典型地质高背景区土壤硒-镉迁移累积特征及其生物有效性

地质高背景区土壤中普遍存在的硒-镉（Se-Cd）共生现象直接影响富Se土地资源的安全利用.为探究西南地质高背景区土壤-作物系统Se-Cd迁移累积特征及生物有效性,实现地质高背景区天然富Se土地资源的安全利用,系统采集分析84件农作物（玉米）及其配套根系土壤样品中Se-Cd含量及理化性质,采用地统计、生物富集因子及地理探测器等分析方法,开展土壤-作物系统中Se-Cd累积特征、影响因素及生物有效性评价.结果表明,研究区土壤Se-Cd含量显著高于全国和云南省土壤背景值,受地质背景、成土过程中次生富集作用和农业活动的影响呈现不同程度的积累富集特征,根系土壤Se地累积指数等级为无富集到轻微富集等级,赋存形态以残渣态为主;土壤Cd地累积指数等级以中度污染等级为主,赋存形态以残渣态和铁锰结合态为主.作物籽实富Se率达98.8%（DB 50/T 524-2013）,生物富集因子均值为5.8%;作物籽实Cd含量超标率仅1.19%（GB 2762-2022）,Cd生物富集因子平均值为2.11%,作物籽粒Cd的生态风险相对较低.地质背景成因的Se-Cd共生区,土壤弱碱性环境能有效降低区内作物籽实Cd的生物有效性,土壤富Se对于作物吸收Cd有一定抑制效果.相关分析显示,土壤-作物系统中Se和Cd从土壤向作物籽实的迁移累积受元素赋存形态和土壤理化性质（pH）等因素的影响,同时,土壤-作物系统中Se与Cd相互之间也存在一定的拮抗作用.     

典型黑色岩系地质高背景区土壤和农产品重金属富集特征与污染风险

土壤重金属污染是我国的重要环境问题,而区域地质高背景是土壤重金属富集的重要影响因素.黑色岩系风化土壤普遍存在重金属富集的现象,潜在生态环境风险较高,但目前农产品重金属富集的基础数据较缺乏,限制了黑色岩系地质高背景区的土地安全利用与农产品安全生产.对重庆典型黑色岩系地质高背景区313件土壤和289件主要农产品重金属的富集特征、污染风险和土壤重金属赋存形态进行研究.结果表明,相对于我国土壤环境背景值和重庆市表层土壤,研究区土壤Cd、 Cr、 Cu、 Zn和Se富集,Pb不富集;其中98.7%的土壤Cd含量超过风险筛选值,47.3%的土壤Cd含量超过风险管制值,Cd的污染水平和潜在生态风险最高,是研究区土壤的特征污染物.土壤Cd主要以离子交换态存在(40.6%),其次为残渣态(19.1%)和弱有机结合态(16.6%); Cr、 Cu、 Pb、 Se和Zn主要以残渣态存在,Se和Cu的有机结合态、 Pb的铁锰结合态也占较高比例;说明Cd的迁移能力和活性高于其它重金属.研究区主要农产品富集重金属的能力较弱,约18.7%的农产品Cd超标,超标倍数相对较低,重金属污染风险较低.研究可为黑色岩系地质高...     

贵州丹寨县土壤-水稻中硒和重金属的积累及迁移特征

通过测定贵州丹寨县主要水稻种植区30件水稻土及对应的水稻中硒和重金属的含量,分析硒和重金属Cd、Hg、As、Pb在根系土及对应水稻中的分布特征,研究了土壤有机质和pH对硒和重金属在土壤-水稻系统中迁移的影响。结果表明：该地区水稻根系土中硒含量变化范围为0.27～0.98 mg/kg,平均值为0.65 mg/kg, 70%的样品达到富硒土壤标准,但是仅23.3%水稻籽实样品达富Se大米标准。土壤重金属污染风险较大,特别是Hg和Cd,其中80%的样品Hg超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中污染风险筛选值,但水稻籽实中尚无重金属超标现象。水稻根系对硒的富集能力相对最强,其次为茎、叶和籽实。重金属也主要积累在根系中。水稻籽实Se含量与土壤Se总量的相关性不显著,与土壤pH和有机质含量呈显著负相关。水稻籽实中Cd与土壤Se和pH呈显著的负相关关系。土壤中As和Hg向水稻的迁移则主要受总量的控制。水稻各部位Se的吸收能力与土壤重金属存在极显著负相关性,据此可采取措施如降低土壤中的重金属尤其是Cd和Hg的含量及减少有机肥的施用来提高Se在籽实中的积累。     

