广东廉江青平土壤质量及农产品生态效应评价

贾黎黎，李婷婷，黎旭荣

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

特色农业是以特定地区的独特资源禀赋为基础，具有显著的市场竞争优势与产品附加值的农业产业[1-3]。近年来，随着经济社会的高速发展，我国农业产业结构已经发生了巨大的变化，政府大力支持和顾客偏爱，为特色农产品发展提供了机遇和条件[4-6]。如何持续提升农产品质量竞争力，为农业现代化发展提质增效，是当前许多区域亟待解决的问题[7]。

湛江市位于中国大陆南部，地处热带和亚热带，优越的地理及气候条件使得湛江十分适宜发展水果种植[8]。廉江“红江橙”便是其中之一，红江农场是“红江橙”的发源地，具有多年柑橙种植历史，是华南地区最大的“红江橙”生产、出口基地和闻名全国的“红江橙”故乡[9-10]。为查明广东省特色农产品品质与地质背景的生态效应，本文选择在广东廉江青平镇红江农场开展土地质量及农产品生态效益评价工作，旨在为有关部门进一步调整优化农业结构，培育具有地方特色、区域比较优势和竞争力强的农业主导产业，发展效益农业、特色农业和生态农业，提高农业综合生产能力提供有力依据。

1 评价区概况

青平“红江橙”评价区位于廉江市西部红江农场一带，面积约400km2。属亚热带季风气候，年降水量在1550mm左右。地势为丘陵地带，北面为长青水库，境内有沙铲、息安、沙涉江等河流环绕。区内大面积主要出露晚侏罗世二长花岗岩及中侏罗世二长花岗岩。地层主要为志留纪连滩组和全新世冲积层，连滩组为灰、灰白、黄白色条带状页岩夹粉砂岩、砂岩，全新世冲积层为砾、砂、砂质黏土等冲积物。土壤类型以砖红壤为主，局部分布赤红壤、水稻土以及沼泽土(图1)。土地利用以水田为主，大面积种植水稻、红江橙，局部旱地种植花生、红薯等(图2)。

图1 调查区土壤类型图

图2 调查区土地利用图

2 采样及分析方法

野外采样点按照公里网格均匀采集，同时考虑到样品土壤类型的统一性，部分样品采样时适当调整，总体上，样品在网格中央采集，采集的样品具有较好的代表性和充分的合理性。采样时避开明显点状污染地段、垃圾土及新近堆积土、田坎，采集地表至20cm深的土柱，去除样品中杂草、草根、砾石、砖块、肥料团块等杂物。以具有代表性为主要原则，兼顾空间分布均匀性和合理性，共采集“红江橙”样品21件、根系土21件、表层土壤样105件。

土壤样品分析测试As、B、Cd、Cr、Cu、F、Hg、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、Se、Zn、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Corg、pH共24项指标。样品分析由广东省地质实验中心承担，其中As、Hg、Se采用原子荧光法(AF)测定；B采用深孔对电极摄谱法(ES)测定；Cd、Cu、Pb、Zn采用等离子质谱法(ICP-MS)测定；Cr、P、SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O采用X射线荧光光谱法(XRF)测定；F、PH采用离子选择性电极法(ISE)测定；Mn、Ni、MgO、CaO、Na2O采用等离子光谱法(ICP-OES)测定；Mo采用催化极谱法(POL)测定；N、Corg采用氧化还原容量法(VOL)测定。

3 结果与分析

3.1 地球化学特征及土壤质量评价

3.1.1 元素含量特征

评价区元素含量特征统计分析表明(表1)：相对于湛江地区元素含量背景值，相对贫化(比值小于0.8)的元素有P、B、Cd、Zn等4元素，B元素含量仅为全区背景值的27%，表现为极度贫乏；相对富集(比值大于1.2)的元素有Se、V、Pb等3元素，其中Se元素含量为全区背景值的2倍，表现最为富集；其余元素含量与全区背景接近。K2O、B变异系数较高，分别为0.84、0.87，表明K2O、B分布不均匀，局部含量突增，其余元素变异系数较低，分布较均匀。

表1 评价区元素含量地球化学特征表(n=105)

3.1.2 土壤酸碱度

青平评价区内土壤主要由酸性花岗岩母质风化而成，土壤pH值普遍较低，变化范围为4.28～5.34，中位值为4.62。按照土壤酸碱性分级标准分级统计，所采样品可分为强酸性土壤和酸性土壤2类，分别占比80%和20%(表2)，区内土壤以强酸性为主。

表2 青平评价区土壤pH值分级表

3.1.3 土壤养分丰缺特征

农作物生长需要的营养元素以氮(N)、磷(P)、钾(K)最为重要，是农作物体内许多重要有机化合物的组分，对植物生命活动以及作物产量和品质均有极其重要的作用，也是遗传物质的基础。采用《土地质量地球化学标准》(DZ/T0295-2016)[11]对评价区采集土壤样品进行养分等级划分，按点比统计各等级权重，统计结果可知(表3)，评价区内N、P、K等养分指标十分缺乏。

