地質(zhì)高背景區(qū)馬鈴薯安全生產(chǎn)的土壤鎘風(fēng)險(xiǎn)閾值

王旭蓮，劉鴻雁，*，周顯勇，羅凱，于恩江，冉曉追

（1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽(yáng)550025；2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽(yáng)550025）

馬鈴薯（Solanumtuberosum L.）是全球第四大糧食作物，我國(guó)是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，馬鈴薯已逐漸成為我國(guó)部分地區(qū)的優(yōu)勢(shì)作物[1]。在我國(guó)四大馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)中，以貴州省為中心的西南喀斯特高原山區(qū)馬鈴薯的生產(chǎn)綜合優(yōu)勢(shì)最高[2]。鎘（Cd）通過損傷農(nóng)作物葉綠素，降低光合速率，從而影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。Cd可與農(nóng)作物體內(nèi)蛋白質(zhì)、多肽、酶等大分子物質(zhì)結(jié)合富集在可食部位（如：馬鈴薯塊莖和胡蘿卜塊根），并通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人類身體健康[3?4]。Cd對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)“低濃度促進(jìn)，高濃度抑制”的現(xiàn)象[5?6]，在馬鈴薯各器官中呈現(xiàn)根＞莖葉＞塊莖[7]或葉＞莖＞根＞塊莖[8]的分布特點(diǎn)，塊莖是富集Cd最少的器官；成熟期馬鈴薯根、莖、葉中的Cd含量較現(xiàn)蕾期略微增加。

貴州省喀斯特地貌發(fā)育完全且分布集中，碳酸鹽巖裸露面積占全省面積的61.9%；巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，地層發(fā)育較為完備。碳酸鹽巖分布區(qū)域內(nèi)土壤Cd的背景值遠(yuǎn)高于全國(guó)平均值，是典型的Cd地球化學(xué)異常區(qū)[9]。Cd是典型的親銅（硫）性元素，親銅成礦元素以強(qiáng)聚集高地球化學(xué)背景占主導(dǎo)，是貴州省農(nóng)業(yè)土壤的主要污染元素[10]，貴州省土壤中Cd背景值含量達(dá)0.659 mg·kg?1[11]。根據(jù)全國(guó)土壤環(huán)境背景值調(diào)查[12]，貴州省表層土壤Cd 75%統(tǒng)計(jì)值為0.37 mg·kg?1，高出我國(guó)現(xiàn)行土壤Cd風(fēng)險(xiǎn)篩選值的23.3%。土壤環(huán)境污染問題逐漸成為影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和威脅人類健康的主要因素[13]?？紫橛畹萚14]通過對(duì)貴州省92個(gè)稻田土壤中重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Sb和Zn進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)重金屬超標(biāo)率達(dá)89.1%。張建等[15]研究發(fā)現(xiàn)六盤水馬鈴薯種植區(qū)表層土壤（0～20 cm）中Cd含量超過貴州省土壤元素背景值177.54%，超標(biāo)倍數(shù)為1.95。張家春等[16]對(duì)貴州省草海濕地周邊耕地土壤研究發(fā)現(xiàn)，耕地表層土壤中Cd的平均含量是貴州省土壤元素背景值的1.44倍。

我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）采用風(fēng)險(xiǎn)篩選值和風(fēng)險(xiǎn)管制值“雙線管理”。很多學(xué)者對(duì)土壤中重金屬限量值和農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)進(jìn)行了大量研究，夏增祿[17]對(duì)我國(guó)土壤中重金屬元素Cr、Pb、Cu、As的臨界含量進(jìn)行研究；鄭向群等[18]對(duì)9種常見葉菜類蔬菜土壤鉻（Ⅲ）污染閾值進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)潮土鉻閾值預(yù)測(cè)區(qū)間 為104.387～300.741 mg·kg?1，紅 壤 為157.621～401.031 mg·kg?1；劉香香等[19]通過原位土盆栽實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)種植塊根蔬菜胡蘿卜的土壤總Cd和有效態(tài)Cd的閾值分別為1.078 mg·kg?1和0.065 mg·kg?1，高于土壤限量標(biāo)準(zhǔn)值；李富榮等[20]對(duì)廣東地區(qū)蕓薹類葉菜可食部位Cd含量與土壤中總Cd和有效態(tài)Cd含量進(jìn)行回歸分析，得出產(chǎn)地土壤總Cd和有效態(tài)Cd閾值分別為1.22 mg·kg?1和0.43 mg·kg?1。在我國(guó)西南喀斯特地球化學(xué)高背景區(qū)生產(chǎn)馬鈴薯是否安全，基于馬鈴薯Cd限量標(biāo)準(zhǔn)的土壤總Cd和有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值有多高，現(xiàn)行的國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在喀斯特地區(qū)的適用性怎樣是本研究關(guān)注的焦點(diǎn)問題。

