余慧敏，李 婕，韓 逸，郭 熙

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)鄱陽湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院，南昌 330045)

我國(guó)耕地資源匱乏、整體質(zhì)量不高[1]，因長(zhǎng)期過度施用化肥、農(nóng)藥造成的土壤污染等問題致使耕地不健康[2]。耕地健康的核心在于土壤健康，土壤是農(nóng)作物生產(chǎn)之根本，耕地土壤健康關(guān)系到糧食安全問題，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家自立的全局性重大戰(zhàn)略具有重要意義[3]。國(guó)際熱點(diǎn)研究顯示，土壤健康管理有可能是新一輪農(nóng)業(yè)革命的核心[4]。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織將土壤健康定義為：土壤作為一個(gè)生命系統(tǒng)具有的維持其功能的能力，健康的土壤能維持土壤生物群落多樣性、抵抗病蟲害的傳播、促進(jìn)基本的植物養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物產(chǎn)量，以及改善環(huán)境[5]。曹志洪[6]認(rèn)為土壤健康質(zhì)量是土壤凈化容納污染物質(zhì)、維護(hù)和保障人類及動(dòng)植物健康能力的量度。因此，耕地土壤健康是指在自然或管理的生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)，土壤凈化容納污染物質(zhì)，維持水、氣質(zhì)量以及促進(jìn)人類和動(dòng)植物健康的能力。當(dāng)前我國(guó)耕地基礎(chǔ)地力對(duì)糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)僅為50% 左右[3]，在此形勢(shì)背景下，開展耕地土壤健康評(píng)價(jià)，研究耕地土壤健康特征，為構(gòu)建耕地健康、實(shí)現(xiàn)耕地?cái)?shù)量-質(zhì)量-生態(tài)三位一體保護(hù)的目標(biāo)提供參考。

“健康”概念最初應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,隨著社會(huì)與科學(xué)的發(fā)展而后逐漸被用于其他各領(lǐng)域。在20 世紀(jì)40 年代Leopold[7]首先提出了土地健康概念，1943 年新西蘭在土壤與健康期刊提出了“健康土壤-健康食品-健康人群”的理念[8]。隨后國(guó)內(nèi)外不同學(xué)者逐漸開展與土壤健康相關(guān)研究。20 世紀(jì)80 年代中期，加拿大農(nóng)業(yè)部開展“土壤健康”研究項(xiàng)目[9]。澳大利亞學(xué)者Pankhurst 等[10]認(rèn)為土壤健康指土壤具有連續(xù)的生物生產(chǎn)力、促進(jìn)動(dòng)植物健康水平以及維持環(huán)境質(zhì)量。國(guó)內(nèi)單美[11]、李強(qiáng)[12]、楊希越等[13]從耕地質(zhì)量、產(chǎn)能與土壤環(huán)境相結(jié)合的角度對(duì)耕地健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。譚晶今[14]選取了自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)環(huán)境3個(gè)方面的指標(biāo)進(jìn)行了研究區(qū)耕地健康評(píng)價(jià)。上述學(xué)者從不同角度構(gòu)建了不同的健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)中均采用了土壤重金屬指標(biāo)，但并未涉及有益微量元素指標(biāo)。目前，基于生態(tài)環(huán)境視角的耕地評(píng)價(jià)研究較少[11]，本研究從耕地土壤環(huán)境的角度選取評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。耕地土壤環(huán)境指標(biāo)包括了土壤重金屬含量、有益微量元素含量、灌溉水污染等，耕地土壤中重金屬、灌溉水污染物等含量越高，耕地土壤環(huán)境受到污染越嚴(yán)重，耕地土壤健康狀況越差，反之耕地土壤越健康；此外，在一定范圍內(nèi)，耕地土壤中有益微量元素含量越高，耕地土壤越健康[11]。本文在結(jié)合已有研究的基礎(chǔ)上，從正反兩面考慮耕地土壤健康的影響因素，進(jìn)行稻田土壤健康評(píng)價(jià)，探索較為合理的耕地土壤健康評(píng)價(jià)模式，為耕地土壤的保護(hù)與提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

