土壤环境质量的优劣直接影响着人类的生产、生 活和发展，然而工业化和农业现代化的迅速发展，使 越来越多的污染物累积到土壤环境中，农田土壤中重 金属的累积已经引起越来越多的公众关注^{[1, 2, 3, 4, 5]}。重金属 可以通过多种途径进入土壤，工业产生的三废，可通 过大气沉降、污灌、污泥农用途径进入土壤^{[2, 6, 7, 8, 9]}；农业 生产中化肥、有机肥和农药的不合理施用，可不同程 度污染农田生态系统^{[10, 11]}。重金属在土壤中的累积可 以通过食物链在生物体内富集，最终可能危害人体健 康^[12]。Cu 和Zn 虽然是植物和人体必需的营养元素，但是超过一定的限值也会对植物和人体产生危害^[13]。 Cu和Zn 作为饲料添加剂在饲料生产中的广泛使用， 使有机肥料中的Cu、Zn 含量明显增加，并随着肥料 的施入在农田中积累^{[11, 14]}。Cu 和Zn 很容易在土壤中 累积并在农产品中富集，通过食物链在动物及人体内 富集，影响人体健康。

伊犁州作为新疆乃至西部重要的生态农林牧资 源基地，是发展生态产业基地的最佳区域之一。然而 作为绿色食品和有机食品的生产基地，其产地环境条 件必须符合标准的要求，因此对该地区的环境评价是 必不可少的，而土壤环境是评价的重要环节之一。本 研究对新疆伊犁州的农用土壤重金属含量进行了取 样分析，并进行了质量评价，研究结果有助于了解伊 犁州土壤中Cu 和Zn 的含量水平，为该地区绿色食 品和有机食品的基地建设提供指导。 1 材料与方法 1.1 研究区概况

伊犁哈萨克自治州位于祖国西北边陲，新疆西 部，三山环抱。伊犁河谷年有效积温达3 170~4 100 益，日照可达2 820 h，地理坐标为东经81°26′~81°37′， 北纬43°49′~43°53′。据全国第二次土壤普查结果伊 犁河谷土壤类型主要有：潮土、灌耕土、草甸土、沼泽 土、黑钙土、灌耕黑钙土、栗钙土等，且土壤呈现“两 高”“一厚”“微碱性”的特点，“两高”指有机质含量高、 速效钾含量高；“一厚”指土层厚，一般>1 m；“微碱性” 指土壤pH值中偏微碱，范围为7.3~8.4之间。 1.2 样品采集与分析

考虑地形地貌、土壤类型、植被类型及空间均匀 性与代表性等因素，依据绿色食品产地环境技术条件 （NY/T 391—2013）中的相关规定，对伊犁州耕地土壤 进行了布点采样。在全州8 个县共设置采样点600 个，较均匀地分布于各县所辖乡镇的自然村，平均每 个村采样1~2 个，各乡平均10~20 个样，样点分布图 见图 1。采样选择有代表性的田块，5~10 点混合，采样 深度为0~20 cm表土层。

图 1 新疆伊犁州农用土壤采样点分布示意图 Figure 1 Distribution of the sampling sites in Ili District,Xinjiang

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土壤样品自然风干，剔除样品中植物根系，用木 棍碾碎，先过60 目筛，之后样品通过四分法分取其中 一部分，用研钵研磨过100 目尼龙网筛，样品存放于 自封袋中待测，整个过程避免与含重金属元素的物品 接触。样品通过王水（HCl:HNO₃=3:1）浸泡过夜，之 后微波消解（美国CEM 公司，MARS5）。消解液用火 焰-原子吸收分光光度计（TAS-990）进行浓度测定， 测定方法Cu、Zn 的检出限分别为0.006 mg·L^-1 和 0.002 mg·L^-1。样品消解过程中使用的各种酸均为优 级纯，分析过程加入空白及国家土壤标准样品GSBZ 50011-88（ESS-1）进行分析质量控制，分析过程中Cu 和Zn 回收率分别达到95%~110%和90%~118%。 1.3 数据处理与评价标准

测定数据用Excel 进行分析，采用Sigmaplot 软 件进行图表的制作，同时为了进一步对重金属含量、 重金属空间结构特征进行分析，采用重金属半方差函 数模型和普通克里格插值法，借助ArcGIS9.2 软件绘 制土壤中Cu 和Zn 含量的克里格插值图。

本研究的目的是评价新疆伊犁州的土壤环境是 否符合我国绿色食品和有机食品对产地环境的要求， 因此本文采用2013 年农业部颁布的“绿色食品产地 环境技术条件”（NY/T 391—2013）以及2011 年国家 质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会颁 布的“中国有机产品标准”（GB/T 19630—2011）中的 要求进行评价。按照中国有机产品标准的要求，有机 产品的产地环境质量应符合国家环境保护总局1995 年颁布的“土壤环境质量标准”（GB 15618—1995）中 的二级标准。绿色食品和有机食品的产地土壤环境评 价标准见表 1。由于伊犁州土壤pH值中偏微碱，范围 为7.3~8.4 之间，因此评价时参考pH 6.5~7.5 规定的 限值。

表 1 土壤重金属含量评价标准（mg·kg^-1） Table 1 Standards for evaluating soil element contents in agricultural soils（mg·kg^-1）

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2.1 伊犁州土壤Cu 和Zn含量统计

伊犁州土壤Cu 和Zn 含量统计分析见表 2。由表 2 可以看出，新疆伊犁州土壤中的Cu、Zn 含量范围分 别为11.07~59.90 mg·kg^-1和39.58~160.40 mg·kg^-1，平 均值分别为28.68 mg·kg^-1和83.17 mg·kg^-1。与表 1 中的评价标准相比，所有采样点的Cu 和Zn含量均符合 我国有机食品和绿色食品对产地环境的要求。由于新 疆伊犁河谷重工业企业较少，基本上没有大的污染 源，空气质量、水质质量均符合国家相应的质量标准， 农药、化肥的使用量也低于全国标准^[15]。因此土壤采 样的分析结果也表明该地区土壤中Cu 和Zn 含量均 没有超过标准规定的限值。