1 材料與方法

1.1 采樣區(qū)分布及馬鈴薯品種

貴州省Cd地球化學(xué)分布圖及采樣區(qū)域示意圖詳見圖1。根據(jù)貴州省Cd地球化學(xué)背景圖和馬鈴薯種植情況，選取喀斯特Cd地球化學(xué)高背景區(qū)的黔西北赫章縣（HZ）和威寧縣（WN）、黔南州長(zhǎng)順縣（CS）、黔西南州冊(cè)亨縣（CH）為研究區(qū)域，以非喀斯特地區(qū)黔東南州雷山縣（LS）作為對(duì)照，采集耕作層（0～20 cm）土壤樣品及對(duì)應(yīng)馬鈴薯塊莖樣品共計(jì)105對(duì)，其中LS2對(duì)、HZ 13對(duì)、WN 62對(duì)、CS20對(duì)、CH 8對(duì)。采集的馬鈴薯品種為貴州省主栽品種：會(huì)?2號(hào)、宣薯2號(hào)、青薯9號(hào)、威芋5號(hào)、黔芋7號(hào)、費(fèi)烏瑞它等。

1.2 測(cè)定方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 樣品采集、處理和指標(biāo)測(cè)定

采集的試驗(yàn)樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理。土壤樣品置于室內(nèi)通風(fēng)干燥處，待自然風(fēng)干后用木制錘敲碎，過2、0.25 mm和0.15 mm尼龍篩，供土壤理化性質(zhì)及重金屬含量的測(cè)定；馬鈴薯樣品用純凈水清洗干凈，用牛皮紙包裹后置于105℃電熱烘箱中殺青15 min，再于75℃徹底烘干至恒質(zhì)量，將樣品粉碎研磨后保存供馬鈴薯Cd含量的測(cè)定。

土壤總Cd含量的測(cè)定：用電子天平準(zhǔn)確稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）過0.15 mm篩的土壤樣品，用3 mL HNO3和3 mL HF對(duì)樣品進(jìn)行10 h的預(yù)處理，加入2 mL HClO4消解12 h，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP?MS，Thermo Fisher X seriesⅡ）測(cè)定Cd含量。土壤有效態(tài)Cd含量的測(cè)定：用電子天平準(zhǔn)確稱取2.00 g過0.25 mm篩的土壤樣品，用20 mL 0.01 mol·L?1CaCl2浸提，ICP?MS測(cè)定土壤有效態(tài)Cd含量。馬鈴薯Cd含量的測(cè)定：用電子天平準(zhǔn)確稱取0.3 g（精確至0.000 1 g）馬鈴薯樣品，采用6 mL HNO3對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，加入2 mL H2O2消解8 h，ICP?MS測(cè)定馬鈴薯Cd含量。分析過程采用國(guó)家土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07405（GSS?5）和生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10010（GSB?1）及空白處理和平行處理進(jìn)行質(zhì)量控制。土壤pH值采用蒸餾水浸提（土水比為1∶2.5）電位法測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用0.800 0 mol·L?1K2Cr2O7和5 mL濃H2SO4處理，0.2 mol·L?1FeSO4溶液滴定測(cè)定。

1.2.2 土壤環(huán)境質(zhì)量分類及土壤Cd污染評(píng)價(jià)

