娄飞　符东顺　付天岭　蔡娜　杨世梅　何腾兵

摘要：【目的】研究喀斯特馬铃薯种植区土壤镉的赋存形态及农产品安全问题，为马铃薯种植区风险评估提供理论依据。【方法】以贵州省马铃薯主栽区域某县马铃薯及相应3种土壤类型（黄棕壤、棕壤和石灰土）为研究对象，采用CaCl2/BCR提取法测定土壤镉的赋存形态，以相关性和多因素方差分析探讨土壤pH、有机质、阳离子交换量（CEC）、总镉及其交互作用对镉赋存形态的影响;以富集系数和有效性评估土壤镉累积能力;采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法比较土壤总镉和有效镉的生态风险。【结果】研究区域土壤总镉含量均值为1.394 mg/kg，变异系数为0.25;土壤镉分级提取的5种赋存形态中，弱酸态镉占总镉比例最大，达28%～58%，可还原态镉仅占4%～13%，其余3种形态介于二者之间。总镉对有效镉、弱酸态镉、可氧化态镉和残渣态镉等4种镉赋存形态均有极显著影响（P<0.01，下同），总镉与pH的交互作用对有效镉影响大于总镉和pH对有效镉的主效影响，而pH与有机质、pH与CEC交互影响弱于pH对有效镉的主效影响，土壤镉赋存形态的差异主要受总镉和土壤pH、有机质、CEC共同影响。种植区马铃薯块茎镉含量均值为0.086 mg/kg，富集系数为6%，有效性为15%。种植区土壤总镉地质累积指数（Igeo）为2～3级，表明土壤处于中度污染至强污染，综合潜在生态风险指数（RI）为100.571～281.430，表明土壤处于轻微污染至中度污染。在马铃薯种植区3种土壤类型中，黄棕壤和棕壤pH均值分别为5.90和5.63，相对较低，但黄棕壤中有机质和CEC含量最低，黄棕壤马铃薯的镉有效性均值为17%，主要以弱酸态镉形态存在，有利于马铃薯吸收富集，其富集系数均值为7%，且其潜在风险均值为212.371。反之，石灰土中pH较高，为6.87，石灰土和棕壤中有机质和CEC较高，马铃薯富集能力较低，所以其镉活性较低，潜在风险较低。【结论】马铃薯种植区3种土壤类型中黄棕壤总镉含量最高，活性最强，对应马铃薯中镉富集能力最强，其潜在风险较大，应注重对该类型土壤在马铃薯种植区域的监管。

关键词： 马铃薯;镉;赋存形态;有效性;土壤类型;风险评估

中图分类号： S155;X825                       文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）12-2901-10

Abstract：【Objective】To provide reasonable theoretical basis for risk assessment of potato growing areas，speciation of cadmium in soil of karst potato origin and Safety of agricultural products were studied. 【Method】Potato and three soil types（yellow brown soil， brown soil and calcareous soil） in a main planting area of Guizhou were selected as the research objects. The speciations of cadmium in soil were determined by CaCl2 /BCR extraction method. The effects of soil pH，organic matter，cation exchange capacity（CEC），total cadmium and their interaction on the occurrence forms of cadmium were discussed by correlation and multi-factor analysis of variance. The accumulation of cadmium in soil was evaluated by enrichment coefficient and availability. The ecological risks of total cadmium and available cadmium in soil were compared by using geological accumulation index and potential ecological hazard index. 【Result】The average content of total cadmium in the soil was 1.394 mg/kg，and the coefficient of variation was 0.25. Among the five forms of soil cadmium，weak acid cadmium accounted for the largest proportion of total cadmium，accounting for 28%-58%，reducible cadmium only accounted for 4%-13%， and the other three forms were between the two. Total cadmium had extremely effects on effective cadmium， weak acid cadmium， oxidizable cadmium and residual cadmium（P<0.01， the same below）. The intera-ction between total cadmium and pH had a greater effect on available cadmium than major effect of total cadmium and pH on available cadmium，while the interaction between pH and organic matter，pH and CEC was weaker than major effect of pH on available cadmium. The difference of occurrence forms of cadmium in soil was mainly influenced by total cadmium， soil pH， organic matter and CEC. The average content of cadmium in potato tubers was 0.086 mg/kg，the enrichment factor was 6%，and the availability was 15%. The total cadmium geological accumulation index（Igeo） of the soil in the potato planting area was 2-3，indicating that the soil was in moderate to strong pollution， and the comprehensive potential ecological risk index（RI） was 100.571-281.430，indicating that the soil was in mild to moderate pollution.In the three soil types of potato planting area，the average pH values of yellow brown soil and brown soil were 5.90 and 5.63respectively，which were relatively low，but the contents of organic matter and CEC in yellow brown soil were the lowest. The mean availability of cadmium in yellow brown soil was 17%，and it was mainly in the form of weak acid cadmium，which was conducive to the absorption and enrichment of potato. The mean enrichment factor was 7%，and the mean potential risk was 212.371. On the contrary，the pH value of calcareous soil was high（6.87）. The organic matter and CEC in calcareous soil and brown soil were higher，and the accumulation ability of potato was low， so their cadmium activity was lower，and the potential risk was low. 【Conclusion】Among the three types of soil in potato planting area，yellow brown soil has the highest total cadmium content and the strongest activity，corresponding to the highest cadmium enrichment capacity in potato， which has great potential risk. Therefore，attention should be paid to the supervision of this type of soil in potato planting area.

