海南省农产品基地土壤理化指标和主要无机元素监测与评价

摘要 ［目的］了解海南省农产品基地理化指标和主要无机元素含量特点，评估农产品基地土壤主要无机元素污染风险，支撑农产品基地土壤污染防治。［方法］以8个农产品基地为研究对象，分析3项理化指标（pH、有机质、阳离子交换量）和8种土壤无机元素（镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌）含量、分布特点和污染风险。［结果］土壤pH呈强酸性和酸性，阳离子交换量为1.28～10.80 cmol/kg，有机质含量为2.95～24.80 g/kg。土壤镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌含量分别为0.02～0.37、0.012～0.126、0.26～6.75、14.7～50.1、10.1～118.0、4.2～23.1、3.7～44.8、14.3～105.0 mg/kg。果园型农产品基地镉含量最高，旱地型农产品基地铬、铜、镍、汞含量最高，水田型农产品基地砷、铅、锌含量最高。各主要无机元素含量平均值均未超过农用地土壤污染风险筛选值。除砷、铜、镍外，其他5个元素含量超过海南省土壤环境背景值，尤以镉最显著。［结论］该研究为农产品基地土壤污染防治和农业生产可持续发展提供技术支撑。

关键词 农产品基地；土壤；理化指标；无机元素；含量；分布特点；污染风险

中图分类号 X833 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）04-0068-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.04.016

Monitoring and Evaluation of Soil Physical and Chemical Indexes and Main Inorganic Elements of Agricultural Products Base in Hainan Province

WU Ji，WU Cheng-cheng，TANG Wen-xiong

（Hainan Eco-Environmental Monitoring Center，Haikou，Hainan 571126）

Abstract ［Objective］To understand the physical and chemical indexes and the content characteristics of main inorganic elements of agricultural product bases in Hainan Province，evaluate the pollution risk of main inorganic elements in soil of agricultural product bases，and support the soil pollution prevention and control of agricultural product bases.［Method］Taking 8 agricultural product bases as research objects， the contents， distribution characteristics and pollution risks of 3 physical and chemical indexes （pH， organic matter， cation exchange capacity） and 8 soil inorganic elements （cadmium， mercury， arsenic， lead， chromium， copper， nickel， zinc） were analyzed.［Result］The soil pH was strongly acidic and acidic，the cation exchange capacity was 1.28-10.80 cmol/kg，and the content of organic matter was 2.95-24.80 g/kg.The contents of cadmium，mercury，arsenic，lead，chromium，copper，nickel and zinc in soil were 0.02-0.37，0.012-0.126，0.26-6.75，14.7-50.1，10.1-118.0，4.2-23.1，3.7-44.8 and 14.3-105.0 mg/kg respectively.The content of cadmium in orchard agricultural product base was the highest， the content of chromium，copper，nickel and mercury in dryland agricultural product base was the highest，and the content of arsenic，lead and zinc in paddy field agricultural product base was the highest.The average value of major inorganic elements did not exceed the risk screening values for soil contamination of agricultural land.Except arsenic，copper and nickel，the other five elements exceeded the soil environmental background value of Hainan Province，especially cadmium.［Conclusion］This study provides technical support for soil pollution prevention and sustainable development of agricultural production in agricultural product base.

Key words Agricultural products base;Soil;Physical and chemical indexes;Inorganic element;Content;Distribution characteristics;Contamination risk

土壤生态系统是人类赖以生存的基础，也是重要的污染物容纳场所。涉重金属企业“三废”排放以及污水灌溉、污泥农用、化肥的不合理施用导致重金属在土壤中积累，农用地土壤也面临着重金属污染带来的环境问题［1-2］。针对农田或农产品基地理化性质变化和土壤重金属污染的生态风险评价成为研究的热点［3-7］。但研究区域大多集中在污染源附近的小尺度范围，对省级层面主要农产品生产基地土壤重金属生态风险评价和理化指标分布特征的研究较少。该研究选取海南省8个农产品基地，分析土壤理化指标和主要无机元素含量及其差异特征，评价土壤主要无机元素污染风险，旨在为农产品基地土壤污染防治和农业生产可持续发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

海南省属热带季风气候，日照多，气温高，雨量充沛、时空变化大。全省主要土壤类型为砖红壤、水稻土、赤红壤、燥红土、紫色土、火山灰土、风沙土、新积土等。土壤成土母质有花岗岩、基性火山岩、第四系、沉积岩、变质岩、碱性侵入岩、中生代火山岩等。海南是发展热带特色高效农业的重要区域。

1.2 样品采集

选取海南8个农产品基地，基地代码分别为J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8。其中J1、J2土地利用方式主要为耕地（旱地），J3、J4、J5、J6、J7土地利用方式主要为耕地（水田），J8土地利用方式为园地（果园）。

