产地环境质量评价与绿色农产品生产研究<br/>——以湖北省洪湖市为例

产地环境质量评价与绿色农产品生产研究
——以湖北省洪湖市为例

2017-12-11郑雄伟郑国权

湖北工程学院学报 2017年6期

关键词：洪湖市灌溉水土壤环境

郑雄伟，郑国权，洪波

(1.湖北省地质局地球物理勘探大队，湖北武汉 430056；2.洪湖市国土资源局，湖北洪湖 433200)

产地环境质量评价与绿色农产品生产研究
——以湖北省洪湖市为例

郑雄伟1，郑国权1，洪波2

(1.湖北省地质局地球物理勘探大队，湖北武汉 430056；2.洪湖市国土资源局，湖北洪湖 433200)

农产品质量安全是当前社会普遍关注的热点问题。在对洪湖市农产品产地环境质量评价的基础上，应用GIS技术，研究了洪湖市农产品生产适宜性分区。结果表明，洪湖市农产品产地土壤总Hg、总As、总Cr、总Cu、总Cd和总Pb平均浓度均达到《绿色食品产地环境调查、监测与评价规范》(NY/T1054-2006)产地环境质量标准要求，空气和灌溉水也符合标准，适宜于开展绿色农产品生产。目前，洪湖市正在以绿色农产品生产适宜性分区为依据，大力发展绿色食品和无公害农产品。

产地环境质量；绿色农产品；生产适宜性分区；洪湖

全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。由于工矿业、农业等人为活动，土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。土壤污染的后果是不仅可以导致农作物减产和农产品品质降低，而且常常通过食物链传递而影响人体的健康。土壤污染除导致土壤质量下降、农作物产量和品质下降外，更为严重的是土壤对污染物具有富集作用。近年来，许多研究者已对农产品产地环境质量作了诸多的研究[1-3]。然而，大多数研究只考虑了土壤污染，将土壤、大气、灌溉水等环境介质综合考虑并进行农产品生产适宜性分区的研究不多。本文在前人研究的基础上，以湖北省洪湖市为研究对象，把绿色农产品生产作为目标，综合考虑了土壤、大气、灌溉水等环境介质，根据《绿色食品产地环境调查、监测与评价规范》(NY/T1054-2006)产地环境质量标准要求，应用GIS技术进行绿色农产品生产适宜性分区，可为促进农业可持续发展提供理论依据。

1 洪湖市基本概况

洪湖市地跨东经113°07′～114°05′，北纬29°39′～30°12′，位于湖北省中南部，长江中游北岸，江汉平原东南端。东南濒长江，与嘉鱼县、赤壁市及湖南省临湘市隔江相望；西傍监利县接壤；北依东荆河与汉南区、仙桃市相邻。全市国土面积2519平方公里，下辖20个乡镇办区，拥有2个省管经济技术开发区和1个省级生态旅游度假区。洪湖市地层属扬子地层区，基岩零星分布于洪湖市城区。研究区内第四系全新统分布广泛，具有类型多、相变大、物质成分复杂的特点。按成因类型划分冲积、湖冲积、沼泽沉积等三种成因类型，见图1。评价区土壤有2个土类，5个亚类。以水稻土和潮土土类为主，其中水稻土有淹育型、潴育型、潜育型、沼泽型四种亚类，潮土仅有灰潮土亚类。水稻土222.04平方公里，占总面积的73.52%；潮土73.24平方公里，占总面积的24.25%；其他水体6.72平方公里，占总面积的2.13%。

图1湖北省洪湖市区域地质背景图

2 研究方法

2.1样品的采集和分析

土壤样品采样点实行1∶5万土地质量地球化学调查，共计采集样品1545件，包括重复样品30件，采样密度平均为5.02点/km2，灌溉水样品共采集20组，区内地表灌溉水网较发达，采样密度为1点/16 km2，取样点尽量和农作物的取样位置对应，不同的土地利用情况和不同的灌溉水类型都有采样点；大气降尘监测点按1点/50 km2的密度布置了6处大气沉降监测点，总体上样点覆盖整个工作区，监测时长为1年，每3个月采集一次样品，共采集降尘样品24件。

土壤表层样检测指标包括pH、Se、I、F、Cd、Pb、Hg、As、Cr、Cu、Zn、N、P、TOC、S、Cl、B、Mo、Mn、Co、Ni、Sr、Ge、K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、SiO2、Al2O3等30项指标。大气降尘样品检测指标包括Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、Se共9项；降水样品检测指标包括pH、As、Mo、Se、Cr+6、K、N、Ba、Pb、Zn、Cu、Cd、Hg、Mn、Fe、P、硫酸盐、氯化物、氟化物、硝酸盐、高锰酸钾指数、总硬度、溶解性总固体等23项。土壤灌溉水检测指标包括pH、As、Mo、Se、Cr+6、K、N、Ba、Pb、Zn、Cu、Cd、Hg、Mn、Fe、P、硫酸盐、氯化物、氟化物、硝酸盐、高锰酸钾指数、总硬度、溶解性总固体等23项。

2.2绿色农产品生产适宜性分区方法

本文采用地统计方法对洪湖市进行绿色农产品生产适宜性分区，参照中华人民共和国农业行业标准《绿色食品产地环境质量》(NY/T391-2013)，绿色食品产地评价土壤环境质量要求界限值见表1。

表1 绿色食品产地土壤中各项污染物的指标限量要求

注：单位：mg/kg

无公害农产品产地土壤环境质量标准在《无公害食品产地环境质量调查规范》(NY/T5335-2006)的基础上，根据不同种植作物类型的标准进行评价，具体标准包括《无公害食品大田作物产地环境条件》(NY 5332-2006)、《无公害食品水稻产地环境要求》 (NY 5116-2002)和《无公害食品蔬菜产地环境条件》(NY 5010-2002)等[4-6]。