Key words： potato; cadmium; speciation; effectiveness; soiltype; risk assessment

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（U1612442）; Construction Project of Science and Technology Infrastructure Platform in Guizhou（QKHPTRC〔2019〕5701）

0 引言

【研究意义】镉是我国土壤最主要的污染物，给受污染区域的农作物安全生产带来极大的超标风险（徐佳慧等，2020），在镉—土壤—生物这一复杂的动态链式反应中，仅有部分土壤镉能被生物吸收利用。因此，研究土壤镉中各赋存形态及运用镉的形态组分评估生物有效性，有利于进一步定量评估重金属的危害性和治理修复重金属污染土壤。【前人研究进展】化学提取法是常用于研究土壤镉赋存形态的手段（Colzato et al.，2017），能以微量样品展现土壤镉的存在形态和比例。目前已有大量关于采用化学提取法分析水稻田、大白菜种植区等土壤镉赋存形态和生物有效性的研究报道（袁波等，2011;叶兴银等，2018;彭云霄等，2019），同时深入探讨酸碱度（刘丹青等，2013）、氧化还原条件（王成文等，2016）、多种金属离子（臧彩云等，2017）、有机碳（杨美玉等，2018）等对镉赋存形态的影响，并从土壤镉与生物的反应环境（Colzato et al.，2017）、不同形态镉的化学性质（Castillo-Michel et al.，2016）及不同形态镉与植物镉含量的相关性（袁波等，2011）等方面，论证了有效镉能更精确表征土壤中镉的生态风险。衡量不同pH条件下农用地总镉的农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境风险，主要根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）中筛选值和管控值;评估土壤重金属环境质量常用内梅罗（Nemerow）综合污染指数法和地质累积指数法。何腾兵等（2018）采用内梅罗指数法评估贵州喀斯特地区施用10年猪粪肥的黄壤剖面土壤环境质量及潜在风险，结果表明施用10年猪粪肥的表层土壤中镉风险高于未施用猪粪肥的表层土壤;张俊辉等（2019）采用内梅罗指数法评估植被叶子的镉污染程度，结果表明部分植被样点铬、镍和镉污染严重超标，需加以重视。【本研究切入点】目前环境质量的评估主要针对环境中重金属全量的生态风险，与有效镉比较，总镉无法精确表征土壤中镉的生态风险。马铃薯为贵州省粮食的主要来源之一，贵州省近一半的耕地面积种植马铃薯，而有关马铃薯种植区土壤镉有效性的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】针对贵州省马铃薯主种植区不同土壤类型开展镉赋存形态研究，比较主种植区土壤总镉和有效镉与马铃薯镉含量的相关性，以及土壤总镉和有效镉风险评估结果，为马铃薯种植区中不同土壤类型镉污染的风险评估提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