表 2 伊犁州土壤Cu 和Zn 含量统计分析（mg·kg^-1） Table 2 Statistical analysis of Cu and Zn contents in the agricultural soils of Ili District（mg·kg^-1）

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但是与我们国家20 世纪80 年代新疆土壤Cu、 Zn 元素背景值相比较^[16]，土壤中的Cu、Zn 的平均含 量均有所增加，分别增加了7%和21%。变异系数是 反映样品变异程度的一个统计量，能在一定程度上反 映样品受人为影响的程度，从变异系数来看（表 2）Cu 元素的变异系数比Zn高，达到30.07%，Zn为19.71%。 以上分析表明，在人为活动的影响下，伊犁州土壤中 Cu和Zn 已经存在一定程度的累积，但是污染风险相 对较小。

伊犁州全州土壤中Cu、Zn 含量的频数分布图见 图 2。全州土壤Cu、Zn 含量Sigmaplot 盒状图见图 3。 由图 2 及图 3 可以看出，新疆伊犁州土壤中的Cu、Zn 含量盒状图与频数分布图呈现出相同的规律。土壤中 Cu 的含量约有85%的数据分布在20~40 mg·kg^-1 之 间；同时土壤中的Zn 含量有90%分布在60~110 mg· kg^-1之间。

图 2 伊犁州土壤Cu、Zn 含量统计 Figure 2 Statistics of Cu and Zn contents in the agricultural soils of Ili District

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图 3 伊犁州土壤Cu、Zn 含量分布 Figure 3 Distribution of Cu and Zn contents in the agricultural soils of Ili District

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伊犁州8 个县土壤中Cu、Zn 含量统计分析见表 3 和表 4。伊犁州8 个县的自然环境包括海拔、气候、 植被等都有各自的特点，土壤的性质受各种因素的影响也有所差异，土壤中的重金属元素的含量分布也有 所不同。8 个县中特克斯县土壤中Cu 的平均含量最 高，霍城县最低，最大值出现在尼勒克县。而Zn 的平 均含量伊宁县最高，察县最低。从各个县的检测分析结果来看，伊犁州8 个县土壤中Cu 和Zn 的含量均 没有超过绿色食品和有机食品产地规定的限值。

表 3 伊犁州8 县土壤Cu 含量统计表（mg·kg^-1） Table 3 Statistical analysis of Cu content in the agricultural soils of eight counties（mg·kg^-1）

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表 4 伊犁州8 县土壤Zn 含量统计表（mg·kg^-1） Table 4 Statistical analysis of Zn content in the agricultural soils of eight counties（mg·kg^-1）

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然而，各个县中Cu 和Zn 平均含量与新疆土壤 Cu 和Zn 元素背景值相比较各不相同（表 3 和表 4）。 其中霍城和巩留土壤中Cu 的平均含量低于背景值， 其余各县均高于背景值，特克斯县土壤中Cu 的平均 含量比背景值高75%；而8 个县中Zn 的平均含量均 高于背景值，伊宁县土壤中Zn 的平均含量比背景值 高33%。由于该地区的灌溉用水和空气质量较好，因 此土壤中Cu和Zn的累积主要是由于农用物质，例如 化肥和有机肥的施用^{[6, 17]}以及含铜制剂的使用^{[6, 14, 18]}。

虽然各县中土壤Cu 和Zn 含量均符合产地环境 要求，但是大多高于背景值，表明Cu 和Zn 在土壤中 产生了累积。

伊犁州8 个县土壤Cu、Zn 含量Sigmaplot 盒状图 见图 4。从图 4 可以看出，伊犁州8个县土壤中Cu 的 含量特克斯县较其他7 个县偏高，其次是新源县；8 个县土壤中Zn含量差异不大。

图 4 伊犁州8 个县土壤Cu、Zn 含量分布情况 Figure 4 Distribution of Cu and Zn contents in the agricultural soils of eight counties

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克里格插值是对离散变量进行连续无偏插值的 可靠方法，插值结果可以直观地呈现出重金属元素的 空间分布特征^[19]。根据重金属元素分布形态，利用Arc- GIS9.2 软件中的地统计模块对Cu、Zn 2种元素进行普通克里格插值，最后得到伊犁州土壤中Cu、Zn 含 量的空间分布图见图 5和图 6。从图中可以看出伊犁州土壤中的Cu、Zn 含量在各县的差异较大，Cu 含量 较高的2 个县为特克斯与新源县；Zn 在全州的分布差异不大，这与以上分析结果一致。

图 5 伊犁州土壤Cu 含量空间分布情况 Figure 5 Spatial distribution of Cu content in the agricultural soils of Ili District

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图 6 伊犁州土壤Zn 含量空间分布情况 Figure 6 Spatial distribution of Zn content in the agricultural soils of Ili District

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（1）新疆伊犁州8 个县的农用土壤中Cu、Zn含量 均符合绿色食品产地环境技术条件以及中国有机产 品的产地环境质量要求。所有采样点土壤中Cu、Zn 含量均没有发现超标现象，该地区土壤中的Cu、Zn 含量环境污染风险不大。

（2）虽然土壤中Cu、Zn 含量没有发现超标现象， 但是与该地区20 世纪80年代的土壤背景值相比，有 上升的趋势，Cu 和Zn 的算术均值分别升高了7%和 21%。