奉新縣位于江西省西北部，距省會(huì)南昌65 km，地處114°44′ ～ 115°33′E、28°34′ ～ 28°52′N 之間，為東西長(zhǎng)、南北窄的長(zhǎng)條形地域。該區(qū)屬中亞熱帶氣候，四季分明，降雨充沛，地形以丘陵山地為主，自西北向東南逐漸傾斜，形成西高東低的地勢(shì)，大小丘陵崗地分布其間。2015 年全縣土地總面積為160 306.86hm2，其中耕地為 39 355.38 hm2，占全縣總面積的24.55%。

1.2 數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)方法

本研究的稻田地塊數(shù)據(jù)來源于奉新縣2015 年耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)，從中提取奉新縣稻田圖斑作為評(píng)價(jià)單元，共計(jì)16 819 個(gè)，面積共計(jì)33 665.20 hm2。灌溉水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、奉新縣灌溉規(guī)劃，選取GB 5084 數(shù)據(jù)來源于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》作為評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)值。土壤重金屬數(shù)據(jù)來源于74 個(gè)土壤實(shí)際采樣數(shù)據(jù)樣點(diǎn)，參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》作為污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。有益微量元素基于179 個(gè)土壤采樣點(diǎn)，其中有效鉬數(shù)據(jù)來自奉新縣測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)。奉新縣水稻土主要包括潴育型、潛育型、淹育型3 個(gè)亞類，潴育型主要為麻沙泥田、潮沙泥田、紅泥田、紅砂泥田、黃泥田，潛育型、淹育型以麻沙泥田等為主。樣點(diǎn)采集過程中充分考慮了土壤類型的分布，各土屬的樣點(diǎn)數(shù)比例與其面積比例一致，并考慮樣點(diǎn)在空間內(nèi)均勻分布的原則，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)均有代表樣點(diǎn)。隨后對(duì)樣點(diǎn)進(jìn)行普通克里格插值，土壤重金屬60 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行插值，14 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)精度R2為0.45 ～ 0.58，標(biāo)準(zhǔn)化均方根為0.72 ～ 0.86；有益微量元素150 個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行插值，29個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)精度R2為0.55 ～ 0.62，標(biāo)準(zhǔn)化均方根為0.65 ～ 0.78?？死锔穹椒?Kriging)能夠根據(jù)已知樣點(diǎn)的屬性和空間位置關(guān)系對(duì)沒有采樣點(diǎn)的局部區(qū)域進(jìn)行無偏最優(yōu)估值[15]，既考慮了土壤樣點(diǎn)間的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，又加入了本身屬性作為參考[16]，在保證預(yù)測(cè)精度的同時(shí)也節(jié)約了采樣成本。有益微量元素、有效鉬與土壤重金屬采樣點(diǎn)分布見圖1。

土壤樣品在室溫下自然風(fēng)干，磨碎，過100 目尼龍篩，取適量樣品進(jìn)行測(cè)定。土壤重金屬含量參照HJ/T 166-2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[17]測(cè)定，土壤As、Hg 采用PERSEE 原子熒光光度計(jì)(PF-7 型)測(cè)定；Cd、Pb 和Cr 采用火焰原子吸收光譜儀(Agilent 200AA 型)測(cè)定。有益微量元素測(cè)定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[18]，土壤有效Zn、Cu、Mn、Fe、Mo 采用DTPA 浸提-原子吸收分光光度法測(cè)定，土壤有效B 采用沸水浸提-姜黃素比色法測(cè)定。灌溉水環(huán)境質(zhì)量測(cè)定： pH 采用玻璃電極法(GB/ T6920)，六價(jià)鉻采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB/T7467)，總Hg 采用冷原子吸收分光光度法(GB/T7468)，總As 采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法(GB/ T7485)。

圖1 奉新縣稻田采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Sampling sites of paddy fields in Fenxin County

