廢棄宅基地復墾后土壤重金屬含量分布

孟婷婷， 張 露

(1. 陜西省土地工程建設集團有限責任公司， 陜西 西安 710075； 2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司， 陜西 西安 710075； 3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室， 陜西 西安 710075； 4.陜西省土地整治工程技術研究中心， 陜西 西安 710075； 5.自然資源部土地工程技術創(chuàng)新中心， 陜西 西安 710075)

隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程的加劇，住房新舊交替，改善住房需求的增大，造成了大量廢棄宅基地的存在，不僅造成土地資源的浪費，嚴重威脅十八億畝耕地紅線，同時也影響城鎮(zhèn)或農村整體風貌。復墾廢棄宅基地是解決上述問題的關鍵，但宅基地復墾后的土地質量是否可以達到種植標準，需加以考慮，尤其是受人類生活生產活動影響較大的土壤重金屬含量。

土壤重金屬污染是指人類活動將重金屬引入土壤中致使有害元素含量超過背景值，并造成土壤污染的現象[1]。相關研究表明，受重金屬污染，我國有約16.1%土壤樣本超國家二級質量標準[2]。重金屬元素通過揚塵沉降、暴雨徑流、污水灌溉等方式進入生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)后，不僅影響土地質量、糧食作物生長質量[3-5]，還會擾亂土壤結構，改變土壤性質，破壞土壤環(huán)境穩(wěn)定性[6-7]。重金屬元素具有難降解、活動性強、累積性強等特點，且在極低的濃度下就可能對動物和人體健康產生嚴重影響，土壤重金屬污染問題已成為城市化和工農業(yè)發(fā)展過程中不可忽視的環(huán)境問題[2, 8-10]。以宅基地復墾后種植2年的楊樹林地土壤為試驗對象，探明自然生長、施肥和灌溉3種不同管理措施的宅基地復墾后土壤中重金屬元素分布，以期為廢棄宅基地復墾土壤重金屬污染的修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗小區(qū)位于陜西省咸陽市渭城區(qū)蘭池大道項目部(108°50′38″E，34°23′26″N)，平均氣溫14.7℃，平均風速2.1 m/s，空氣相對濕度63%，無霜期228 d，年均降水量443 mm。于2018年4月開始對其項目區(qū)內廢棄宅基地進行植被恢復。在廢棄宅基地地面清理、平整后，將普通速生景觀楊樹作為恢復植被，種植密度按1 m行間距，0.5 m株距扦插種植，總種植面積約3.06 hm2。楊樹林的管理措施分別為施用農家肥+灌溉區(qū)(以下簡稱“施肥”)、灌溉、自然生長3種。

1.2 樣本采集

于2020年9月使用環(huán)刀對3種管理方式楊樹林地土壤進行樣品采集，以五點取樣法，每樣點設置3組重復，按照不同深度0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm進行采樣，共225個樣本。去除石礫、植物根系等后，將樣本帶回實驗室放置陰涼處自然風干。

1.3 指標測定

采用王水-微波消解作為土壤前處理方法，利用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)測定土壤的重金屬元素。

1.4 數據處理

采用Excel 2016進行參數計算，繪制重金屬含量分布圖。

2 結果與分析

從圖1可知，不同管理方式土壤各重金屬元素在不同土壤深度的含量。自然生長條件下，土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的平均含量分別為80.71 mg/kg、42.02 mg/kg、43.89 mg/kg、92.59 mg/kg、14.94 mg/kg和0.21 mg/kg；灌溉條件下土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd平均含量分別為74.87 mg/kg、37.69 mg/kg、34.04 mg/kg、86.57 mg/kg、14.16 mg/kg和0.18 mg/kg；施肥灌溉條件下土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd平均含量分別為73.34 mg/kg、36.70 mg/kg、30.31 mg/kg、82.62 mg/kg、13.93 mg/kg和0.17 mg/kg。與自然生長條件下相比，灌溉條件下Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的平均含量分別減少7.24%、10.30%、22.44%、6.50%、5.22%和14.29%；施肥條件下分別減少9.13%、12.66%、30.94%、10.77%、10.77%、6.76%和19.05%。

圖1 廢棄宅基地復墾后重金屬含量分布狀況

灌溉和施肥模式的土壤重金屬Cr、Cu、和As含量隨著土層的增加而增加。在3種管理模式下，土壤重金屬Zn和Cd的含量均隨著土層的加深呈先減少后增加的趨勢，含量減少均出現在20～40 cm土層，隨后40 cm土層以下含量均增加。土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的含量最小值均出現在施肥管理模式下的20～40 cm土層，其含量分別為57.44 mg/kg、26.5 mg/kg、20.54 mg/kg、58.27 mg/kg、10.9 mg/kg和0.16 mg/kg。

3 結論

研究建立試驗小區(qū)，分析比較了陜西省咸陽市不同管理措施廢棄宅基地土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd 6種重金屬分布狀況，結果表明，城市綠地管理措施對重金屬污染治理效果存在差異，施肥條件下土壤重金屬污染修復效果最好，灌溉條件次之，合理布設城市綠地施肥、灌溉條件有助于城市環(huán)境重金屬污染治理。隨著土層的增加，土壤重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As和Cd的含量最小值均出現在施肥管理模式下的20～40 cm土層，其含量分別為57.44 mg/kg、26.5 mg/kg、20.54 mg/kg、58.27 mg/kg、10.9 mg/kg和0.16 mg/kg。根據污染等級與生態(tài)風險程度劃分標準，試驗小區(qū)Cd為輕污染，且處于中等危害，是造成生態(tài)風險的主要來源。