研究区域位于贵州省西北部某县（东经103°36′～104°45′，北纬26°36′～27°26′），属亚热带季风性湿润气候区，年平均气温10 ℃左右，年降水量890 mm，平均海拔2200 m。该区域成土母岩以砂页岩和玄武岩为主，主要土壤类型是黄棕壤、棕壤和石灰土。县内耕地面积22.2×104 ha（航测），其马铃薯年均种植面积11.0×104 ha。

1. 2 样品采集与制备

通过前期充分调研该县马铃薯种植用地中重金属基本情况，根据种植力度最大的4个镇内单位面积主栽品种位点数，按照点位权重，结合样点地形等因素挑选30块田地作为采样对象，由该县西南向东北方向土壤类型依次为石灰土、棕壤和黄棕壤，为耕种熟化的旱地。每块田地采用五点法采集0～20 cm 耕层土样，混匀后采用四分法反复取舍，保留2 kg左右的土样装入布袋，共采集土样30份（黄棕壤15份，采样点编号为HZ-1～HZ-15;棕壤7份，采样点编号为Z-1～Z-7;石灰土8份，采样点编号为S-1～S-8，下同）。室内风干后四分法取缩分研磨10目和100目尼龙筛制备土壤样品，其中10目用于pH测定;100目用于有机质、总镉和各赋存形态镉含量测定。供试土壤理化性质见表1。同时在对应土壤样品采集位点上协同采集马铃薯样品30份运回实验室，经自来水洗净后，再用超纯水多次润洗，然后切片，65 ℃下烘干至恒重，研磨粉碎，过40目尼龙筛用于马铃薯中镉含量测定。

1. 3 样品测定

土壤pH采用电位法测定（水土比为2.5∶1），有机质含量采用重铬酸钾—外加热法测定（鲁如坤，1999）。土壤和植物样品中总镉含量运用高压密闭消解法消解，使用ICP-MS（美国，Thermo Fisher X2）测定。土壤不同形态镉采用CaCl2/BCR法测定（高焕方等，2017），采用石墨炉原子吸收法测定样品中镉含量，土壤样品采用国家标准物质GBW07443（GSS-5）和GBW07443（GSF-3）进行质量控制（何腾兵等，2018）。

1. 4 评估方法

1. 4. 1 地质累积指数 计算公式如下：

Igeo=log2[Cn/1.5BEn]

式中，Igeo為地质累积指数;Cn为样品中元素n的浓度;BEn为环境背景浓度值，贵州土壤镉背景值为 0.21 mg/kg（何腾兵等，2018）;1.5为修正系数，通常表征沉积特征、岩石地质及其他影响。地质累积指数分为7个级别：Igeo<0，表示无污染，污染级别是0级;0≤Igeo<1，表示无污染～中度污染，污染级别是1级;1≤Igeo<2，表示中度污染，污染级别是2级;2≤Igeo<3，表示中度污染～强污染，污染级别是3级;3≤Igeo<4，表示强污染，污染级别是4级;4≤Igeo<5，表示强污染～极强污染，污染级别是5级;Igeo≥5，表示极强污染，污染级别是6级（Müller，1969）。

1. 4. 2 Hakanson潜在生态危害指数 计算公式如下：

式中，RI为综合潜在生态风险指数;E[ir]为某一重金属的潜在生態风险系数;T[ir]为重金属i的毒性影响系数;C[if]为某一重金属的污染系数;C[is]为不同土壤层次重金属i的实测值;C[in]为重金属参照背景值，贵州土壤镉背景值为0.21 mg/kg。镉的毒性影响系数为30（何腾兵等，2018）。RI<150，表明生态危害程度为轻微;150≤RI<300，表明生态危害程度为中等;300≤RI<600，表明生态危害程度为强;RI≥600，表明生态危害程度为极强。

1. 4. 3 镉富集系数/有效性计算 镉富集系数/有效性是马铃薯中镉总含量与土壤中镉总含量/有效含量之比，一定程度上反映土壤—马铃薯系统中镉迁移的难易程度（袁波等，2011）。