1.3 稻田土壤健康綜合評(píng)價(jià)方法

1.3.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建 伴隨工業(yè)化的發(fā)展引起的土壤重金屬污染問題日益突出[19]，一旦其在土壤中的含量超過限定標(biāo)準(zhǔn)，并通過植物的富集作用與食物鏈的傳播，將對(duì)人體造成嚴(yán)重的危害[20]，土壤重金屬指標(biāo)的選取也是耕地土壤健康評(píng)價(jià)區(qū)別于傳統(tǒng)耕地質(zhì)量、耕地地力評(píng)價(jià)的一個(gè)重要方面。土壤重金屬中主要對(duì)環(huán)境有危害的“五毒”元素為Hg、Cd、Pb、Cr 和類金屬As, 其中以Hg 毒性最大,其次為Cd、Pb、Cr、As[21]。灌溉水環(huán)境質(zhì)量對(duì)于無公害健康農(nóng)產(chǎn)品的種植生產(chǎn)基地也很重要[22]。此外，有益微量元素的滋養(yǎng)能使作物產(chǎn)品品質(zhì)更加綠色、有機(jī)、無公害[11]。

根據(jù)奉新縣實(shí)際情況，本研究稻田土壤健康評(píng)價(jià)從灌溉水環(huán)境質(zhì)量、土壤重金屬與有益微量元素3個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

表1 研究區(qū)稻田土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Index system of health evaluation of paddy soil in study area

1.3.2 稻田土壤健康綜合評(píng)價(jià)方法 基于地力水平與健康狀況關(guān)系的分析，在一定的濃度范圍內(nèi)，土壤健康狀況的改變并不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量有影響，但是會(huì)降低或者提高作物品質(zhì)。因此，稻田土壤健康狀況系數(shù)的確定采用“健康狀況系數(shù)的累加模式”，即以未受到污染和未含有有益微量元素的耕地為基準(zhǔn)累加，依據(jù)灌溉水環(huán)境、土壤重金屬、有益微量元素的對(duì)應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加和。

將稻田土壤健康系數(shù)依據(jù)一定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行健康等級(jí)劃分，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 稻田土壤健康系數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification standard of health coefficient of paddy soil

1.4 單一指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

1.4.1 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法在多因子加權(quán)過程中能夠兼顧極值，全面反映不同污染物的污染水平，突出主要污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量造成的危害[23-24]。本研究中灌溉水環(huán)境質(zhì)量、土壤重金屬兩個(gè)指標(biāo)值均采取該方法計(jì)算。計(jì)算公式如下：

式中：P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，為各項(xiàng)污染物的污染指數(shù)平均值，Pi,max為各污染物的污染指數(shù)最大值，Pi為污染物i的污染指數(shù)，Ci為污染物i的實(shí)測(cè)含量，Si為污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。得出的綜合指數(shù)依據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)、賦分，灌溉水環(huán)境質(zhì)量、土壤重金屬分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3、表4。

表3 灌溉水環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification standard of environmental quality of irrigated water

表4 土壤重金屬分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Classification standard of soil heavy metals

1.4.2 最小因子法 最小因子法運(yùn)用木桶原理，將木桶的最大容量作為土壤有益微量元素的得分高低，最低分?jǐn)?shù)的因子限制著土壤的最終得分，采取最小值定律，選取所有分值中的最小值作為評(píng)價(jià)單元的土壤有益微量元素的最終得分[25-26]。有益微量元素分值依據(jù)峰型隸屬度函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：yi為評(píng)價(jià)因子的隸屬度，ui為評(píng)價(jià)因子的值，ai為常數(shù)，ut1、ut2分別為指標(biāo)上、下限值。

有益微量元素隸屬度值見表5。

表5 有益微量元素隸屬度Table 5 Classification standard of beneficial trace elements

2 結(jié)果與分析

2.1 單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 灌溉水環(huán)境質(zhì)量 依據(jù) GB5084—2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，將水稻作物農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)值，進(jìn)行內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算，結(jié)合奉新縣灌溉分區(qū)圖，運(yùn)用Arc GIS 軟件制作出灌溉水環(huán)境質(zhì)量級(jí)別圖(圖2)。

