賈黎黎，李婷婷，黎旭榮

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510080)

特色農(nóng)業(yè)是以特定地區(qū)的獨特資源稟賦為基礎(chǔ)，具有顯著的市場競爭優(yōu)勢與產(chǎn)品附加值的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)[1-3]。近年來，隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，政府大力支持和顧客偏愛，為特色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展提供了機遇和條件[4-6]。如何持續(xù)提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量競爭力，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提質(zhì)增效，是當(dāng)前許多區(qū)域亟待解決的問題[7]。

湛江市位于中國大陸南部，地處熱帶和亞熱帶，優(yōu)越的地理及氣候條件使得湛江十分適宜發(fā)展水果種植[8]。廉江“紅江橙”便是其中之一，紅江農(nóng)場是“紅江橙”的發(fā)源地，具有多年柑橙種植歷史，是華南地區(qū)最大的“紅江橙”生產(chǎn)、出口基地和聞名全國的“紅江橙”故鄉(xiāng)[9-10]。為查明廣東省特色農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與地質(zhì)背景的生態(tài)效應(yīng)，本文選擇在廣東廉江青平鎮(zhèn)紅江農(nóng)場開展土地質(zhì)量及農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)效益評價工作，旨在為有關(guān)部門進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，培育具有地方特色、區(qū)域比較優(yōu)勢和競爭力強的農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展效益農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力提供有力依據(jù)。

1 評價區(qū)概況

青平“紅江橙”評價區(qū)位于廉江市西部紅江農(nóng)場一帶，面積約400km2。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量在1550mm左右。地勢為丘陵地帶，北面為長青水庫，境內(nèi)有沙鏟、息安、沙涉江等河流環(huán)繞。區(qū)內(nèi)大面積主要出露晚侏羅世二長花崗巖及中侏羅世二長花崗巖。地層主要為志留紀(jì)連灘組和全新世沖積層，連灘組為灰、灰白、黃白色條帶狀頁巖夾粉砂巖、砂巖，全新世沖積層為礫、砂、砂質(zhì)黏土等沖積物。土壤類型以磚紅壤為主，局部分布赤紅壤、水稻土以及沼澤土(圖1)。土地利用以水田為主，大面積種植水稻、紅江橙，局部旱地種植花生、紅薯等(圖2)。

圖1 調(diào)查區(qū)土壤類型圖

圖2 調(diào)查區(qū)土地利用圖

2 采樣及分析方法

野外采樣點按照公里網(wǎng)格均勻采集，同時考慮到樣品土壤類型的統(tǒng)一性，部分樣品采樣時適當(dāng)調(diào)整，總體上，樣品在網(wǎng)格中央采集，采集的樣品具有較好的代表性和充分的合理性。采樣時避開明顯點狀污染地段、垃圾土及新近堆積土、田坎，采集地表至20cm深的土柱，去除樣品中雜草、草根、礫石、磚塊、肥料團(tuán)塊等雜物。以具有代表性為主要原則，兼顧空間分布均勻性和合理性，共采集“紅江橙”樣品21件、根系土21件、表層土壤樣105件。

土壤樣品分析測試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項指標(biāo)。樣品分析由廣東省地質(zhì)實驗中心承擔(dān)，其中As、Hg、Se采用原子熒光法(AF)測定；B采用深孔對電極攝譜法(ES)測定；Cd、Cu、Pb、Zn采用等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)測定；Cr、P、SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O采用X射線熒光光譜法(XRF)測定；F、PH采用離子選擇性電極法(ISE)測定；Mn、Ni、MgO、CaO、Na2O采用等離子光譜法(ICP-OES)測定；Mo采用催化極譜法(POL)測定；N、Corg采用氧化還原容量法(VOL)測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 地球化學(xué)特征及土壤質(zhì)量評價

