赣南某稀土矿山及其周边基本农田土壤重金属分布特征及肥力等级评价研究.pdf

江西农业学报 2023，35（10）：111119ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.10.017赣南某稀土矿山及其周边基本农田土壤重金属分布特征及肥力等级评价研究陈柯罕1，2，沈 飞2，胡 妮3，肖安林2，杨在文1，2，李雄飞2，徐智敏4*（1.四川省地质矿产勘查开发局 成都水文地质工程地质队，四川 成都 646000；2.四川省天晟源环保股份有限公司，四川 成都 610000；3.四川省自然资源实验测试研究中心，四川 成都 610081；4.仲恺农业工程学院 资源与环境学院，广东 广州 510000）摘 要:以赣州南部稀土矿区为对象，采集矿山开采区域土壤样品70个，周边基本农田土壤样品80个，分别测定其土壤pH值、重金属元素和常规肥力指标，运用单因子和综合评价法对土壤重金属及肥力指标进行了分析和评价，结果表明：（1）研究区内的土壤整体呈酸性，其中26个矿山土壤样品的Pb总量超过筛选值，最大检出浓度为470.21 mg/kg；在周边基本农田土壤样品中，Cd的最大检出浓度为0.57 mg/kg，15个土壤样品的Pb总量超过筛选值，最大检出浓度为129.0 mg/kg；（2）矿山开采区内点位的重金属Pb含量与周边基本农田土壤Pb含量呈极显著正相关（r=0.692），重金属Cd浓度较高的区域主要集中分布在研究区南部的农田区域，而重金属Pb浓度较高的区域主要分布在矿山开采及机械加工工厂等其他工业生产较为集中的东北部地区；（3）研究区域内矿山开采区的各项肥力指标均明显低于周边基本农田区土壤，低肥力水平的占比高达60.87%，高肥力水平的占比仅为2.90%。周边基本农田区域肥力等级为中等以上占比高达82.71%。关键词:赣南；稀土矿山；重金属污染；肥力等级；矿山复绿 中图分类号：X131.3 文献标志码：A 文章编号：1001-8581（2023）10-0111-09Distribution Characteristics of Soil Heavy Metals and Fertility Level Evaluation in A Rare Earth Mine and Its Surrounding Basic Farmland in Southern Jiangxi Province CHENKe-han1,2,SHENFei2,HUNi3,XIAOAn-lin2,YANGZai-wen1,2,LIXiong-fei2,XUZhi-min4*(1.ChengduHydrogeologicalandEngineeringGeologicalTeam,SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesExploration,Chengdu646000,China;2.SichuanTianshengyuanEnvironmentalServicesCo.,Ltd.,Chengdu610000,China;3.SichuanExperimentalTestingResearchCenterofNaturalResources,Chengdu610081,China;4.CollegeofResourcesandEnvironment,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou510000,China)Abstract:ThisstudytookthesouthernGanzhourareearthminingareaastheobject,collected70soilsamplesfromtheminingareaand80soilsamplesfromthesurroundingfarmland,determinedthesoilpH,heavymetalsandconventionalfertilityindexes,andanalyzedandevaluatedthesoilheavymetalsandfertilityindexesbysinglefactorandcomprehensiveevaluationmethod