宁夏永宁地区中产农田土壤质量评价

摘要 宁夏永宁地区为银川平原主要的农业产区之一，由于耕地地力及养分分布不同，永宁地区农田以中产田为主。为进一步了解永宁地区农田土壤环境质量，选取永宁地区农田表层土壤中与农作物生长关系密切的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 8种重金属指标，N、P、K、有机质、Fe、MgO、CaO、S、Cu、Mn、Mo、Zn 12种生长必需营养元素，Se、I、F 3种有益元素指标作为评价因子。应用单因子指数法和尼梅罗综合污染指数法，从不同角度对土壤环境质量做出评价。依据土壤测试结果，发现永宁地区土壤pH偏碱性；永宁地区农田土壤中8项重金属元素指标均未超标，满足耕种区作物正常生长、人体健康需要。永宁地区农田土壤清洁度均在基本清洁区以上，为一等质量区。土壤必需元素多为较丰富以上，均满足耕种区农作物正常生长需要；氮（N）含量在较缺乏-中等之间；有机质（SOC）含量多为缺乏，亏缺尤为严重。有益元素碘含量基本全属于适量区，分布较均匀；硒含量较低；氟元素含量富足。

关键词 土壤质量； 单因子评价； 综合评价； 重金属元素； 营养元素； 有益微量元素

中图分类号 X 825  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）03-0047-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.03.011

Soil Quality Evaluation of Middle-class Farmland in Yongning Area of Ningxia

LIU Hai-yan1，MA Yu-xue1，ZHAO Zhi-peng2 et al

（1.Ningxia Hui Autonomous Region Basic Geological Survey Institute，Yinchuan，Ningxia 750021;2.Ningxia Hui Autonomous Region Hydrology Environmental Geological Survey Institute，Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract Yongning area of Ningxia is one of the main agricultural production areas in Yinchuan plain.Due to the different soil fertility and nutrient distribution of cultivated land，the farmland in Yongning area is mainly medium yield cropland.In order to further understand the farmland soil environmental quality in Yongning area，this paper selects 8 heavy metals，including Cd，Hg，As，Cu，Pb，Cr，Zn and Ni，which are closely related to the growth of agricultural crops，N，P，K，organic matter（OM），Fe，MgO，Cao，S，Cu，Mn，Mo and Zn are 12 essential nutrient elements for growth，and Se，I and F are three beneficial elements as evaluation factors.The single factor index and nimero comprehensive pollution index were used to evaluate the soil environmental quality from different angles.According to the soil test results，it is found that the soil pH value in Yongning area is alkaline;the eight heavy metal elements in farmland soil in Yongning area did not exceed the standard，which met the needs of normal crop growth and human health in farming area.The cleanliness of farmland soil in Yongning area is above the basic clean area，which is a first-class quality area.Most of the essential elements in the soil are more abundant，which can meet the normal growth needs of crops in the farming area;the content of N is between lack and medium;the content of OM is mostly lack，especially serious.The content of beneficial element I basically belongs to the appropriate area and is evenly distributed;Se content is low;rich in F.

Key words Soil quality;Single factor evaluation;Comprehensive evaluation;Heavy metal elements;Nutrient elements;Beneficial trace elements

作者简介 刘海燕（1988—），女，青海民和人，工程师，硕士，从事水工环地质方面研究。

收稿日期 2022-03-02；修回日期 2022-06-07

土壤质量是保障土壤生态安全及土地资源可持续利用的重要指标。土壤的健康、肥力和环境质量的综合，能够全面反映土壤的状况，土壤的综合质量表征了土壤促进生产力、环境保护能力及保障动植物健康的能力［1］。土壤质量综合评价概念与环境质量综合评价类似，评估指标也相似，需要从山、水、林、田、湖、草整体分析土壤的综合质量。功能优良的土壤质量相对高，反之，其质量低［1］。

永宁地区农田以中产田为主，近年来，为提高农作物产量，大量使用化肥、农药，导致浅层地表质量下降、土壤环境污染等。为进一步了解永宁地区农田土壤环境质量，开展土壤质量综合评价十分必要。

土壤质量综合评价方法较多［2］，常用的有综合指数法［3］ 、模糊综合评价法［4-5］、灰色关联分析法［6］、主成分分析综合得分法［7-8］等。基于《宁夏沿黄经济区综合地质调查项目》（项目编号：0617-16130812）取得的土样数据，该研究以影响永宁地区土壤质量的54种理化指标为主，用GIS与模糊数学方法相结合，对永宁地区耕作区土壤质量进行综合评价与分级评定，为永宁地区耕地土地高效利用、生产力提高、耕地区生态保护提供科学依据［9］。

