陸泰良 陸安祥 陽(yáng)愛(ài)民 梁瑞鄭 李海炎 萬(wàn)保雄
摘要:利用五點(diǎn)采樣法采集桂林市11個(gè)主要規(guī)范化管理桃園土壤樣品,測(cè)定土壤理化性質(zhì),評(píng)價(jià)桃園土壤肥力、重金屬與抗生素污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。所調(diào)查桃園土壤深度為0~20、20~40 cm的土壤pH值平均值分別為5.61、5.56。深度在0~20 cm的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為25.56 g/kg、1.33 g/kg、100.49 mg/kg、205.58 mg/kg,在20~40 cm的含量分別為20.50 g/kg、1.11 g/kg、64.81 mg/kg、151.58 mg/kg,隨著土壤深度加深,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量呈下降趨勢(shì)。深度在0~20 cm土壤樣品達(dá)到《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)的比例分別為72.73%、27.27%、0,在20~40 cm的比例分別為45.45%、45.46%、9.09%。深度在0~20 cm土壤As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb 的平均含量分別為19.38、0.18、85.89、29.25、29.72、98.21、0.19、34.53 mg/kg,在20~40 cm平均含量分別為19.44、0.19、81.90、29.29、29.38、99.36、0.16、34.55 mg/kg,土壤不同深度重金屬含量差異不大。土壤重金屬中高等潛在風(fēng)險(xiǎn)、中等潛在風(fēng)險(xiǎn)、低潛在風(fēng)險(xiǎn)桃園占比分別為9.09%、63.64%、27.27%。所調(diào)查桃園有36.36%的土壤檢測(cè)出抗生素。其中,羅紅霉素(ROX)的檢出率最高,為27.27%;諾氟沙星(NFC)、恩諾沙星(ENR)、環(huán)丙沙星(CFC)、土霉素(OTC)的檢出率均為9.09%??股仫L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,ROX在部分果園污染程度表現(xiàn)為中風(fēng)險(xiǎn),其他被檢出抗生素在被檢果園污染程度表現(xiàn)均為低風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞:桃園;土壤肥力;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);重金屬;抗生素;污染評(píng)價(jià)
中圖分類號(hào):X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2021)19-0232-09
桂林地區(qū)是廣西桃主產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢(shì)區(qū)域,種植面積1.13萬(wàn)hm2,主要栽培區(qū)集中在灌陽(yáng)、全州、靈川等縣,種植模式以家庭農(nóng)戶種植為主,桃園分散,種植面積小(小于1.0 hm2),管理粗放,品種老舊。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,桂林市由企業(yè)經(jīng)營(yíng)的大面積、規(guī)范化管理桃園數(shù)量逐漸增加,但整體數(shù)量相對(duì)偏少。土壤是果樹(shù)的生長(zhǎng)載體,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源,為桃樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分,隨著農(nóng)藥、化肥大量使用,土壤中重金屬與抗生素含量不斷積累,嚴(yán)重危害土壤和農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全[1-2]。重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性、難以恢復(fù)性和不可逆性等特點(diǎn),對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3-5]??股匚廴臼墙陙?lái)僅次于重金屬污染的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。應(yīng)用于畜禽的抗生素多達(dá)30%~90% 通過(guò)畜禽糞便或尿液排出[6],未經(jīng)處理后被用于加工成有機(jī)肥,導(dǎo)致抗生素以原型或代謝產(chǎn)物的形式進(jìn)入到土壤后,破壞土著微生物群落,誘導(dǎo)抗性細(xì)菌和抗性基因的產(chǎn)生[7-9]。
