南陵-泾县国家商品粮基地是我国著名的"南陵大米"产地、"国家优质米基地"和"国家商品粮基地",该区特色农业发展亟需深入认识农田表层土壤有益/重金属(特征)元素分布特征、差异性和潜在生态效应。本研究以安徽省南陵-泾县国家重要商品粮基地分布区为重点研究区,围绕"农田区表层土壤中有益/重金属元素的分区特征、差异性及形成机制"关键科学问题,侧重"土壤有益/重金属(特征)元素或组份背景值识别与确定"、"农田区水土环境系统分区单元识别与划分"、"不同分区表层土壤中有益/重金属元素或组份分布差异特征与成因"和"农田表层土壤中重金属元素潜在生态效应与对策"研究,在1:5万农田区水文地质与土地质量地球化学综合调查基础上,通过增设纵-横剖面加密采样点、垂向剖面增加采样密度等实物工作量和专项试验及综合研究,取得如下突破性进展和新认识。(1)根据地貌的单元特征、地表水系的流域特征和地下水系统的分区特征,同时,重视土地利用现状和农作物种植类型影响,将研究区划分为5个分区单元,首次查明和确定了各分区32种元素或组份的土壤地球化学背景值,建立了本次研究的各分区环境基准值,奠定了该商品粮基地农田区表层土壤有益/重金属异常状况的识别与研判科学基础。(2)基于半方差变异函数理论,论证了全区541组土壤样品及数据具有变异性较小的可靠性,并阐明研究区表层土壤中有益/重金属元素分布差异性的成因。较小的块金值反映出有益元素、重金属等空间区域化变量由于误差和随机因素造成的变异性较小;块金值与基台值之比揭示了元素自相关程度。研究结果表明,在"南陵-泾县商品粮基地"农田,除有机质、N、有效Mn外的大部分有益元素和全部重金属元素均表现为"中等-强"的空间自相关性;该区表层土壤中各类特征元素空间分布差异性,是气候、母质、地貌和土壤类型等结构性因素,以及随机性人类活动共同影响结果,自然因素为主导,局部农田区人类活动起主要作用,包括上游区矿产资源开发、农田区大量施用除草剂、农药和化肥等影响。(3)采用地质累积指数法,揭示了南陵-泾县国家商品粮基地表层土壤中9种重金属元素分区特征及其对土地质量潜在风险影响程度和分布差异性。研究结果表明:Ⅰ分区呈现Hg对农田土地质量影响"轻度-中等"风险范围最大,仅有13.7%的区域未受到影响;65.3%的农田区受到Cd的影响,14.5%的农田区受到As的影响。Ⅱ分区95%以上的区域,表层土壤未受到重金属潜在风险影响。在Ⅲ分区,表层土壤中Hg地质累积指数的最大值为3.38,是该商品粮基地分布区的最大地质累积指数,影响区域占Ⅲ分区面积的90%以上,其中"轻度-中等"影响范围占73.8%。ⅣV分区的表层土壤中Hg、Cd影响最为显著,局部农田Cd对土地质量的潜在风险影响呈"强"程度,Hg呈"中等-强"程度和As、Mn呈"中等"程度。在V分区,As、Hg和Cd对土地质量的潜在风险影响比较明显,受"中等"程度的As潜在风险影响区域占18%,超过30%的区域受Hg、Cd潜在风险影响达"中等"及以上程度。(4)采用潜在生态风险指数法,阐明了南陵-泾县国家商品粮基地的不同分区表层土壤重金属对土地质量潜在生态风险影响的分区特征和分布差异性。研究结果表明:在5个研究分区中,As、Pb、Cr、Cu、Zn、Fe和Mn的潜在生态风险指数介于0.74～23.86,对农田表层土壤的潜在生态风险影响"轻微",只有Cd、Hg和As潜在生态风险影响比较明显,其中Hg潜在生态风险影响"强"的区域占70%以上,Cd以"中等"影响程度为主。在Ⅰ分区,Cd潜在生态风险影响"中等"的区域占75%;在V分区,30%区域受Cd潜在生态风险影响为"强-极强"程度。在Ⅳ、Ⅴ分区,As潜在生态风险影响"中等"区域占该研究区面积的10%以上;而Ⅰ、Ⅱ分区和Ⅲ分区,基本不存在As的潜在生态风险影响。(5)针对性提出:在南陵-泾县国家商品粮基地需要进一步加强农田区表层土壤中Hg分布状况、来源和变化特征调查,尽快开展1:1万土地质量地球化学专项调查和异常查证,以及防控农田区表层土壤中Hg潜在生态风险关键技术和对策研究;应加强Ⅰ、Ⅴ分区表层土壤中Cd的潜在生态风险成因、主要来源和Ⅳ、Ⅴ分区As的潜在生态风险影响趋势和影响范围核查,尽快形成有利于当地绿色农业发展技术咨询建议报告,服务地方经济社会可持续发展。