遼寧省昌圖縣花生種植區(qū)土壤地球化學(xué)特征及環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

宋悅萌 王丹丹

[摘要]在對(duì)昌圖縣花生種植區(qū)的土壤物理化學(xué)特征、營(yíng)養(yǎng)元素及重金屬元素含量進(jìn)行了分析，進(jìn)而對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。分析表明，該種植區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)，比較適合花生耐貧瘠的特性，能夠滿(mǎn)足花生的正常生長(zhǎng)，適合發(fā)展綠色花生種植條件。建議在昌圖縣進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)分類(lèi)，擴(kuò)大適合花生種植的區(qū)域，為昌圖縣花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]土壤元素；地球化學(xué)特征；環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

[中圖分類(lèi)號(hào)]P596；S153 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

遼寧省昌圖縣是全國(guó)著名的農(nóng)業(yè)大縣，全國(guó)最大的糧食生產(chǎn)基地、是東北最大的花生集散地。2017年，該縣花生種植面積達(dá)到2.73萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量約1.02億kg，取得了歷史性突破。但該地區(qū)存在著土壤元素地球化學(xué)特征不明和環(huán)境質(zhì)量不清等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了花生種植規(guī)模、花生品質(zhì)及其制品的食用安全性。因此，本文對(duì)昌圖縣花生種植區(qū)土壤物理特征、化學(xué)性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素、重金屬元素進(jìn)行了分析，對(duì)花生種植區(qū)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)，這將有助于花生生產(chǎn)基地合理規(guī)劃布局、耕地環(huán)境保護(hù)及土地可持續(xù)利用。

1 研究區(qū)概況

昌圖縣位于東經(jīng)123°32′～124°26′北緯42°23′～43°29′之間，遼吉蒙三省區(qū)交界處，東、南與鐵嶺市西豐縣、開(kāi)原市毗鄰，西與沈陽(yáng)市法庫(kù)縣、康平縣和內(nèi)蒙古科爾沁左翼后旗隔遼河相望，北與吉林省四平市、梨樹(shù)縣、雙遼市接壤。昌圖縣屬遼北低丘平原，東部低山丘陵，地勢(shì)較高，中部為殘丘平原，西部是沖積平原，西北為風(fēng)沙區(qū)。該縣屬中溫帶亞濕潤(rùn)季風(fēng)大陸性氣候，日照充足，四季分明，雨熱同季，是典型的北方平原旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)。全年日照時(shí)數(shù)2775.5h，作物生長(zhǎng)期有效日照時(shí)數(shù)1749.2h，年平均降雨607.5mm，年平均氣溫7.0℃，無(wú)霜期147.8d。該縣花生種植區(qū)主要分布在傅家、四合、古榆樹(shù)、三江口、長(zhǎng)發(fā)、后窯等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2 樣品的采集和評(píng)價(jià)方法

2.1 樣品的采集與分析

在遼河流域1/25萬(wàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查基礎(chǔ)上，共收集到8件土壤樣品、土壤容重樣品。樣品共分析了As、Cd、Hg、Cr、Cu、Pb、Ni七種重金屬元素，N、P、K、Ca、Mg、S、Zn、B、Mo九種營(yíng)養(yǎng)元素，SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O七種氧化物。土壤中As采用XGY-1011A型原子熒光光度計(jì)測(cè)定，Cd采用PE-1100B型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，Hg采用AFS-230E型雙道原子熒光光度計(jì)測(cè)定，Cr、Cu、Pb、Ni采用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀測(cè)定。土壤中各種氧化物采用ICP-MS測(cè)定。

2.2 土壤重金屬地球化學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法采用了單因子指數(shù)質(zhì)量模型和尼梅羅綜合污染指數(shù)等方法。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）和《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)綱要》（試行）（1994年）的規(guī)定，污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤物理特征

研究表明，砂土和壤土最適合花生的生長(zhǎng)，而且有利于提高花生O/L比率和含糖量。昌圖縣花生種植區(qū)土壤類(lèi)型主要為風(fēng)沙土和潮土，土壤容重為1.47g/cm3，土壤孔隙度為44.60%，田間持水量為10.80%，土壤中1～0.05mm顆粒含量超過(guò)了80%。根據(jù)我國(guó)土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，昌圖縣花生種植區(qū)土壤質(zhì)地以砂土為主，其中伴有少量的砂壤土分布，土壤質(zhì)地類(lèi)型比較適合種植花生。