國(guó)內(nèi)對(duì)桃園土壤研究多為肥力分析[10-11],重金屬污染研究少有報(bào)道[12],暫無(wú)桃園抗生素污染評(píng)價(jià)相關(guān)報(bào)道。廣西地區(qū)的重金屬污染研究主要在耕地與農(nóng)田,研究區(qū)域集中在桂西南、桂西北地區(qū),研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)廣西地區(qū)耕地、農(nóng)田Cd污染問(wèn)題最突出,污染程度最大,污染超標(biāo)率最高,是主要重金屬污染元素[13-16]。As污染程度僅次于Cd,其中在廣西河池都安縣耕地污染超標(biāo)問(wèn)題突出[17],其As含量超標(biāo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全國(guó)和廣西水平,而在廣西大新縣有91.00%的農(nóng)田土壤點(diǎn)位As含量超標(biāo)[18]。廣西地區(qū)抗生素污染研究對(duì)象主要為江、河、湖水體及其沉積物,污染嚴(yán)重的抗生素種類主要有磺胺類、喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類,其中氧氟沙星[19]、恩諾沙星[20]、磺胺甲基異惡唑[21-22]、甲氧芐氨嘧啶[23]、紅霉素[24]是常見(jiàn)高污染抗生素。目前尚未有廣西桃園肥力分析、土壤重金屬及抗生素安全評(píng)價(jià)的報(bào)道,由于施肥、施藥措施不同于其他農(nóng)作物,桃園土壤重金屬與抗生素污染狀況與其他農(nóng)作物存在差異。因此,本研究依據(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》以及《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)廣西桂林市主要規(guī)范化管理的桃園主要養(yǎng)分、重金屬與抗生素污染等環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),為廣西桃產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供參考。
1材料與方法
1.1桃園概況
桂林市位于我國(guó)廣西東北部,南嶺山系西南部,地處湘桂走廊南端,109°36′50″~111°29′30″E、24°15′23″~26°23′30″N,年平均氣溫19.1 ℃,年平均降水量1 887.6 mm,年平均日照時(shí)數(shù)為1 447.1 h,無(wú)霜期285 d。選取種植面積大于3.0 hm2、常規(guī)化管理桃園作為研究對(duì)象,共調(diào)查桃園11個(gè),基本情況見(jiàn)表1。
1.2土壤樣品采集和前處理
試驗(yàn)于2020年9月進(jìn)行。采用5點(diǎn)采樣法取樣,根據(jù)桃園面積大小,每公頃設(shè)置1個(gè)采樣區(qū),每個(gè)采樣區(qū)設(shè)置5個(gè)采樣位點(diǎn),從采樣區(qū)東、南、西、北、中5個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行取樣,采樣位點(diǎn)距離控制在80~300 m。用竹削刀分別取0~20 cm與20~40 cm深處土壤,將同個(gè)桃園不同采樣區(qū)中5個(gè)位點(diǎn)同深度土樣混合后用四分法取舍,標(biāo)記為該桃園土樣品。保留2.00 kg土壤樣品裝入布袋中標(biāo)記并帶回實(shí)驗(yàn)室,樣品經(jīng)充分風(fēng)干后剔除石塊、殘根等雜物,在瓷缽上充分研細(xì)后用0.25 mm尼龍篩除雜質(zhì)。
1.3樣品測(cè)定
土壤pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量測(cè)定參考《土壤農(nóng)化分析》[25-26]進(jìn)行;土壤中As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量測(cè)定采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[27] 進(jìn)行;桂林市11個(gè)主要桃園 0~20 cm土壤抗生素含量測(cè)定采用液相譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 [28]進(jìn)行;測(cè)定的抗生素種類包括喹諾酮類(諾氟沙星、洛美沙星、恩諾沙星、環(huán)丙沙星)、氯霉素類(氟苯尼考、氯霉素)、大環(huán)內(nèi)酯類(紅霉素、羅紅霉素、泰樂(lè)菌素)、四環(huán)素類(金霉素、四環(huán)素、土霉素、強(qiáng)力霉素)以及其他(林可霉素、頭孢噻呋),共15種。每個(gè)測(cè)定項(xiàng)目重復(fù)3次,取平均值。
1.4土壤肥力評(píng)價(jià)方法
基于全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[29](表2)與《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》(NY/T 391—2013)[30](表3)對(duì)桂林市桃園土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。