3 结果与讨论

3.1产地环境质量评价

3.1.1灌溉水环境质量

按照中华人民共和国农业行业标准《农用水资源质量监测技术规范》(GB5084-2005)中的评价方法进行评价，本次调查选取砷、镉、铬、铜、铅、锌、汞7项指标进行评价。结果显示，全区灌溉水(水源)中重金属含量均符合标准GB5084-2005，其中20件灌溉区水样重金属含量远低于标准限定值或未检出这7种重金属含量，说明区内灌溉水质量综合等级全部达到一等合格标准，具体结果见图2。

图2 洪湖市灌溉水水质综合分级图

3.1.2 大气降尘(水)环境质量

根据全国各省市大气质量研究成果，大气干湿沉降养分元素年输入通量占农田土壤外源输入总量的比重较小，本研究旨在评价大气环境健康质量，因此，不是以养分指标为评价指标，而是主要以重金属元素为主要评价指标。参照《土地质量地球化学评价规范》要求，大气干湿沉降通量环境地球化学等级划分指标为Cd 和Hg，划分标准值见表2。

表2 大气干湿沉降通量环境地球化学等级分级标准值

整体来说，评价区农作物生长良好、植被覆盖率高、雨水充沛、空气清新湿润，大气环境质量状况良好。调查表明评估区大气降尘量低，污染物质少，降水中各微量元素和酸碱度等指标都符合安全标准，对土壤生态环境质量影响较弱。

根据国家地质调查行业标准《土地质量地球化学评价规范》大气质量等级划分标准，评价区大气综合质量全部为1等优质大气质量环境区，结果见图3。

图3 洪湖市大气干湿沉降质量等级图

3.1.3 土壤环境质量

通过对研究区1∶5万土壤地球化学调查，获得了1515件土壤表层样的含量数据，依据《土地质量地球化学评价规范》中的土壤环境质量评价指标，本研究选定了主要重金属元素As、Hg、Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn 8项指标，作为评价对象对研究区土壤质量进行判别评估。

通过对各环境指标进行综合参数计算，获得土地质量评估有害重金属元素等分图，根据相应标准，对评价区土壤重金属有害元素进行分级评估，统计结果如表3所示，表明土壤中 Hg、Pb、Cr、Zn元素在评价区无污染，且全部为一级区；土壤中As、Cu、Ni全部为一级区和二级区，局部小面积轻微污染，As和Cu一级区面积占99%以上，Ni一级区面积占90%以上；土壤中 Cd主要为一级区和二级区，三级区占0.17%，局部小面积轻度污染。

表3 洪湖市土壤环境指标分级统计表

土壤环境质量等级划分结果显示，区内达清洁Ⅰ级等级标准的分布区面积为197.26 km2，占可利用地面积的82.42%；轻微、轻度污染(Ⅱ级、Ⅲ级)的面积为42.08 km2，占17.58%，其主要分布在峰口镇范湖村、破岭村、土京村、红花村、童岭村、双丰村以及万全镇洪中村、晓河村、汪庙村、六垸村、万电村的少数地块中。不存在中度、重度污染(Ⅳ级、Ⅴ级)分布区，结果见图4。

图4 洪湖市土壤环境质量综合等级图

3.2绿色农产品产地分级分区

3.2.1 评价标准

参照农业行业标准《绿色食品产地环境质量》(NY/T391-2013)，根据土壤的肥力状况进行分级分区，使用NY/T391-2013标准中的有机质、全氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量五个肥力指标进行评估。

以采样单元(土地利用图斑)为评价单元，单元内环境指标合格时，土壤肥力指标根据有机质、全氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量五项指标同时达到二级或以上则判定该单元符合AA级绿色食品土壤要求，否则只能作为符合A级绿色食品土壤要求。

3.2.2 分级分区结果

依据农业部分《绿色食品产地环境质量》(NY/T391-2013)行业技术要求，评价区绿色农产品分级结果如图5所示。

(1) AA级绿色农产品产地包括Ⅰ、Ⅱ级产地。即AA级绿色农产品产地有机质、全氮、全钾、全磷等四项指标均满足产地要求，CEC基本上也满足Ⅱ级产地要求。

区内达到AA级绿色农产品产地总面积为71.63 km2，约占农用地面积的29.93%。其中Ⅰ级产地11.56 km2，约占总面积的4.83%；Ⅱ级产地60.07 km2，约占总面积的25.10%。AA级绿色农产品产地主要分布于峰口镇的兰桥村、卫沟村、全胜村、大公村、绣花村等地，万全镇AA级农产品产地主要位于黄丝村、老沟村、里畈村、塔路村等地。

(2) A级绿色农产品。A级绿色农产品产地主要包括Ⅲ级产地，指的是产地满足环境指标要求，而土壤养分指标不能满足要求的田地。全区面积有69.11 km2，约占总面积的28.88%。

A级绿色农产品产地主要分布于峰口镇的观厅村、麻壕村、京城村、万宝村等地和万全镇的全丰村、河咀村、永丰村、中岭村等地。

(3) 非绿色农产品。非绿色农产品产地指的是土壤环境指标超标的田块。全区非绿色产地分布面积为98.60 km2，约占总面积的41.20%。因为标准更加严格，而区内有少数重金属具有较大面积的轻微污染，导致非绿色农产品产地面积较大。据调查，非绿色农产品产地主要分布于峰口镇的新台村、童岭村、范湖村、东晓村等地，万全镇非绿色农产品产地主要位于花古村、小河村、万电村等地。