巴中市基本農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及對策分析

張紹斌，黃 億

(巴中市環(huán)境監(jiān)測站，四川巴中 636000)

1 引言

土壤既是自然環(huán)境的構(gòu)成要素，又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的自然資源，其不但為植物生長提供機械支撐能力，而且能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力因素。隨著城市化進程及工業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬、化學農(nóng)藥等污染物通過污水灌溉、大氣煙塵沉降、垃圾填埋處理等各種途徑進入土壤。土壤中的重金屬因不能被微生物降解，不易移動，故會不斷積累，造成嚴重污染;化學農(nóng)藥，特別是有機氯農(nóng)藥，雖然已經(jīng)被禁止使用多年，但是由于這類農(nóng)藥脂溶性高，化學性質(zhì)穩(wěn)定且難于降解，因而在土壤、水等農(nóng)田環(huán)境中仍常被檢出［1～3］。巴中市正面臨由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代有機農(nóng)業(yè)的重要轉(zhuǎn)變，了解土壤環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀日益重要。這些基礎(chǔ)信息不僅是進行農(nóng)業(yè)機構(gòu)調(diào)整，以及無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品和有機食品生產(chǎn)的需要，也是進行環(huán)境治理和土地可持續(xù)利用規(guī)劃的需要。然而，近年來隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和城市化、工業(yè)化步伐的不斷加快，我市的土壤環(huán)境安全存在隱患。一方面，土地資源緊缺，土壤板結(jié)，土壤肥力下降;另一方面，土壤受到重金屬、無機鹽、有機物和病原體等物質(zhì)的污染，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成一定的威脅。

為進一步了解全市基本農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，本研究選取巴中市南江縣匯灘、通江縣沙溪和巴州區(qū)玉井3個基本農(nóng)田保護區(qū)為采樣區(qū)，對該區(qū)域基本農(nóng)田土壤pH值、陽離子交換量、有機質(zhì)含量，土壤As、Hg、Pb、Cd、Cu、Zn等元素以及六六六、滴滴涕等高殘留有機氯農(nóng)藥進行了分析。在獲得較為全面系統(tǒng)的農(nóng)田土壤污染狀況后，按照國家有關(guān)標準進行綜合評價并分類，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果提出了土壤環(huán)境保護建議意見。以期為巴中市的有機現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)和土壤環(huán)境質(zhì)量綜合治理提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

巴中市位于四川盆地東北部，海拔最高2513m，最低 267m。多年平均降雨量為1117.9mm，平均溫度17.1℃，日照時數(shù)多年平均為1462.1h。總面積12325 km2，其中耕地面積為17.25×104km2。采樣地區(qū)包括巴中市通江縣沙溪、南江縣匯灘和巴州區(qū)玉井3個有代表性的基本農(nóng)田。其土壤類型分別為紫色土、黃褐土和紫色土。每個監(jiān)測單元均布設(shè)3個采樣點，采樣時采樣點用GPS精確定位，按梅花型采樣法，每個采樣點取混合樣5個，取樣深度為土層 (0～20 cm)，混勻后用四分法留取風干樣1.0kg。

2.2 樣品測定

土樣在室內(nèi)風干、磨碎，過0.25mm(20目)尼龍篩，用于測定土壤pH、陽離子交換量;過0.25mm(60目)篩用于測定土壤有機質(zhì)、有機氯農(nóng)藥殘留、重金屬元素。樣品的混合、裝袋、粉碎、研磨等處理都采用木頭和陶瓷。土壤樣品中各測試指標的分析測定均按照國家標準執(zhí)行 (HJ166-2004)。通過測定添加回收率來確認結(jié)果的準確性，樣品同樣測定3個水平。分析過程中使用試劑均為優(yōu)級純，實驗用水為18.2MΩ.cm的超純水。

2.3 數(shù)據(jù)處理

本文使用國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準來評價巴中市基本農(nóng)田的土壤環(huán)境質(zhì)量。土壤單項污染指數(shù)計算公式和分級標準［4］如下:

單項指數(shù)評價采用如下公式:

式中:Pi為單項污染指數(shù);Ci為土壤中污染物的實測濃度;Sip為污染物的評價標準值。根據(jù)Pi的大小，將土壤污染程度劃分為五級 (見表1)。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量的單因子分級評價Tab.1 Single-factor classification evaluation for soil quality

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用Excel 2003。

3 結(jié)果

3.1 基本農(nóng)田土壤中理化性質(zhì)監(jiān)測情況

土壤的固體物質(zhì)中，除了土壤礦物質(zhì)以外，最重的組成部分是有機質(zhì)，它是土壤固相中最活躍的部分，是土壤肥力主要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。在一定含量范圍內(nèi)，有機質(zhì)的含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)的關(guān)系，即土壤中土壤有機質(zhì)的含量越高，土壤肥力越高。土壤有機質(zhì)是農(nóng)作物平衡供肥的主要來源，高產(chǎn)田塊都需要多年施用有機肥，種植綠肥，秸稈還田等措施，增加有機質(zhì)方能形成高產(chǎn)田塊。土壤的陽離子交換性能對植物營養(yǎng)和施肥有較大作用，它能調(diào)節(jié)土壤溶液的濃度，保持土壤溶液成分的多樣性和平衡性及養(yǎng)分免于被雨水淋失。