1.5桃園土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法
1.5.1單因子污染指數(shù)分析采用單因子污染指數(shù)法[31]簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)主要污染因子的污染狀況,其計(jì)算公式為:
Pi=Ci/Si。
式中:Pi為重金屬i的單項(xiàng)污染指數(shù);Ci為重金屬i的含量實(shí)際值,mg/kg;Si為樣品重金屬i含量的限量標(biāo)準(zhǔn)值,mg/kg,以《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)中污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為限量標(biāo)準(zhǔn)值[32],農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值部分內(nèi)容見(jiàn)表4。土壤單項(xiàng)污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。
1.5.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分析利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[31]評(píng)價(jià)桂林市桃園土壤重金屬污染狀況,計(jì)算公式為:
式中:P綜為土壤綜合污染指數(shù);maxPi為土壤中單項(xiàng)污染物指數(shù)最大值;Pi為土壤中各污染物的指數(shù)平均值。綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)見(jiàn)表6。
1.5.3潛在生態(tài)危害指數(shù)分析利用潛在生態(tài)危害指數(shù)分析法[33],對(duì)桂地區(qū)桃園土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估。其計(jì)算公式如下:
式中:Ei為重金屬i的潛在生態(tài)危害指數(shù);Ci為土壤中重金屬i的實(shí)測(cè)含量,mg/kg;Cn為重金屬i的地區(qū)背景值[34],mg/kg,具體數(shù)值見(jiàn)表7;Ti為重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)[35],具體數(shù)值見(jiàn)表8;RI為多種重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù),本研究中RI分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照姚波等的方法[36]分為5個(gè)等級(jí)(表9)。
1.6抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
根據(jù)歐洲風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)指導(dǎo)文件,用風(fēng)險(xiǎn)商值法(risk quotients,RQs)對(duì)桂林市桃園土壤抗生素進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[37-39]??股氐腞Q值按下式算[40]:
式中:MEC為實(shí)測(cè)環(huán)境濃度,μg/kg;PNEC是指用于抗生素耐藥性選擇的預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)濃度,μg/kg。參考?xì)W洲委員會(huì)指導(dǎo)文件,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)劃分為3個(gè)等級(jí):RQs≤0.1為低風(fēng)險(xiǎn);0.1 1.7數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件和Excel 2013進(jìn)行分析。 2結(jié)果與分析 2.1桂林市不同桃園土壤酸堿度分析 土壤酸堿度與土壤養(yǎng)分形態(tài)特征及桃樹(shù)生長(zhǎng)密切相關(guān)。桃樹(shù)適合在弱酸性土壤中生長(zhǎng),土壤pH值在5.5~6.5之間為宜。由表10可知,桂林市桃園土壤pH值在4.8~6.5之間,在調(diào)查的11個(gè)桃園不同土壤深度樣品中,深度在0~20 cm土壤pH平均值為5.61,變異系數(shù)為8.68%。深度在20~40 cm 土壤pH平均值為5.56,變異系數(shù)為9.08%。同一個(gè)果園不同深度土壤pH值無(wú)明顯差別。根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),深度在0~20 cm土壤樣品中,介于4.5~5.5 酸性樣本比例為45.45%,介于 5.5~6.5 的弱酸性土壤樣本占55.55%,未檢測(cè)到弱堿性或堿性樣本。深度在20~40 cm的土壤樣品中,酸性樣本比例為45.45%,弱酸性土壤樣本占55.55%,未檢測(cè)到弱堿性或堿性樣本。 