地块尺度重金属污染风险耕地安全利用区划方法

耕地安全利用是保证粮食安全,实现生态文明建设的重要举措之一.为解决污染风险耕地安全利用与修复治理过程中技术措施选择盲目的问题,在重庆市黔江区鹅池镇采集表层土壤样品244件和水稻-根系土样品100套,在分析土壤和水稻中Cd、Hg、Pb、As和Cr这5种重金属含量及土壤中氧化物、有机质和pH等指标的基础上,利用多元回归和地统计分析法建立预测模型,并为地块赋值,结合地块中土壤和水稻中重金属全量、土壤重金属有效态及土壤pH,给出相应的地块尺度耕地安全利用建议.结果表明,研究区土壤以酸性和强酸性为主,Cd超过土壤污染风险筛选值和管制值的比例分别为33.61%和2.05%,Cd有效态占比为60%,水稻Cd超标率为28%,研究区存在明显Cd的生态风险.土壤Cd有效态主要受到土壤Cd全量和pH的影响,水稻中Cd的富集主要受到土壤有机质、Mn和CaO含量的影响.区划结果显示,研究区土壤以优先保护类为主,占比为59.30%;安全利用类占比为40.44%,其中安全利用（IAa）、安全利用（IAb）、安全利用（IBa）、安全利用（IIAa）、安全利用（IIAb）、安全利用（IIBa）占比分别为19.49%、8.01%、1.43%、7.04%、1.41%和3.06%;严格管控类占比为0.26%.该方法将土壤及农产品的安全风险相结合,并针对性给出安全利用建议,为因地制宜地开展受污染耕地安全利用工作提供了方法参考.     

重金属地质高背景区及工业区农作物重金属健康风险评价——以重庆市梁平区现代农业示范区为例

以重庆市梁平区现代农业示范区内分别受重金属地质高背景影响及工业活动影响的玉米、水稻、红苕、莲藕、柚子为研究对象,探讨重金属地质高背景区及工业区农作物重金属元素差异性的健康风险问题。通过对比研究,得到以下认识:1)以As、Hg、Cd、Cu、Zn和Ni为研究对象,水稻中As、Hg及Cd的平均含量总是大于玉米中对应元素的平均含量,水稻中Cu、Zn及Ni的平均含量总是小于玉米中对应元素的平均含量。水稻、玉米对于不同的重金属元素具有不同的富集特征。2)农作物的重金属危害商与重金属浓度呈正比关系。横向对比发现,工业区植物玉米中As、Hg、Cd、Zn及Ni元素的危害商皆大于地质高背景区玉米中对应元素的危害商,为工业活动对土壤中重金属形态的影响所致。3)柚子的重金属危害商在全区普遍偏低。地质高背景区植物莲藕中As元素的危害商达到了2.08,具有显著的健康风险。4)不同重金属元素对总危害商的贡献率表明,As、Cu元素的贡献率是最高的,Cd元素对地质背景区总危害商的贡献率高于工业区,应引起对Cd米污染的重视。     

高镉地质环境富硒土壤特征及其生态效应

文章详细研究了浙西富硒土壤中Cd、Se、Zn、Ni存在形态以及农产品安全性。结果表明,研究区土壤继承了成土母质中硒、镉高含量的特点,引起农产品中富硒和镉含量超标。研究发现,当地居民并未由于农产品镉超标而出现群体性疾病,相反地,则表现为体格健壮,长寿老人较多,人发中镉含量低,硒含量高等特点。优良的生态现象可能与人体内Zn、Se对Cd的拮抗作用有关。这一研究结果,为黑色岩系地区富硒土壤的深层次开发利用提供了思路和机遇。     

地质高背景区土壤-玉米重金属综合质量评价

为了研究地质高背景区土壤及农产品的污染程度及原因,为农产品安全生产及土壤重金属风险管控提供依据,在重庆市巫山县抱龙镇耕地区采集了土壤-玉米协同样品36套,分析了土壤-玉米中重金属(Cd、 Hg、 Pb、 As和Cr)含量及土壤pH,利用内梅罗综合污染指数法(P_N)和综合质量影响指数(IICQ)对土壤-玉米中重金属的污染程度进行了评价,并分析了土壤重金属来源及玉米重金属超标的影响因素.结果表明,研究区土壤重金属含量的平均值高于全国及重庆土壤背景值,土壤重金属富集效应明显.Cd是土壤-玉米超标的主要因子,土壤和玉米Cd的总体超标率分别为91.67%和30.55%.内梅罗综合污染指数评价结果显示,土壤以重度污染为主,占比63.89%,玉米轻度污染、中度污染和重度污染的占比分别为5.56%、 11.11%和11.11%.土壤-玉米综合质量影响指数以中度和重度污染为主,分别占比44.44%和47.22%.从重金属污染空间分布来看,玉米与土壤污染区域不一致.土壤重金属污染主要受到二叠系和三叠系地层的影响,与黑色岩系和灰岩区次生富集作用有关.玉米Cd含量主要受到土壤pH的影响,...     

