摘要：利用中國農業大學曲周實驗站有機種植長期定位試驗，比較了有機種植（ORG）、無公害種植（LOW）和常規種植（CON）3種不同種植模式下土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ni7種重金屬含量的差異，并采用單因子指數法、內梅羅綜合累積指數法和潛在生態風險指數法分別對土壤中重金屬的累積風險和生態風險進行了評價。結果表明：經過15a的種植，與2002年的初始值相比，3種種植模式下土壤重金屬均有明顯的累積。其中土壤中Cd累積較為明顯，分別提高了312.50%、175.00%、100.00%，有機和無公害種植模式下土壤Cd含量超過了溫室蔬菜產地環境質量評價標準，其他重金屬含量雖也有一定程度累積，但均未超標。以初始值為參考，評價結果表明，3種種植模式下土壤重金屬累積指數表現為ORG>LOW>CON，有機種植存在較高的土壤重金屬累積風險。以溫室蔬菜產地標準值為參比值，可以看出經過15a的長期定位試驗，各個重金屬元素均未造成生態系統的風險，3種種植模式的綜合生態風險也都屬輕微生態危害程度，但相比較而言，3種種植模式生態風險指數表現為ORG>LOW>CON，因此應加強有機農場有機肥質量監控，以確保有機農業的健康發展。

　　關鍵詞：土壤重金屬；累積風險；污染評價；有機種植；長期定位試驗

　　目前重金屬對土壤環境的污染已經引起國際社會的廣泛關注，根據《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國農田土壤點位超標率為19.4%，以Cd、Ni和Cu等重金屬污染最為突出。造成土壤重金屬污染有很多來源，其中施肥是農田重金屬污染的主要原因之一。Zhou等[1]研究了22年施肥和耕作對紅壤中重金屬積累的影響，結果表明：施用有機肥會顯著增加土壤中Cu、Zn、Cd的積累，其中Cd甚至超過了國家土壤標準的3倍；王美等[2]對肥料中重金屬的含量狀況以及施肥對土壤重金屬累積影響的研究進展進行了系統分析和總結，研究表明，有機肥中的重金屬含量高于化肥，施用有機肥比不施肥提高了土壤Cu、Zn、Pb、Cd的含量。由此可見，施用有機肥對土壤重金屬的污染值得深入研究。設施農業一般施用有機肥量都比較大，因此其造成的土壤重金屬污染問題尤為顯著。Zhang等[3]對北京通州的設施蔬菜土壤中Cu、Cd的蓄積狀況進行了調查，結果表明，設施蔬菜土壤中Cu、Cd濃度明顯增加，部分土壤樣品超過了我國設施蔬菜生產農田環境質量評價標準；茹淑華等[4]分析了設施蔬菜土壤中重金屬含量的差異，結果表明，設施蔬菜土壤中Cd、As、Cu和Zn平均含量均顯著高于露地蔬菜，且隨著種植年限增加，蔬菜土壤中Cd、Pb和Hg含量均呈明顯上升趨勢。

　　1材料與方法

　　1.1試驗地概況

　　本試驗為有機蔬菜溫室長期定位試驗，于2002年3月在中國農業大學曲周實驗站（36°52′N，115°01′E）進行，實驗站位于河北省邯鄲市曲周縣北部，屬溫帶半濕潤季風氣候區，光、熱、水等氣候資源比較豐富，但受季風的強烈影響，冬春寒冷干燥，夏季溫暖多雨，屬一年兩熟種植區。年均降水量604mm。原始土壤為鹽化潮褐土，試驗前為多年菜田。溫室分為3種不同種植模式：有機種植（ORG）、無公害種植（LOW）和常規種植（CON），3種蔬菜種植模式分別在3個溫室進行。每個溫室東西長52m，南北寬7m，鋼架結構，占地面積約0.04hm2。每個溫室內人工平分為3個小區，各溫室3個小區之間處理均相同，進行重復試驗。試驗前土壤重金屬含量及pH值見表1。

　　1.2試驗設計

　　長期定位試驗已連續進行了15a，主要種植作物為春季番茄（3—7月）和秋冬季黃瓜（9月—次年1月）。試驗設3個處理：（1）有機種植（ORG）：只施用有機肥（EM堆肥和干雞糞），不施用化肥，有機肥施用量達到25t·hm-2·a-1；病蟲害防治以人工防治和物理防治為主。（2）無公害種植（LOW）：以有機肥（EM堆肥和干雞糞）為主，施用量為15t·hm-2·a-1，少量施用化肥，化肥施用量為400kg·hm-2；病蟲害防治以生物防治為主，病蟲害嚴重時使用低毒低殘留的化學農藥進行防治。