在种植基地范围内采用网格法进行随机布点，网格大小为100 m×100 m，每个种植基地布设5个监测点位。每个点位土壤理化指标和无机测试项目采集表层（0～20 cm），单点采样，每层采样量不少于2 000 g。

1.3 样品处理 将样品置于风干室搪瓷盘中，自然风干，适时压碎、翻动，拣出碎石、砂砾、植物残体。在土壤样品制备间内完成土壤样品粗磨、细磨、分样等工作。

1.4 样品分析测试

理化指标包括土壤pH、有机质和阳离子交换量；无机项目以《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）为基础，选择农用地土壤污染风险筛选值的基本项目，包括镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌。

土壤pH采用《电位法》（HJ 962—2018），有机质含量采用《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006），阳离子交换量采用《森林土壤阳离子交换量的测定方法》（LY/T 1243—1999），镉含量采用《石墨炉原子吸收分光光度法》（GB/T 17141—1997），汞和砷含量采用《微波消解/原子荧光法》（HJ 680—2013），铜、铅、铬、锌和镍含量采用《波长色散X射线荧光光谱法》（HJ 780—2015）。

2 结果与分析

2.1 研究区土壤理化指标特征 从表1～2可以看出，农产品基地土壤pH最小值为4.55，最大值为7.03。土壤呈强酸性和酸性，监测点位pH≤5.5的有21个，占农产品基地点位数的52.5％；监测点位5.5＜pH≤6.5的有18个，占45.0%；监测点位6.5＜pH≤7.5的有1个，占2.5%；无监测点位pH＞7.5。按照土壤酸碱度进行分类，农产品基地土壤呈极强酸性、强酸性、酸性、中性的点位比例分别为0、52.5%、45.0%、2.5%，没有土壤呈碱性或强碱性。8个农产品基地土壤呈酸性～强酸性，体现了海南热带高湿高热气候条件下土壤强烈风化淋滤作用［8］。

土壤有机质含量最小值为2.95 g/kg，最大值为24.80 g/kg，平均值为13.60 g/kg（表1）。农产品基地土壤有机质含量集中在9.19～18.50 g/kg的监测结果占比最多，为72.5%（图1）。依据有机质含量分级标准，农产品基地有机质含量偏低，12.5%的点位有机质含量中等，62.5%的点位有机质含量较低，25.0%的点位有机质含量属于缺乏以下（表3）。

土壤阳离子交换量最小值为1.28 cmol/kg，最大值为10.80 cmol/kg，平均值为5.59 cmol/kg（表1）。农产品基地土壤阳离子交换量含量集中在4.0～8.0 cmol/kg的监测结果占比最多，点位数共26个，占农产品基地点位数的65.0%（图2）。

从表4可以看出，8个农产品基地中，J8（园地）基地pH为5.92，高于耕地基地（J1～J7），有机质含量和阳离子交换量分别为5.0 g/kg和 1.64 cmol/kg，均低于耕地基地。

2.2 研究区土壤无机元素含量特征

从表1可以看出，镉含量为0.02～0.37 mg/kg，平均值为0.10 mg/kg；汞含量为0.012～0.126 mg/kg，平均值为0.038 mg/kg；砷含量为0.26～6.75 mg/kg，平均值为1.65 mg/kg；铅含量为14.7～50.1 mg/kg，平均值为27.9 mg/kg；铬含量为10.1～118.0 mg/kg，平均值为37.1 mg/kg；铜含量为4.2～23.1 mg/kg，平均值为9.0 mg/kg；镍含量为3.7～44.8 mg/kg，平均值为10.2 mg/kg；锌含量为14.3～105.0 mg/kg，平均值为45.9 mg/kg。不同无机元素在样点间的变异程度不同，镍的变异系数最大（78.4%），其次是砷、铬、汞、镉、锌、铜，铅的变异系数最小（36.6%）。

土壤pH是控制土壤重金属有效性的重要因素之一［9］。分析土壤pH与对应主要无机元素含量的关系（图3和表5）发现，镉、汞、砷、铅、铬、铜、锌和镍含量与pH的相关系数分别为0.416、0.100、0.047、-0.257、0.013、0.173、-0.057、-0.003。由此可见，土壤pH与主要无机元素含量之间相关性不显著（P>0.05）。从表5可以看出，有机质含量、阳离子交换量与主要无机元素含量之间相关性不显著（P>0.05）。8个无机元素含量的相关性分析结果表明，铬含量与铜、镍含量呈现显著相关（P<0.05），相关系数分别为0.826、0.915；铜含量与镍含量呈显著相关（P<0.05），相关系数为0.866；其他元素含量之间相关性不显著（P>0.05）。