皮毛硝染行业周边农田土壤理化特征及其质量评价

石宗琳 王晨阳 张志强 李辉 高小宽 路培

摘要：为探明皮毛硝染对周边农田土壤质量的影响，以衡水市枣强县大营镇为研究区域，选取土壤容重、含水率、pH值、有机质，速效氮、速效磷、速效钾、全盐量等理化指标，运用土壤综合指数法对其土壤质量进行了评价。结果表明：大营镇农田土壤容重在1.13～1.48g/Cm³之间，平均值为1.35g/cm³，土壤容重较大;土壤含水量在7.39%～21.73%之间，平均含量为16.13%，土壤含水量处于适宜程度;土壤有机质在4.84～18.91g/kg之间，平均含量为12.87g/kg;土壤速效氮在22.56～42.75mg/kg之间，平均含量为31.71mg/kg;土壤速效磷在5.90～34.59mg/kg之间，平均含量为18.28mg/kg;土壤速效钾在15.11～34.57mg/kg之間，平均含量为24.38mg/kg土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量都较低。土壤含盐量在0.77～3.38g/kg之间，平均含量为1.91g/kg，土壤大部分处于轻度盐化。土壤质量综合指数平均值为0.40，土壤质量较差。

关键词：农田;土壤;理化特性;质量评价

中图分类号：S151.9 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）14-0134-05

1引言

土壤对于人类来说有着不可或缺的意义，它是我们生存和发展中必不可少的资源，兼有经济价值和生态价值。土壤可以维系植物生长，并为其提供生长发育所需的养分、水分等，给人类及动植物提供适合的生存场所。土壤也是污染物质的源和汇。无论是大气还是水污染最后都会对土壤造成一定程度的危害，且土壤污染具有滞后性，相比于其他污染来说，土壤污染不易被人们发现，而且容易造成恶性循环，使污染物长期积累，最终导致土壤质量恶化。自20世纪中后期开始，土壤污染愈发严重，已由之前的局部污染扩大为现在的区域污染，土壤污染的种类也趋于多样化。有数据表明，我国约有1/4的农田土壤存在重金属和农药的污染问题。近年来，国家开始重视土壤污染治理方面，颁布了一系列的政策和法规，目前我国已颁布了多项有关土壤监测的国家和行业标准以及一些主要污染物的监测方法，但我国的土壤问题依然形势严峻，并且已经成为制约我国可持续发展的重要因素。

衡水市枣强县大营镇是著名的“皮草之乡”，是全国最大的皮毛加工中心之一。大营皮毛加工业发展推动了大营经济发展的同时，皮毛硝染对于生态环境的不良影响同样不容小觑。皮毛加工原料主要为动物皮，经化学和机械加工而成。在加工流程中，废水中累积了大量的蛋白质和脂肪，加入了大量的化学物质，如酸、碱、盐、铬鞣剂、染料等，这些物质污染程度高，不恰当的排放对土壤环境造成了严重的损害，导致土壤质量下降，危害当地农作物的生长以及居民的健康。因此本研究通过对该地区农田土壤理化特性的研究，并对土壤质量作出评价，以期为以后的土壤质量管理及污染土壤修复提供理论基础。

2材料与方法

2.1试验地概况

研究区域选定在衡水市枣强县大营镇，位于冀中平原南部，黑龙港流域冲击平原，是我国皮毛硝染行业的主要分布地，界于东经115°10～116°34，北纬37°03～38°23之间。年平均气温为12.6℃，一月份最冷，平均气温-4.2℃，七月份最热，平均气温27.1℃，无霜期大概195d，属大陆季风气候区，为温暖半湿润半干旱型。土壤类型为潮土，主要种植模式为小麦一玉米一年两作的轮作模式，前茬作物留茬还田。

2.2样品采集

采样时间为2018年8月。采样点选择在大营镇的17个村庄，在每个采样点按蛇形法布点，采集表层O～20cm土壤样品，每个采样点的样品混合后按四分法保留500g左右，共获得17个表层土壤样品。同时用环刀采集原状土样，测定土壤容重。采样时应详细记录下采样地概况、样点编号、取样经纬度等基本信息。