镉富集系数=马铃薯中镉总含量/土壤中镉总含量×100

镉有效性=马铃薯中镉总含量/土壤中镉有效态含量×100

1. 5 统计分析

所有试验数据采用Excel 2007进行整理分析，运用SPSS 20.0进行相关分析，用R语言软件作图。

2 结果与分析

2. 1 区域土壤镉赋存形态分析结果

从图1可看出，研究区域土壤镉的赋存形态具有明显差异;土壤总镉平均含量为1.394 mg/kg，是研究区域背景值的4～9倍，变异系数为0.25。采用CaCl2/BCR（回收率为86.40%～107.98%）分级提取的有效镉、弱酸态镉、可氧化态镉、可还原态镉和残渣态镉含量中，有效镉和弱酸态镉占总镉含量比例最大，分别为26%～56%和28%～58%，有效镉与弱酸态镉的相关系数为0.97，可见单一提取剂CaCl2提取有效镉与BCR提取的含量几乎一致;其次是可氧化态镉和残渣态镉，可还原态镉所占比例最小，为4%～13%。以镉的稳定性来看，固定态镉（可氧化态镉、可还原态镉和残渣态镉）的比值更高，达42%～72%;土壤4种形态镉变异系数大小顺序为：可还原态镉（0.41）>可氧化态镉（0.40）>残渣态镉（0.30）>弱酸态镉（0.26）。说明样点间4种形态镉均处于中等强度变异。从有效镉的比例来看，区域土壤镉以固定态为主，镉在土壤中化学性质稳定、迁移能力弱。

从图2可看出，不同土壤类型中镉赋存形态同样存在差异。黄棕壤总镉均值为1.487 mg/kg，其弱酸态镉、可氧化态镉、可还原态镉和残渣态镉含量所占比例分别为45%、27%、7%和17%;棕壤总镉均值为1.267 mg/kg，其弱酸态镉、可氧化态镉、可还原态镉和残渣态镉含量所占比例分别为51%、21%、9%和18%;石灰土总镉均值为1.331 mg/kg，其弱酸态镉、可氧化态镉、可还原态镉和残渣态镉含量所占比例分别为42%、30%、8%和15%。比较不同土壤类型 中镉赋存形态比例，其差异主要体现在弱酸态镉和可氧化态镉，两者所占比例是决定不同土壤镉稳定性的关键;种植区中黄棕壤总镉含量最大，棕壤总镉含量最小，但土壤中镉活跃性最高，石灰土中镉最稳定。

2. 2 土壤镉赋存形态与理化性质相关分析结果

将土壤pH、有机质、阳离子交换量（CEC）和总镉与5种形态镉进行多因素方差分析，由表2可知，总镉对有效镉、弱酸态镉、可氧化态镉和残渣态镉的主效应最明显;pH仅对有效镉和弱酸态镉产生极显著（P<0.01）或显著（P<0.05，下同）影响;有机质和CEC不能显著影响镉赋存形态（P>0.05）。两因子交互作用对镉赋存形态的影响程度取决于自身主效影响，当两因子均对镉赋存形态产生显著影响时，其交互作用会得到加强，例如PpH×总镉

pH有利于土壤固态镉的分解与有效镉的形成，但不同pH条件下，其对镉赋存形态影响效果存在差异。由表3可知，pH为4.5～5.5、5.5～6.5和6.5～7.5时，pH与有效镉的相关系数分别为-0.09、-0.44和-0.61，表明H+对土壤有效镉的影响程度随pH的升高而加强;此外，在pH为6.5～7.5时，土壤样品均为石灰土，说明pH对石灰土中有效镉影响高于黄棕壤和棕壤。土壤受总镉影响的程度取决于土壤类型，其中棕壤中有效镉受总镉影响最大（R2=0.861），其次为石灰土（R2=0.434），而总镉对黄棕壤中有效镉影响不显著（R2=0.090）。总体而言，有效镉易在总镉高、pH趋于6.5的石灰土中高表达，在总镉高、pH 5.5～6.5的棕壤和黄棕壤区域高表达。