　　2結果與分析

　　2.1有機種植土壤中重金屬含量

　　各試驗地不同種植模式下土壤中7種常見重金屬的測定結果如表3所示。從表1可以看出，試驗開始前，土壤中重金屬含量初始值均符合溫室蔬菜產地環境質量評價標準，土壤環境質量良好。經過15a的種植，與初始值相比，3種種植模式下土壤重金屬均有明顯的累積，其中ORG和LOW種植下Cd超過了溫室蔬菜產地標準，有一定的環境風險，需引起重視。但其余重金屬含量都沒有超過溫室蔬菜產地標準，基本符合農業用地標準。

　　2.2有機種植土壤中重金屬污染評價

　　2.2.1重金屬累積評價單因子指數法是目前國內通用的一種重金屬污染評價方法[11]，單因子累積指數Pi≤1，污染等級為清潔；Pi>1為污染水平，且Pi越大，累積越嚴重。為全面反映各重金屬元素對土壤的不同作用，突出高濃度重金屬元素對環境質量的影響，同時采用了內梅羅綜合累積指數法[12]。內梅羅綜合累積指數P≤0.7污染等級為安全，0.7<Ps1污染等級為警戒水平，1<Ps2污染等級屬于輕度累積，2<Ps3時達到中度累積，P越大累積越嚴重。

　　3討論

　　土壤重金屬含量的變化受成土母質和人為資源輸入的影響極大，而且土壤重金屬是目前很受關注的土壤污染之一[14]，土壤中重金屬含量對土壤環境質量有很大影響。目前重金屬已經成為我國農業生產中不可忽視的重要污染物，重金屬含量的增加不但會造成土壤污染，影響農產品產量與品質，而且可通過食物鏈危害動物和人類的生命健康[15]。本研究對重金屬的污染評價分為累積評價和生態風險評價兩部分，累積評價是為了評估不同種植模式土壤中重金屬的累積程度，國內已有很多研究報道了長期施肥下會出現土壤重金屬元素的累積富集現象，而有機種植長期大量施用有機肥是否也會存在類似的問題，值得我們關注和研究；生態風險評價是為了評估試驗地重金屬的污染風險，土壤重金屬會遷移到其他生態系統，通過污染食物、大氣和水環境間接影響環境質量，對人類的生存和發展有著嚴重的威脅[13]，因此對土壤重金屬污染風險進行評價具有重大意義。

　　4結論

　　（1）從土壤各重金屬指標的含量來看，3種種植模式土壤中Zn、Cd和Cr含量有顯著差異，基本表現為ORG>LOW>CON，其中Cd累積最為嚴重，在有機和無公害種植模式下超過了溫室蔬菜產地環境質量評價標準，甚至在有機種植下還達到了重度累積，需引起重視。（2）與2002年土壤初始值相比，3種種植模式下土壤重金屬累積風險表現為ORG>LOW>CON，其中有機種植屬重度累積，而無公害和常規種植屬中度累積，因此有機種植會對土壤產生一定的重金屬累積風險。（3）以溫室蔬菜產地標準為參比值，經過15a的長期定位試驗，3種種植模式下的各個重金屬元素均未造成生態系統的風險，試驗地沒有產生較大的環境風險，3種種植模式的綜合生態風險指數表現為ORG>LOW>CON，因此應加強有機農場有機肥質量監控，以確保有機農業的健康發展。

　　參考文獻：

　　[1]ZhouSW,LiuJ,XuMG,etal.Accumulation,availability,anduptakeofheavymetalsinaredsoilafter22-yearfertilizationandcropping[J].EnvironmentalScienceandPollutionResearch,2015,22（19）：15154-15163.

　　[2]王美,李書田.肥料重金屬含量狀況及施肥對土壤和作物重金屬富集的影響[J].植物營養與肥料學報,2014,20（2）：466-480.WANGMei,LIShu-tian.Heavymetalsinfertilizersandeffectofthefertilizationonheavymetalaccumulationinsoilsandcrops[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2014,20（2）：466-480.

　　[3]ZhangHZ,LiH,WangZ,etal.HeavymetalsingreenhousevegetablesoilsinBeijing：Accumulationcharacteristicsofcopperandcadmium[C]//InternationalConferenceonBiomedicalEngineeringandBiotech?nology.IEEE,2012：1499-1502.