2.3测定指标与方法

土壤容重、含水量、pH值、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、全盐量测定均参照《土壤农化分析》中的测定方法，指标评价参照河北省土壤肥力状况分级标准（表1）。

本研究采用模糊数学中的加权法对土壤质量指数进行计算，公式如下：

式（1）中，SQI为土壤质量指数，Ci为各个评价指标的隶属度值，Ki为第i个指标的权重，”为评价指标个数。

2.4数据处理

运用Excel 2003和spss软件对各指标之间进行相关性分析和主成分分析。

3结果与分析

3.1土壤物理性质变化

3.1.1土壤容重

土壤容重的大小与土壤质地、有机质含量和土壤的结构性等多种土壤指标有关。由表2可得，O～20cm土层农田土壤容重在1.13～1.48g/cm³之间，平均值为1.35g/cm³，变异系数较小，为7.80%。其中陈庄村土壤容重最大值，张儒林村最小。各样地之间的土壤容重变异性小，说明不同采样地之间土壤的压实程度差异较小。

3.1.2土壤含水量

由表2可得，O～20cm土层农田土壤含水量在7.39%～21.73%之间，平均含量为16.13%，变异系数为19.56%。土壤含水量最大值出现的样点为时槐村正东，最小值为王催许村。

3.2农田土壤化学性质

3.2.1土壤pH值

由表2可得，0～20em土层农田土壤pH值在7.00～7.53，平均值为7.22，pH最高值出现样点为宋新屯村，最小值出现的样点为杨白塔村。不同的采样地之间土壤pH值变异性很小，变异系数仅为1.87%。

由图1可知，16个样点（94.11%）d的pH值位于6.5～7.5之间，属于中性土壤;1个样点（5.89%）pH值位于7.5～8.5之间，属于碱性土壤。

3.2.2土壤有机质

由表2得，O～20cm土层农田土壤有机质在4.84～18.91g/kg之间，平均含量为12.87g/kg，有机质含量最高值出现的样点为郭庄村，最小值出现的样点为魏洪流故村。不同的采样地之间土壤有机质变异性较大，变异系数为29.86%，属中度变异。

参考河北省土壤肥力状况分级标准（表1）可以得出，农田土壤位于极低等级的占29.4l%，位于中等水平的占41.18%（图2）。

3.2.3土壤速效氮

由表2得出，农田表层土壤（O～20cm）的速效氮在22.56～42.75mg/kg之间，平均含量为31.71mg/kg，土壤速效氮含量最高值出现的样点为杨白塔村，最小值出现的样点为宋新屯村。不同地区之间土壤速效氮变异性较大，变异系数为19.56%，属中等变异。

由图3可得，所有样点的速效氮含量均位于O～45mg/kg之间，说明所有样点的速效氮的含量均处于极低水平。

3.2.4土壤速效磷

由表2可得，农田表层土壤（O～20cm）速效磷的含量在5.90～34.59mg/kg之间，平均含量为18.28mg/kg，土壤速效磷含量最高值出现的样点为老官营村，最小值出现的样点为封花里村。不同样地之间土壤速效磷变异性很大，变异系数为47.81%，属于中度变异。

由图4可得，47.06%的农田土壤速效磷含量小于15mg/kg，处于极低水平，41.18%农田土壤速效磷含量位于15～30mg/kg之间，处于低水平，11.76%农田土壤速效磷含量位于30～60g/kg之间，处于中等水平。

3.2.5土壤速效钾

由表2可得，农田表层土壤（0～20cm）速效钾的含量均位于15.11～34.57mg/kg之间，平均含量为24.38mg/kg，土壤速效钾含量最高值出现的样点为十八行村，最小值出现的样点为魏洪流故村。土壤速效钾的变异系数为20.25%，不同的采样地之间土壤速效钾变异性很大，属于中等变异。