.Theresultsshowedthat:(1)Thesoilinthestudyareawasacidicasawhole,andthetotalamountofleadin26minesoilsamplesexceededthescreeningvalue.Themaximumdetectedconcentrationwas470.21mg/kg,andthemaximumdetectedconcentrationofcadmiuminsoilsamplesfromsurroundingfarmlandwas0.57mg/kg.Thetotalamountofleadin15soilsamplesexceededthescreeningvalue,andthemaximumdetectedconcentrationwas129.0mg/kg.(2)ThecontentofheavymetalPbintheminingareawaspositivelycorrelatedwiththesoilPbcontentinthesurroundingfarmland,andthecorrelationcoefficientwas0.692.TheareawithhighconcentrationofheavymetalCdwasmainlydistributedinthesouthernfarmlandareaofthestudyarea.ThehighconcentrationofheavymetalPbwasmainlyconcentratedinthenortheastwhereotherindustrialproductionsuchasminingandmachiningplantswereconcentrated.(3)Thefertilityindexoftheminingareainthestudyareawassignificantlylowerthanthatofthesurroundingbasicfarmlandsoil,andlowlevelfertilityaccountedfor60.87%,buthighlevelfertilityaccountedforonly2.90%.Thefertilitygradeofthesurroundingbasicfarmlandareawasabovemedium,accountingfor82.71%.Key words:SouthernJiangxiProvince;Rareearthmine;Heavymetalpollution;Fertilitylevel;Minegreening收稿日期：2023-09-07基金项目：广东省科技计划项目（2020B1212060048）。作者简介：陈柯罕（1991），男，硕士研究生，主要从事土壤环境污染治理及修复研究。*通信作者：徐智敏。江 西 农 业 学 报35 卷112矿山开采活动是矿山开采区内及周边农田土壤重金属污染的主要因素1-2，在降雨淋溶、地表径流、大气降尘等作用下，矿山开采生产释放出的重金属元素易对周边土壤及地下水环境造成面源式污染3-4。由于重金属在土壤中具有不可降解性，在污染程度较轻或其有效态浓度较低的情况下，重金属对农作物或食物链中的生物很难表现出中毒症状，但随着重金属浓度的不断累积，超过环境容量负荷时，则会对微生物和农作物的生长起到抑制作用5，并通过食物链的累积迁移作用，对人体健康构成严重的威胁6-7。土壤肥力和土壤环境质量评价是土壤地力条件、农作物安全生产的直接体现和评价基础，综合国内外的研究成果，评价对象主要局限于基本农田、设施农业土壤，将矿山与周边基本农田作为研究对象来探讨土壤肥力与重金属关系的研究鲜见报道。随着精准农业的兴起，土壤肥力和重金属是衡量土壤生产能力和生态平衡的关键因素，亦是科学研究和精准施肥技术研发领域的热点之一，亦可进一步对土壤资源的利用管理模式进行调整，以及对重金属污染提出针对性的修复和源头管控措施。20世纪70年代，赣南地区为支援国家建设，开展了长期大规模、低水平的稀土矿山开采活动，不仅造成了矿山开采区域的水土流失、次生地质灾害频发，还导致了稀土矿山周边农田土壤结构的破坏、肥力下降及典型重金属超标8-9。