陈媛媛 张成¤ 肖欣娟 钟文挺 王科 付涛 郑罗崇都
1.成都市农业技术推广总站，四川成都
2.都江堰市农业农村局，四川成都
中华人民共和国国土资源部全国土壤污染状况调查公报显示：我国耕地土壤污染超标率为19.4 %，无机污染物超标点位占全部超标点位的82.8 %，镉（Cd）污染最严重，达7.0 %。重金属元素不随水淋滤，不能被降解，难挥发、易积累、毒性大、隐蔽性强，被农作物吸收后，会沿着食物链直接或间接进入人体，对人体产生毒害作用[1-2]。镉迁移性强、易被作物富集，具有很强的毒性，被列为全球主要关注的无机污染元素之一[3]。水稻是我国最主要的粮食作物，保障土壤安全才能保障农产品安全，进而保障人类健康。
水稻重金属污染已有大量相关研究，但以往的研究多为在特定区域开展盆栽或田间试验，由于土壤-水稻之间具有复杂性和异质性，在自然水稻田生态系统开展实地调查更具有现实意义。本文研究了成都市涉农区（市、县）常年种植水稻的耕层土壤基础理化性质，对土壤重金属污染情况进行了初步评价，以期为成都市耕地土壤质量监测、重金属污染治理及水稻重金属防控提供依据。
1.1 样品采集
2019年小春收获后、水稻种植前，在成都市涉农区（市、县）选择常年种植水稻的田块，以随机、多点混合为原则采集耕层土壤样品，样点信息详见表1。土壤样品采集与制备按照NY/T 395-2012《农田土壤环境质量监测技术规范》进行，采样深度0～30 cm，四分法保留1 kg 混合样，带回实验室晾干，依次过10目、60目、100目筛备用。
表1 样点信息 （单位：个）
1.2 测定指标及方法
土壤样品测定指标为：酸碱度（pH 值）、有机质、全氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量、镉、铅、砷、铬、汞。pH 值用酸度计测定，水土比为2.5∶1；
有机质采用重铬酸钾氧化法测定；
全氮采用凯氏定氮法测定；
有效磷采用钼锑抗比色法测定；
速效钾采用火焰光度法测定；
镉、铅、铬采用原子吸收分光光度法测定；
砷、汞采用原子荧光分光光度法测定。测定方法参照全国农业技术推广服务中心编《土壤分析技术规范（第二版）》。
1.3 数据处理及评价标准
采用Excel2010、SPSS20.0 软件对数据进行统计分析，分别用内梅罗单因子污染指数法和综合污染指数法对土壤污染情况进行初步评价，评价公式如下。
1）单因子污染指数法：Pi=Ci/Si，其中，Pi为土壤中污染物i的污染指数，Pi≤1表示未受污染，1＜Pi≤2表示受轻度污染，2＜Pi≤3 表示受中度污染，Pi＞3 表示受重度污染；
Ci为污染物 i 的测定值（mg/kg）；
Si为污染物 i 的评价标准值（mg/kg），标准值参照GB15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中的风险筛选值，如表2所示。
表2 农用地土壤污染风险筛选值 单位：mg/kg
2）综合污染指数法：P综=[(Pave2+Pmax2)/2]1/2，其中，P综为土壤综合污染指数，P综≤0.7表示安全，0.7＜P综≤1.0表示警戒，1.0＜P综≤2.0 表示轻度污染，2.0＜P综≤3.0 表示中度污染，P综＞3.0表示重度污染；
Pave为土壤各项污染物的单因子指数平均值；
Pmax为土壤各项污染物的单因子指数最大值。
2.1 土壤基础理化性质
成都市水稻种植耕层土壤的基础理化性质如表3 所示。土壤pH 值在4.93～8.62 范围内波动，变异系数相对较小，平均值为7.06。参照土壤酸碱度分级标准，所调查的样点中，弱酸性土壤（5.5～6.5）占16.67 %，中性土壤（6.5～7.5）占51.51 %，碱性土壤（7.5～8.5）占25.76 %。个别地区存在土壤酸化较严重的现象，pH≤5.5的酸性土壤占3.03 %。
表3 土壤基础理化性质
土壤基础养分含量平均值分别为有机质29.54 g/kg、全氮1.97 g/kg、有效磷22.85 mg/kg、速效钾131.74 mg/kg。参照全国第二次土壤普查养分分级标准，如表4 所示，所调查的样点中，有机质二、三级居多，均分别占36.36 %，三级及以上占84.84 %；
全氮一级占比最多，达48.49 %，三级及以上占98.49 %；
有效磷三级占比最多，为45.45 %，其次为二级，占30.30 %；