由图5可得，17个样点的速效钾含量均位于0～70mg/kg之间，对比表1土壤指标分级表可知，所有样点的土壤速效钾均处于极低水平。

3.2.6土壤含盐量

由表2可得，农田O～20cm的土壤含盐量在0.77～3.38g/kg，平均含量为1.91g/kg，土壤含盐量最高值出现的样点为韩庄村，最小值出现的样点为时槐村正南。土壤含盐量的变异系数为34.72%，不同的采样地之间土壤含盐量变异性很大，属中度变异。

由图6可得，大营镇地区5.88%农田土壤全盐量小于1g/kg，属于非盐化土壤，52.94%农田土壤位于1～2 g/kg之间，属轻度盐化土壤，41.18%农田土壤位于3～4g/kg之间，属于中度盐化化土壤。

3.3土壤理化指标间的相关性分析

由表3可得，有机质与速效钾呈极显著正相关（P<0.01），與含水率呈显著正相关（P<0.05）。速效氮与pH值和含水率达显著程度负相关（P<0.05）。

3.4土壤质量综合评价

土壤质量评价方法包括定性评价和定量评价，然而由于土壤质量所包含的诸多方面，因此它的评价体系没有明确标准，目前大多数学者选择建立最小数据集法来进行指标的筛选。本研究参考前人研究成果，采用主成分分析法对研究区土壤进行质量评价。隶属度函数参照前人研究结果，本实验中，有机质、速效氮、速效磷和速效钾均属于S型隶属度函数，容重、全盐量属于反S型隶属度函数，pH值属于抛物线型隶属度函数。

各土壤指标之间是否显著性相关，是决定是否要进行主成分分析或因子分析筛选土壤指标的关键。本研究中仅用主成分分析计算各指标权重，通过计算指标权重和隶属度值，在将所有指标的权重与隶属度相乘后求和，最后得出数值即为土壤质量综合指数，对比土壤质量分级表，对大营镇地区各样点土壤样点进行质量等级的划分（表4）。

由表5可得出每一个指标所对应的权重值，在本实验中速效氮和速效钾权重值均为0.15，为权重最大的两个指标，说明在本次的土壤质量评价中，速效氮和速效钾对其影响最大，其次最高的为有机质，所对应的权重为0.14;权重值与隶属度值计算出土壤质量指数，并对比土壤质量分级表得出土壤质量的等级，由表6可知各样点土壤质量综合指数及各样点的土壤质量，本实验中，有1个样点的土壤质量综合指数小于0.2，该样点为封花里村;共有9个样点的土壤质量综合指数位于0.2～0.4之间，样点为魏洪流故村、杨白塔村、王催许村、东杨庄村、东花里村、韩庄村、张儒林村、陈庄村、时槐村正东;共有7各样点的土壤质量综合指数位于0.4～0.6之间，样点分别为王旧路寺、郭庄村、宋新屯村、十八行村、大营村、时槐村正南、老官营村。数据表明大营镇52.94%的农田土壤质量处于较低水平，5.88%的农田土壤质量处于低水平，41.18%的农田土壤质量处于中度水平。大营镇农田土壤质量综合指数平均值为0.40，根据土壤质量分级表可得出大营镇地区农田土壤质量属于较低等级。

4结语

大营镇农田土壤容重变化范围在1.13～1.48g/cm³之间，平均值为1.35g/cm³。土壤含水量在7.39%～21.73%，平均值为16.13%。土壤pH值在7.00～7.53，平均值为7.22，土壤有机质在4.84～18.91g/kg之间，平均值为12.87g/kg;土壤速效氮在22.56～42.75mg/kg之间，平均含量为31.71mg/kg;土壤速效磷在5.90～34.59mg/kg之间，平均值为18.28mg/kg;土壤速效钾在15.11～34.57mg/kg之间，平均值为24.38mg/kg。土壤全盐量在0.77～3.38g/kg之间，平均值为1.91g/kg。根据河北省土壤肥力状况分级标准，该地区大部分农田土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量属于低或极低水平，且处于轻度盐化。该地区农田土壤质量属于较低等级。