干旱區(qū)設施菜地土壤重金屬時空分布特征與生態(tài)風險評價——以涼州區(qū)為例.pdf

1、近年來，設施菜地土壤環(huán)境問題受到廣泛關注。開展設施菜地土壤重金屬調查，研究設施菜地土壤重金屬污染特征及其風險，對于設施菜地土壤環(huán)境質量保護和農(nóng)產(chǎn)品安全保障具有重要的理論和實踐指導意義。本文選擇我國西北干旱區(qū)優(yōu)勢蔬菜產(chǎn)地—涼州區(qū)為研究區(qū)域，調查了研究區(qū)主要設施菜地及相鄰露天菜地土壤理化性質（土壤pH值、電導率、碳酸鹽含量、有機質、陽離子交換量、土壤質地等）、土壤重金屬（Cd、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn、Co）全量及有效態(tài)含量，對設

2、施菜地土壤重金屬全量及有效態(tài)的時空分布特征進行了分析，并對菜地土壤重金屬環(huán)境質量及潛在生態(tài)風險進行了評價，旨在為干旱區(qū)設施菜地土壤重金屬污染防控與區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。主要研究結果如下：
　?。?）研究區(qū)土壤pH變幅為7.1~8.6，呈堿性，其中，設施菜地土壤pH平均值為7.6，比露天菜地土壤pH值降低了0.5個單位，設施菜地土壤發(fā)生一定程度的酸化；設施菜地土壤電導率平均值為1791μs/cm-1，是露天菜地的8.37倍

3、；研究區(qū)土壤有機質含量較高，在31.17~122.51 g/kg-1之間，其中設施菜地土壤有機質含量為65.11 g/kg-1，是露天菜地土壤有機質的1.38倍；研究區(qū)土壤碳酸鹽含量差異較大，范圍在0.47％~19.78%，設施菜地土壤碳酸鹽含量低于露天菜地土壤；研究區(qū)土壤CEC范圍在2.22~20.90 cmol?kg-1之間，整體保肥能力較弱。
　　（2）設施菜地土壤重金屬Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Co和Mn全量的濃

4、度范圍分別為0.07~0.37、30.84~78.66、18.57~43.48、18.69~74.05、73.30~297.90、28.09~43.75、3.15~10.74和615.84~802.99 mg/kg-1，其中Cd、Cu、Zn平均值高于露天菜地土壤，Cd、Cu、Zn、Pb、Mn平均值高于甘肅背景值。設施土壤重金屬有效態(tài)明顯高于露天菜地土壤，其平均值是露天菜地土壤重金屬有效態(tài)的1.02~4.74倍。
　?。?）設施菜地

5、土壤中不同重金屬的全量和有效態(tài)含量隨種植年限表現(xiàn)出不同的規(guī)律。土壤Cd、Cr全量隨著種植年限增加呈下降趨勢，不同年限類型之間均未達到顯著性差異，但有效態(tài)Cd含量隨著種植年限增加呈增加趨勢。Cd、Cr全量隨種植年限呈下降趨勢，這可能是因為土壤年輸入量小于植物吸收量，有效態(tài)Cd增加可能是因為種植年限越長，土壤pH越低，Cd的有效性逐漸增大。Co的全量和有效態(tài)含量、Mn的有效態(tài)含量均隨著種植年限增加呈下降趨勢，這可能是因為農(nóng)民注重施入氮、磷、

6、鉀而忽略部分微量元素。設施菜地土壤Cu、Zn、Pb、Ni元素全量和有效態(tài)含量隨種植年限增加無明顯變化趨勢。
　?。?）設施菜地土壤重金屬Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Co的全量具有強烈的空間自相關，空間變異以結構性變異為主。Pb、Mn具有中等程度的空間相關性，其空間分布主要受結構性因素和隨機性因素的共同影響。有效態(tài)Cd、Zn、Pb、Co具有強烈的空間自相關，空間變異以結構性變異為主。有效態(tài) Cu、Cr、Ni具有中等程度的空間相關性

7、。有效態(tài)Mn具有強烈的隨機變異性。Cd、Cu、Zn、Cr全量的空間分布情況比較相似，中部地區(qū)濃度值相對較高，主要分布城區(qū)郊區(qū)地帶，如金羊鎮(zhèn)、發(fā)放鎮(zhèn)、高壩鎮(zhèn)等，這可能是因為城郊區(qū)人多地少，施肥水平高，管理精細，土壤熟化程度高的原因。相關性分析及主成分分析表明，Cu、Zn累積水平較高，這主要與當?shù)厥┯玫挠袡C肥中Cu、Zn含量較高有關。
　?。?）基于“土壤環(huán)境質量標準”（GB15618-1995）和“溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質量評價標準”（H