荣 迪 王 岩 乌仁图雅 娜日娜 邓 宇 王盛男 索力墨 李雯雯曲颖超 赵剑平

（赤峰市农牧科学研究所，内蒙古赤峰 024031）

土壤是人类生活赖以生存的重要自然资源，也是生态系统中不可或缺的重要组成部分。土壤质量是维持地球生物圈的重要因子之一，土壤质量的定义可以从生产力、可持续性、环境质量、对人类健康的影响等多方面阐释[1]。土壤质量是指土壤肥力质量、土壤环境质量及土壤健康质量方面的综合量度，即土壤在生态系统的范围内维持生物生产能力、保护环境质量及促进动植物健康的能力[2]。其中：土壤肥力质量是土壤提供植物养分和生产生物质的能力，是保障粮食生产的根本；土壤环境质量是土壤容纳、吸收和降解各种环境污染物的能力；土壤健康质量是土壤影响或促进人类和动植物健康的能力。

随着现代经济的迅猛发展，化工业、矿业、农业等在给人类带来巨大效益的同时，也带来了一些问题，对农产品安全及生态环境造成了一定的影响。生产中大量未经处理的污水灌溉农田、固体废弃物任意丢弃或简单填埋、废气和尾气的排放、化肥与农药的滥用，致使土壤污染问题日益突出。

赤峰市是我国北方农牧交错带的典型地区，现有耕地140万hm2，主要种植玉米、谷子、小麦、水稻等粮食作物。全市农作物播种面积常年稳定在1 333.3万hm2左右。赤峰市自然降水不足、超载养畜、土壤耕层变浅、土壤盐渍化和板结现象严重，诸多因素导致城郊农田土壤质量出现问题。根据第七次全国人口普查结果，赤峰市常住人口居内蒙古之首，城市化进程加快、城市人口活动数量大，势必造成城郊农田土壤质量受到影响。本研究初步明确了赤峰市松山区农用地土壤质量情况及重金属污染情况，以期为农产品产地环境建设提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

赤峰市位于内蒙古东南部，地处北纬41°17′10″～45°24′15″、东经 116°21′07″～120°58′52″，位于大兴安岭南段和燕山北麓山地，三面环山，具有西高东低、多山多丘陵的地貌特征。赤峰市属于中温带半干旱大陆性季风气候区，冬季漫长而寒冷，春季干旱多大风，夏季短促炎热、雨水集中，秋季短促、气温下降快、霜冻降临早；大部地区年平均气温为0～7℃，最冷月（1月）平均气温为-11℃左右，极端最低气温为-27℃，最热月（7月）平均气温为 20～24℃；年降水量的地理分布受地形影响十分明显，不同地区差别很大。

1.2 试验方法

1.2.1 样品采集。选取赤峰市松山区城子乡兴隆庄村试验地、松山区农业科学院果园试验地、松山区当铺地满族乡、喀喇沁旗西桥试验地为调查区域。试验地种植作物为玉米、谷子，种植方式及田间管理均按照当地种植习惯进行，待作物收获后采集土壤样品。根据相应区域的地形特点，用蛇形布点法随机采集4～5个样品进行混合，取样深度为0～20 cm土层。样品采集后，将其迅速装入自封袋，密封后带回实验室，待用。

1.2.2 土壤样品指标测定。pH值的测定采用电位计法（按2.5∶1水土比例浸拌土壤，采用pH玻璃电极测定）[5]；有效磷的测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾的测定采用乙酸铵浸提-火焰光度计法[6]；容重的测定采用环刀法；碱解氮的测定采用碱解扩散法；有机质的测定采用油浴重铬酸钾氧化-容量法；重金属的测定参考国家相关标准[7]。

1.2.3 土壤质量评价方法。从土壤理化性状、养分含量、重金属含量等方面对调查区域土壤质量进行综合评价。依据全国土壤养分分级标准[8]，评价农田土壤肥力，农田土壤肥力指标分级见表1、2；重金属土壤背景值及限量标准见表3。

表1 土壤养分含量分级标准

表2 pH值分级

表3 重金属土壤背景值及限量标准

1.3 数据处理

数据采用Excel 2013分析软件进行数据分析，并作图。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性质及肥力特征

调查区域土壤的pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、容重等指标描述性统计结果如表4所示。

表4 土壤理化性质指标的统计学特征

2.1.1 pH值。由表4可知，土壤pH值范围为7.80～8.70，平均值为8.32，土壤基本呈弱碱性。如表5所示，pH值呈弱碱性的土壤占比66.67%，pH值呈碱性的土壤占比33.33%。

表5 调查区域土壤pH值不同等级分布情况 单位：%

2.1.2 有机质。土壤有机质对维持土壤结构、供应养分起着决定性作用。它不仅对植物生长起积极作用，还能提高土壤的透气性、保肥能力及保水能力，改良土壤结构。由表4可知，土壤有机质含量最大值为16.30 g/kg，最小值为 4.57 g/kg，平均值为 10.13 g/kg。如表6所示，有机质含量达到极缺乏水平的土壤占比27.78%，有机质含量达到很缺乏水平的土壤占比22.22%，有机质含量达到缺乏水平的土壤占比50%。总的来说，调查区域有机质含量缺乏。