利用《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）[21]對(duì)土壤進(jìn)行質(zhì)量類別劃分。

對(duì)土壤Cd污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，需考慮人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值、自然成巖作用可能會(huì)引起背景值的變動(dòng)等方面的影響[22?23]。地累積指數(shù)法（Index of Geo?accumulation，Igeo），又稱Muller指數(shù)[24]，考慮了成巖作用對(duì)土壤背景值所帶來的影響，通常用于定量評(píng)價(jià)水環(huán)境沉積物和土壤中重金屬的污染程度及其分級(jí)情況[25?26]。貴州省作為典型的Cd地球化學(xué)背景異常區(qū)，Cd地球化學(xué)背景值高，可通過地累積指數(shù)法對(duì)研究區(qū)土壤中重金屬Cd進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。其表達(dá)式如下：

式中：Igeo為地累積指數(shù)；Cn為土壤中Cd的含量；Bn為貴州省Cd地球化學(xué)背景值；1.5為修正系數(shù)。Igeo與污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：無污染（Igeo≤0），無污染至中度污染（0＜Igeo≤1），中度污染（1＜Igeo≤2），中度至重度污染（2＜Igeo≤3），重度污染（3＜Igeo≤4），重度至嚴(yán)重污染（4＜Igeo≤5），嚴(yán)重污染（Igeo＞5）。

1.2.3 馬鈴薯生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2017）[27]中塊根和塊莖類蔬菜的限量要求（≤0.1 mg·kg?1）對(duì)馬鈴薯Cd進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

1.2.4 土壤Cd風(fēng)險(xiǎn)閾值推導(dǎo)方法

確定土壤重金屬污染閾值的依據(jù)，一是通過蔬菜作物減產(chǎn)10%為臨界標(biāo)準(zhǔn)，二是根據(jù)我國(guó)頒布的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017），反推出土壤中重金屬的限量值[18，28]。農(nóng)用地土壤重金屬安全閾值確定的方法主要有點(diǎn)模型、概率分布模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚29]，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵陨鷳B(tài)環(huán)境效應(yīng)法為代表，能定量反映閾值結(jié)果且考慮到土壤理化性質(zhì)之間的差異。因此，本研究根據(jù)蔬菜可食部位國(guó)家衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停罁?jù)土壤?馬鈴薯之間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，建立土壤中Cd含量（y）與馬鈴薯Cd含量（x）之間的線性、多項(xiàng)式、對(duì)數(shù)、乘冪、指數(shù)5類回歸模型[30]，通過比較各方程的決定系數(shù)（R2）以及相關(guān)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（P值），選用擬合程度最高（最大R2值和最小P值）的回歸方程作為擬合公式。將《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中塊莖類蔬菜的限量值（0.1 mg·kg?1）代入相應(yīng)回歸方程，反演pH≤6.5、6.5＜pH≤7.5、pH＞7.5的馬鈴薯生產(chǎn)土壤總Cd和有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

本研究選用Arcgis 10.1繪制采樣區(qū)域示意圖，Excel 2010整理數(shù)據(jù)與制表。利用SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)性分析及Origin 9.2進(jìn)行回歸分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)

研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)見表1。HZ和WN的土壤總Cd與LS、CS和CH存在顯著差異，有效態(tài)Cd含量以HZ和WN較高，LS、CS和CH較低。不同研究區(qū)土壤總Cd含量大小為HZ（8.42 mg·kg?1）＞W(wǎng)N（6.98 mg·kg?1）＞CS（0.52 mg·kg?1）＞CH（0.27 mg·kg?1）＞LS（0.24 mg·kg?1）；HZ和WN的土壤總Cd含量平均值遠(yuǎn)超農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（0.3 mg·kg?1）；LS、CS和CH土壤總Cd含量平均值均超過我國(guó)自然土壤Cd含量。土壤有效態(tài)Cd含量平均值HZ（0.10 mg·kg?1）＞W(wǎng)N（0.09 mg·kg?1）＞CS、LS（0.04 mg·kg?1）＞CH（0.03 mg·kg?1）。不同研究區(qū)土壤pH平均值介于5.14～7.35之間；有機(jī)質(zhì)平均值介于30.34～44.86 g·kg?1之間。