圖2 奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)灌溉水環(huán)境質(zhì)量級(jí)別圖Fig.2 Grade map of irrigation water environmental quality

奉新縣灌溉水環(huán)境質(zhì)量總體良好，95.59% 稻田灌溉水環(huán)境質(zhì)量為1 級(jí)，水質(zhì)清潔；3.56% 為2 級(jí)，水質(zhì)尚清潔，分布在澡下鎮(zhèn)、赤岸鎮(zhèn)、赤田鎮(zhèn)、馮川鎮(zhèn)等；0.85% 為3 級(jí)，水質(zhì)受到一定污染，分布在馮川鎮(zhèn)、赤岸鎮(zhèn)等。

流域內(nèi)土地利用情況與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r對(duì)該流域的水質(zhì)會(huì)產(chǎn)生重要的影響[27-28]。此外，汽車尾氣的排放也會(huì)引起一定的污染。奉新縣縣城地處馮川鎮(zhèn)，縣城經(jīng)濟(jì)發(fā)展更快，工業(yè)化程度相對(duì)偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)較高，汽車車流量也相對(duì)較高，工業(yè)化產(chǎn)生的廢棄物與汽車尾氣通過干濕沉降，最終經(jīng)河流灌溉流入農(nóng)田，對(duì)縣城及周邊稻田耕地灌溉水質(zhì)產(chǎn)生一定的不良影響，降低了灌溉水環(huán)境質(zhì)量。

2.1.2 土壤重金屬 對(duì)土壤重金屬樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性分析，得出5 種土壤重金屬元素各統(tǒng)計(jì)值(表6)。

表6 土壤重金屬探索性分析統(tǒng)計(jì)表Table 6 Statistics of soil heavy metals

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，Cr 元素含量峰度小于3，表明其數(shù)據(jù)分布與正態(tài)分布相比較為平坦，含量分布相對(duì)均勻；Pb、Cd、As、Hg 4 種元素含量峰度均大于3，表明其數(shù)據(jù)分布相對(duì)集中，較正態(tài)分布而言較為陡峭。Cr、Pb、Cd、As 和Hg 5 種元素的偏態(tài)均大于0，說明其數(shù)據(jù)均向右偏態(tài)分布，表明比平均值小的重金屬含量數(shù)據(jù)相對(duì)較多。

對(duì)74 個(gè)樣點(diǎn)利用ArcGIS 軟件進(jìn)行普通克里格插值計(jì)算，將屬性賦到研究區(qū)所有評(píng)價(jià)單元上，隨后運(yùn)用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)土壤重金屬分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用ArcGIS 軟件制作出奉新縣5 種土壤重金屬含量分布圖與土壤重金屬級(jí)別圖(圖3、圖4)。

奉新縣99.31% 稻田土壤重金屬級(jí)別為1 級(jí)，只有0.69% 為2 級(jí)分布在西部的石溪鄉(xiāng)等，該評(píng)價(jià)結(jié)果表明，奉新縣稻田土壤重金屬污染很少，大部分稻田沒有受到重金屬污染。

2.1.3 有益微量元素 對(duì)有益微量元素采樣結(jié)果進(jìn)行探索性分析，得出6 種元素各統(tǒng)計(jì)值見表7。

上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，有效Mn、有效Mo 的峰度均小于3，其數(shù)據(jù)分布較為均勻，與正態(tài)分布相比較為平緩；有效Fe、有效Cu、有效B、有效Zn 的峰度均大于3，其數(shù)據(jù)分布相對(duì)集中，較正態(tài)分布而言更陡峭。有效Fe 偏態(tài)小于0，其數(shù)據(jù)向左偏態(tài)分布，表明比平均值大的含量值數(shù)目相對(duì)較多。有效Zn、有效B、有效Cu、有效Mn、有效Mo 偏態(tài)均大于0，其數(shù)據(jù)向右偏態(tài)分布，表明比平均值小的含量值數(shù)目相對(duì)較多，其中有效Mn、有效Mo 向右偏態(tài)較小，有效B、有效Cu 向右偏態(tài)較大，有效Zn 向右偏態(tài)最大。

