绥江县耕地土壤环境质量分析评价

全 勇，龚声信，李学艳，马 鹏，唐玉凤

(昭通市农业环境保护监测站，云南 昭阳 657000)

绥江县耕地土壤环境质量分析评价

全 勇，龚声信，李学艳，马 鹏，唐玉凤*

(昭通市农业环境保护监测站，云南 昭阳 657000)

【目的】为了解绥江县的土壤环境质量状况，参照《无公害食品蔬菜产地环境条件标准》、《绿色食品产地环境质量标准》以及《有机农业生产基地环境质量标准》，对耕地土壤的重金属元素铅、汞、镉、铬、砷含量以及pH值进行测定分析。【方法】选用单因子污染指数法和常用的Nemero综合污染指数法2种方法，对研究区域的土壤环境质量进行综合评价。【结果】分析结果表明，绥江县的土壤pH值在4.8～7.92，均值为6.48，土壤偏酸；绥江县土壤样品的重金属平均含量分别为铅30.65 mg/kg，镉0.15 mg/kg，汞0.17 mg/kg，砷3.01 mg/kg，铬100.87 mg/kg，均低于《无公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的标准限值。重金属平均变异程度顺序为砷>汞>铬>铅>镉。【结论】综合污染指数法和单项污染指数法的评价结果显示，本研究区域的土壤环境质量尚未监测到重金属污染，达到无公害蔬菜产地和A级绿色食品产地环境的质量要求，但不能满足有机农业产地的生产标准。

绥江县；土壤质量；分析；评价

【研究意义】土壤是农业生产不可或缺的自然资源，也是重要的环境要素，耕地质量是土壤特征的综合反映，也是揭示土壤条件最敏感的指标[1]，直接影响农作物的质量和产量，进而影响人体健康及社会经济的可持续发展，体现人类活动对土壤的影响[2]。随着城市、工业、交通、采矿及农村经济的快速发展，土壤承接着各类垃圾、废气和废水的污染，同时农业自身产生的面源污染也在逐年加剧，导致中国耕地质量急剧下降，工矿业废弃地土壤环境问题突出[3]，不仅影响农产品的产量和质量，还会通过食物链影响人类健康[4]。土壤重金属因不能被微生物降解、可通过食物链被生物富集等特点给人类健康造成极大危害[5]，土壤重金属污染问题也受到高度关注。【前人研究进展】目前，土壤环境质量综合评价的方法较多，主要有单项污染指数法[6-7]、内梅罗指数[8]、模糊综合评价法[9]、人工神经网络法[10]、支持向量机法[11]、密切值法[12]、综合标识指数法[13]和分级贴近度法[14]等，但受其准确性和适用范围限制，真正能推广的很少[15]。任婧[16]等应用单污染指数法和Nemero污染指数法对贵阳白云区工业区周边水稻重金属含量进行评价，取得了较为理想的结果。【本研究的切入点】绥江县地处滇东北金沙江下游，是国家级贫困县，同时也是云南省重要的优质农产品产地，了解绥江县耕地质量状况对保护农产品质量、增加农民收入具有重要意义。因此，文章选取昭通市绥江县为研究区域，对耕地土壤中的铅、汞、镉、铬、砷等5种重金属元素含量进行检测分析。【拟解决的关键问题】因此，文章采用较为成熟、计算简单的单因子污染指数法和常用的Nemero综合污染指数法2种方法对分析结果进行评价，以期为绥江县的耕地质量状况提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

绥江县位于云南省东北部，金沙江南岸，地处东经103°47′～104°16′，北纬28°21′～28°40′，西北与四川省雷波县、屏山县隔江相望。绥江县地形由南向北倾斜，南高北低，属北亚热带季风海洋气候，立体差异大，气候温和，光照多，降雨充沛集中，湿度大，年均湿度高达70 %。绥江县土壤包括6个土类、10个亚类、8个土属、23个土种；潮土占0.76 %，紫色土占28.90 %，水稻土占4.80 %，黄壤土占28.30 %，石灰土占4.95 %，黄棕壤占18.00 %。土壤质地以壤土为主，轻粘土居第2位，其次为砂土和砂壤土。绥江县共有16.24万余人，农业人口占到全县总人口的85.84 %，约13.94万人。全县耕地面积1.8万hm2，农民人均占有耕地为0.13 hm2，森林覆盖率为63 %。绥江县是一个典型的农业县，工业极不发达，农业特产丰富，盛产玉米、蔬菜、水果、马铃薯等。