目前，对稀土矿山开采活动所产生的环境影响的研究多集中在生态破坏、水土流失、氨态氮污染等方面，对于稀土矿山开采所造成的重金属污染问题鲜见报道10-11。植被恢复和矿山复绿是矿山生态修复的主要手段12-14，本研究以赣州南部重要的稀土矿区为对象，运用单因子及综合评价法15-17对土壤重金属、肥力指标进行分析，旨在摸清该研究区域内矿山开采区及周边农田土壤中重金属的空间分布及其变化规律，探究研究区域内矿山及其周边基本农田的土壤肥力状况，因地制宜地为该区域后期的矿山植物复绿工程和农用地安全利用等环境综合整治提供理论依据和数据支撑。1 材料与方法1.1 研究区概况研究区位于江西省赣州市南部，总面积约6.1km2。研究区属亚热带季风气候区，年平均气温为20.0，年总降水量1561.5mm，全年日照时数1778.9h。境内海拔标高5001000m，相对标高200500m。研究区内红壤广泛分布于低山、丘陵地区，主要成分是铁的氧化物、铝的氧化物和石英，具有黏性和强酸性，适合种植柑橘、脐橙等农作物。金属与非金属矿山工业在该区域分布广泛，是当地经济发展的重要支柱。1.2 样品的采集与处理本研究于2022年7月共采集了70个矿山开采区土壤样品和80个矿山开采区域周边基本农田土壤样品。采用GPS定位并做好标记，采用木铲采集土壤表层020cm的耕作土壤。采样点位设在土壤自然状态良好，地面平坦，各种因素都相对稳定，远离住宅、路旁、沟渠、粪堆、废物堆、坟堆等区域。采集后的土壤自然风干后，剔除样品中的杂草和石块，经研钵充分磨碎后均匀混合，分别过20和100目的筛后，采用四分法取100g土壤装于聚乙烯袋中密封保存备用。1.3 样品分析使用玻璃电极法测定土壤pH值，全磷采用重铬酸钾容量法测定，全氮采用半微量开氏法测定，全钾采用氢氧化钠熔融火焰光度法测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法外加热法测定；有效磷采用NaHCO3浸提钼锑抗吸光光度法测定；速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度法测定；碱解氮采用NaOH碱解扩散法测定18-20。土壤重金属含量测定时，准确称取0.2g土壤样品，置于石墨消解管中，加入10mL硝酸，加热至120维持1h；加入5mL氢氟酸，加热至140维持1h；加入2mL高氯酸，加热至160并维持1h；继续升温至180，持续10min。冷却后经低速滤纸过滤，准确定容至25mL备用。本研究采用电感耦合等离子体质谱仪（7900-ICP-MS,Agilent）分别测定As、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni元素的含量，具体方法参照参考文献 21。1.4 评价标准及方法1.4.1 土壤重金属评价标准 依据 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB156182018）22规定的筛选值和管制值，对土壤重金属进行污染风险评价。由于该标准中仅给出了5种重金属农用地土壤管制值，故本研究仅探讨了这5种重金属的污染风险，土壤重金属筛选值和管制值污染风险评价分级如表1所示23。10 期陈柯罕等：赣南某稀土矿山及其周边基本农田土壤重金属分布特征及肥力等级评价研究113表1 研究区土壤重金属单项污染风险评价分级标准分级标准污染风险特征描述重金属含量Xi筛选值农用地土壤污染风险低，一般情况下可以忽略筛选值Xi管制值可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险Xi管制值食用农产品不符合质量安全标准等农用地土壤污染风险高，且难以通过安全利用措施降低食用农产品不符合质量安全标准等农用地土壤污染风险根据研究结果，采用达标评价（单因素评价）综合评价土壤环境质量状况。对某一土壤点位，若仅存在一项污染物，采用单因子污染指数法，其计算公式为：Pi=CiSi （1）式（1）中：Pi为土壤中污染物i的单因子污染指数；Ci为土壤中污染物i的含量，单位与Si保持一致；Si为土壤污染物i的评价标准。若某一土壤点位存在多项污染物，则分别采用单因子污染指数法计算之后，取单因子污染指数中的最大值，即：P=max（Pi）（2）式（2）中：P为土壤中多项污染物的污染指数；Pi为土壤中污染物i的单因子污染指数。