海南园地灌溉水和土壤质量评价①

张俊华 李翠微 谢 茵 孟 磊

(1 海南省农业生态与资源保护总站 海南海口 571100;2 海南大学 海南海口 570228)

海南省园地面积87.45 万hm2，其园地农产品大都是与饮食息息相关且独具地域特色的热带水果、热作香饮料和南药等。2017 年，海南水果产量303.81 万t，槟榔产量25.51 万t，椰子产量2.33 亿个［1］。因此，海南园地农产品成为当地农民增收的重要渠道。灌溉水环境质量和园地土壤环境质量决定着园地农产品的质量安全。作为全国人民重要的“南果园”、南药和热带香饮料生产基地，海南园地农产品产地环境质量受到国人关注。政府通过实行品牌认证来加大对园地农产品质量管理的力度，这对促进种植业者提高生产管理水平，从源头保障农产品质量安全具有十分重大的意义［2］。为推进热带农产品品牌建设，做强做优热带特色高效农业，海南正加快推进品牌认证工作。目前，海南省已拥有13 个认证的有机食品、144 个认证的绿色食品、1 163 个认证的无公害农产品及115个海南省名牌农产品［3］。为了解海南园地农产品的生产环境质量，选取121个拟申报无公害农产品认定的园地，检测其灌溉水和土壤相关指标，利用单项质量指数法与综合质量指数法评价其环境质量，以期在新形势新标准下，为海南农业实现“质量兴农、绿色兴农、品牌强农”的目标提供数据支撑和政策建议。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 园地环境概况

海南岛地处北纬18°10＇～20°10＇，东经108°37＇～111°03＇，是我国最具热带气候特色的省份。海南岛全年暖热，年均温23～26℃，年日照时数1 750～2 550 h；全岛雨量充沛，年均降雨量1 600 mm 以上，但冬春降雨少，而夏秋雨多［4］，形成明显的干湿季节；从区域来看，则是岛东部降雨多西部少，造成中部和东部气候湿润，西南部沿海相对干燥。区域气候资源的差异造就了海南园艺农产品种植的自然分区。

海南农业用水量大，水质优良。据统计，2017 年，海南全省用水总量为45.56亿m3，其中农业用水量为33.33 亿m3［5］。地表水质总体优良率（达到或好于Ⅲ类标准）为90.1%。全省91.8%河流断面、84.4%湖库点位水质符合或优于Ⅲ类标准，南渡江、昌化江、万泉河三大河流干流、主要大中型湖库及大多数中小河流水质优良［4］。由于地形、母质和生物气候的多样性，海南岛土壤类型种类丰富，琼北以玄武岩砖红壤为主，土壤中Cu、Zn、Cr、Ni 高背景含量为自然来源；西南部以花岗岩砖红壤、砂页岩砖红壤分布较广［6-8］。土地利用类型主要为园地和耕地等，园地多分布于坡地及旱地。

1.1.2 样品

于2016 年1～5 月和9～12 月期间，在海南全岛选择典型性园地，同时采集土壤和灌溉水样品。园地农产品种类包括热带水果、绿茶、槟榔、椰子等，共采集121个园地的土壤和灌溉水样品，采样点在全省各市县的分布见图1。

1.2 方法

1.2.1 样品采集

灌溉水样品根据《NY/T 396-2000 农用水源环境质量监测技术规范》进行采集，其中地表水选取进水中段，采集水面下0.3 m 处样品，多点混合形成2 000 mL 水样；地下水直接按压取2 000 mL水样。

土壤样品根据《NY/T 395-2012 农田土壤环境质量监测技术规范》进行采集，根据地形选择以梅花点法或对角线法或蛇形法采集表层土壤，每个园地选取5个采样点进行采样，对部分园地进行加密采样，选取15～20 个采样点进行采样。瓜菜地采集0～20 cm 耕层土壤，热带水果地采集0～40 cm 土壤。采集到的土壤样品在现场混合均匀后，采取四分法，得到1～2 kg 土壤样品，带回实验室风干，然后经过磨样、制样后备用。

1.2.2 样品分析

灌溉水pH 采用电位法测定，总Hg 采用原子荧光法测定，总Cd 和总Pb 采用火焰原子吸收分光光度法测定，总As 采用电感耦合等离子体发射光谱法测定，Cr6-采用二苯碳酰二胼分光光度法测定，CN-采用分光光度法测定，COD 采用重铬酸盐法测定，石油类采用紫外分光光度法测定。

土壤pH 采用电位法测定，Hg 采用冷原子吸收分光光度法测定，Cd 和Pb 采用石墨炉原子吸收分光光度法测定，As 采用原子荧光法测定，Cr、Ni和Cu采用火焰原子吸收分光光度法测定。

1.2.3 评价标准与方法

评价采用单项污染指数与综合污染指数相结合的方法进行。

按照《GB 15618-2018 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（农用地土壤污染风险筛选值）和《NY 5010-2016无公害农产品种植业产地环境条件》（灌溉水基本指标）规定的各项指标限值（表1）对检测结果进行计算。根据公式计算出灌溉水和土壤单项污染指数和综合污染指数，按照《HJ 332-2006 食用农产品产地环境质量评价标准》（表2）进行等级划定评价。