2. 3 种植区马铃薯富集系数、有效性和风险评估结果

如表4所示，马铃薯块茎镉均值为0.086 mg/kg;富集系数均值为6%;CaCl2/BCR提取的有效性分别为8%～22%和7%～19%，其有效性均值分别为15%和14%。种植区土壤有效镉与马铃薯块茎中镉含量相关性R有效镉=0.714，线性拟合效果为R2有效镉=0.51;总镉与马铃薯块茎中镉含量相关性R总镉=0.631，线性拟合效果为R2总镉=0.40。土壤有效镉与马铃薯块茎中镉含量的相关性、线性拟合效果均优于总镉。与富集系数相比，生物有效性更能准确指示环境污染对土壤的冲击。虽然人类活动引起种植区土壤镉含量高于背景值4～9倍，但马铃薯块茎镉含量均值小于《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中茎块类蔬菜限定值（0.1 mg/kg），说明区域总镉虽高，但迁移到马铃薯块茎中的镉含量较小。此外，黄棕壤、棕壤和石灰土中马铃薯块茎镉含量均值分别为0.099、0.068和0.078 mg/kg，变异系数分别为0.27、0.48和0.26。从马铃薯块茎镉含量均值来看，黄棕壤中马铃薯生物有效性最大，其次为石灰土，最小为棕壤。但从不同类型土壤有效镉均值来看，棕壤有效镉均值（0.646 mg/kg）高于石灰土（0.559 mg/kg）。可能是影响棕壤中镉迁移到马铃薯的因素较石灰土复杂（棕壤中马铃薯块茎镉含量变异系数0.48>石灰土0.26），从而导致棕壤有效镉含量高而生物有效性低。

从图3和表5可看出，马铃薯种植区土壤总镉含量（0.704～1.970 mg/kg）均超出筛选值（0.3 mg/kg）（GB 15618—2018），pH 4.5～5.5，有6.67%样品（占全量比）超過管控值（1.5 mg/kg）;pH 5.5～6.5和pH 6.5～7.5，样品均小于管控值（2.0和3.0 mg/kg）。总镉变异系数（0.25）较低，说明样品间总镉连续性较好，在0.139 mg/kg左右波动;而管控值是随着pH升高进行梯试划分，pH越高，管控值越高，使得高pH区域的土壤潜在风险偏低，表明石灰土的潜在风险较棕壤和黄棕壤低。以土壤有效镉作为评价指标，样品均在0.5 mg/kg左右波动并有6.67%样品低于筛选值。采用Igeo和RI评价种植区土壤镉生态风险：以总镉作为评价指标，土壤总镉的Igeo处于2～3级，说明土壤处于中度污染至强污染，土壤总镉的RI为100.571～281.430，表明土壤处于轻微污染至中度污染;以有效镉作为评价指标，土壤有效镉的Igeo处于0～2级，为无污染至中度污染;土壤有效镉的RI为38.429～128.140，表明土壤处于轻微污染。相比土壤总镉，有效镉的评估结果明显较低，更准确地反映种植区马铃薯块茎镉含量（均值0.086 mg/kg）和生物有效性低（均值15%）的特点。