根据Pi值的大小，将农用地土壤单项污染物超标程度分为5级，具体分级标准如表2所示。表2 统计单元土壤单项污染物超标的评价标准超标等级Pi值超标程度Pi1.0未超标1.0Pi2.0轻微超标2.0Pi3.0轻度超标3.0Pi5.0中度超标Pi5.0重度超标1.4.2 土壤肥力的评价标准 肥力指标单项评价采用全国第二次土壤普查推荐的土壤肥力分级标准（表3），分别对土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾、全钾等7个肥力指标进行单独评价，从高到低将其分为16个级别。表3 全国第二次土壤普查的土壤养分分级标准等级级别有机质/（g/kg）碱解氮/（mg/kg）有效磷/（mg/kg）速效钾/（mg/kg）全氮/（g/kg）全磷/（g/kg）全钾/（mg/kg）1极高40150402002.001.0252高304012015020401502001.502.000.81.020253中上20309012010201001501.001.500.60.815204中下10206090510501000.751.000.40.610155低61030603530500.500.750.20.45106极低6303300.500.25肥力指标综合评价采用因子分析中提取主成分分析法（PCA）和系统聚类分析法，利用降维的思想，将多个指标转化为少数几个因子并对其进行统计分析。采用SPSS19.0软件的因子分析工具，确定参评土壤指标主成分的特征值和特征向量，特征值1则选为关键主成分，计算各主成分的得分，再利用综合得分公式，求出各样点土壤养分综合分值（IFI）24，综合分值（IFI）采用指数和法计算，即：IFI=x1mi=1xiF1+x2mi=1xiF2+xmmi=1xiFm （3）可化简为：IFI=1F1+2F2+mFm （4）式（3）、式（4）中，Fm表示单个主成分的得分；m表示对应主成分的贡献率。1.5 数据处理本研究采用Excel2014和SPSS19.0软件进行数据处理和统计分析，采用ArcMap10.4.1软件对污染物及其他指标进行空间分析，并采用Origin9软件制图。2 结果与分析2.1 矿山及其周边基本农田土壤重金属的空间分布2.1.1 矿山及其周边基本农田土壤重金属含量的描述性统计 由表4表6可知，在80个基本农田土壤样品中，pH值的均值、最大值、最小值分别为4.95、6.65、4.02，其 中pH值 5.5、5.5pH值6.5、6.5pH值7.5和pH值7.5的土样所占比例分别为88.89%、8.64%、2.47%和0%。在70个江 西 农 业 学 报35 卷114矿山土壤样品中，pH值的均值、最大值、最小值分别为4.84、6.17、4.10，其中pH值5.5、5.5pH值6.5、6.5pH值7.5和pH值7.5的土样所占比例分别为95.65%、4.35%、0%和0%，研究区土壤整体上呈酸性。pH值的变异系数在基本农田和矿山开采区域均低于10%，Zn的变异系数在2个研究区域内均介于10%30%，属于中等变异；Cd、Pb、Cu、Cr、Ni、As、Hg的变异系数均大于30%，属于强变异水平。在研究区内的80个周边基本农田表层土壤样品中，Cd总量超过筛选值的点位有3个，最大值为0.57mg/kg，均未超出管制值，点位超标率为3.75%，属轻微超标，最大检出浓度是赣州市表层土壤背景值的6.33倍，是江西省表层土壤背景值的5.18倍。有15个土壤样品的Pb总量超过筛选值，但均未超出管制值，最大检出浓度为129.0mg/kg，最大超标倍数为0.84倍，点位超标率为18.75%，属 轻 微 超 标。Cu、Zn、Cr、Ni、As和Hg在基本农田土壤样品中均未见超标。在研究区内70个矿山表层土壤样品中，有26个样品的Pb总量超过筛选值，其中1个样品超出管制值，最大值为470.21mg/kg，点位超标率为37.14%。轻微超标、轻度超标、中度超标、重度超标样品数量所占超标样品总数的比例分别为：84.61%、7.69%、3.85%、3.85%（表6）。Pb总量的最大检出浓度是赣州市表层土壤背景值的13.75倍，是江西省表层土壤背景值的14.56倍。Cd、Cu、Cr、Ni、As、Hg未见超标的现象。