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摘要：在辽宁省沈阳市东陵地区采集保护地土壤样品，测定土壤重金属Pb、Cd含量和土壤pH值，研究保护地土壤重金属积累及土壤pH值变化与保护地种植年限的关系，结果表明：保护地土壤酸化趋势明显，建成保护地蔬菜栽培后，土壤pH平均值从露地土壤的6.53降低至5.48。保护地土壤的重金属Pb、Cd含量明显高于露地土壤，露地土壤平均Pb、Cd含量分别为33.00 mg/kg和0.15 mg/kg，改为保护地种植蔬菜后的平均含量上升至45. 83mg/kg和0.29mg/kg；保护地土壤pH值随保护地使用年限的增加不断下降，而保护地土壤重金属元素Pb，Cd的含量则随保护地使用年限的增加而不断提高。当保护地蔬菜种植超过16年时，土壤中Cd含量超过土壤重金属元素Cd含量的临界值。
关键词：保护地；土壤；pH值；重金属
中图分类号：Q938.1+3文献标识码： A 文章编号：
Abstract: The relationship between accumulation of heavy metals, soil pH value and soil age were studied in this paper by measuring the contents of heavy metals Pb, Cd and the pH value of the protected field soil, the soil samples were collected from the Dongling district, Shenyang City, Liaoning Province, the results showed that: (1)Soil acidification had take on a clear trend after protected field had been set up, Soil pH declined from 6.53 to 5.48 after protected field had been set up. Heavy metals Pb, Cd of protected field soil were significantly higher than the open field soil, the Open field average value of soil Pb, Cd content was respectively 33.00 mg/kg and 0.15 mg/kg, 45. 83 mg/kg and 0.29 mg/kg in protected field. The pH value of the protected field soil decreased continuously as planted age increased, and the contents of heavy metal Pb, Cd increased continuously as planted age increased. The content of heavy metal Cd had exceeded the critical point when the protected field was cultivated after 16 years.
Keywords: protected field; soil; the pH value; heavy metals
保护地蔬菜栽培是指通过使用设备和采用一些人工措施以改变局部生态环境，从而对蔬菜进行保护的一种生产方式。这种方式不但可以通过热能和光能的共同作用，从而延长农作物的生长时间，还可以实现作物周期性生产，达到提高蔬菜产量的目的。随着近几年来的不断发展，菜农把种植保护地蔬菜作为发家致富的重要手段，在“施肥越多越增产”观念的误导下，化肥用量上不计成本，盲目投肥且农药用量加大的现象非常普遍，加上保护地湿度大、缺少雨水淋洗、复种指数高、通气状况差、空气温度高等因素，在获得高额产量的前提下，也带来诸如盐渍化、重金属污染、土壤酸化等一系列不利影响。这不仅影响了农产品安全以及生态环境造成了不利影响，也阻碍了保护地生产的可持续发展。
土壤中的重金属污染的危害具有潜在性，它在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。遭到重金屬污染的土壤，在短时间内极难修复。因此，本文通过探索土壤中重金属元素含量与其使用年限间的相互联系，以及研究土壤重金属元素Pb、Cd含量的变化趋势情况，为土壤重金属污染制定有效的治理方案提供依据。