利用ArcGIS 軟件對(duì)樣點(diǎn)進(jìn)行普通克里格插值，并將其插值結(jié)果賦到研究區(qū)所有評(píng)價(jià)單元上，得出奉新縣各評(píng)價(jià)單元的土壤養(yǎng)分元素含量情況，根據(jù)隸屬度函數(shù)求取各評(píng)價(jià)單元有益微量元素分值，之后運(yùn)用最小因子法，選取隸屬度最小值作為評(píng)價(jià)單元土壤有益微量元素最終得分，利用ArcGIS 軟件制作出奉新縣6 種有益微量元素含量分布圖、稻田土壤健康評(píng)價(jià)有益微量元素分值圖(圖5、圖6)。

由圖5 可以看出，奉新縣稻田有益微量元素含量中等較高，而有效Mo 含量偏低，由于該單一指標(biāo)評(píng)價(jià)采用最小因子法，評(píng)價(jià)結(jié)果受有效Mo 含量影響較大，從而有益微量元素級(jí)別處于中等偏下。圖6 表明，有益微量元素分值以0.2 ～ 0.4 分居多，占73.40%，主要分布在東部山區(qū)、西部平原區(qū)的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)；其次是0.4 ～ 0.6 分，為25.81%，主要分布在中部的干州鎮(zhèn)、馮川鎮(zhèn)、赤岸鎮(zhèn)等；僅0.79% 為0 ～ 0.2 分。

2.2 稻田土壤健康綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

將單一指標(biāo)評(píng)價(jià)分值結(jié)果采用耕地健康綜合評(píng)價(jià)累加法進(jìn)行計(jì)算，得出奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)各評(píng)價(jià)單元健康系數(shù)范圍為1 ～ 1.6，根據(jù)健康系數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出各評(píng)價(jià)單元的稻田土壤健康級(jí)別，并統(tǒng)計(jì)出各級(jí)別下的稻田圖斑面積、數(shù)量及比例分布狀況(表8)。

上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全縣非常健康的稻田共計(jì)4 475 個(gè)評(píng)價(jià)單元，面積為8 527.71 hm2，占稻田總面積的25.33%；健康稻田評(píng)價(jià)單元為12 344 個(gè)，面積為25 137.49 hm2，占比74.67%。

運(yùn)用ArcGIS 生成級(jí)別圖，得出奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)級(jí)別圖(圖7)。

奉新縣稻田土壤總體健康狀況較好，健康級(jí)別在空間上呈現(xiàn)出中部高、東西部低的分布格局。1 級(jí)主要分布在中部的干州鎮(zhèn)、馮川鎮(zhèn)、會(huì)埠鎮(zhèn)、赤岸鎮(zhèn)，少數(shù)散落在其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2 級(jí)則分布在除中部以外的東部、西部的各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

根據(jù)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，奉新縣稻田灌溉水環(huán)境質(zhì)量只有中部的少數(shù)部分級(jí)別較低；中部地區(qū)的土壤重金屬級(jí)別與東部平原區(qū)、大多數(shù)西部山區(qū)處在同一級(jí)別；而中部的有益微量元素級(jí)別最高。綜合上述評(píng)價(jià)結(jié)果，奉新縣中部稻田土壤健康級(jí)別最高，耕地土壤健康狀況最好。

圖3 奉新縣稻田土壤重金屬含量分布圖Fig.3 Map of heavy mental contents in paddy soil

圖4 奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)土壤重金屬級(jí)別圖Fig.4 Grade map of soil heavy mentals of paddy soil