但由于該縣花生種植區(qū)土壤容重較小，孔隙度大小中等，持水量較低。在春季降雨量少，嚴(yán)重影響花生的出苗率和花生苗期的生長(zhǎng)，應(yīng)該注意保持土壤水分，提高土壤的熵值。

3.2 土壤的化學(xué)組成特征

土壤SiO2/Al2O3比值反映了土壤中的顆粒組成，該比值越大，說(shuō)明粘土礦物含量越低。昌圖縣花生種植區(qū)土壤SiO2含量較高，Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、Na2O含量相對(duì)較低，K2O沒(méi)有明顯差別，CaO/MgO比值和SiO2/Al2O3比值較大（表2），說(shuō)明昌圖縣花生種植區(qū)土壤淋溶性較弱，粘土礦物含量低，粘重小。

3.3 營(yíng)養(yǎng)元素地球化學(xué)特征

昌圖縣種植區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量除K素外，其它各營(yíng)養(yǎng)元素均低于遼寧省平均水平（表3），表明該縣花生種植區(qū)的土壤養(yǎng)分比較貧瘠，這與大部分土壤質(zhì)地為砂土或砂質(zhì)壤土相一致。因此，相對(duì)于玉米和大豆等大宗農(nóng)作物對(duì)土壤養(yǎng)分需求而言，比較適合種植花生。

3.4 重金屬元素地球化學(xué)特征

昌圖縣花生種植區(qū)土壤中重金屬元素含量分別為As4.67mg/kg、Cd0.08mg/kg、Cr24.44mg/kg、Cu9.76mg/kg、Hg0.02mg/kg、Ni11.41mg/kg、Pb18.43mg/kg，含量較低。

3.5 土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

采取單因子評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式來(lái)評(píng)價(jià)花生種植區(qū)域土壤的環(huán)境質(zhì)量。昌圖縣花生種植區(qū)土壤中重金屬元素單因子評(píng)價(jià)指數(shù)分別為PAs=0.16、PCd=0.26、PCr=0.08、PCu=0.10、PHg=0.05、PNi=0.23、PPb=0.06，土壤綜合污染指數(shù)為0.20。重金屬元素單因子評(píng)價(jià)指數(shù)小于1，說(shuō)明該種植區(qū)土壤比較清潔，不存在重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。土壤綜合污染指數(shù)在0.2之下，說(shuō)明該區(qū)沒(méi)有受到重金屬元素的污染，為Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤相當(dāng)清潔，符合發(fā)展綠色花生產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)論與建議

從檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，昌圖縣花生種植區(qū)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素含量中等、孔隙度介于45%～48%、持水量介于14%～16%、SiO2/Al2O3比值介于7～10，富含Si元素和K元素，N、P相對(duì)缺乏，微量元素含量低，比較適合花生耐貧瘠的特性，具有適合花生生長(zhǎng)的土壤地球化學(xué)特征，能夠滿(mǎn)足花生的正常生長(zhǎng)。土壤中重金屬含量低，符合《土壤環(huán)境質(zhì)量》規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，符合發(fā)展綠色花生種植條件。建議對(duì)整個(gè)昌圖縣花生種植區(qū)進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)分類(lèi)，擴(kuò)大適合花生種植的區(qū)域，為昌圖縣乃至遼河流域花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 于成廣，楊曉波，凌爽，等.遼河流域花生產(chǎn)區(qū)土壤地球化學(xué)特征分析與評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2009，32（03）：187-193.

[2] 侯昊晨.綠色食品產(chǎn)業(yè)規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2014.

[3] 黃昌勇.土壤學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000，75-77.

[4] 劉莎.遼西北草地群落分布與土壤因子的關(guān)系[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[5] 高楊.昌圖縣中低產(chǎn)田改良措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2015（07）：27-28.

[6] 寇美玲.遼河干流不同區(qū)段河岸帶土壤養(yǎng)分與植物特性研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.