1 材料与方法
1.1供试土壤
本试验选取辽宁省沈阳市东陵区蔬菜基地具有代表性的保护地土壤及相邻露地土壤进行研究，东陵区本土的多个保护地在栽培模式、水肥管理以及自然条件等方面都大致相同。蔬菜种植类型以果菜类为主。化肥主要施用含磷、钾高的硫酸钾复合肥，磷酸氢二铵、尿素等也较为常用，有机肥大多取用本地饲养场的鸡粪及其他禽畜粪便。
采样时间为2008年5月中旬，兼顾不同种植年限采集保护地耕层（0～20cm）土壤及相邻的露地土壤，土样的采集均根据保护地的大小按“S”形布点，保护地内取一个混合耕层土样。采回的土样先将其风干，然后磨细过筛，用以测定保护地土壤的pH值及重金属含量。采样的方式是抽查、走访几家具有代表性的农户，进行调查及分析各采样点的施肥、农作物栽培管理情况的有关信息。
1.2测定方法
保护地土壤酸碱度测定采用电极法（水土比为2.5：1）；保护地土壤重金属Pb，Cd含量测定采用原子吸收分光光度法。
2 结果与讨论
2.1 保护地耕层土壤pH与重金属含量的变化特点
土壤pH值、Pb、Cd的统计结果见表1。
由表1的数据可知，保护地耕层土壤的pH值相对较低，露地土壤平均pH值比保护地上层土壤上升了1.05个单位。露地土壤改为保护地土壤栽培蔬菜后，土壤酸化趋势十分明显，土壤的pH值明显低于露地土壤的PH值。这是由于在蔬菜栽培中人们常常施加氮肥，再加上土壤内硝化作用反应强烈，导致土壤中极易产生大量的H+以及NO3-。另外保护地中常用肥料中经常带有强酸性的离子，例如Cl-和SO42-，他们会随肥料大量的渗入土壤中，其中大部分离子会残留于土壤中，而一小部分被蔬菜吸收，从而使土壤中的pH值下降。
由表1数据可知，保护地耕层土壤Pb、Cd含量平均值分别是露地土壤的1.39倍和1.93倍。可见保护地土壤Pb、Cd含量显著高于露地土壤。
表1 土壤pH值及重金属含量测定结果的平均值
类型 pH Pb Cd
露地（n=7） 6.53±0.28 33.00 ±1.35 0.15 ±0.02
保护地（n=18） 5.48±0.71 45.83 ±2.08 0.29 ±0.06
2.2 不同使用年限保护地土壤中Pb、Cd含量变化
2.2.1 不同使用年限保护地土壤中Pb含量的变化
Pb在土壤中主要的固体存在形态为Pb（OH）2和PbSO4，主要来源于成土母岩。进入土壤中的Pb2+被有机质和黏土矿物所吸附，沉积在土壤表层，并沿土壤纵深垂直分布递减。如图1所示，土壤中Pb吸附的强度与土壤中有机质含量呈正相关。不同种植年限土壤的Pb含量均高于露地土壤，且随种植年限的延长，Pb含量逐渐递增。当连续种植超过16年时已上升至48.78 mg/kg以上。
2.2.2 不同使用年限保护地土壤中Cd含量的变化
Cd是一种分布较为广泛的重金属元素，易被土壤吸附、富集。土壤吸附的Cd一般易积累在0～15 cm的土壤表层。土壤对Cd的吸附率，通常取决于土壤类型及特征，多数土壤对Cd的吸附率在80%～95%。腐殖质高、质地细的碳酸盐土含Cd量高，而沙土、排水性较好的土壤含Cd量低。土壤对Cd的吸附与土壤pH呈正相关。将土壤Cd含量与由露地改为保护地后的种植年限之间关系。
2.3 保护地土壤中重金属元素污染程度评价
土壤中有机肥和无机磷肥使用量过大是导致重金属元素含量增高的主要原因。有机肥中含有一定量的重金属，在一些养殖场和饲料厂的作业中，通常使用含有Pb、Cd、Cu等微量元素的添加剂，这些添加剂主要用来提高禽蛋产量和促进生长，并且可以防止一些常见禽畜疾病。锌的含量在饲料和禽畜粪便中通常很高。实验表明，这些微量元素在粪便中的含量占95.0%以上。而作为磷肥原料的磷矿石中，含有重金属元素Pb，Cd，Hg，一般磷矿石中有60 %～80 %Cd存留在磷肥中。另外，农药、农用地膜残留等，都是重金属污染源。而保护地土壤酸化也是提高重金属元素有效性的重要原因。
重金属污染物在土壤中的移动性很小、不易随水淋滤，不易被微生物降解，因此土壤一旦遭受重金属污染，恢复起来非常困难，因此，严格控制和消除污染源才是遏制重金属污染的首要措施。对于已经污染的土壤，要采取一切可能执行的措施，阻止重金属进入食物链，影响人体健康。当今世界各国很重视对土壤中重金属的污染治理研究，并开展广泛的研究工作。首先，要在未污染的土壤上，严格执行国家有关法律、法规以及标准，进行周期性、长期性监测，制定农田保护措施，防止土壤的重金屬污染。其次，要调节土壤氧化还原状态，促进重金属迁移转化，减少重金属危害，如采取各种农业治理措施。再次，在已经污染的土壤上，制种田或改种其他经济作物，如棉花、花卉、苗木等。或者选择种植抗性强、富集量小或不进入食物链的农作物。如瓜果类和根茎类蔬菜对重金属吸收残留较小，玉米对重金属具有较大抗性且不易吸收残留重金属等。最后，通过调节土壤pH值，使重金属生成沉淀，如施用碱性肥料使土壤PH值升高。或者使重金属形成络合物，降低其有效态含量，如施用有机肥及抑制剂。