速效钾以二、三级居多，各占28.79 %、34.85 %。说明成都市水稻种植土壤较肥沃，有机质、全氮含量较丰富，有效磷、速效钾含量处于中偏上水平。土壤阳离子交换量在7.20～24.70 范围内波动，平均值为15.75 cmol/kg，说明土壤保肥能力适中。
表4 土壤养分分级标准及各级占比
2.2 土壤污染情况
基于各地区的土壤pH 值和土壤利用类型，参考GB15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中农用地土壤污染风险筛选值（见表2），从表5 可知，铅、铬、砷单因子污染指数均小于1，土壤铅、铬、砷含量均低于农用地土壤污染风险筛选值，对作物生长、农产品质量安全及土壤生态环境污染的风险低，表明所采集的土壤样品均未受铅、铬、砷污染；
镉、汞存在不同程度的污染，对作物生长、农产品质量安全及土壤生态环境可能存在潜在风险。
表5 土壤重金属污染指数
所采集的土壤样品重金属（镉、铅、铬、砷、汞）综合污染指数平均值为0.57，处于安全水平。其中，无重金属污染风险（P综≤0.7）的土壤占样点总数的83.33 %；
目前尚未受污染，但可能存在污染风险，应当引起重视（0.7＜P综≤1.0）的土壤占样点总数的12.12 %；
土壤属于重金属轻度污染（1.0＜P综≤2.0）的土壤占样点总数的4.55 %，需加强土壤环境监测和农产品协同监测，采取安全利用措施。
2.3 土壤镉、汞污染与土壤理化性质的关系
由表6 可得，土壤中镉含量与全氮、有机质含量呈显著正相关，说明土壤全氮、有机质含量越高，镉含量越高。汞含量与pH 值、速效钾含量呈极显著负相关，与有效磷含量呈显著正相关，说明土壤pH 值、速效钾含量越低，有效磷含量越高，汞含量越高。因此，土壤pH 值越小，养分含量越丰富，重金属超标的风险可能越高。
表6 土壤镉、汞含量与理化性质的Pearson相关性
从所调查的点位来看，成都市水稻种植耕层土壤多为中性（pH 值6.5～7.5），有机质、全氮含量较丰富，有效磷、速效钾含量处于中等偏上水平，平均值分别为有机质29.54 g/kg、全氮1.97 g/kg、有效磷22.85 mg/kg、速效钾131.74 mg/kg。土壤保肥能力适中，阳离子交换量平均值为15.75 cmol/kg。根据GB15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》，所采集的土壤样品重金属（镉、铅、铬、砷、汞）综合污染指数P 综平均值为0.57，整体而言处于安全水平，其中，属于重金属轻度污染（1.0＜P 综≤2.0）的土壤占样点总数的4.55 %，目前尚未受污染，但可能存在污染风险，应当引起重视（0.7＜P 综≤1.0）的土壤占样点总数的12.12 %。因此，需进一步加强成都市耕地土壤环境质量监测和农产品协同监测，以保障耕地土壤生态环境安全及农产品质量安全。
前人研究指出土壤pH 值、阳离子交换量与土壤有效铅含量呈极显著负相关，有机质、全氮、碱解氮、有效磷与有效铅含量呈显著正相关[4]，说明土壤理化性质与重金属污染息息相关。本文结果显示，土壤中镉含量与全氮、有机质含量呈显著正相关，汞含量与有效磷含量呈显著正相关。土壤酸碱度是影响重金属含量的重要因素，土壤酸化会使重金属活化，有效态重金属含量相对较高，对农作物的危害加大。已有研究表明，加强土壤水分管理可以调节土壤的氧化还原电位及pH 值，改变重金属在土壤中的活性，降低水稻重金属积累[5-6]。
从水稻生长上看，土壤重金属污染产生的危害有一定的隐蔽性，水稻在重金属镉、铬、铅中、重度污染的情况下株高和生物量无显著差异，但显著影响水稻不同部位重金属镉、铬、铅的吸收和积累[7]。水稻籽粒中汞含量与土壤全磷含量呈显著正相关，砷含量与土壤全镉、全磷含量呈极显著负相关[8]。故水稻种植切勿盲目大量施肥，需充分考虑土壤养分含量及植物吸收利用率等因素合理施肥。有研究指出，施用有机肥既可提高土壤肥力，又可减少植物对重金属的吸收[9-11]，全生育期淹水，施加硅肥和有机肥可降低稻米镉含量[12]。因此，仍需进一步加强科学施肥相关研究，推广测土配方施肥技术，因地制宜探索新的施肥方式，提高肥料利用率，降低对土壤重金属污染的不良影响，保障农产品安全。
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