表7 有益微量元素探索性分析統(tǒng)計(jì)表Table 7 Statistics of beneficial trace elements

圖5 奉新縣稻田有益微量元素含量分布圖Fig.5 Beneficial trace element contents in paddy soil

3 討論

土壤重金屬的來源包括成土母質(zhì)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、大氣沉降等[29-33]。阿吉古麗·馬木提等[34]研究表明，耕地土壤中As、Cd、Pb 的來源主要受人類活動(dòng)的影響。農(nóng)業(yè)上施肥對(duì)土壤中重金屬累積量產(chǎn)生直接影響[35-36]，陳芳等[37]通過長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，施用磷肥是導(dǎo)致研究區(qū)土壤重金屬含量增加的主要原因。工業(yè)、生活污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉也會(huì)導(dǎo)致重金屬在土壤中積累，從而引發(fā)土壤重金屬污染問題[38]，影響耕地土壤健康。而根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料，奉新縣土壤自然本底較好，重金屬元素含量較少；此外，縣域內(nèi)工業(yè)化程度不高，污染型工業(yè)較少；再者，該縣注重生態(tài)農(nóng)業(yè)，肥料的施用多選擇不含重金屬的肥料。因而奉新縣稻田土壤重金屬污染很少。

圖6 奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)有益微量元素分值圖Fig.6 Grade map of beneficial trace elements of paddy soil

表8 奉新縣稻田土壤健康級(jí)別面積、數(shù)量、比例分布表Table 8 Area, quantity and proportion of health grade of paddy soil

圖7 奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)級(jí)別圖Fig.7 Grade map of health evaluation of paddy soil

土壤養(yǎng)分的分布受氣候、母質(zhì)、地形、土壤類型等結(jié)構(gòu)性因素與人為因素的影響[39]。張毅等[40]研究表明耕地土壤中有效Mo 含量受到母質(zhì)、海拔、地形、土壤類型的影響。江葉楓等[41]的研究表明高程、坡度、地貌類型、土壤類型和常年耕作制度等顯著影響著有效Fe、B、Cu、Zn、Mn 5 種微量元素含量的空間變異。不同類型的土壤，其發(fā)育程度不同，導(dǎo)致微量元素的起始含量不同，因而對(duì)微量元素產(chǎn)生著影響[42]。地形因素如高程主要通過影響水熱條件的再分配過程影響土壤微量元素的空間分布[43]。但在氣候條件一致的區(qū)域內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)期自身演替，人類活動(dòng)對(duì)土壤性質(zhì)的影響不斷增強(qiáng)[44]。臧振峰等[45]研究表明耕作、施肥以及灌溉等人為活動(dòng)影響著土壤有益微量元素的空間分布。奉新縣地勢(shì)西高東低，由西部的山區(qū)到中部的丘陵地帶再到東部的平原區(qū)，地形逐漸平緩，坡度下降。中東部低丘山地的復(fù)雜地形、氣候、降雨、母質(zhì)以及人類施肥行為等因素的綜合作用，可能導(dǎo)致有益微量元素在該區(qū)的積累，使得中東部有益微量元素級(jí)別相對(duì)較高。

本研究選取了土壤重金屬作為稻田土壤健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)因素之一，單美[11]、譚晶今[14]將土壤重金屬指標(biāo)作為耕地健康評(píng)價(jià)的重要因素，土壤重金屬指標(biāo)還被應(yīng)用到與耕地土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)的農(nóng)用地健康評(píng)價(jià)[46-47]、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[48]、土地健康評(píng)價(jià)[49]等研究中。灌溉水環(huán)境質(zhì)量是本文的又一評(píng)價(jià)指標(biāo)，灌溉水環(huán)境質(zhì)量對(duì)耕地土壤產(chǎn)生的影響[50-52]不可忽視，將灌溉水環(huán)境質(zhì)量作為評(píng)價(jià)因素，豐富了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。本文也將有益微量元素納入到稻田土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，有益微量元素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育有著重要影響[53]，現(xiàn)有健康評(píng)價(jià)中鮮有涉及到有益微量元素，本文將其作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)因素之一，綜合考慮了稻田土壤健康的有益與不利影響因素，從正反兩面進(jìn)行稻田土壤健康評(píng)價(jià)，具有一定的合理性與科學(xué)性。

