北方农田镉污染土壤玉米生产阈值及产区划分初探

为探究我国北方镉(Cd)污染农田中玉米安全生产的土壤阈值以及产区划分,于部分北方玉米主要产区(含不同程度Cd污染)收集了129套点对点的土壤-玉米样品,分析了土壤理化性质与土壤、玉米籽粒Cd含量之间的相关性,利用多元线性回归法和物种敏感度分布曲线法(SSD)推导不同土壤情景下土壤Cd的生态阈值,并进行了玉米"宜产、限产、禁产"产区划分.结果表明,研究区土壤与玉米籽粒中Cd含量超标分别为99.62%和49.61%;玉米籽粒中Cd富集系数(BCF)与土壤pH、土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)和土壤有效态Cd含量(DTPA浸提)均呈极显著相关性(P<0.01).多元线性回归法的预测可解释因变量71.9%的变异量;基于研究区土壤特性以及参考资料,划分3种不同土壤情景分别为,情景1:6.5<pH≤7.5,土壤ω(SOM)=15 g·kg^(-1),土壤CEC=15 cmol·kg^(-1);情景2:7.5<pH<8.5,土壤ω(SOM)=20 g·kg^(-1),土壤CEC=20 cmol·kg^(-1);情景3:pH≥8.5,土壤ω(SOM)=17g·kg^(-1),土壤CEC=17 cmol·kg^(-1),利用SSD法中Logistic函数模型推导以上3种情景的粮食宜产区土壤Cd阈值分别为3.00、3.80和3.11 mg·kg^(-1);禁产区阈值为8.95、9.10和7.21 mg·kg^(-1),当土壤Cd含量介于宜产区阈值与禁产区阈值之间时该区域划分为粮食限产区;玉米用于饲料使用时3种情景下的饲料宜产区阈值分别为14.94、18.90和15.55 mg·kg^(-1),禁产区阈值分别为44.93、45.40和36.05 mg·kg^(-1),两者之间的区域为饲料限产区.以上方法和结果可为我国北方农田土壤的安全生产提供参考,并为土壤生态阈值的标准制定提供科学依据.