2.2桂林市不同桃園土壤肥力現(xiàn)狀評(píng)估分析 2.2.1不同桃園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量特征分析由表11可知,所調(diào)查的11個(gè)桃園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量豐缺明顯,不同土壤深度也有不同程度差異。深度在0~20 cm 的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為25.56 g/kg、1.33 g/kg、100.49 mg/kg、205.58 mg/kg,變幅分別為16.60~35.60 g/kg、103~1.78 g/kg、19.20~260.30 mg/kg、105.00~358.00 mg/kg。深度在20~40 cm的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為20.50 g/kg、111 g/kg、64.81 mg/kg、151.68 mg/kg,變幅分別為13.40~29.70 g/kg、0.88~1.40 g/kg、15.70~20300 mg/kg、93.00~211.00 mg/kg。同一桃園不同深度土壤肥力不同,隨著深度增加肥力呈下降趨勢(shì),從0~20 cm到20~40 cm土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量降幅分別為19.80%、16.54%、35.51%、26.22%。 2.2.2不同桃園土壤肥力現(xiàn)狀分析及分布頻率由表12可知,根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),11個(gè)桃園0~20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到豐富水平、適宜水平、缺乏水平的比例分別為36.36%、36.36%、27.28%,20~40 cm 分別為0、45.45%、54.55%。0~20 cm土壤全氮含量處于豐富水平、適量水平、缺乏水平的比例分別為27.27%、7273%、0,20~40 cm 分別為0、81.81%、18.19%。0~20 cm 土壤有效磷含量處于很豐富水平、豐富水平、適量水平的比例分別為72.73%、18.18%、909%,20~40 cm 分別為63.64%、27.27%、909%。0~20 cm 土壤速效鉀含量處于很豐富水 2.3桂林市桃園土壤重金屬污染狀況及其安全評(píng)價(jià) 2.3.1土壤重金屬含量特征分析由表13可知,桂林市0~20 cm土壤As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量的平均值分別為19.38、0.18、85.89、29.25、29.72、98.21、0.19、34.53 mg/kg,變異系數(shù)分別為52.74%、48.19%、31.97%、39.64%、34.64%、3794%、25.52%、27.27%;20~40 cm的平均值分別為19.44、0.19、81.90、29.29、29.38、99.36、0.16、34.55 mg/kg,變異系數(shù)分別為51.93%、53.89%、30.97%、39.71%、38.88%、37.10%、31.87%、3162%。不同深度土壤重金屬含量無(wú)明顯差異,土壤重金屬含量均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中的風(fēng)險(xiǎn)篩選值,未檢測(cè)到有果園土壤重金屬超標(biāo)情況,結(jié)果說(shuō)明桂林市桃園土壤重金屬污染整體處于安全范圍。
2.3.2土壤重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)以污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為限量標(biāo)準(zhǔn)值,采用單因子污染指數(shù)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)桂林市11個(gè)桃果園深度為0~20 cm土壤重金屬污染情況。由表14可以看出,平均單因子污染指數(shù)排序?yàn)镃d>Cr>Zn = As>Ni>Pb>Cu>Hg,污染程度最嚴(yán)重的為Cd,在所調(diào)查桃園中重金屬單因子污染指數(shù)平均值為0.60,其次為Cr,污染程度最輕的為Hg。11個(gè)桃園土壤樣品中Hg和Cu單因子污染指數(shù)均未超過(guò)0.70,污染等級(jí)為安全,污染水平為清潔水平。As、Cr、Ni、Zn、Cd、Pb單因子污染指數(shù)大于0.7,污染程度處于警戒值的果園占比分別為18.18%、27.27%、9.09%、18.18%、45.45%、909%。As、Cr、Ni、Zn、Cd、Pb單因子污染指數(shù)小于0.7,污染等級(jí)為安全的果園占比分別為81.81%、72.73%、91.91%、81.81%、54.55%、91.91%。所調(diào)查11個(gè)桃園土壤重金屬綜合污染指數(shù)排序?yàn)?