本文將稻田地塊作為評(píng)價(jià)單元進(jìn)行小尺度領(lǐng)域的稻田土壤健康評(píng)價(jià)研究。評(píng)價(jià)單元小的評(píng)價(jià)精度相對(duì)越高[11]，因而本研究相對(duì)于大尺度領(lǐng)域的評(píng)價(jià)而言，評(píng)價(jià)結(jié)果具有更高的精度。采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)灌溉水環(huán)境質(zhì)量、土壤重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外計(jì)算綜合污染指數(shù)最常用的方法之一，能夠較全面地反映各種污染物對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的協(xié)同作用，從而較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各類環(huán)境要素的污染程度[54]，其計(jì)算過程簡(jiǎn)潔、易于操作[55]，被廣泛用于水質(zhì)污染[56-58]、土壤重金屬污染[59-62]等環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中。采用最小因子法對(duì)有益微量元素進(jìn)行評(píng)價(jià)，常規(guī)的耕地評(píng)價(jià)多采用的是多因素綜合評(píng)價(jià)法，該方法易于掩蓋極值對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，降低了結(jié)果的精確性。與該方法相比，最小因子法易于操作，同時(shí)避免了最大值對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，且符合本研究的保守評(píng)價(jià)目的。最后運(yùn)用累加法得出了稻田土壤健康綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，充分考慮稻田土壤健康的不利與有利因素，使得評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的全面性與合理性。同時(shí)，該方法簡(jiǎn)單、容易操作，便于實(shí)際工作中推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

1)本研究單一指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，中部以馮川鎮(zhèn)為主的0.85% 的稻田灌溉水環(huán)境質(zhì)量為最低3 級(jí)，向外擴(kuò)展等級(jí)逐漸升高，水質(zhì)逐漸變好。馮川鎮(zhèn)為該縣縣城所在地，縣城較其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)而言社會(huì)工業(yè)化發(fā)展最快、人口密度最集中，人類行為導(dǎo)致灌溉水質(zhì)受到一定污染，因而最靠近縣城的灌溉水環(huán)境質(zhì)量最差。全縣99.31% 稻田土壤重金屬級(jí)別為1 級(jí)，含量未超過標(biāo)準(zhǔn)值；僅0.69% 以石溪鄉(xiāng)為主的稻田受到輕微污染，級(jí)別為2 級(jí)，這可能是由于自然成巖作用的影響。全縣中部25.81% 的稻田有益微量元素分值為最高0.4 ～ 0.6分，奉新縣屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，中東部地處低山丘陵向低丘平原過渡地段，氣候溫暖、熱量充沛、降雨量豐富，在氣候、地形、母質(zhì)、土壤以及人類耕作行為的綜合影響下，可能導(dǎo)致有益微量元素級(jí)別相對(duì)最高。

2)奉新縣稻田土壤健康評(píng)價(jià)結(jié)果表明，奉新縣稻田土壤健康狀況良好，74.67% 稻田土壤處在健康水平，25.33% 稻田土壤為非常健康水平，該縣自然環(huán)境條件優(yōu)越，灌溉水環(huán)境質(zhì)量總體中等偏下，土壤污染問題較少，綜合有益微量元素的作用，該縣稻田土壤總體健康狀況較好。

耕地是人類之根本，為保障耕地資源的健康，在生活中，要控制農(nóng)藥化肥的施用，控制污水、污染物的隨意排放，并逐步發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。當(dāng)前，針對(duì)耕地土壤健康評(píng)價(jià)的研究尚淺，還處于探索階段，未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)理論依據(jù)與方法也需要進(jìn)一步探究，耕地土壤健康與其影響因子之間的關(guān)系還處于定性分析階段，進(jìn)一步的定量分析有待于在今后的研究中繼續(xù)開展。