第16卷第3期长江流域资源与环境V ol.16No.3 2007年5月Resour ces and Env ironment in the Yang tze Basin M ay2007文章编号:1004-8227(2007)03-0391-04
陈逸，黄贤金，彭补拙，濮励杰，张健
(南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093)
摘要：通过对江苏省昆山市高中低产水稻田、菜地、园地和抛荒地等土地利用类型98个土壤样点的检测分析，探讨了不同土地利用方式对土壤镉浓度含量的影响。研究结果表明，高中低产水稻田、菜地、园地土壤镉浓度都超过土壤背景值(0.110mg/kg)。6种土地利用方式中，低产水稻田土壤的镉浓度最高，其次分别为中产水稻田、园地、菜地、高产水稻田和荒地。与土壤标准值(0.20mg/kg)相比，中产水稻田有20%样点超标，低产水稻田、园地、菜地分别有18.75%、11.11%、9.09%样点超标，而高产水稻田和荒地没有超标样点。工业废物排放和磷肥的使用可能是影响不同土地利用类型下土壤镉浓度的重要原因，应该引起重视。 关键词：土地利用；土壤；镉；昆山
文献标识码:A
土壤是与人类关系极为密切的环境介质，土地
去腐生肌膏利用的变化将显著影响到土壤环境以及土壤性质的变化[1~4]。土壤的性质与作物生产能力、粮食安全、生态环境以及人类健康密切相关。随着经济快速发展，土壤污染问题日益严重，土壤养分下降以及重金属污染成为当前生态环境的主要问题之一[5~7]。
镉是一种比较典型的由于人类活动进入土壤的金属元素[8]。土壤环境中的镉主要来自工业废物排放、污水灌溉、大气沉降和长期施用磷肥[9]。但是不同区域，引起镉污染的原因也有所不同。根据报道，在欧洲，进入土壤的镉大约一半来自大气，而大气中的镉主要来自化石燃料和垃圾焚烧等人为因素造成的大气镉污染[10]。在我国，大气沉降引起的土壤镉污染还没有系统的报道，但是普遍认为工业废物和污灌是农田土壤镉污染的主要来源之一[11,12]。
本文选择我国长三角地区经济最发达的昆山市不同土地利用类型下的样点作为参照，分析昆山市不同土地利用方式下，土壤中重金属元素镉浓度的变化以及差异，以便于探索经济快速发展地区，重金属在土壤中积累的规律，为土地资源的可持续利用管理提供参考。1研究区域
昆山市位于江苏省东南部，总面积921.3km2，其中耕地面积411.0km2，园地11.0km2，林地11.3km2，
居民点及工矿用地224.1km2，交通用地54.2km2，水域260.0km2，未利用土地3.7km2。昆山市地势平坦，自然坡度小，平原面积占总面积的70%，但境内湖泊密布，港河纵横，全境河流总长达1056.32km，微域分异比较明显。因为受长江泛滥影响，在湖相沉积物上覆盖着河流冲积物，质地为重壤，多含粉沙，主要土壤类型有水稻土、沼泽土、潮土和黄棕壤等。因地势低洼，且地下水位较高，土壤渍害严重，易受洪涝威胁，水利设施比较完整，治水改土效果较为明显。昆山市处于北亚热带南部季风气候区，气候温和湿润，年平均气温16.5e，年际变化较小，全年无霜期239d，年降水量大都集中在4~9月，且年际变化较大。昆山市地处中国东南沿海长江三角洲的东部，交通十分便利，区位优势显著，经济实力雄厚。2004年度，在全国百强县中，昆山市经济实力居江苏省第一位，全国第二位。
收稿日期:2005-02-28；修回日期:2006-04-05
基金项目：国家自然科学基金重点项目(4983107)和江苏省国土资源厅项目"昆山市农用地定级"资助.