2.2 不同研究區(qū)土壤Cd濃度及污染評(píng)價(jià)

通過現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—2018）對(duì)研究區(qū)土壤進(jìn)行質(zhì)量類別劃分（表2）。HZ和WN土壤總Cd均超過農(nóng)用地土壤污染篩選值，土壤可能存在健康風(fēng)險(xiǎn)；超過管制值的比例分別為92.3%和77.4%，土壤存在健康風(fēng)險(xiǎn)，需要采取風(fēng)險(xiǎn)管控或修復(fù)措施。CS和CH土壤超過篩選值的比例分別達(dá)80.0%和50.0%，土壤可能存在健康風(fēng)險(xiǎn)；LS、CS和CH的土壤均未超過土壤污染管制值。貴州省喀斯特地質(zhì)高背景區(qū)92.2%的土壤總Cd超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，58.3%超過土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，超過管制值的土壤全部分布在黔西北的HZ和WN。

通過地累積指數(shù)法，采用貴州省Cd土壤背景值作為自然土壤背景值對(duì)不同研究區(qū)土壤中Cd污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)（表3）。不同研究區(qū)Cd的平均Igeo值大小順序?yàn)镠Z（2.71）＞W(wǎng)N（2.36）＞CS（?1.18）＞CH（?2.03）＞LS（?2.21）。地累積指數(shù)法表明，HZ和WN土壤受Cd污染較為嚴(yán)重，達(dá)到中度?重度污染水平。貴州是典型喀斯特地區(qū)，喀斯特地區(qū)特別是以碳酸鹽系石灰?guī)r發(fā)育的土壤Cd的背景值高于其他成土母質(zhì)發(fā)育的土壤[31]，對(duì)區(qū)內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全存在一定風(fēng)險(xiǎn)?？λ固氐貐^(qū)農(nóng)田土壤表層Cd的隨機(jī)分布與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)用化學(xué)品如化肥、農(nóng)藥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的施用關(guān)系更大[9]，在礦業(yè)開采區(qū)、土法煉鋅區(qū)和養(yǎng)殖廢水灌溉區(qū)[32]的土壤表層Cd具有明顯的表層富集現(xiàn)象。

表1 研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of soil

表2 研究區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分Table 2 Classification of soil environmental quality in the study area

表3 不同研究區(qū)土壤Cd地累積指數(shù)及其分級(jí)Table 3 Soil Cd accumulation index and its classification in different areas

2.3 不同研究區(qū)馬鈴薯Cd累積特性及影響因素

研究區(qū)105個(gè)馬鈴薯樣品中有18個(gè)樣品Cd超標(biāo)，分別為HZ 1個(gè)、WN 16個(gè)、CS1個(gè)，點(diǎn)位超標(biāo)率為17.1%（圖2）；超標(biāo)倍數(shù)僅為0.01～1.11倍，均值為0.30倍。HZ、WN和CS的馬鈴薯均存在Cd超標(biāo)現(xiàn)象，LS和CH的馬鈴薯未超標(biāo)。對(duì)比表3和圖2可知，用地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)CS土壤Cd污染程度處于無污染，而種植的馬鈴薯存在超標(biāo)現(xiàn)象。CS存在超過農(nóng)用地土壤污染篩選值的點(diǎn)位，其土壤可能存在健康風(fēng)險(xiǎn)；CS土壤pH介于4.5～6.8之間，均值為5.56，土壤中Cd的生物有效性相較HZ和WN高。研究表明，馬鈴薯塊莖中Cd含量主要受體內(nèi)運(yùn)輸和分配Cd生理過程的影響[33]，這可能引起土壤超標(biāo)而馬鈴薯未超標(biāo)。

