土壤镉污染北方小麦生产阈值及产区划分初探

摘要

本研究在从我国北方6个小麦产区的农田点对点收集了147对土壤和小麦样品的基础上,分析了土壤样品的pH、Cd含量、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量(Clay)及小麦籽粒的Cd含量,并通过线性相关与多元回归方法分析土壤性质与小麦籽粒Cd富集系数(BCF)之间的定量关系.同时,利用物种敏感度分布法对小麦宜产、限产和禁产区进行了划分,并以保护不同比例小麦安全生产反推出了各划分区的土壤Cd含量安全生产阈值.结果表明,研究区域的农田土壤和小麦生产均存在一定的安全风险,土壤Cd超标率95.1％,小麦籽粒Cd超标率47.6％.除CEC外,土壤pH、SOM和Clay含量均与BCF呈显著相关,相关系数分别为-0.18(P<0.05)、0.14(P<0.05)和-0.53(P<0.01).由土壤pH、SOM和Clay含量3个变量所建立的回归模型可解释54％的BCF变异.基于北方小麦产区土壤的性质特征,设定3种典型情景,即当土壤6.5≤pH<7.5(SOM=15 g·kg-1,Clay=20％)、7.5≤pH<8.5(SOM=30 g·kg-1,Clay=20％)和pH≥8.5(SOM=20 g·kg-1,Clay=20％)时,小麦宜产区土壤Cd阈值分别为0.33、0.41mg·kg-1和0.64 mg·kg-1;禁产区阈值为1.93、2.51 mg·kg-1和2.61 mg·kg-1;土壤Cd含量在宜产区阈值和禁产区阈值之间即可划分为小麦限产区.