表6 调查区域土壤养分指标不同含量等级分布情况 单位：%

2.1.3 碱解氮。由表4可知，土壤碱解氮含量最大值为77.00 mg/kg，最小值为33.00 mg/kg，平均值为53.45 mg/kg。如表6所示，碱解氮含量达到很缺乏水平的土壤占比63.64%，碱解氮含量达到缺乏水平的土壤占比36.36%。综合来看，调查区域土壤碱解氮含量处于缺乏状态。

2.1.4 速效磷。由表4可以看出，土壤速效磷平均含量为21.70 mg/kg，最大值为45.50 mg/kg，最小值为7.40 mg/kg。速效磷含量变化差异最大，变异系数为56.96%。如表6所示，速效磷含量达到很丰富水平的土壤占比11.11%，速效磷含量达丰富水平的土壤占比33.33%，速效磷含量达适中水平的土壤占比38.89%，速效磷含量达到缺乏水平的土壤占比16.67%。根据全国第二次土壤普查土壤肥力状况分级标准显示，调查区域土壤速效磷含量比较丰富。2.1.5 速效钾。由表4可知，调查区域土壤速效钾含量最大值为275 mg/kg，最小值为101 mg/kg。如表6所示，速效钾含量达到很丰富水平的土壤占比44.44%，速效钾含量达到丰富、适中水平的土壤均占比27.78%。综合来看，调查区域土壤速效钾含量很丰富。

2.1.6 容重。由表4可知，调查区域土壤容重平均值为 1.65g/cm3，最大值为 1.86g/cm3，最小值为 1.46g/cm3，变异系数为7.21%。如表7所示，土壤容重＞1.35 g/cm3的土壤占比100%。整体来看，调查区域土壤容重较高，土壤比较致密。

表7 调查区域土壤容重等级分布

2.2 土壤重金属污染评价

土壤重金属污染是指重金属元素或其化合物通过人类活动进入环境，导致环境中重金属含量高于背景值，造成环境恶化的现象。参考中国、内蒙古、赤峰地区重金属土壤背景数据[9-10]，以及农田土壤污染风险筛选值，评价调查区域土壤重金属污染情况。

2.2.1 土壤重金属含量状况。随着人类活动的增加、城市扩张以及工业化进程加快，城郊农田土壤重金属含量发生了变化。调查区域土壤pH值为7.8～8.7。因此，重金属表层土壤筛选值应依据pH值＞7.5的限量要求。对调查区域土壤中重金属含量进行测定，分析表层土壤（0～20 cm）重金属统计学指标，结果见表8。可以看出，调查区域表层土壤中铜、锌、铅、镉、铬、镍、砷含量均低于表层土壤风险筛选值。镉的最大值为0.149 mg/kg，最小值为0.076 mg/kg，平均值为0.107 mg/kg，平均值高于赤峰土壤背景值，变异系数为23.63%，说明调查区域的农田土壤镉含量已经受到人类活动的影响且较为普遍。

表8 调查区域表层土壤重金属生物学统计 单位：（mg·kg-1）

调查区域土壤中铜含量平均值为21.07 mg/kg，锌含量平均值为57.96 mg/kg，镍含量平均值为24.08 mg/kg，均高于赤峰土壤环境背景值。说明土壤中铜、锌、镍含量有一定程度的增高。调查区域土壤中铅、铬的含量较赤峰土壤背景值变化不明显，砷的含量未超过赤峰土壤环境背景值。

2.2.2 土壤重金属单项污染指数分析评价。现阶段，国内外主要采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态危害指数等对城市土壤重金属污染程度进行评价。本研究采样单因子指数法对调查区域的重金属污染程度进行评价。单因子评价土壤环境质量分级标准见表9。

表9 单因子评价土壤环境质量评价分级

采用单因子指数法评价土壤重金属污染时，一般以土壤元素背景值为评价标准，以实测值除以标准值来表征重金属污染程度，其计算方法如下：

式中：Pi为土壤中污染物i的单项污染指数；Ci为污染物i的实测值（mg/kg）；Si为i种重金属的评价标准。

以土壤环境质量二级标准即无公害农产品产地环境要求标准进行单项污染指数法分析。所有调查区域土壤重金属单项污染指数如表10所示。可以看出，调查区域土壤重金属单项污染指数均＜1，调查区域土壤重金属铜、锌、铅、铬、镉、镍、砷的污染指数处于无污染状态。

表10 调查区域重金属单项污染指数

3 结论与讨论

以全国第二次土壤普查分级标准为依据，赤峰市城郊农田土壤pH值主要呈弱碱性；土壤有机质含量平均值为10.13 g/kg，含量总体偏低，处于缺乏状态；土壤碱解氮含量处于缺乏状态；土壤速效磷平均含量为21.70 mg/kg、速效钾含量为187 mg/kg，总体上处于含量丰富水平；土壤容重含量偏高，说明土壤较致密。

对赤峰市松山区农用地土壤重金属污染风险分析可知，调查区域表层土壤镉、锌、铜、镍、铬、铅超过了赤峰土壤环境背景值，砷未超过赤峰土壤环境背景值。通过重金属单项污染指数分析得出，土壤重金属单项污染指数处于无污染状态。综合来看，调查区域土壤重金属污染指数处于无污染状态，但是与赤峰土壤环境背景值相比，调查区域的土壤重金属均有不同程度的增加，因而应加强预防。