矿业废弃地复垦土壤-作物硒吸收特征及其对重金属拮抗效应

针对矿业废弃地复垦土壤硒与重金属"双高"现象,为充分开发其富硒土地资源,确保作物安全,本文基于"点对点"采集的土壤和玉米样品,利用反距离权重(inverse distance weighted,IDW)、多元线性回归(multiple linear regression,MLR)、偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和随机森林回归(random forest regression,RFR)等方法,开展了西南某硫磺矿复垦区玉米硒元素吸收预测的同时,分析硒(Se)对重金属(Hg、As、Cd和Cr)的拮抗效应.结果表明研究区土壤中硒资源丰富,土壤Se平均含量达到0.83mg·kg^-1,是中国土壤Se平均含量的2.87倍,玉米籽粒硒含量处于0.02～0.16mg·kg^-1之间.由相关性分析和模型预测可知,研究区玉米籽粒硒含量主要影响因素为土壤硒、pH值、有机质和重金属As等,多元线性回归(MLR)对其预测最为有效,决定系数R²为0.52.通过比较研究区土壤硒不同含量梯度下玉...     

基于乡镇尺度的地质高背景区耕地土壤重金属来源分析与风险评价

西南地区由于广泛发育碳酸盐岩导致土壤重金属具有天然的高背景属性,在重金属地质高背景区开展生态风险评价和识别重金属潜在来源对土壤污染防治、农产品安全保障具有重要意义.基于乡镇尺度,在重庆市奉节县青龙镇采集耕地表层土壤样品307件,分析了土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn重金属含量及pH,采用地统计学,绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区域内8种重金属污染空间分布特征及来源,利用内梅罗指数(P_综)和潜在生态风险指数(RI)开展土壤风险评价.结果表明,耕地土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的平均值和中位数超过重庆市土壤背景值,其中Cd、As累积效应较为明显.与农用地土壤筛选值相比,Cd超标率最高,达52.12%.土壤中重金属含量空间分布格局呈现出南部整体高,高值区呈条带状分布;北部整体低,高值区呈点状分布.APCS-MLR模型表明研究区耕地土壤重金属Cr、Zn、Ni和Cu以自然来源为主,主要受地质背景控制,贡献率分别为86.62%、85.46%、76.44%和64.34%;As、Pb和Hg的来源以工业源为主,受煤矿...     

雷州半岛富硒区土地质量地球化学评价及其利用区划研究——以城月地区为例

本文根据雷州半岛城月地区1∶5万土地质量地球化学调查成果，对城月地区表层土壤硒含量、分布特征、土壤环境质量、农产品的安全性及富硒耕地利用分区进行了研究。结果表明：城月地区土壤环境质量较好，表层土壤硒平均含量为0.546 μg/g，大宗农作物安全性高，富硒土壤面积占研究区总面积的61.52%。土壤Se与土壤酸碱度、有机质含量、Fe、Al等密切相关。根据重金属环境质量等级、硒元素含量等级、营养元素丰缺等级，将研究区内农用地分为：优质富硒农用地、一般农用地、差等农用地。并在农用地分等的基础上，结合城月地区目前的农产品种植类型，以及田块是否富硒为主要划分依据，提出了富硒农产品种植规划建议。将周宅-后泼村一带划分为富硒重点种植规划区（一类区），建议开展绿色富硒农业种植。城月镇北部、五里堂村两侧以及潭泮洋-庆丰村一带（二类区），建议种植果蔗或者当地特色薯类。司马塘-农中-调丰村一带（三类区），建议发展优质水稻种植。广丰水库西侧以及合水村南部（四类区）及牛库水库-后泼村一带（五类区）建议微调现有种植结构，在规避重金属元素高背景的同时，对富硒土地资源的合理利用。     

贵州省土壤硒含量背景值研究

以贵州省耕地表层土壤(0～20 cm)为研究对象,系统采集了454431件土壤样品,分析测试了土壤硒含量,讨论了贵州省耕地表层土壤硒含量及其分布特征,以及不同土壤类型、不同酸碱度、不同地类土壤的硒含量背景值.结果 表明,贵州省耕地土壤硒含量背景值为0.482 mg/kg,变化范围为0.179～1.295 mg/kg.与...     