3.1.1 元素含量特征

評價區(qū)元素含量特征統(tǒng)計分析表明(表1)：相對于湛江地區(qū)元素含量背景值，相對貧化(比值小于0.8)的元素有P、B、Cd、Zn等4元素，B元素含量僅為全區(qū)背景值的27%，表現(xiàn)為極度貧乏；相對富集(比值大于1.2)的元素有Se、V、Pb等3元素，其中Se元素含量為全區(qū)背景值的2倍，表現(xiàn)最為富集；其余元素含量與全區(qū)背景接近。K2O、B變異系數(shù)較高，分別為0.84、0.87，表明K2O、B分布不均勻，局部含量突增，其余元素變異系數(shù)較低，分布較均勻。

表1 評價區(qū)元素含量地球化學(xué)特征表(n=105)

3.1.2 土壤酸堿度

青平評價區(qū)內(nèi)土壤主要由酸性花崗巖母質(zhì)風(fēng)化而成，土壤pH值普遍較低，變化范圍為4.28～5.34，中位值為4.62。按照土壤酸堿性分級標(biāo)準(zhǔn)分級統(tǒng)計，所采樣品可分為強酸性土壤和酸性土壤2類，分別占比80%和20%(表2)，區(qū)內(nèi)土壤以強酸性為主。

表2 青平評價區(qū)土壤pH值分級表

3.1.3 土壤養(yǎng)分豐缺特征

農(nóng)作物生長需要的營養(yǎng)元素以氮(N)、磷(P)、鉀(K)最為重要，是農(nóng)作物體內(nèi)許多重要有機化合物的組分，對植物生命活動以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有極其重要的作用，也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。采用《土地質(zhì)量地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》(DZ/T0295-2016)[11]對評價區(qū)采集土壤樣品進(jìn)行養(yǎng)分等級劃分，按點比統(tǒng)計各等級權(quán)重，統(tǒng)計結(jié)果可知(表3)，評價區(qū)內(nèi)N、P、K等養(yǎng)分指標(biāo)十分缺乏。

表3 評價區(qū)土壤養(yǎng)分等級占比重統(tǒng)計表

區(qū)內(nèi)Se含量區(qū)間為0.22μg/g～1.65μg/g，平均含量0.68μg/g，105件土壤樣品中，68件樣品Se含量超過0.4μg/g，達(dá)到富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)，占總樣數(shù)比例的65%。土壤硒含量大于0.8μg/g的樣品所在區(qū)域主要巖性均為中侏羅世和晚侏羅世二長花崗巖。

將Se和測區(qū)其它元素作相關(guān)分析(圖3)，發(fā)現(xiàn)Se與Pb、Zn、V具有較強的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)均在0.75以上，與Cd、B、pH、Cu、Hg則為負(fù)相關(guān)。由相關(guān)分析可知，土壤Se含量與鉛鋅等硫化物、鐵錳等氧化物及有機質(zhì)等關(guān)系較為密切，呈正相關(guān)關(guān)系。

圖3 青平工區(qū)Se與各元素相關(guān)系數(shù)圖

3.1.4 土壤環(huán)境質(zhì)量特征

土壤環(huán)境指標(biāo)主要是指對農(nóng)作物的生長發(fā)育和人體健康直接或間接有害的元素，主要篩選范圍包括：As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn等有害元素，這些重金屬元素在土壤中一般不易隨水淋失，不能被微生物分解，而常常在土壤中累積，甚至有的可以轉(zhuǎn)化成毒性更強的化合物，通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積，嚴(yán)重危害人體健康。根據(jù)2018年新頒布的《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2018)》[12]中規(guī)定的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值和管控值，針對評價區(qū)土壤樣品中重金屬元素進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量分級評價。評價結(jié)果顯示，所采集樣品重金屬含量均未超過篩選值，無重金屬污染，無污染風(fēng)險，土壤環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良(表4)。

表4 土壤環(huán)境質(zhì)量等級統(tǒng)計表

3.2 農(nóng)作物生態(tài)效應(yīng)

3.2.1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)情況

評價區(qū)共采集農(nóng)作物樣品21件，全部為“紅江橙”樣品。參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[13]，對所采集“紅江橙”樣品進(jìn)行評價。評價標(biāo)準(zhǔn)中無水果標(biāo)準(zhǔn)時，參照蔬菜等食品限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(表5)。