表4 矿山及其周边基本农田土壤重金属含量的描述性统计项目研究区域pH值CuZnCrNiPbCdAsHg最大值/（mg/kg）周边基本农田区6.6525.91156.0236.629.88129.000.573.840.38矿山开采区6.1730.00159.5122.0014.00470.210.577.130.32最小值/（mg/kg）周边基本农田区4.020.5048.602.502.5025.200.020.040.02矿山开采区4.100.5021.902.502.5010.300.010.070.01平均值/（mg/kg）周边基本农田区4.956.0779.428.844.0758.930.101.390.09矿山开采区4.833.4286.048.254.1370.700.071.500.07标准差/（mg/kg）周边基本农田区0.494.9319.606.512.3119.650.090.950.06矿山开采区0.414.3018.626.113.1960.420.071.480.05变异系数/%周边基本农田区9.9181.1424.6873.6656.8233.3594.9468.2869.42矿山开采区8.40125.4921.6574.1477.2985.45103.3898.2475.75赣州市表层土壤背景值/（mg/kg）/15.1758.0534.5612.3534.190.098.850.06江西省表层土壤背景值/（mg/kg）/20.3069.4045.9018.9032.300.1114.900.08注：pH值无量纲。表5 不同区域土壤污染风险等级的评价元素研究区域Xi筛选值筛选值Xi管制值Xi管制值Cr周边基本农田区80（100）0（0）0（0）矿山开采区70（100）0（0）0（0）As周边基本农田区80（100）0（0）0（0）矿山开采区70（100）0（0）0（0）Cd周边基本农田区77（96.25）3（3.75）0（0）矿山开采区70（100）0（0）0（0）Hg周边基本农田区80（100）0（0）0（0）矿山开采区70（100）0（0）0（0）Pb周边基本农田区65（81.25）15（18.75）0（0）矿山开采区44（62.86）25（35.71）1（1.43）注：周边基本农田区、矿山开采区的土壤样本数分别为80、70个；数据为污染风险等级的样本数，数据后面括号内的数字为其所占比例（%）。10 期陈柯罕等：赣南某稀土矿山及其周边基本农田土壤重金属分布特征及肥力等级评价研究115表6 研究区土壤样品超标统计结果元素研究区域项目级级级级级Cd周边基本农田点位个数773000占超标总数比例/%/100000占样品总数比例/%96.253.75000矿山开采区点位个数700000占超标总数比例/%/0000占样品总数比例/%1000000Pb周边基本农田点位个数6515000占超标总数比例/%/100000占样品总数比例/%81.2518.75000矿山开采区点位个数4422211占超标总数比例/%/84.617.693.853.85占样品总数比例/%62.8631.422.861.431.432.1.2 矿山及其周边基本农田土壤重金属含量的相关性分析 由表7可知，针对研究区内周边基本农田和矿山开采区的样品进行Spearman相关性分析发现，在置信度为99%时，pH值与重金属Pb、Hg呈极显著负相关，pH值与Cd呈极显著正相关；Cu与Ni、Hg呈极显著正相关；Zn与Cr呈极显著负相关，与Cd、As呈极显著正相关；Pb与Hg呈极显著正相关。表7 重金属元素之间的相关性分析指标CuZnCrNiPbCdAsHgpH值Cu1Zn-0.1341Cr0.191-0.253*1Ni0.508*0.0340.1091Pb0.123-0.003-0.0580.1021Cd0.020.214*-0.143-0.12-0.1011As0.1210.431*0.0940.182-0.0120.0481Hg0.598*-0.179*0.270*0.1760.387*-0.1590.1591pH值-0.1440.118-0.068-0.149-0.275*0.421*0.002-0.210*1注：*、*分别表示相关性达到显著（P0.05）、极显著（P0.01）水平。下同。