3 讨论

贵州省马铃薯种植区土壤镉赋存形态特征：一是种植区土壤镉赋存形态以固定态镉为主，由于黄棕壤、棕壤和石灰土受淋溶影响程度的不同，使得表层土壤铁锰含量存在差异，导致镉赋存形态在不同土壤中差异表达;二是总体而言，土壤总镉高、pH低的区域有利于有效镉集聚，土壤pH和总镉高的区域有利于固定态镉集聚。由于黄棕壤、棕壤和石灰土的土壤特点不同，其镉赋存形态受土壤理化性质的影响有差别，导致研究区域整体情况更加复杂。从区域土壤镉赋存形态比例（42%～72%固定态镉，28%～58%可提取态镉）来看，土壤中镉主要与土壤胶体结合（Khaokaew et al.，2011）。通过原子结合水钠锰矿、高岭石、有机质等，或与硫化物、氢氧化物、碳酸结合物等造成固定态镉，导致区域土壤有效镉含量低于Hashimoto和Yamaguchi（2013）从水稻土中提取的有效镉;黄棕壤、棕壤和石灰土中镉赋存形态的差异主要体现在有效镉和可氧化态镉上，由于淋溶淀积作用，黄棕壤和棕壤中铁锰含量随深度而增加（宁婧等，2009），表层土壤铁锰缺乏致使黄棕壤和棕壤表层土壤可氧化态镉含量下降，有效镉含量上升。种植区土壤镉赋存形态与理化性质相关性和多因素方差分析结果表明，总镉和pH对镉赋存形态影响最大，与袁波等（2011）对菜地土壤有效镉的集聚结果、Colzato等（2017）利用化学提取法研究水稻土不同形态镉的集聚趋势一致。总镉为不同形态镉存在的基础。pH可改变镉的溶解性，镉—胶体复合物或与硫化物、氢氧化物、碳酸等结合的沉淀物均在酸性条件下易于溶解，从而在酸性条件下可溶解性镉含量增加，导致游离镉（有效镉/弱酸态镉）含量随pH降低而升高，同时结合态镉（可氧化）含量因pH降低而减少。土壤pH为4.5～6.5时，土壤pH与Cd2+线性拟合结果为R2=0.93（Cheng et al.，2017）;土壤pH为4.0～9.0 时，土壤pH与可交换态镉、可还原态镉和残渣态镉含量呈极显著线性相关（陈楠等，2018）等研究结果也表明土壤pH对土壤镉赋存形态具有极大影响。与此同时，pH能影响镉各赋存形态的存在形式，在碱性土壤中主要形态是CdCO3和Cd-土壤胶体，但在酸性土壤中CdS和Cd-土壤胶体占主要优势。

种植区黄棕壤处于经强度淋溶初级阶段、为盐基不饱和的弱富铝化土壤;棕壤有较强烈的生物累积作用、土壤处于硅铝化阶段、有明显的淋溶淀积、铁锰含量随深度而增加、盐基不饱和、弱富铝化等现象;石灰土发育于碳酸盐岩母质，CaCO3和MgCO3含量在90%以上，其他成分主要是SiO2、Al2O3和Fe2O3等。在成土过程中，土壤脱钙和覆钙作用反复进行，使得土壤盐基饱和度较高，碳酸盐岩上发育的石灰土向游离铁含量较高且CEC较低的铁铝土转化（宁婧等，2009）。从土壤成分来看，石灰土成分较单一，90%以上为碳酸盐，其镉赋存形态90%左右为CdCO3（Colzato et al.，2017），因而研究的3种土壤中，石灰土的有效镉与pH的相关系数（R=-0.610）大于棕壤（R=-0.142）和黄棕壤（R=-0.136）。由于石灰土中碳酸根、pH竞争与镉结合;棕壤、黄棕壤因淋溶、脱硅富铝化作用产生大量的铁、铝与镉竞争H+，使喀斯特地区各镉之间转化变得更加复杂。土壤CEC和有机质含量被视为与土壤表面中阴离子数量有关，土壤表面中阴离子量越多，与游离镉结合点越大。而种植区土壤有机质的来源众多，部分镉元素与有机质的外球面结构通过非特异性结合，其结合键易受到外界的影响而断裂，导致在酸性条件下增加土壤有效镉含量。而内球面的特异性结合会降低游离镉含量，这种拮抗作用使得有机质、CEC与镉相关性不显著（宋波和曾炜铨，2015;Bradl，2004）。总体而言，种植区土壤镉赋存形态以固定态镉为主，碳酸和pH对镉影响可能存在拮抗作用，土壤有机质种类繁杂等因素使得pH、有机质和CEC对镉赋存形态影响较其他研究结果（曾炜铨等，2015）偏低。