1.2 试验方法

1.2.1 土样布设与采集 按照《云南省无公害农产品产地环境调查、监测及评价导则》和《农田土壤环境质量监测技术规范》[17]的规定，根据绥江县农产品生产基地的气候特点、地形地貌、土壤类型及农产品生产特性等，坚持合理性、科学性、代表性的原则，在可能造成污染的区域设置监测采样点，进行土壤样品采集。按行政区域划分5个采样区，每个采样区划分为若干个采样单元，共布设139个采样点(表1，图1)，网格法布设取样点位和点数，采样密度为0.56个/km2，所布样点有效控制面积为2.5万hm2。土壤采样按S型采样法，用木铲在0～20 cm土层(果树及常年生植物0～40 cm土层)采集5个分样，每个分样采0.5 kg，5个分样充分混合后，用四分法留1 kg作为该样点的混合样，并做好标记和原始记录，带回检测室，总计获取有效样本139个。土壤样品封存在采样袋中，以防在运输转移过程中被污染，到样品室后，依次进行风干、磨细、过筛处理，过筛规格分别为0.15、0.25、0.85 mm，最后取100 g制备好的土样进行重金属和pH值的测定。样品在所有的处理过程中均采用陶瓷、木头等非金属用具，以排除外界干扰。

1.2.2 分析项目与测定方法 土壤样品常规理化性状分析参照《土壤农业化学分析方法》[14]；采用原子荧光光度法(BY/T395-2000，AFS-230原子荧光光度计)测定砷、汞，采用火焰光度法(GB/T17141-1997，PE-1100B原子吸收分光光度计)测定铅、镉，采用二苯碳酰二肼光度法(BY/T395-2000，721分光光度计)测定铬，采用玻璃电极法(NY/T395-2000，Orion-210酸度计)测定土壤pH值(土水比为1∶2.5)。

1.3 土壤环境质量的评价方法

表1 土壤采集区基本概况Table 1 The basic situation of soil collection area

图1 研究区采样点分布Fig.1 Distribution of sampling points in research area

本项目的数据处理采用Excel 2010和DPS7.0软件进行数据分析。重金属污染具有非均匀性的特点，因此统计分析采用平均值、标准差、差异系数3个数值。

1.4 土壤环境质量评价标准分级

评价标准是衡量农产品生产基地环境质量是否合格的尺度[19]，本研究对评价因子分别采用了《有机农业生产基地环境质量标准》(GB15618-1995)、《绿色食品产地环境质量标准》(NY/T391-2000)和《无公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的部分标准(表3)进行评价和分析。

表2 土壤环境质量的等级划分Table 2 The grades of soil environmental quality

表3 土壤环境质量评价标准限值Table 3 The limitation soil environmental quality assessment standards

2 结果与分析

2.1 绥江县耕地土壤重金属含量基本特征

通过不同耕地土壤调查及采样，绥江县耕地土壤质地主要为壤土，轻粘土居第2位，其次为砂土和砂壤土。对采集自绥江县的139个耕地土壤样品测定分析。结果显示，pH值介于4.8～7.92，平均值为6.48；重金属平均含量分别为铅30.65 mg/kg，镉0.15 mg/kg，汞0.17 mg/kg，砷3.01 mg/kg，铬100.87 mg/kg(表4)，均低于《无公害食品蔬菜》(NY-5010-2001)中的标准；铅、镉、砷3种重金属含量低于背景值，汞和铬重金属含量均略高于背景值。重金属平均变异程度顺序为砷>汞>铬>铅>镉，整体变异系数都低于50 %，除砷以外，其余均介于20 %～30 %。表明在研究区域内，不同采样点的砷含量差异较大，其他重金属元素含量分布相对比较集中。

2.2 绥江县耕地土壤环境质量评价

通过表3中的各项标准数值和表4测定结果，分别计算出绥江县139个样点中的综合污染指数值和单因子污染指数值(表5)。按照无公害蔬菜产地土壤环境质量标准的要求，所有重金属污染物的单项污染指数均小于0.7，全部符合I级清洁水平，表明本项目研究采样区域达到并符合无公害食品蔬菜产地环境要求，可以进行无公害农产品的生产。

绿色食品产地土壤环境质量标准评价指标分为严控环境指标和一般控制指标，在评价中若有1项或1项以上超标，则不适宜发展AA级绿色食品，但可根据超标物的性质、程度等具体情况及综合污染指数全面衡量后确定是否符合发展A级绿色食品的要求[20]。研究区域139个采样点的综合污染指数大于I级清洁水平值0.7，单项污染指数小于1.0，但除Cd和As全部小于0.7外，其他4种重金属污染物的单项污染指数仅有少量高于0.7，小于1.0，表明本项目研究区域达到生产A级绿色食品的要求，但不适宜发展AA级绿色食品。

