰土壤環(huán)境背景值相比，調(diào)查區(qū)域的土壤重金屬均有不同程度的增加，因而應(yīng)加強預(yù)防。