為了解巴中市基本農(nóng)田的土壤肥力情況，特選擇有機質(zhì)和陽離子交換量兩項主要指標進行監(jiān)測分析，同時輔助監(jiān)測土壤pH。由表2分析可知，隨著土壤pH值升高，其陽離子交換量略有升高。同時，從3個基本農(nóng)田土壤有機質(zhì)監(jiān)測結(jié)果看，全市土壤中陽離子交換量含量在12.6～18.1cmol/kg之間，有機質(zhì)含量在17.9～32.0 mg/kg之間，說明3個基本農(nóng)田土壤肥力比較穩(wěn)定，且屬于土壤肥力較好的土質(zhì)。

表2 巴中市基本農(nóng)田土壤pH值、陽離子交換量和有機質(zhì)含量監(jiān)測結(jié)果Tab.2 The monitoring results of pH and cation exchange capacity and organic matter content in basic farmlands of Bazhong city(n=5)

3.2 基本農(nóng)田土壤中重金屬監(jiān)測情況

土壤中重金屬的來源是多途徑的，成土母質(zhì)本身含有重金屬，不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬質(zhì)量差異。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理的使用化肥、使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田等都可以導致土壤中重金屬的污染。土壤重金屬污染會給生態(tài)和人體造成嚴重影響，如汞對人體的危害主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈、肢體麻木和疼痛等，總汞中的甲基汞在人體內(nèi)極易被肝和腎吸收，汞污染主要是水產(chǎn)品。因此，要減少重金屬對生態(tài)環(huán)境和人體的危害，大力治理重金屬污染防治，從源頭上減少重金屬的含［5，6］。由表3分析可知，3個代表性基本農(nóng)田土壤中 As含量范圍為 4.7～20.0mg/kg，Hg含量范圍為 0.028～0.155 mg/kg，Pb含量范圍為17.6～62.4 mg/kg，Cd 含量范圍 0.07～0.29 mg/kg，Cu 含量范圍19.9～48.7 mg/kg，Zn 含量范圍56.9～107.3 mg/kg，Cr含量范圍 48.6～79.5 mg/kg，Ni含量范圍26.8～38.9 mg/kg，均在國家 《土壤環(huán)境質(zhì)量標準 (修訂)》 (GB15618-2008)的標準限制范圍內(nèi)，無金屬超標現(xiàn)象。

表3 巴中市基本農(nóng)田土壤重金屬含量監(jiān)測結(jié)果Tab.3 The monitoring results of heavy metal content in basic farmlands of Bazhong city(n=5) (mg/kg)

3.3 基本農(nóng)田土壤中有機農(nóng)藥殘留監(jiān)測情況

土壤殘留有機農(nóng)藥通過生物富集過程，由食物鏈進入人體后，對人體免疫、神經(jīng)、生殖系統(tǒng)產(chǎn)生慢性毒理作用［7］。六六六、滴滴涕等有機氯農(nóng)藥和它們的代謝產(chǎn)物化學性質(zhì)穩(wěn)定，在農(nóng)作物及環(huán)境中降解緩慢，且易在人和動物體脂肪中積累［8］。本次調(diào)查主要針對常見農(nóng)殘物質(zhì)六六六、滴滴涕和苯并 (a)芘進行監(jiān)測分析。由表4分析可知，3個代表性基本農(nóng)田土壤中六六六濃度值范圍是0.001～0.037mg/kg;滴滴涕濃度值范圍是 0.001～0.071mg/kg;苯并 (a)芘濃度值范圍是0.001～0.030mg/kg。其中，六六六、滴滴涕、苯并(a)芘含量均在《土壤環(huán)境質(zhì)量標準 (修訂)》(GB15618-2008)的規(guī)定限值內(nèi)，土壤中有機農(nóng)藥單因子評價值均小于1，為Ⅰ級土壤。

表4 巴中市基本農(nóng)田土壤中農(nóng)殘類物質(zhì)含量監(jiān)測結(jié)果Tab.4 The monitoring results of pesticide substances in basic farmlands of Bazhong city(n=5) (mg/kg)

4 土壤污染防治幾點建議意見

本研究對巴中市3個基本農(nóng)田進行土壤環(huán)境調(diào)查，調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計分析表明，該區(qū)域土壤中的有機質(zhì)含量為17.9～32.0 mg/kg，陽離子交換量集中在12.6～18.1cmol/kg。說明該區(qū)域的基本農(nóng)田土壤的肥力水平、保肥能力和緩沖能力較好。同時，土壤中的As、Hg、Pb等重金屬元素以及六六六、滴滴涕和苯并 (a)芘的農(nóng)藥殘留均在限值范圍內(nèi)。環(huán)境質(zhì)量綜合評價的結(jié)果表示，巴中市基本農(nóng)田土壤屬于清潔和安全范圍，符合發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求。