表1 灌溉水和土壤环境质量评价指标限值

表2 农产品产地环境质量分级标准

1.2.4 数据处理

采用WPS 2019 和ArcGIS 12.0 对样品数据进行统计分析并作图，采用SPSS 18.0 对统计结果作相关性分析。

2 结果与分析

2.1 园地灌溉水环境质量评价

121 个园地灌溉水样单项及综合污染指数全部＜0.5。其中，Hg 和CN-未检出，其单项及综合污染指数全部为0；Cd 单项污染指数（PCd）0～0.45，平均为 0.058；As 单项污染指数 （PAs） 0～0.28，平均为 0.011；Pb 单项污染指数 （PPb） 0.01～0.12，平均为 0.022；Cr6-单项污染指数 （PCr）0.01～0.42，平均为0.071；COD 单项污染指数（PCOD）0.002～0.32，平均为0.062，石油类单项污染指数 （P石油类） 0.002～0.19，平均为0.052；灌溉水综合污染指数（P） 0.016～0.33，平均为0.089。因此，灌溉水环境质量评价结果为清洁（图2）。

2.2 园地土壤环境质量评价

121 个园地土壤单项及综合污染指数平均值全部＜0.7，其整体环境质量评价为清洁，但部分点的环境质量超出标准（图3）。在所有指标中，Hg环境质量最优，其单项污染指数0.002 2～0.48，平均值为0.041，清洁率100%；其次为Pb，其单项污染指数0.003 3～0.98，平均值0.26，清洁率96.7%，尚清洁率3.3%，超标率为0；Cd 单项污染指数（PCd）0.003～2.7，平均值为0.2，清洁率95.87%，尚清洁率2.48%，超标率1.65%；As 单项污染指数（PAs）0.01～5.55，平均值0.26，清洁率94.21%，尚清洁率0.83%，超标率4.96%；Cr 单项污染指数（PCr）0.011～2.45，平均值0.33，清洁率83.47%，尚清洁率4.13%，超标率12.4%；Ni单项污染指数（PNi）0.001 3～3.49，平均值0.51，清洁率82.64%，尚清洁率2.48%，超标率14.88%；Cu 单项污染指数 （PCu） 0.001 5～1.59，平均值0.32，清洁率82.64%，尚清洁率4.96%，超标率12.4%。土壤综合污染指数（P）0.05～3.99，平均值0.61，清洁率78.52%，尚清洁率3.3%，超标率18.18%。

2.3 土壤重金属含量相关性分析

海南园地土壤重金属含量相关性分析结果表明（表3），土壤Hg、Cd、As、Pb 含量彼此间均极显著正相关；Cr、Cu、Ni 含量彼此间均极显著正相关；Pb与Cr、Cu、Ni含量分别极显著负相关。

3 讨论与结论

海南岛地表水环境质量优良，98.4%面积的地表水为三类或更优水质，适用于农业生产对水域的各类需求［9］，园地灌溉水主要来自于地表水或深层地下水，基本不存在灌溉水污染问题。本文对全省范围121个园地灌溉水的环境质量评价结果也印证了这一结论，海南园地灌溉水Pb、Cd、Hg、As、CN-、Cr6-、COD、石油类单项及综合污染指数

全部＜0.5，园地灌溉水环境质量清洁。这也与张永发等［10］对海南省2009～2011 年农产品产地灌溉水质量评价结果一致。此外，分析发现，121 个园地灌溉水样 Pb、Cd、Hg、As、CN-、Cr6-、COD 的最高含量均低于“绿色食品产地环境要求”，仅有1个样品石油类含量略高于“绿色食品产地环境要求”［11］。说明海南园地灌溉水污染物含量较低，从拓展提升国内、国际热作产品市场角度考虑，可以引进国际农产品检测认证机构，制订比国内外相关标准更为严格的限量指标。

表3 土壤重金属含量相关性分析（皮尔森系数）

与前人对海南土壤环境质量评价结论一致［12-13］，本研究发现海南园地土壤环境质量整体清洁，但部分样品存在重金属超标。主要超标元素为As、Cr、Cu、Ni，相关性分析结果显示，As、Pb 彼此间极显著正相关，Cr、Cu、Ni 彼此间极显著正相关。同一来源土壤重金属元素之间通常存在一定相关性，重金属元素间相关性显著和极显著说明元素一般具有同源关系［14-16］。说明海南园地土壤Cr、Cu、Ni 超标且具有同源关系；个别龙眼、芒果等果园土壤As 虽超标，但与Cr、Cu、Ni不存在相关性，说明与其来源不同。海南表层土壤重金属元素含量从根本上取决于土壤母质特征，其中Cr、Ni高含量基本来源于土壤高背景值，As、Pb 含量受到外源重金属元素加入影响［7-9，17］。综合分析认为，海南部分园地土壤Cr、Cu、Ni 超标主要是土壤背景值高所致，个别果园土壤As 超标可能与不合理施用化肥、垃圾肥、农药有关。土壤重金属超标，并不意味着农产品重金属超标［18-19］，农产品中重金属含量受除土壤之外的众多因素影响［20］。我国部分土壤重金属高背景值地区，多年来生产的农产品一直是安全的，甚至是出口创汇的主打产品［21］。由此可见，对于海南部分园地由高背景值导致的土壤重金属超标，是否存在污染，仍需作进一步研究。

海南省园地灌溉水质较好，适合发展高标准清洁生产。海南省园地土壤环境质量整体清洁，适合发展无公害农产品生产。部分点位存在Cr、Ni、Cu 超标，主要在海口、澄迈、文昌、临高等琼北高背景值地区；东方、三亚个别果园出现As的外源污染。建议对上述地区采取加密采样、加采农产品样等措施，明确土壤是否存在重金属污染，以保障品牌农产品生产。此外，园地生产应避免含有害重金属元素农药、肥料尤其是垃圾肥的使用，以免对土壤、农作物生长和农产品品质造成不良影响。