由表8可知，对矿山开采区及其周边基本农田区2个不同研究区域超标元素Cd、Pb作Spearman相关性分析发现，矿山开采区内点位中Cd含量与周边基本农田土壤Cd含量无显著相关性，矿山开采区内点位的Pb含量与周边基本农田土壤Pb含量呈极显著正相关，相关系数为0.692。2.1.3 矿山及其周边基本农田土壤重金属元素的空间分布特征 采用Kriging插值法对研究区内的各采样点位进行分析，获取8个主要重金属元素在矿山开采区及周边基本农田区内的分布规律及分布特征。由图1可知，重金属元素Cu、Zn、Ni、Hg、As在空间上有相似的分布规律，高浓度含量区域位于研究区的南、北两侧，空间分布具有高度的一致性，Cr元素的高浓度区域主要分布在研究区的北部及东北部。Cd、Pb元素分布比较集中，Cd主要分布于研究区的南部，Pb主要分布于研究区的东北部。表8 不同研究区域超标元素之间的相关性分析超标元素矿山开采区Cd周边基本农田区Cd矿山开采区Pb周边基本农田区Pb矿山开采区Cd1周边基本农田区Cd0.1031矿山开采区Pb-0.161-0.1121周边基本农田区Pb0.1540.1660.692*1江 西 农 业 学 报35 卷116汞/（mg/kg）0.0390.0580.0590.0770.0780.0950.0960.1140.1150.13300.3750.751.5km00.3750.751.5km00.3750.751.5km00.3750.751.5km砷/（mg/kg）0.2710.8230.8241.3751.3761.9271.9282.4792.4803.031镉/（mg/kg）0.0270.0590.0600.0910.0920.1230.1240.1550.1560.18700.3750.751.5km00.3750.751.5km00.3750.751.5km00.3750.751.5km铬/（mg/kg）3.3746.2056.2068.3678.36810.78610.78713.41113.41216.448镍/（mg/kg）2.5003.2423.2434.1274.1285.1565.1576.5676.5688.601铜/（mg/kg）0.9502.6642.6654.1824.1836.3376.3389.3249.32513.438锌/（mg/kg）63.88872.22172.22279.57579.57686.92886.92995.91595.916105.55638.81170.84470.845102.877102.878134.910134.911166.943166.944198.976铅/（mg/kg）图1 研究区土壤重金属的空间分布特征2.2 矿山及其周边基本农田土壤肥力指标的统计及其等级评价2.2.1 矿山及其周边基本农田土壤肥力含量的描述性统计分析及评价 本研究对矿山开采区及周边基本农田区内土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮、全磷、有效磷、全钾7个肥力指标进行了统计分析（表9），并参考全国第二次土壤普查的土壤养分分级标准所规定限值计算出各等级所占比例（图2、图3），结果表明：周边基本农田区域中，土壤速效钾、碱解氮、有机质、全磷、有效磷、全氮、全钾肥力等级在中等以上水平（14级）占比分别为59.26%、77.77%、79.01%、32.10%、77.78%、72.83%、79.21%；矿山开采区土壤速效钾、碱解氮、有机质、全磷、有效磷、全氮、全钾肥力等级在中等以上水平（14级）占比分别为47.83%、26.09%、37.69%、2.90%、11.60%、15.95%、41.74%。周边基本农田区域采样点位各肥力指标的平均值均明显高于矿山开采区。