作者简介：陈逸(1977~)，女，江苏省江阴人，博士研究生，主要从事土地利用方面研究.E-m ail:yichen@n ju.edu
2 样品采集及分析
昆山市耕地主要利用类型为水稻田，其面积占耕地面积的80%以上，耕作精细，土壤熟化程度高，土壤颗粒细小，质地比较均一，多为优质水稻田。近年来，随着产业结构调整力度加大，菜地和园地所占的比例也逐步上升，同时，受工业化、城市化进程中大量征地及农民积极性不高等原因影响，昆山市也有相当数量的抛荒地。因此，选取昆山市的高中低产水稻田、菜地、园地、抛荒地6种典型土地利用形式，分析不同土地利用方式对土壤中镉的含量影响。土壤样品于2003年8月采集，每个样点向四周辐射10m ，选4个点，呈梅花状采样，取0~20cm 表层土壤5个点的混合样品，每个样点取土约200g 。在昆山市境内共采集土壤样品254个，其中有效样点253个。本文选取其中的98个最具代表性的样点作为研究对象，其中水稻田61个(高产、中产、低产分别为13、30、18个)，菜地样点22个，园地样点9个，抛荒地样点6个(图1)
。
图1 采样点及昆山行政镇分布图Fig.1 Dist ributio n o f Sampling P oints
and T ow ns o f Kunshan City
土样经风干，过60目筛后，采用火焰原子吸收分光光度法测定，每个样品分析3次，取平均值。土
壤背景值参照《土壤元素背景值及其研究方法》
[13]
中太湖地区土地元素背景值中太湖地区农业土壤元素背景值。数据统计分析采用SPSS 软件完成。
3 结果与讨论
全部98个样品的统计结果显示(表1)，样品中Cd 的平均浓度为0.130mg/kg ，高于0.110mg/kg 的太湖地区土地元素背景值，共有63个样点，也就是64.29%的样点浓度超过背景值；有15个样点，也就是15.31%的样点浓度超过标准值。全部样品的标准差为0.057，变异系数为44.089%。3.1 不同土地利用方式下土壤中镉含量的差异
统计表明(表1)，昆山市土壤中，镉平均浓度水稻土明显高于旱地，分别为0.154mg /kg 和0.121m g/kg 。本文研究的6种土地利用方式中，土壤中镉浓度的大小依次为低产水稻田>中产水稻田>园地>菜地>高产水稻田>抛荒地，也就是低产水稻田的镉平均浓度最高，达到0.130mg /kg，其次为中产水稻田，浓度为0.126mg /kg 。另外,6种土地利用方式中，除了抛荒地以外，高中低产水田、菜地、园地的土壤镉平均浓度均高于太湖地区土壤镉背景值(0.110mg/kg )。其中，低产水稻田的镉平均浓度超过背景值的18%。可见，人类活动对土壤中镉浓度的积累具有一定的影响。从各种土地利用方式内部来看，水稻土的变异系数明显大于旱地，也就是说旱地土壤镉浓度的分布相对比较均匀。在具体6种不同土地利用方式内部，标准差和变异系数相对都比较小，说明镉浓度分布比较均匀。
表1 昆山市不同土地利用方式土壤镉浓度统计(mg /kg )T ab.1 Statistical Results of Soil Cd Concent ratio ns U nder
D ifferent L and U se T ypes in Kunshan City
土地利用方式平均值标准差变异系数(%)最大值最小
值极差全部0.1300.05744.0890.3190.0190.300水稻田0.1540.173112.410
0.3070.0190.288高产水稻田0.1160.03126.5970.1800.0810.099中产水稻田0.1410.06646.6990.3070.0190.288低产水稻田
彩相纸0.1420.06747.1610.2950.0790.216旱地0.1210.05142.2510.3190.0560.263菜地0.1240.05745.8210.3190.0560.263园地0.1320.04835.9600.2290.0780.151抛荒地
0.107
0.036
34.031
0.170
0.076
0.094
昆山市水稻田的土壤镉浓度明显高于旱地。有研究表明，由于水稻田比较潮湿，在淹水状态下，土壤吸收镉的能力将会加强
[14,15]
。在各种水稻田内
部，高、中、低产水稻田中镉浓度正好相反，低产水稻
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长江流域资源与环境 第16卷
土>中产水稻田>高产水稻田。这一方面是由于本身土地质量以及人类利用的原因，但是水稻土中镉浓度的增加会引起水稻产量的减少[16]，具体作用机理有待进一步考证。另一方面，中低产水稻田镉浓度偏高还可能是为了增加产量，肥料投入使用量高于高产田。Williams 等[17]
的研究表明，长期使用磷肥会导致土壤中镉浓度升高。3.2 土壤中镉含量的超标率
土壤环境质量评价标准中，通常以背景值作为土壤清洁与否的标准，显得较为严格[11]
。因此，本文采用《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中一级标准0.20m g/kg [18]来分析昆山市土壤中镉浓度的超标情况。统计表明(如图2)，在全部98个样点中，有63个样点土壤镉浓度超过背景值,12个样点的镉浓度超过标准值，所占百分比分别为64.29%和12.24%。各种土地利用方式下，镉浓度超过背景值的百分比大小依次为低产水稻田>中产水稻田>园地>高产水稻田>园地>抛荒地；镉浓度超过标准值的百分比则依次为中产水稻田>低产水稻田>园地>菜地，而高产水稻田和抛荒地都没有样点
的镉浓度超过标准值。
图2 各种土地利用方式镉含量超标统计F ig.2 Rat io o f So il Samples Beyo nd the Backg r ound and the Baseline U nder Differ ent L and U se T y pes
3.3 土壤中镉含量的地区分布特点
昆山市不同乡镇样点的超比率差异比较大(表2)，超标样点的地区分布很不平衡。在全部14个乡镇中，蓬朗镇土壤镉的平均浓度最高，达到0.276mg/kg ，其次为石浦镇，镉平均浓度为0.151m g/kg ，样点中超标的比例分别达到80.00%和33.33%；而锦溪镇、石牌镇以及周庄镇的镉平均浓度比较低，分别只有0.101mg /kg 、0.099mg/kg 和0.092m g/kg，并且这3个镇没有一个样点的镉浓度超过标准值。