按照有机农业生产基地土壤环境质量标准要求，本研究区域中除As有138个采样点的单项污染指数小于0.7外，其余仅有少数几个样点不超标，综合污染指数远大于1.0，达到2.752，因此本研究区域的耕地土壤不适宜进行有机农业生产。

表5 绥江县土壤环境质量指数统计Table 5 The soil environmental equality index based on three standards in Suijiang county

表6 各采样区土壤重金属含量Table 6 Soil heavy metal contents of sampling areas

2.3 绥江县不同乡镇土壤环境质量评价

通过对绥江县5个乡镇采集土样进行测定，结果显示，5个乡镇的5种重金属含量均能符合《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)的二级标准值，满足保障农业生产，维护人体健康的要求，其中砷全部达到满足一级标准值(表6)。

根据表3中各元素的标准限值，板栗乡共计采样31个，除铬元素(55.2 %)达到绿色蔬菜产地标准外，其余4种元素均能达到绿色食品产地标准，所有元素均达到无公害蔬菜产地标准。因此，板栗乡可生产A级绿色食品，但不适宜发展AA级绿色食品。

中城镇的57个采样点除铬元素(78.9 %)达到绿色蔬菜产地标准外，其余4种元素均能达到绿色食品产地标准，所有元素均达到无公害蔬菜产地标准。因此，中城镇可生产A级绿色食品，但不适宜发展AA级绿色食品。

新滩镇的18个采样点除铬元素(83.3 %)达到绿色蔬菜产地标准外，其余4种元素均能达到绿色食品产地标准，所有元素均达到无公害蔬菜产地标准。因此，新滩镇可生产A级绿色食品，但不适宜发展AA级绿色食品。

会仪镇的19个采样点的所有重金属元素均能满足绿色食品产地标准限值，适宜发展AA级绿色食品。

南岸镇14个采样点的所有重金属元素均能满足绿色食品产地标准限值，适宜发展AA级绿色食品。

3 讨 论

通过本项目实施研究，对绥江县耕地土壤进行调查及有代表性的样品采集分析，明确了绥江县的大部分耕地土壤环境质量良好，但均不适宜有机农业(食品)生产基地。但是铬、铅和汞的测定数值针对绿色产地标准，其含量比例已达到84.1 %、61.3 %和48.6 %，因此生产中如果不注意科学施肥和用药，部分区域土壤中这3种重金属含量标准就会超过绿色食品产地标准。样品土壤中镉和砷的含量针对绿色产地标准比例在37.5 %和15 %，说明耕地土壤中这2种重金属含量较低，对土壤环境安全性高。

结合现有农业生产习惯和水平，针对性地改良环境较差的土壤，完善科学、合理地施用肥料或农药技术，为绥江县农产品质量安全提供理论依据，对制定和规划区域性的种植业生产具有实际意义。由于点位数量以及评价项目的局限，只能大概说明土壤环境是否适合发展无公害、绿色及有机农业，不能代表当地的全面生态环境，今后需要进一步加强大气、水等方面环境研究，为绥江县安全农业生产发展提供科技支撑。

4 结 论

通过绥江县耕地土壤调查，县内大部分耕地土壤质地类型为壤土，轻粘土居第2位，其次为砂土和砂壤土，耕作性良好，适种作物种类多。对采集自绥江县主要农田土壤样品的重金属含量测定，土壤样品中均含有铅、镉、汞、砷、铬等重金属元素，其中含量高低顺序为铬>铅>砷>汞>镉。对照表3土壤环境质量评价标准限值，其测定值均低于无公害蔬菜产地和绿色食品产地标准限值，表明绥江县的大部分耕地土壤环境质量良好，但均不适宜有机农业(食品)生产基地。从5个乡(镇)耕地土壤样品测定数值分析，会仪镇和南岸镇的5种重金属含量均能低于绿色食品产地标准限值，适合发展AA级绿色食品；中城镇、新滩镇、板栗乡均因不同程度的铬元素超标，仅达到生产A级绿色食品的要求，但不适宜发展AA级绿色食品。

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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

云南省农产品质量安全专项(2140129)

全 勇(1973-)，男，云南镇雄人，硕士，高级农艺师，研究方向为农业环境保护研究,E-mail：563197296@qq.com，*为通讯作者,唐玉凤，E-mail：tyfsunny@163.com。

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(责任编辑 王家银)