表3 评价区土壤养分等级占比重统计表

区内Se含量区间为0.22μg/g～1.65μg/g，平均含量0.68μg/g，105件土壤样品中，68件样品Se含量超过0.4μg/g，达到富硒土壤标准，占总样数比例的65%。土壤硒含量大于0.8μg/g的样品所在区域主要岩性均为中侏罗世和晚侏罗世二长花岗岩。

将Se和测区其它元素作相关分析(图3)，发现Se与Pb、Zn、V具有较强的相关性，其相关系数均在0.75以上，与Cd、B、pH、Cu、Hg则为负相关。由相关分析可知，土壤Se含量与铅锌等硫化物、铁锰等氧化物及有机质等关系较为密切，呈正相关关系。

图3 青平工区Se与各元素相关系数图

3.1.4 土壤环境质量特征

土壤环境指标主要是指对农作物的生长发育和人体健康直接或间接有害的元素，主要筛选范围包括：As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn等有害元素，这些重金属元素在土壤中一般不易随水淋失，不能被微生物分解，而常常在土壤中累积，甚至有的可以转化成毒性更强的化合物，通过食物链在人体内蓄积，严重危害人体健康。根据2018年新颁布的《农用地土壤环境质量标准(GB15618-2018)》[12]中规定的农用地土壤污染风险筛选值和管控值，针对评价区土壤样品中重金属元素进行土壤环境质量分级评价。评价结果显示，所采集样品重金属含量均未超过筛选值，无重金属污染，无污染风险，土壤环境质量优良(表4)。

表4 土壤环境质量等级统计表

3.2 农作物生态效应

3.2.1 农产品重金属超标情况

评价区共采集农作物样品21件，全部为“红江橙”样品。参照《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[13]，对所采集“红江橙”样品进行评价。评价标准中无水果标准时，参照蔬菜等食品限量标准进行评价(表5)。

表5 食品重金属限量标准及本次分析最大值统计表

由表5可知，评价区内样品，除铅(Pb)有一件样品达到限量标准下限外，其余分析结果均未超标，说明评价区农作物样品重金属含量水平总体较低，但需注意Pb对农产品安全性的影响。

3.2.2 重金属生物累计特征分析

水果中卫生指标含量与其配套根系土对应指标含量之比为产地生物富集系数，该指标可视为水果对土壤化学元素的蓄积率。青平评价区“红江橙”的有害元素生物富集系数特征值见表6。据表6青平“红江橙”生物富集系数各元素表现不一，总体富集系数较小。其原因，一方面与“红江橙”对元素的专属吸收性不同，另一方面与根系土中元素含量不同有关。

表6 青平评价区红江橙中有害元素生物富集系数参数统计

生物富集系数最高的元素为Cd，其富集系数均值达到2.23%，最小为1.02%，最高为3.57%，变异系数较小，在水果中含量相对稳定，是评价区最为典型的有毒有害蓄积元素。生物富集系数处于中等的为Cr、Hg，其富集系数均值分别为0.53%和0.23%之间，Cr变异系数较大，在水果中含量分布不均。

生物富集系数相对较低的元素为Pb、As，其富集系数均值分别为0.13%和0.14%，变异系数0.14。

3.2.3 红江橙有害元素蓄积与土壤环境关系

本次选取评价区21件“红江橙”及与之相对应的根系土样品数据，对Pb、Cr、Cd、As、Hg等5元素做相关性统计，图4。

图4 青平工区红江橙与对应根系土重金属相关系数折线图

由图4可见，重金属及有害元素在“红江橙”与根系土之间无显著相关性，铅相关系数最大仅0.37，As、Hg为负相关。有害元素与根系土相关关系不明显。

4 结论与讨论

①相对于湛江地区元素含量背景值，评价区相对贫化的元素有P、B、Cd、Zn等4元素，相对富集的元素有Se、V、Pb等3元素，其中Se元素含量为全区背景值的2倍，表现最为富集；其余元素含量与全区背景接近。

②评价区内土壤主要为强酸性和酸性两类，环境质量总体情况优良，所有土壤均为无污染风险土壤。但土壤养分水平较低，多种营养、有益元素普遍缺乏。钾和有机质最为严重，是影响调查区养分等级最主要的指标，必要时候可采取外源性肥料输入。

③评价区内富硒土壤分布广泛，并且无重金属污染，适合大范围推广富硒农作物种植。下一步可对调查区内特色农产品“红江橙”的生物有效态硒的特性开展详细调查评价工作。

④评价区“红江橙”样品，除Pb有一件样品达到限量标准下限外，其余样品重金属含量水平较低，需注意Pb对农产品安全性的影响。同时本研究对“红江橙”及与之相对应的根系土样中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg含量进行相关性分析发现，红江橙中有害元素与根系土相关关系不明显，重金属从土壤进入农作物的危害性较小。