馬鈴薯Cd含量與土壤基本理化性質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果表明（表4），馬鈴薯Cd與土壤總Cd呈極顯著正相關(guān)（R=0.587，P＜0.01），與有效態(tài)Cd呈極顯著正相關(guān)（R=0.755，P＜0.01）。馬鈴薯主要吸收有效態(tài)Cd，在酸性條件下土壤中的Cd快速解吸，有效態(tài)含量增加，馬鈴薯對(duì)Cd的吸收也增加。在Cd的賦存形態(tài)中，碳酸鹽結(jié)合態(tài)、交換態(tài)Cd遷移性強(qiáng)，隨著土壤pH和有機(jī)質(zhì)的改變，賦存狀態(tài)會(huì)相互轉(zhuǎn)化。土壤pH與有效態(tài)Cd呈極顯著負(fù)相關(guān)（R=?0.633，P＜0.01）。pH因影響Cd的賦存形態(tài)，從而影響Cd的生物有效性；隨著pH的升高，土壤中逐漸生成Cd的硫化物、氫氧化物、碳酸鹽和磷酸鹽的沉淀，Cd的生物有效性降低[34]。

土壤pH與土壤總Cd呈極顯著正相關(guān)（R=0.647，P＜0.01）；有機(jī)質(zhì)與土壤總Cd呈極顯著正相關(guān)（R=0.683，P＜0.01），而與有效態(tài)Cd無顯著相關(guān)性。部分原因可能是與馬鈴薯栽培管理過程中為提升土壤肥力、提高馬鈴薯產(chǎn)量而施入大量的有機(jī)肥和化肥有關(guān)。有機(jī)肥中含有的大量Cd會(huì)引起土壤總Cd含量增加，有機(jī)質(zhì)可直接與Cd發(fā)生吸附、離子交換等作用形成有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd而影響Cd的有效性；大量施用化肥造成土壤酸化，而化肥中大量陰陽(yáng)離子可與土壤中Cd發(fā)生沉淀反應(yīng)、離子交換作用、拮抗交互作用等影響土壤中Cd的行為。土壤的淋溶作用、土壤動(dòng)物（如蚯蚓）的運(yùn)動(dòng)，也會(huì)對(duì)土壤中Cd進(jìn)行重新分配。

2.4 基于馬鈴薯質(zhì)量安全的土壤Cd風(fēng)險(xiǎn)閾值推導(dǎo)

2.4.1 貴州喀斯特地區(qū)土壤總Cd和有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值

利用貴州省4個(gè)縣區(qū)103對(duì)馬鈴薯塊莖和土壤Cd進(jìn)行Cd風(fēng)險(xiǎn)閾值推導(dǎo)，風(fēng)險(xiǎn)閾值沒有考慮品種之間的差異。研究表明，宣薯2號(hào)、費(fèi)烏瑞它、威芋7號(hào)、威芋5號(hào)塊莖中Cd的富集系數(shù)分別為0.031、0.034、0.043、0.017[35]；周顯勇[36]在黃壤和石灰（巖）土種植會(huì)?2號(hào)、宣薯2號(hào)、青薯9號(hào)等馬鈴薯品種，結(jié)果顯示不同馬鈴薯品種塊莖中Cd的富集系數(shù)均小于1；有學(xué)者對(duì)20種馬鈴薯品種的研究表明，塊莖Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，品種間沒有顯著差異[37]。因此，不同馬鈴薯品種的富集轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，品種間差異不顯著，屬于低富集農(nóng)作物。

表4 馬鈴薯Cd含量與土壤基本理化性質(zhì)的相關(guān)性Table 4 Correlation between Cd content of potato tuber and soil basic physical and chemical properties