综合生物有效性、富集系数、有效镉和总镉的区域风险评估结果，明确有效镉能更精准表示污染物对土壤的冲击（曾炜铨等，2015）。研究区域土壤主要以黄棕壤、棕壤和石灰土交错分布，其碳酸盐岩分布广泛，土壤中镉的平均背景含量远高于我国其他地区，具有明显镉地球化学高背景现象。镉是分散元素之一，主要呈类质同象伴生于闪锌矿中，铅锌矿床一直是镉的最主要来源，以石炭系、二叠系和寒武系地层分布区发育的土壤和水系沉积物中的镉含量较高，即海相沉积碳酸盐岩的岩石风化产物含镉量较高（韩存亮，2012;龙家寰等，2014）。镉主要集聚在土壤表层，在剖面垂直方向上镉含量随着土层深度增加而明显降低（何腾兵等，2018）。本研究区为多年农用地，磷肥与复合肥的施用量较大，但种植区马铃薯镉含量均值（0.086 mg/kg）小于食品安全准则的限定值，可能是土壤淋溶、脱硅富铝化作用产生大量离子与镉进行鳌合、拮抗等作用，或者是马铃薯对污染物抵御（符东顺等，2018）使得种植区马铃薯有效性仅为15%，较西红柿（10.5倍）（周贵宇等，2016）、生菜（25倍）（陈展祥等，2018）和大田小白菜（1.08倍）（韩熙等，2018）等蔬菜中镉的生物有效性低，可见种植区土壤中镉的迁移能力较弱。对比马铃薯种植区土壤中有效镉、总镉含量与马铃薯块茎中镉含量相关系数及线性拟合度，结果为R有效镉>R总镉和R2有效镉>R2总镉。Colzato等（2017）认为无论镉与土壤，还是土壤与植物体的相互作用均在水界面完成，Cd2+、CdOH-和CdCl+等有效镉易被植物根毛吸收运往植物体内;Naidu等（1997）、叶宏萌等（2016）研究表明土壤中镉不同形态活跃性大小顺序为：有效态镉>氧化态镉>可还原态镉>残渣态镉，活性越高越容易从土壤中释放，从而被生物吸收，固定态镉则是倾向于土壤内部稳定化;根据土壤镉赋存形态的化学性质，Devesa和Vélez（2016）、叶兴银等（2018）认为土壤有效镉是评估农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境风险的关键。从不同土壤有效镉及植物镉含量综合来看，黄棕壤有效镉及其马铃薯生物有效性均最大，石灰土有效镉含量最低而马铃薯镉含量高于棕壤。说明种植区黄棕壤中马铃薯块茎对有效镉吸收较高，石灰土中马铃薯块茎对镉吸收较低，在棕壤表现厌镉现象。从不同土壤植物镉含量变异系数来看，影响棕壤中马铃薯镉含量的因素更复杂，可能存在某些作用机制导致棕壤有效镉含量高而生物有效性低。从不同土壤生物有效性和富集系数的比较，3种土壤中均表现出有效镉与马铃薯块茎中镉含量相关性均高于全镉的特点。总体而言，虽然不同土壤中镉赋存形态、迁移能力各具特色，但土壤镉与马铃薯的反应环境、土壤镉赋存形态的化学性质导致种植区有效镉与马铃薯块茎中镉含量相关性优于总镉，以有效镉表征马铃薯种植区土壤中镉的迁移能力更科学客观。种植区土壤总镉在1.394 mg/kg左右波动，以农用地标准划分，土壤总镉含量高于筛选值，且pH低的区域（黄棕壤、棕壤）较pH高的区域（石灰土）易超出管制值。以RI划分，区域处于轻微污染至中度污染。以Igeo划分，区域处于中度污染至强污染。但无论从种植区马铃薯镉含量还是不同类型土壤中马铃薯镉含量来看，样品整体处于食品安全准则限定值内。以总镉作为马铃薯种植区潜在风险指标评估结果与实际相违背。从种植区土壤有效镉、总镉与马铃薯块茎中镉含量相关系数及线性拟合比较结果均表明以有效镉作为贵州马铃薯种植区土壤风险指标更科学客观。

4 结论

马铃薯种植区3种土壤类型中黄棕壤总镉含量最高，活性最强，对应马铃薯中镉富集能力最强，其潜在风险较大，应注重对该类型土壤马铃薯种植区域的监管。

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（責任编辑 罗 丽）