东北典型黑土区耕地轮作休耕的空间重构

轮作休耕是保障黑土区耕地资源可持续利用的重要手段。科学合理确定粮食作物轮作休耕的耕地利用规模及空间分布,对实现黑土区耕地修养生息、提升地力和平衡粮食供求结构具有重要意义。以东北典型黑土区——克山县、拜泉县和依安县为研究区,运用作物种植空间适宜性评价模型、多目标优化（MOP）模型和智能体土地布局优化配置（AgentLA）模型,基于地块尺度构建耕地轮作和休耕布局,适度调整轮作休耕规模及分布。结果发现：（1）研究区主要作物种植适宜性高值和低值区存在明显空间差异。玉米和大豆种植适宜性高值区交汇于依安县北部和克山县西部,是玉米—大豆轮作优势区域。主要作物种植适宜性低值区交汇于依安县南部和拜泉县西南部,是休耕的重点区域。（2）基于种植结构优化的轮作规模实现了大豆种植比例增加和玉米种植比例减少,缓解了目前玉米阶段性供大于求、大豆供给不足的现实矛盾。通过设定多种粮食供求情景确定休耕规模有利于灵活应对粮食市场变动。（3）兼顾耕地空间适宜性和集聚性的轮作休耕布局有利于充分利用耕地资源禀赋比较优势、发展规模化经营,对提高耕地利用效率具有重要作用。研究通过科学重构黑土区耕地轮作和休耕空间布局,实现了耕地空间适宜性、空间集聚性、种植结构合理性和粮食供求稳定性的同步提升,为实现黑土区耕地资源合理可持续利用和粮食安全提供政策参考。     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

高硒高镉区土地安全区划方法

湖北恩施地区土壤中硒资源非常丰富,但土壤中也存在一定程度的镉污染风险,为了科学地开发富硒资源,选择典型高硒高镉区恩施市沙地乡为研究对象,结合玉米镉硒吸收模型,提出土地安全区划方法.对比硒的健康效应对土地安全区划结果的影响发现,硒对镉的拮抗作用可以减少农耕区严格管控区面积,提高土地利用效率.结合研究区各类农作物中镉硒的含量特征,建议优先保护区及安全利用区大力发展富硒农产品,结构调整区种植玉米与茶叶.     

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.     

非粮化利用下耕地土壤重金属分布特征、生态风险和来源解析

为探索非粮化利用下耕地土壤重金属含量分布特征和潜在生态风险.以非粮化问题突出的环杭州湾典型区域为例,采集并测定254个耕地0～20 cm表层土壤样品,分析粮食、苗木、蔬菜和水果这4种不同耕地利用类型的8项土壤重金属含量分布特征,通过内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法进行生态风险评价,并利用PMF模型解析重金属来源.结果表明,研究区耕地As、Cr、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值都高于土壤背景值,整体处于轻度污染状态,存在中度生态风险,其中Hg、Cd和As的单因素污染风险相对较高;不同耕地利用类型土壤重金属含量差异显著,潜在生态风险水平依次为：苗木>水果>蔬菜>粮食,非粮化利用会造成一定的重金属污染生态风险;研究区土壤重金属来源包括工业源(36.8%)、自然源(28.4%)、大气沉降源(21.4%)和农业源(13.4%).综合认为,化肥和农药施用量增长是耕地非粮化造成土壤重金属含量升高的直接原因,而耕地周边的工矿企业三废扩散和煤炭等能源燃烧导致的污染物大气沉降,更加速了研究区土壤重金属含量上升.     

有关中国东南沿海土地资源调查研究的几点思考

我国东南沿海土地资源可分为五大类、四大区.过去,中国东南沿海土地利用与调查存在的问题有:耕地面积锐减,土地资源利用程度有待提高,土地质量退化(水土流失、滨海土壤盐渍化,水稻土潜育化及次生潜育化,土地污染严重等),土地资源调查结果有待更新.新一轮国土资源综合调查(1:25万)的内容有:成土因素,土地利用类型、土地覆盖现状与发展态势,土地适宜性,土壤化学等;专项调查(1:5万)的内容有:盐渍土,侵蚀土(水土流失),土壤环境质量,农业土壤地质等.重点研究内容应为:水土保持措施与土地灾害的防治;盐土改良、滩涂综合治理、开发模式及其应用;矿集区土壤生态环境负效应及其恢复整治对策;沿海平原和三角洲地区岩土水生系统物质能量循环机理及其生理生态效应;土地利用类型时空分布、演化监(预)测系统等.最后,作者还对土地资源调查的方案作了初步的论述.     

重庆渝北地区表层土壤硒含量分布与农业经济意义

通过对重庆渝北地区表层土壤网格化取样分析及岩、土、植物样的分析评价,阐述了Se元素的含量水平、空间分布与农业经济意义,并编制富硒土壤分布图。研究区表层土壤Se背景平均值为0.205mg.kg-1。土壤Se分布主要受地层、岩性及土壤对Se元素富集特性的控制。区内富硒土面积208.25km2,占全区11.57%,足硒土面积576km2,占全区32%。最具开发潜力的富硒土区为"北碚天府-工农-代家沟"一带(Ⅰ区),面积为36.8km2,富、足硒土次之(Ⅱ、III区),面积为110.3km2。富硒土区白菜、卷心菜等十字花科作物,水稻、玉米等粮食作物为富硒无公害或绿色农产品,具较大的农业经济意义。