GB 15618—2018中，pH≤5.5、5.5＜pH≤6.5、6.5＜pH≤7.5、pH＞7.5的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值分別為1.5、2.0、3.0、4.0 mg·kg?1。通過擬合得到貴州喀斯特地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)土壤總Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為4.30（pH≤6.5）、7.34（6.5＜pH≤7.5）、9.39 mg·kg?1（pH＞7.5）（表5），土壤有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為0.22（pH≤6.5）、0.02（6.5＜pH≤7.5）、0.01 mg·kg?1（pH＞7.5）（表6）。擬合出的土壤總Cd閾值遠(yuǎn)高于現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別高出農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值1.15、1.45、1.35倍。劉香香等[19]通過對(duì)廣東省塊根和塊莖類蔬菜胡蘿卜進(jìn)行原位土盆栽實(shí)驗(yàn)，得出土壤總Cd、有效態(tài)Cd閾值分別為1.08、0.07 mg·kg?1，與本研究的閾值存在差異；劉克[38]對(duì)江西紅壤和陜西塿土小麥安全種植的土壤Cd安全閾值進(jìn)行研究，pH為5.5、7.0、7.5小麥安全種植的土壤Cd安全閾值分別為0.34、0.54、0.64 mg·kg?1，結(jié)果低于本研究的閾值；這可能是區(qū)域環(huán)境因子、不同農(nóng)作物的富集能力等差異導(dǎo)致?？λ固氐貐^(qū)超過50%的Cd以碳酸鹽形式存在，這使喀斯特地區(qū)土壤總Cd含量偏高，土壤有效態(tài)Cd含量低，該地區(qū)對(duì)種植馬鈴薯的土壤Cd閾值有更高要求。用現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)喀斯特地區(qū)土壤過于嚴(yán)格，適用性較差。

2.4.2 黔西北土壤總Cd和有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值

從土壤總Cd的分布可知，黔西北HZ和WN土壤Cd含量高，具有地質(zhì)高背景與污染疊加的分布特征，黔西北受到地球化學(xué)高背景和土法煉鋅[39]、礦山開采等人為活動(dòng)的雙重影響，與省內(nèi)其他地區(qū)差異明顯。通過擬合得到黔西北土壤Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值，土壤pH≤6.5、6.5＜pH≤7.5、pH＞7.5時(shí)，土壤總Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為5.11、7.75、9.39 mg·kg?1（表7），土壤有效態(tài)Cd的風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為0.29、0.02、0.01 mg·kg?1（表8）。擬合出的土壤總Cd閾值遠(yuǎn)高于現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，分別高出農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值1.56、1.58、1.35倍。當(dāng)6.5＜pH≤7.5時(shí)，比喀斯特地區(qū)總Cd閾值高5.59%。受地質(zhì)背景和人為活動(dòng)的影響，黔西北馬鈴薯Cd的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。

表5 貴州喀斯特地區(qū)馬鈴薯安全生產(chǎn)土壤總Cd閾值Table 5 Total Cd threshold of potato safety production soil in karst area of Guizhou Province

表6 貴州喀斯特地區(qū)馬鈴薯安全生產(chǎn)土壤有效態(tài)Cd閾值Table 6 Effective Cd threshold of potato safety production soil in karst area of Guizhou Province

表7 地質(zhì)高背景與重金屬污染疊加區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)土壤總Cd閾值Table 7 Total Cd threshold of potato producing soil in the superposed area of high geological background and heavy metal pollution

表8 地質(zhì)高背景與重金屬污染疊加區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)土壤有效態(tài)Cd閾值Table 8 Effective Cd threshold of potato production in the superposed area of high geological background and heavy metal pollution

3 結(jié)論

（1）貴州省喀斯特地質(zhì)高背景區(qū)土壤總Cd含量普遍較高，92.2%超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，58.3%超過土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，超過管制值的土壤全部分布在黔西北的赫章縣和威寧縣，土壤處于中度?重度污染水平。

（2）受土壤總Cd和有效態(tài)Cd的影響，馬鈴薯Cd點(diǎn)位超標(biāo)率為17.1%，均為輕度超標(biāo)，主要分布在威寧縣，在喀斯特污染土壤上種植馬鈴薯存在一定的Cd質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）基于馬鈴薯質(zhì)量安全的喀斯特地質(zhì)高背景區(qū)土壤總Cd風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為4.30（pH≤6.5）、7.34（6.5＜pH≤7.5）、9.39 mg·kg?1（pH＞7.5），是農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618—2018）管制值的2倍以上；基于本研究，現(xiàn)行的農(nóng)用地土壤Cd標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于喀斯特地區(qū)較為嚴(yán)格。