表9 矿山及其周边基本农田土壤肥力含量的描述性统计分析项目研究区域速效钾/（mg/kg）碱解氮/（mg/kg）有机质/（g/kg）全磷/（g/kg）有效磷/（mg/kg）全氮/（g/kg）全钾/（g/kg）最大值周边基本农田区348.88224.0050.881700.49573.502.4836.55矿山开采区341.21228.0041.212410478.381.9632.41最小值周边基本农田区11.6518.002.3222.552.250.147.52矿山开采区3.557.500.445.002.000.066.57平均值周边基本农田区72.27100.6521.02372.7877.741.0714.20矿山开采区61.6146.3310.66113.6920.460.458.21标准差周边基本农田区49.5247.4910.34348.92117.180.544.65矿山开采区59.6540.6110.02296.4173.230.424.02变异系数/%周边基本农田区68.5047.2049.2093.60150.7050.4032.70矿山开采区96.8087.7094.10260.70358.0094.2048.902.2.2 矿山及其周边基本农田土壤肥力等级的综合评价 按综合评价模型，计算出不同研究区域土壤养分综合得分后进行统计描述。由表10可知，研究区土壤综合肥力总体得分范围为-2.727.65，整体IFI分值较低。从各采样区域来看，矿山开采区土壤综合肥力得分范围为-2.725.74，均值为-1.29；周边基本农田土壤得分范围为-2.187.65，均值为1.10。采用类平均法对土壤综合分值进行系统聚类分析，可以将采集样本分为3类，即第类IFI2.69、第类：1.30IFI2.69，第类：IFI-1.30，10 期陈柯罕等：赣南某稀土矿山及其周边基本农田土壤重金属分布特征及肥力等级评价研究117分别代表土壤肥力（高）、（中等）、（低）3个等级。从研究区土壤肥力所占比例来看，周边基本农田区域土壤高肥力水平（级）占比22.22%，中等肥力水平（级）占比60.49%，低肥力水平（级）占比仅有17.29%；矿山开采区土壤肥力水平主要为中等水平（级）和低级水平（级），占比分别为36.23%和60.87%，高肥力水平（级）占比仅为2.90%。浓度/（g/kg）图2 研究区内不同区域肥力指标的浓度分布肥力指标各等级占比/%肥力指标各等级占比/%图3 研究区内不同区域肥力指标的各等级占比表10 土壤肥力综合分值的统计描述及其分级占比研究区域样本数IFI变幅IFI均值不同肥力土壤所占比例/%（高）IFI2.69（中等）-1.30IFI2.69（低）IFI-1.30周边基本农田80-2.187.651.1022.2260.4917.29矿山开采区70-2.725.74-1.292.9036.2360.873 小结与讨论3.1 土壤pH值及重金属含量的空间分布特征土壤pH值是土壤重要的化学性质，是土壤形成过程中人为活动和自然因素等交互作用的结果25。本研究发现，研究区域内的土壤整体呈酸性，且pH值浓度在研究区域内分布较为均衡，变异系数仅为弱变异，推测诸如成土母质、地质背景、酸雨26等自然因素是造成土壤普遍呈酸性且区域时空变化差异较小的主要因素。由于生产年代久远，开采工艺及管理模式粗放，赣南地区离子型稀土矿山特有的开采及堆浸工艺导致当地土壤遭受到多种重金属元素的污染27。以往的稀土资源开采效率低下，导致土壤中残留过量的重金属和稀土元素，在地表径流、下渗等外力的综合作用下，重金属离子在空间上存在横向和纵向迁移的现象，土壤中过量的氨态氮含量也会与稀土元素发生阳离子交换吸附作用，进一步活化了稀土矿山中伴生的重金属离子，使其具有更强的迁移性28-29。本研究中调查区域内的矿山开采区及其周边基本农田区重金属Pb存在较大江 西 农 业 学 报35 卷118范围的超标，且两者Pb浓度存在显著的正相关关系，这表明以往区域内矿山的历史开采活动是造成Pb含量超标的主要因素，这与刘金辉30的结论一致。进一步表明矿山开采历史久远及人类生产活动是造成该区域Pb超标的主要因素。此外，研究区内土壤pH值与重金属Pb含量呈显著负相关，这表明在酸性土壤条件下，稀土矿山中伴生的重金属离子Pb更易释放至土壤中积累。周边基本农田区重金属Cd含量存在超标现象，且与矿山开采区Cd含量未见显著相关性，这很可能是由于周边基本农田区域内长期存在不合理耕作、施肥、污水灌溉等不合理的人为活动及农业管理措施所致。3.2 土壤肥力特征针对赣南典型稀土矿山后期的生态修复工作，植被重建和工程措施相结合是理想的生态修复途径，而植被重建及植物复绿又是矿山生态恢复的关键环节之一31，矿山开采区域内各项土壤肥力指标的高低直接影响到栽种植物的生长状况和矿山复绿的整体修复效果。