3 结论
（1）保护地土壤酸化趋势明显，露地改为保护地蔬菜种植后，保护地土壤的pH值不断下降，其平均pH值为5.48，比露地土壤下降了1.05个单位。保护地耕层土壤Pb、Cd含量显著高于露地土壤，分别是露地土壤的1.39倍与1.93倍。保护地土壤酸化已成为限制当地生产可持续发展的重要因素。
（2）保护地土壤重金属元素Pb，Cd的含量均显著高于露地土壤，随保护地使用年限的增加而不断提高。当保护地种植蔬菜超过16年时，土壤中Cd含量超过土壤重金属元素Cd含量的临界值。土壤中重金属元素含量大量累积，将会对人类造成不可忽视的危害。
总之，保护地土壤酸化以及重金属含量的大量提高对于土壤—土壤环境质量的演变以及植物的养分供需平衡都将产生不利影响，如何防止土壤重金属大量积累以及控制保护地土壤PH值将成为生态环境可持续发展的关键因素。
参考文献
[1] LI Wen-qing，ZHANG Min.et al.VAN DER ZEE.Salt Contents in Soils Under Plastic Greenhouse Gardening in China [J].Pedosphere,2001,11（4）:359-367
[2] 李文庆，李光德，骆洪义. 大棚栽培对土壤盐分状况影响的研究[J ].山东农业大学学报，1995，26（2）: 165-169
[3] 中国土壤学会. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京:中国农业科技出版社,1999. 474-489
[4] 高阳俊，张乃明. 施用磷肥对环境的影响探讨[J] . 中国农学通报，2003，19 （6） :162-165
[5] 杜慧玲，冯两蕊，郭平毅，等. 土壤重金属元素含量与大棚使用年限的相关性研究[J]. 山西农业科学，2006，34（3）：56-59
关键词：保护地；土壤；pH值；重金属
中图分类号：Q938.1+3文献标识码： A 文章编号：
Abstract: The relationship between accumulation of heavy metals, soil pH value and soil age were studied in this paper by measuring the contents of heavy metals Pb, Cd and the pH value of the protected field soil, the soil samples were collected from the Dongling district, Shenyang City, Liaoning Province, the results showed that: (1)Soil acidification had take on a clear trend after protected field had been set up, Soil pH declined from 6.53 to 5.48 after protected field had been set up. Heavy metals Pb, Cd of protected field soil were significantly higher than the open field soil, the Open field average value of soil Pb, Cd content was respectively 33.00 mg/kg and 0.15 mg/kg, 45. 83 mg/kg and 0.29 mg/kg in protected field. The pH value of the protected field soil decreased continuously as planted age increased, and the contents of heavy metal Pb, Cd increased continuously as planted age increased. The content of heavy metal Cd had exceeded the critical point when the protected field was cultivated after 16 years.