Ⅸ>Ⅹ>Ⅷ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅶ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅺ>Ⅴ>Ⅰ。綜合污染指數(shù)大于0.7、污染程度處于警戒值的有Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ桃園,綜合污染指數(shù)分別為0.70、0.83、078。綜合污染指數(shù)小于0.7、污染等級(jí)為安全的果園有Ⅲ、Ⅱ、Ⅶ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅴ、Ⅰ,綜合污染指數(shù)分別為0.59、0.58、0.57、0.56、0.55、0.53、0.39、038。綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)污染程度為安全等級(jí)占72.73%,污染程度為警戒級(jí)占27.27%,說(shuō)明桂林市桃園重金屬綜合污染情況大部分處于安全等級(jí)。
2.3.3土壤重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)由表15可知,11個(gè)果園RI表現(xiàn)為Ⅵ>Ⅷ>Ⅸ>Ⅹ>Ⅺ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅶ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅴ,RI平均值148.38。其中,Ⅵ果園的RI最高,為225.30,Ⅴ果園最低,為94.81。所調(diào)查果園中,土壤重金屬中高等潛在風(fēng)險(xiǎn)果園為Ⅵ,占比9.09%。中等潛在風(fēng)險(xiǎn)果園為Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅶ,占比63.64%。低潛在風(fēng)險(xiǎn)果園為Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ,占比27.27%。從污染元素來(lái)看,Hg是土壤潛在生態(tài)危害指數(shù)最高的元素,所調(diào)查果園Ei平均值達(dá)到66.05,Ei值高達(dá)145.45,尤其在Ⅵ果園表現(xiàn)出中高等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。其次為Cd,所調(diào)查果園Ei平均值為43.43。潛在生態(tài)危害指數(shù)最低的元素為Zn,Ei平均值為1.78。結(jié)果說(shuō)明,桂林市桃園土壤重金屬潛在生態(tài)危害整體表現(xiàn)為中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),Ⅸ>Ⅹ>Ⅷ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅶ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅺ>Ⅴ>Ⅰ。
2.4不同桃園土壤抗生素含量及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
2.4.1不同桃園土壤抗生素含量分析由表16可知,桂林市桃園土壤共測(cè)出喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類3類抗生素。喹諾酮類檢測(cè)出諾氟沙星(NFC)、恩諾沙星(ENR)、環(huán)丙沙星(CFC),其中,NFC在Ⅸ桃園中檢測(cè)出,含量為0.83 μg/kg,ENR在Ⅸ桃園中檢測(cè)出,含量為0.48 μg/kg,CFC在Ⅹ桃園中檢測(cè)出,含量為1.01 μg/kg;大環(huán)內(nèi)酯類只檢測(cè)到羅紅霉素(ROX)殘留,且檢出率最高,在Ⅰ、Ⅴ和Ⅹ桃園土壤樣品均有檢測(cè)出,含量分別為2870、26.94、20.71 μg/kg;四環(huán)素類OTC只在Ⅹ桃園中檢測(cè)出,含量為0.95 μg/kg。11個(gè)果園土壤樣品中有4個(gè)桃園土壤樣品檢測(cè)到抗生素殘留,檢出率為36.36%。其中,羅紅霉素(ROX)的檢出率最高,為27.27%,諾氟沙星(NFC)、恩諾沙星(ENR)、環(huán)丙沙星(CFC)、土霉素(OTC)的檢出率均為9.09%。Ⅹ果園土壤樣品同時(shí)檢測(cè)出有CFC、ROX與OTC 3種抗生素殘留,Ⅸ 桃園土壤樣品同時(shí)檢測(cè)出NFC和ENR 2種抗生素殘留,Ⅰ與Ⅴ桃園土壤樣品中只檢測(cè)出ROX殘留,其余桃園土壤樣品均未檢出抗生素殘留。