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

永宁地区主体位于银川市永宁县，其北部、东南部局部地区跨入银川市西夏区和吴忠市所属青铜峡市管辖范围，地理坐标总体介于北纬38°10′～38°20′，东经106°00′～106°15′。永宁县地处银川平原，地势由西向东逐渐倾斜，海拔高程1 113～1 148 m，相对高差10～20 m。永宁县位于银川平原引黄灌区中部，是银川平原主要的农业产区之一，农田以中产田为主，该土壤研究区范围根据引黄灌溉水田范围划分，总面积254.31 km2（图1）。

永宁地区耕地面积占70%以上，种植农作物种类较多，不同农作物交替种植，作物的种植直接改变着埋深0.5～1.0 m土体的结构，同时灌溉、施肥、施药等同时也改变着土壤化学组分等。

1.2 样品采集、加工与测试

1.2.1 野外样品采集方法、技术。研究区内地貌类型为平原区，该次采样粒级0.85～4.75 mm，采样深度为0～20 cm。

（1）采样点位的布置。采样点在平原区按照采样格子（1 km2）均匀布设，点间距≥500 m（图2）。

（2）样品采集。

依据《区域地球化学勘查规范》（DZ/T 0011—1991）技术要点，选择在残（坡）积物发育的地段采集样品，每个样品由3～5个子样组合成，共采集样品251组。

1.2.2 样品加工与测试。该次样品测试以Ag、Cd、Cu、Cr、F、Hg、I、K、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Se、Zn、TFe（全铁）、MgO、CaO、OrgC（有机质）、pH 22种指标为主。宁夏基础地质调查院化学与核素分析室按照区域地球化学样品分析方法行业标准DZ/T 0279.（1—34）—2016进行测样，实验室检测仪器以大型X射线荧光光谱仪（日本理学公司ZSX Primus）和电感耦合等离子体质谱仪（美国热电公X  Series）为主。

TFe、CaO、MgO、Cr、Cu、Mn、Ni、P、S、Zn 10个主、次、痕量元素和化合物采用粉末样品压片制样，用X射线荧光光谱仪进行测量。测试元素采用经验系数法与散射线内标法校正元素相互间的基体效应；Cd和Pb元素采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定；Ag元素采用发射光谱法（ES）测定；As、Hg元素采用氢化物-原子荧光光谱法（HG-AFS）测定；Se元素采用氢化物-原子荧光光谱法（HG-AFS）测定；F元素采用离子选择性电极法（ISE）测定；IMo元素采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定；Mo元素采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）；OrgC（有机质）采用重铬酸钾容量法测定；N元素采用凯式蒸馏-容量法测定；pH采用离子选择性电极法测定［10］。

2 土壤质量评价方法

2.1 土壤重金属元素评价标准及方法

2.1.1 评价标准。依据《土壤环境质量标准（GB15618—1995》选择该次测试内容中8项主要环境质量指标进行评价。由于研究区内土壤pH偏碱性（pH=7.76～9.50），土壤分级标准及分类标准如表1所示。

2.1.2 评价方法。

（1）单因子指数评价方法［11］。

因地质背景与人为活动影响的程度存在着差异，土壤中元素含量及对土壤环境质量的贡献不尽一致［12］。依据土壤单元素质量分级统计，Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr等8项元素的环境质量指数（Zi）按照下式进行计算：

Zi=Xi / CⅠ （Xi≤CⅠ时）

Zi=1+（Xi-CⅠ）/（CⅡ-CⅠ）（CⅠ＜Xi≤CⅡ、pH≥7.5时）

Zi=2+（Xi-CⅡ）/（CⅢ-CⅡ）（CⅡ＜Xi≤CⅢ、pH≥7.5时）

Zi=3+（Xi-CⅢ）/ CⅢ  （Xi＞CⅢ时）

式中，Zi为土壤环境质量指数；Xi为土壤实测数据；CⅠ为土壤一级临界值上限； CⅡ为土壤pH＞7.5 时二级临界值上限；

CⅢ为土壤三级临界值上限。

（2）尼梅罗综合污染指数法［11］。为了表示上述n项元素的综合污染程度，采用尼梅罗公式计算多元素污染指数Pi。土壤污染综合评价指数分级如表2所示。

Pi=（1/nP2j）+P2j最大2