表5 食品重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)及本次分析最大值統(tǒng)計表

由表5可知，評價區(qū)內(nèi)樣品，除鉛(Pb)有一件樣品達(dá)到限量標(biāo)準(zhǔn)下限外，其余分析結(jié)果均未超標(biāo)，說明評價區(qū)農(nóng)作物樣品重金屬含量水平總體較低，但需注意Pb對農(nóng)產(chǎn)品安全性的影響。

3.2.2 重金屬生物累計特征分析

水果中衛(wèi)生指標(biāo)含量與其配套根系土對應(yīng)指標(biāo)含量之比為產(chǎn)地生物富集系數(shù)，該指標(biāo)可視為水果對土壤化學(xué)元素的蓄積率。青平評價區(qū)“紅江橙”的有害元素生物富集系數(shù)特征值見表6。據(jù)表6青平“紅江橙”生物富集系數(shù)各元素表現(xiàn)不一，總體富集系數(shù)較小。其原因，一方面與“紅江橙”對元素的專屬吸收性不同，另一方面與根系土中元素含量不同有關(guān)。

表6 青平評價區(qū)紅江橙中有害元素生物富集系數(shù)參數(shù)統(tǒng)計

生物富集系數(shù)最高的元素為Cd，其富集系數(shù)均值達(dá)到2.23%，最小為1.02%，最高為3.57%，變異系數(shù)較小，在水果中含量相對穩(wěn)定，是評價區(qū)最為典型的有毒有害蓄積元素。生物富集系數(shù)處于中等的為Cr、Hg，其富集系數(shù)均值分別為0.53%和0.23%之間，Cr變異系數(shù)較大，在水果中含量分布不均。

生物富集系數(shù)相對較低的元素為Pb、As，其富集系數(shù)均值分別為0.13%和0.14%，變異系數(shù)0.14。

3.2.3 紅江橙有害元素蓄積與土壤環(huán)境關(guān)系

本次選取評價區(qū)21件“紅江橙”及與之相對應(yīng)的根系土樣品數(shù)據(jù)，對Pb、Cr、Cd、As、Hg等5元素做相關(guān)性統(tǒng)計，圖4。

圖4 青平工區(qū)紅江橙與對應(yīng)根系土重金屬相關(guān)系數(shù)折線圖

由圖4可見，重金屬及有害元素在“紅江橙”與根系土之間無顯著相關(guān)性，鉛相關(guān)系數(shù)最大僅0.37，As、Hg為負(fù)相關(guān)。有害元素與根系土相關(guān)關(guān)系不明顯。

4 結(jié)論與討論

①相對于湛江地區(qū)元素含量背景值，評價區(qū)相對貧化的元素有P、B、Cd、Zn等4元素，相對富集的元素有Se、V、Pb等3元素，其中Se元素含量為全區(qū)背景值的2倍，表現(xiàn)最為富集；其余元素含量與全區(qū)背景接近。

②評價區(qū)內(nèi)土壤主要為強酸性和酸性兩類，環(huán)境質(zhì)量總體情況優(yōu)良，所有土壤均為無污染風(fēng)險土壤。但土壤養(yǎng)分水平較低，多種營養(yǎng)、有益元素普遍缺乏。鉀和有機質(zhì)最為嚴(yán)重，是影響調(diào)查區(qū)養(yǎng)分等級最主要的指標(biāo)，必要時候可采取外源性肥料輸入。

③評價區(qū)內(nèi)富硒土壤分布廣泛，并且無重金屬污染，適合大范圍推廣富硒農(nóng)作物種植。下一步可對調(diào)查區(qū)內(nèi)特色農(nóng)產(chǎn)品“紅江橙”的生物有效態(tài)硒的特性開展詳細(xì)調(diào)查評價工作。

④評價區(qū)“紅江橙”樣品，除Pb有一件樣品達(dá)到限量標(biāo)準(zhǔn)下限外，其余樣品重金屬含量水平較低，需注意Pb對農(nóng)產(chǎn)品安全性的影響。同時本研究對“紅江橙”及與之相對應(yīng)的根系土樣中重金屬Pb、Cr、Cd、As、Hg含量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，紅江橙中有害元素與根系土相關(guān)關(guān)系不明顯，重金屬從土壤進(jìn)入農(nóng)作物的危害性較小。