2.4.2不同桃園土壤抗生素污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)利用風(fēng)險(xiǎn)熵值法對(duì)11個(gè)桃園土壤的抗生素污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),根據(jù)表17中不同抗生素土壤無(wú)效應(yīng)濃度(PNECsoil)[41-45]計(jì)算RQs值。經(jīng)分析,NFC在Ⅸ桃園的RQs值為0.028,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為低風(fēng)險(xiǎn);ENR在Ⅸ桃園的RQs值為0.038,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為低風(fēng)險(xiǎn);CFC在Ⅹ桃園的RQs值為0.002,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為低風(fēng)險(xiǎn);ROX在Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ桃園的RQs值分別為099、0.93、0.71,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均表現(xiàn)為中風(fēng)險(xiǎn);OTC在Ⅹ桃園的RQs值為0.002 2,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為低風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果說(shuō)明,桂林市桃園土壤中抗生素含量均無(wú)超標(biāo)現(xiàn)象,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估整體處于低風(fēng)險(xiǎn)水平。
3討論與結(jié)論
酸性土壤廣泛分布于我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū),
在黃壤土磚紅壤、赤紅壤、紅壤土等表現(xiàn)明顯。廣西處于亞熱帶地區(qū),高溫多雨、濕熱同季的特點(diǎn)導(dǎo)致鐵鋁氧化物明顯富積,使土壤鹽基飽和度較低,土壤酸度高[46]。在調(diào)查的11個(gè)桃園土壤樣品中,絕大部分土壤pH值>5.0,均為酸性與弱酸性土壤,無(wú)強(qiáng)酸性土壤,桃園土壤酸堿度總體處于適宜范圍。
土壤有機(jī)質(zhì)含量是反映土壤肥力的重要指標(biāo)之一,對(duì)多種土壤酶活性、土壤微生物種群有重要影響,在培肥地力、改善作物品質(zhì)及風(fēng)味等方面具有重要作用。增施有機(jī)肥是恢復(fù)和提高地力最直接、最有效的措施,可促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成,增強(qiáng)土壤通氣性,提高土壤保水、保肥和保溫能力[47]。在調(diào)查的11個(gè)桃園中,72.72%的桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量處于適量以上水平,但沒(méi)有很豐富水平桃園,有機(jī)質(zhì)含量整體處于中上水平。土壤是樹(shù)體礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的主要來(lái)源,90.91%的桃園土壤有效磷處于豐富以上水平,66.64%的桃園土壤速效鉀含量處于豐富以上水平,大量元素均沒(méi)有缺乏水平桃園。所調(diào)查的桃園土壤養(yǎng)分均達(dá)到綠色食品產(chǎn)地水平,其中達(dá)到綠色食品產(chǎn)地質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)水平的土壤占90.91%,說(shuō)明桂林市桃園土壤肥力整體處于較高水平。研究表明,長(zhǎng)期施用有機(jī)肥[48]與果園生草[49]有利于果園土壤有機(jī)質(zhì)累積,本研究調(diào)查的桃園保持果園自然生草,生態(tài)條件較好。
利用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)桂林市桃園土壤重金屬污染狀況,Cd污染最為突出,其次為Cr、Zn。所檢測(cè)重金屬中單因子污染指數(shù)最高為Ⅸ桃園的As,單因子污染指數(shù)為0.99,As含量為39.60 mg/kg,但低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值(40.00 mg/kg)。其次是Ⅸ桃園的Cr,污染指數(shù)為0.97,含量145.00 mg/kg,仍低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值(150.00 mg/kg)。與鄧齊玉等的研究結(jié)果[50]相一致,廣西境內(nèi)土壤 Cd含量超標(biāo)現(xiàn)象較為普遍,全區(qū)境內(nèi)絕大多數(shù)點(diǎn)位土壤 Cd含量在0.3 mg/kg以上,高Cd含量(>5 mg/kg) 的空間插值斑塊集中覆蓋柳州地區(qū)、桂林中部和東北部地區(qū)。Xiao 等研究表明,土壤中Cr主要來(lái)源于成巖作用[51]。桃園土壤中重金屬的來(lái)源除與土壤屬性有關(guān),還與長(zhǎng)期施用有機(jī)肥有關(guān)。吳榮等在冬小麥—夏玉米輪作模式中連續(xù)10年配施有機(jī)肥,10年后土壤中全量 Cd、Cr、Hg、Cu、Zn 在 5 個(gè)施肥處理中均有富集現(xiàn)象[52]。