4.1 巴中基本農(nóng)田污染的潛在風險

巴中作為秦巴山集中連片特困地區(qū)的核心區(qū)域，山地面積占90%，是典型的山區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)業(yè)人口占全市總?cè)丝诘?0.7%。加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力，對于以10%的耕地面積確保我市糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給具有重要意義。然而隨著城市化建設(shè)的推進，耕地面積逐漸減少，為保障糧食供給，人們通過各種技術(shù)手段來提高面積糧食產(chǎn)量，如地膜覆蓋栽培技術(shù)、化肥施用、化學農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑及病蟲害防治等技術(shù)的應(yīng)用推廣。伴隨著農(nóng)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，以及工業(yè)廢水的排放和生活垃圾的不合理堆放均會對土壤環(huán)境質(zhì)量造成一定程度的污染。我市三個基本農(nóng)田土壤污染風險以農(nóng)藥和化肥的長期施用為主。其中，農(nóng)藥如殺蟲劑、殺菌劑及除草劑等的長期施用一方面會使土壤的理化學性質(zhì)變壞，肥力下降，影響作物的生長，另一方面某些毒物被農(nóng)作物吸收，殘留于作物的莖稈和籽粒，通過食物鏈影響人畜健康。同時，化肥的不合理施用容易導致增肥不增產(chǎn)、肥料利用率低下等問題，嚴重影響土壤養(yǎng)分平衡和生態(tài)環(huán)境安全。

4.2 基本農(nóng)田污染防治對策

4.2.1 農(nóng)藥污染防治

農(nóng)藥污染的防治采取病蟲害的綜合防治和開發(fā)新型農(nóng)藥相結(jié)合，從源頭上控制可能存在的土壤污染。以誘導與性外激素、生物農(nóng)藥、絕育等生物防治措施為重點，同時，積極開發(fā)高效、低毒、低殘留農(nóng)藥。在農(nóng)藥的具體使用過程中，需根據(jù)蟲情、作物種類和生長情況來選用農(nóng)藥，禁止或限制使用劇毒、高殘留農(nóng)藥，如有機氯農(nóng)藥，嚴格控制農(nóng)藥的使用范圍、藥量和次數(shù)，改進施藥方法，使農(nóng)藥在土體中緩慢地自然降解，以免產(chǎn)生土壤污染。

4.2.2 化肥污染防治

一是大力推廣配方施肥技術(shù)，減少化肥的盲目施用。在農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)中，結(jié)合土壤肥力狀況、農(nóng)作物種類及生育時期，找出合理的配施比例，不斷優(yōu)化配方施肥技術(shù)。同時，堅持大量元素和微量元素相結(jié)合的配方，合理施用氮、磷、鉀肥，特別是鉀肥的施用［9］。

二是增施有機肥料。首先，大力推廣秸稈還田，經(jīng)濟發(fā)達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)重點發(fā)展機械化秸稈還田，其他地區(qū)可推廣留高茬、寬行覆蓋和過腹還田技術(shù)。其次，積極發(fā)展經(jīng)濟綠肥。圍繞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，充分利用立體間套種種植技術(shù)［10］，積極開發(fā)利用冬閑田，發(fā)展肥菜、肥飼、肥糧兼用的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)經(jīng)濟綠肥，增肥地力。再次發(fā)展農(nóng)村沼氣建設(shè)。沼氣不僅可以解決農(nóng)村用能困難，凈化農(nóng)村污水糞便，而且沼液、沼渣又是氮、磷、鉀齊全的速效、高效、優(yōu)質(zhì)有機肥，可以幫助農(nóng)民減少化肥投資，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，改善和保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

三是推廣化肥深施技術(shù)?；噬钍┘夹g(shù)已作為節(jié)本增效工程，在全國推廣實施，可防止拋撒，減少流失和污染，不斷提高肥料利用率和經(jīng)濟效益。

4.2.3 強化生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)

生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)是實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、持續(xù)發(fā)展，以達到經(jīng)濟、社會、生態(tài)三大效益相統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)發(fā)展新方式。生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)也是基本農(nóng)田保護的一項重要工作，應(yīng)主要做好兩方面工作。

一是大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，通過實施積極的財政傾斜政策支持生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)與無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地建設(shè)，加大高標準農(nóng)田建設(shè)力度及重點區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染的防治力度，大力研發(fā)和推廣環(huán)保型農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程與農(nóng)藝技術(shù)［11］。同時，加強對被污染土壤的修復，增加土壤環(huán)境容量，提高土壤緩沖能力，改善土壤生態(tài)環(huán)境。針對砂性土壤，增加土壤有機質(zhì)含量，可以增加或改善土壤膠體的性質(zhì)，增加土壤對有毒物質(zhì)的吸附能力和吸附量，從而增加土壤環(huán)境容量，提高土壤的凈化能力，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量。

二是加強法制，強化管理。除了宣傳教育以提高人們的農(nóng)業(yè)環(huán)境保護意識外，最主要的就是加強法制。農(nóng)業(yè)部門要主動與環(huán)保等部門配合，制定地方基本農(nóng)田環(huán)境保護條例，使工業(yè)環(huán)保有人抓，農(nóng)業(yè)環(huán)保有人管，做到“有法可依，有法必依”。

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