本研究表明，研究区域内矿山开采区土壤肥力状况整体较差，土壤肥力贫瘠，各项肥力指标均明显低于周边基本农田区土壤，其中，低肥力水平的占比高达60.87%，高肥力水平的占比仅为2.90%，这是由于矿山开采活动后，地表土壤层变薄，雨水长期冲刷后水土流失严重，进而造成土壤营养严重缺失。本研究表明，在后续矿山植物复绿及植物配置栽种过程中，对矿山土壤结构及各项肥力指标重塑，以及原有土壤肥力培育均具有重要的现实意义。研究区内周边基本农田区域肥力等级状况良好，中等以上等级肥力的占比高达82.71%，仅有17.29%区域的肥力指标低下，在下一步的农业生产实践及水肥管理过程中，建议针对肥力管控工作按照区域采取“分区管理，以需定量，分期调控”的水肥管理措施，使肥料供应和当地农作物栽培过程中的养分需求达到数量上匹配、时间上同步、空间上耦合的效果，进而提升肥料利用率32。参考文献：1 孙锐,舒帆,郝伟,等.典型Pb、Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析 J.环境科学,2011,32(4):1146-1153.2 LiZY,MaZW,vanderKuijpTJ,etal.AreviewofsoilheavymetalpollutionfromminesinChina:Pollutionandhealthriskassessment J.TheScienceoftheTotalEnviro-nment,2014,468/469:843-853.3 ZhaoHR,XiaBC,FanC,etal.HumanhealthriskfromsoilheavymetalcontaminationunderdifferentlandusesnearDabaoshanMine,SouthernChina J.TheScienceoftheTotalEnvironment,2012,417/418:45-54.4 WuanaRA,OkieimenFE.Heavymetalsincontaminatedsoils:Areviewofsources,chemistry,risksandbestavai-lablestrategiesforremediation J.InternationalScholarlyResearchNotices,2011,2011:402647.doi.org/10.5402/2011/402647.5 蔡美芳,李开明,谢丹平,等.我国耕地土壤重金属污染现状与防治对策研究 J.环境科学与技术,2014,37(S2):223-230.6 陈晓杰,何政伟,薛东剑.基于模糊综合评价的土壤环境质量研究:以九龙县里伍铜矿区为例 J.水土保持研究,2012,19(1):130-133.7 杨军,陈同斌,雷梅,等.北京市再生水灌溉对土壤、农作物的重金属污染风险 J.自然资源学报,2011,26(2):209-217.8 陈玥,杨艳昭,闫慧敏,等.自然资源核算进展及其对自然资源资产负债表编制的启示 J.资源科学,2015,37(9):1716-1724.9 徐丰,李恒凯,王秀丽.离子吸附型稀土开采的环境问题及成本评估进展 J.稀土,2020,41(4):119-127.10 高志强,周启星.稀土矿露天开采过程的污染及对资源和生态环境的影响 J.生态学杂志,2011,30(12):2915-2922.11 陈照喜,王晓蓉,田笠卿,等.模拟酸雨下土壤中稀土元素的环境化学行为和植物可利用性研究 J.环境科学学报,1995,15(1):32-38.12 刘晖,俞莹,吴火亮,等.江西稀土矿山土壤修复与复绿的研究进展 J.南方林业科学,2020,48(6):74-78.13 苟帅帅,王明强,谢飞.活性土壤生态修复技术在废弃矿山复绿中的应用 J.世界有色金属,2020(23):215-216.14 李富平,贾淯斐,夏冬,等.石矿迹地生态修复技术研究现状与发展趋势 J.金属矿山,2021(1):168-184.15 厉雅华,张向前,安祺,等.耕地地力评价方法及实践应用研究进展 J.中国农学通报,2022,38(15):60-68.16 王杰,张春燕,卢加文,等.广安区柑橘土壤养分状况及综合肥力评价 J.土壤通报,2021,52(6):1360-1367.17 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