从超标样点的地区分布来看，锦溪、石牌、周庄土壤镉平均浓度最低，而且没有一个样点超标。其
中，锦溪和石牌是昆山市中经济比较落后的两个镇，工业化水平低，周庄主要依靠的是旅游产业。而土壤镉浓度最高的蓬朗、石浦、陆家三镇工业化水平高，且发展快。由此也看出，工业经济的发展对土壤镉浓度增加有显著影响。
表2 土壤中镉浓度分乡镇统计情况T ab.2 M ean Soil Cd Concentr ations Calculated
by T o wns in K unshan City
乡镇样点数平均浓度(mg/k g)超标样点数
超标百分比
(%)全部980.1301212.24蓬朗50.276480.00石浦90.151333.33陆家50.146120.00千灯60.141116.67巴
城60.135116.67淀山湖50.13200.00陆扬80.12600.00花桥80.12600.00正仪70.12600.00周市90.120111.11张浦90.104111.11锦溪40.10100.00石牌130.09900.00周庄
4
0.092
0.00
4 结论
通过对江苏省昆山市高中低产水稻田、菜地、园地、荒地6种土地利用方式下土壤镉浓度的研究表明，土壤镉浓度的平均值为0.130mg /kg，高于土壤背景值0.110mg /kg，表现出一定的积累趋势。昆山市水稻田(0.154mg/kg )土壤镉平均浓度明显大于旱地(0.121mg /kg)。6种不同土地利用方式下，土壤中平均镉浓度依次为：低产水稻田
(0.142mg /kg)>中产水稻田(0.141mg /kg)>园
地(0.312mg/kg )>菜地(0.124mg /kg)>高产水稻田(0.116mg/kg )>抛荒地(0.107mg/kg )。以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中一级标准(0.20mg /kg)作为评价标准，除了高产水稻田和抛荒地以外，
其他土地利用方式下都存在不同程度的镉浓度超标问题，中低产水稻田、菜地、园地、荒地土壤的超标率分别为20.00%、18.75%、9.09%、11.11%。从超标样点的分布来看，经济相对比较发达的地区，土壤镉平均浓度比较高。
工业废弃物的排放、塑料地膜的使用等人类活动是影响昆山市不同土地利用方式下土壤中镉积累
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第3期 陈 逸等：经济发达区不同土地利用方式下土壤中镉的含量特征)))以江苏省昆山市为例
的重要因素。
镉作为人体非必需元素，是毒性最强的重金属之一[9]。1968年日本将/骨痛病0列为镉危害引起的公害病。镉一般通过食物链进入人体从而损害人体健康，而食物链中的镉主要来自土壤。因此，土壤中镉浓度的增加应该引起重视。
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CADMIUM ACCUMULATION IN SO ILS FOR DIFFERENT LAND USES IN THE DEVELOPED AREAS:A CASE OF KUNSHAN
CITY IN JIANGSU PRO VINCE
CH EN Yi,H UAN G Xian-jin,PENG Bu-zhuo,PU L-i jie,ZH ANG Jian
(Department of U rban and Resources Sciences,Nan jing University,Nanjing210093,China)
Abstract:Pollutio n of heavy m etals in so il is im por tant for sustainable development,especially in the de-v elo ped areas,because the soil no t only influences the health o f people,but also the enviro nm ent through air and w ater.T o obtain an overview of land use effects on the accumulatio n of Cd in the soil,98samples w ere collected from Kunshan.T he aver ag e content o f Cd in high-yield,mid-yield,low-y ield paddy field, vegetable land,garden land soil samples w as hig her than the backg round concentration of soil in Kunshan (0.110mg/kg).The order of the averag e Cd co ntent w as as the fo llow ing s:low-yield paddy field>mid-yield paddy field>garden land>veg etable land>high-y ield paddy field>uncultivated land.Compar ed w ith standard(0.20mg/kg),20%,18.75%,11.11%and9.09%in mid-yield paddy field,low-yield pad-dy field,g arden land and vegetable land so il samples,exceeded the standard limit.Acco rding to this inv es-tig ation,industrial activ ities and irrig ation of sew age w ere the causes in the accum ulation of so il sample Cd.
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Key words:land use;soil;Cd;Kunshan City
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