倪治華等調(diào)查浙江省歷年商品有機(jī)肥、農(nóng)家堆肥和畜禽糞便樣品,在1 000余份的樣本中,As、Cd、Pb、Cu、Hg均有發(fā)現(xiàn)超標(biāo),畜禽糞便重金屬殘留是成品有機(jī)肥中重金屬污染的主要來(lái)源[53]。因此本研究認(rèn)為,桂林市桃園土壤重金屬含量除受土壤母質(zhì)影響,還可能與果園長(zhǎng)期施用未經(jīng)處理禽畜糞便生產(chǎn)的有機(jī)肥有關(guān)。所調(diào)查桃園土壤中重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果中部分處于警戒級(jí),但未發(fā)現(xiàn)桃園土壤重金屬超標(biāo)現(xiàn)象,說(shuō)明桂林市的桃園土壤重金屬污染整體處于安全。實(shí)際生產(chǎn)中建議施用綠色有機(jī)肥,減少重金屬在土壤的積累。
桂林市桃園土壤檢測(cè)出抗生素有NFC、ENR、CFC、ROX、OTC,其中ROX檢測(cè)出的果園數(shù)量最多、含量最高,在Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ桃園的檢測(cè)含量分別為2870、26.94、20.71 μg/kg,但低于ROX土壤無(wú)效應(yīng)濃度(29.10 μg/kg)。ROX在Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ桃園的RQs值分別為0.99、0.93、0.71,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均表現(xiàn)為中風(fēng)險(xiǎn)。張慧敏等對(duì)比施用與未施用畜禽糞便的土壤中四環(huán)素類抗生素殘留量,發(fā)現(xiàn)施用畜禽糞便土壤中四環(huán)素類抗生素含量提高了十幾乃至幾十倍[54]。馬鳴超等對(duì)采集的51個(gè)生物有機(jī)肥樣品進(jìn)行了大環(huán)內(nèi)酯類(泰樂(lè)菌素)、四環(huán)素類、喹諾酮類、磺胺類和酰胺醇類等 5 類11種抗生素殘留量測(cè)定,所有生物有機(jī)肥樣品均檢出抗生素殘留[9]。劉鋒等調(diào)查福建廈門市和莆田市畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便、糞肥等樣品,發(fā)現(xiàn)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素污染以ROX為主[55]。因此,本研究認(rèn)為桂北桃園土壤中抗素來(lái)源與長(zhǎng)期使用含雞糞、牛糞等畜禽糞便的有機(jī)肥有關(guān)。污染評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,ROX污染在桂林市桃園生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均表現(xiàn)為中風(fēng)險(xiǎn),其余檢出抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為低風(fēng)險(xiǎn),說(shuō)明桂林市桃園土壤抗生素污染整體處于安全水平。在實(shí)際生產(chǎn)中還需提高警惕,合理使用安全有效的有機(jī)肥,減少抗生素?cái)z入。建議廣西各桃產(chǎn)區(qū)土壤管理制度大面積示范推廣自然生草(培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)良性雜草)或人工種草,改善果園微環(huán)境,逐漸提高土壤有機(jī)質(zhì)和肥力,為桃產(chǎn)業(yè)綠色安全發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
桂林市桃園土壤酸堿度適合桃樹(shù)生長(zhǎng),土壤肥力狀況整體為中上水平,重金屬含量無(wú)超標(biāo),風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)處于中等潛在風(fēng)險(xiǎn)水平,抗生素污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)整體處于低風(fēng)險(xiǎn)水平。可見(jiàn),桂林市主要桃園土壤整體環(huán)境質(zhì)量良好。
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基金項(xiàng)目:國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)(編號(hào):CARS-30);科技先鋒隊(duì)“強(qiáng)農(nóng)富民”“六個(gè)一”專項(xiàng)行動(dòng)(編號(hào):桂農(nóng)科盟202104-2);廣西特色作物試驗(yàn)站項(xiàng)目(編號(hào):TS202108)。
作者簡(jiǎn)介:陸泰良(1990—),男,廣西北流人,碩士,助理研究員,主要從事桃資源與栽培研究。E-mail:595315654@qq.com。
通信作者:萬(wàn)保雄,碩士,副研究員,主要從事桃資源與栽培研究。E-mail:wan77118@163.com。