Keywords: protected field; soil; the pH value; heavy metals
保护地蔬菜栽培是指通过使用设备和采用一些人工措施以改变局部生态环境，从而对蔬菜进行保护的一种生产方式。这种方式不但可以通过热能和光能的共同作用，从而延长农作物的生长时间，还可以实现作物周期性生产，达到提高蔬菜产量的目的。随着近几年来的不断发展，菜农把种植保护地蔬菜作为发家致富的重要手段，在“施肥越多越增产”观念的误导下，化肥用量上不计成本，盲目投肥且农药用量加大的现象非常普遍，加上保护地湿度大、缺少雨水淋洗、复种指数高、通气状况差、空气温度高等因素，在获得高额产量的前提下，也带来诸如盐渍化、重金属污染、土壤酸化等一系列不利影响。这不仅影响了农产品安全以及生态环境造成了不利影响，也阻碍了保护地生产的可持续发展。
土壤中的重金属污染的危害具有潜在性，它在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。遭到重金屬污染的土壤，在短时间内极难修复。因此，本文通过探索土壤中重金属元素含量与其使用年限间的相互联系，以及研究土壤重金属元素Pb、Cd含量的变化趋势情况，为土壤重金属污染制定有效的治理方案提供依据。
1 材料与方法
1.1供试土壤
本试验选取辽宁省沈阳市东陵区蔬菜基地具有代表性的保护地土壤及相邻露地土壤进行研究，东陵区本土的多个保护地在栽培模式、水肥管理以及自然条件等方面都大致相同。蔬菜种植类型以果菜类为主。化肥主要施用含磷、钾高的硫酸钾复合肥，磷酸氢二铵、尿素等也较为常用，有机肥大多取用本地饲养场的鸡粪及其他禽畜粪便。
采样时间为2008年5月中旬，兼顾不同种植年限采集保护地耕层（0～20cm）土壤及相邻的露地土壤，土样的采集均根据保护地的大小按“S”形布点，保护地内取一个混合耕层土样。采回的土样先将其风干，然后磨细过筛，用以测定保护地土壤的pH值及重金属含量。采样的方式是抽查、走访几家具有代表性的农户，进行调查及分析各采样点的施肥、农作物栽培管理情况的有关信息。
1.2测定方法
保护地土壤酸碱度测定采用电极法（水土比为2.5：1）；保护地土壤重金属Pb，Cd含量测定采用原子吸收分光光度法。
2 结果与讨论
2.1 保护地耕层土壤pH与重金属含量的变化特点
土壤pH值、Pb、Cd的统计结果见表1。
由表1的数据可知，保护地耕层土壤的pH值相对较低，露地土壤平均pH值比保护地上层土壤上升了1.05个单位。露地土壤改为保护地土壤栽培蔬菜后，土壤酸化趋势十分明显，土壤的pH值明显低于露地土壤的PH值。这是由于在蔬菜栽培中人们常常施加氮肥，再加上土壤内硝化作用反应强烈，导致土壤中极易产生大量的H+以及NO3-。另外保护地中常用肥料中经常带有强酸性的离子，例如Cl-和SO42-，他们会随肥料大量的渗入土壤中，其中大部分离子会残留于土壤中，而一小部分被蔬菜吸收，从而使土壤中的pH值下降。
由表1数据可知，保护地耕层土壤Pb、Cd含量平均值分别是露地土壤的1.39倍和1.93倍。可见保护地土壤Pb、Cd含量显著高于露地土壤。
表1 土壤pH值及重金属含量测定结果的平均值
类型 pH Pb Cd
露地（n=7） 6.53±0.28 33.00 ±1.35 0.15 ±0.02
保护地（n=18） 5.48±0.71 45.83 ±2.08 0.29 ±0.06
2.2 不同使用年限保护地土壤中Pb、Cd含量变化
2.2.1 不同使用年限保护地土壤中Pb含量的变化
