马铃薯种植区不同土壤类型镉赋存形态及风险评估

摘要

【目的】研究喀斯特马铃薯种植区土壤镉的赋存形态及农产品安全问题,为马铃薯种植区风险评估提供理论依据。【方法】以贵州省马铃薯主栽区域某县马铃薯及相应3种土壤类型(黄棕壤、棕壤和石灰土)为研究对象,采用CaCl2/BCR提取法测定土壤镉的赋存形态,以相关性和多因素方差分析探讨土壤pH、有机质、阳离子交换量(CEC)、总镉及其交互作用对镉赋存形态的影响;以富集系数和有效性评估土壤镉累积能力;采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法比较土壤总镉和有效镉的生态风险。【结果】研究区域土壤总镉含量均值为1.394 mg/kg,变异系数为0.25;土壤镉分级提取的5种赋存形态中,弱酸态镉占总镉比例最大,达28%~58%,可还原态镉仅占4%~13%,其余3种形态介于二者之间。总镉对有效镉、弱酸态镉、可氧化态镉和残渣态镉等4种镉赋存形态均有极显著影响(P<0.01,下同),总镉与pH的交互作用对有效镉影响大于总镉和pH对有效镉的主效影响,而pH与有机质、pH与CEC交互影响弱于pH对有效镉的主效影响,土壤镉赋存形态的差异主要受总镉和土壤pH、有机质、CEC共同影响。种植区马铃薯块茎镉含量均值为0.086 mg/kg,富集系数为6%,有效性为15%。种植区土壤总镉地质累积指数(I_(geo))为2~3级,表明土壤处于中度污染至强污染,综合潜在生态风险指数(RI)为100.571~281.430,表明土壤处于轻微污染至中度污染。在马铃薯种植区3种土壤类型中,黄棕壤和棕壤pH均值分别为5.90和5.63,相对较低,但黄棕壤中有机质和CEC含量最低,黄棕壤马铃薯的镉有效性均值为17%,主要以弱酸态镉形态存在,有利于马铃薯吸收富集,其富集系数均值为7%,且其潜在风险均值为212.371。反之,石灰土中pH较高,为6.87,石灰土和棕壤中有机质和CEC较高,马铃薯富集能力较低,所以其镉活性较低,潜在风险较低。【结论】马铃薯种植区3种土壤类型中黄棕壤总镉含量最高,活性最强,对应马铃薯中镉富集能力最强,其潜在风险较大,应注重对该类型土壤在马铃薯种植区域的监管。