Pb在土壤中主要的固体存在形态为Pb（OH）2和PbSO4，主要来源于成土母岩。进入土壤中的Pb2+被有机质和黏土矿物所吸附，沉积在土壤表层，并沿土壤纵深垂直分布递减。如图1所示，土壤中Pb吸附的强度与土壤中有机质含量呈正相关。不同种植年限土壤的Pb含量均高于露地土壤，且随种植年限的延长，Pb含量逐渐递增。当连续种植超过16年时已上升至48.78 mg/kg以上。
2.2.2 不同使用年限保护地土壤中Cd含量的变化
Cd是一种分布较为广泛的重金属元素，易被土壤吸附、富集。土壤吸附的Cd一般易积累在0～15 cm的土壤表层。土壤对Cd的吸附率，通常取决于土壤类型及特征，多数土壤对Cd的吸附率在80%～95%。腐殖质高、质地细的碳酸盐土含Cd量高，而沙土、排水性较好的土壤含Cd量低。土壤对Cd的吸附与土壤pH呈正相关。将土壤Cd含量与由露地改为保护地后的种植年限之间关系。
2.3 保护地土壤中重金属元素污染程度评价
土壤中有机肥和无机磷肥使用量过大是导致重金属元素含量增高的主要原因。有机肥中含有一定量的重金属，在一些养殖场和饲料厂的作业中，通常使用含有Pb、Cd、Cu等微量元素的添加剂，这些添加剂主要用来提高禽蛋产量和促进生长，并且可以防止一些常见禽畜疾病。锌的含量在饲料和禽畜粪便中通常很高。实验表明，这些微量元素在粪便中的含量占95.0%以上。而作为磷肥原料的磷矿石中，含有重金属元素Pb，Cd，Hg，一般磷矿石中有60 %～80 %Cd存留在磷肥中。另外，农药、农用地膜残留等，都是重金属污染源。而保护地土壤酸化也是提高重金属元素有效性的重要原因。
重金属污染物在土壤中的移动性很小、不易随水淋滤，不易被微生物降解，因此土壤一旦遭受重金属污染，恢复起来非常困难，因此，严格控制和消除污染源才是遏制重金属污染的首要措施。对于已经污染的土壤，要采取一切可能执行的措施，阻止重金属进入食物链，影响人体健康。当今世界各国很重视对土壤中重金属的污染治理研究，并开展广泛的研究工作。首先，要在未污染的土壤上，严格执行国家有关法律、法规以及标准，进行周期性、长期性监测，制定农田保护措施，防止土壤的重金屬污染。其次，要调节土壤氧化还原状态，促进重金属迁移转化，减少重金属危害，如采取各种农业治理措施。再次，在已经污染的土壤上，制种田或改种其他经济作物，如棉花、花卉、苗木等。或者选择种植抗性强、富集量小或不进入食物链的农作物。如瓜果类和根茎类蔬菜对重金属吸收残留较小，玉米对重金属具有较大抗性且不易吸收残留重金属等。最后，通过调节土壤pH值，使重金属生成沉淀，如施用碱性肥料使土壤PH值升高。或者使重金属形成络合物，降低其有效态含量，如施用有机肥及抑制剂。
3 结论
（1）保护地土壤酸化趋势明显，露地改为保护地蔬菜种植后，保护地土壤的pH值不断下降，其平均pH值为5.48，比露地土壤下降了1.05个单位。保护地耕层土壤Pb、Cd含量显著高于露地土壤，分别是露地土壤的1.39倍与1.93倍。保护地土壤酸化已成为限制当地生产可持续发展的重要因素。
（2）保护地土壤重金属元素Pb，Cd的含量均显著高于露地土壤，随保护地使用年限的增加而不断提高。当保护地种植蔬菜超过16年时，土壤中Cd含量超过土壤重金属元素Cd含量的临界值。土壤中重金属元素含量大量累积，将会对人类造成不可忽视的危害。
总之，保护地土壤酸化以及重金属含量的大量提高对于土壤—土壤环境质量的演变以及植物的养分供需平衡都将产生不利影响，如何防止土壤重金属大量积累以及控制保护地土壤PH值将成为生态环境可持续发展的关键因素。
参考文献
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[5] 杜慧玲，冯两蕊，郭平毅，等. 土壤重金属元素含量与大棚使用年限的相关性研究[J]. 山西农业科学，2006，34（3）：56-59