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user: 2. 材料与方法 2.1. 样品采集与处理 本研究选用大棚生菜土和草莓土作为研究对象，是北方地区具有代表性的两种大棚土壤。一方面，生菜和草莓具有一定的经济价值，在北方地区的大棚种植较为普遍；其次，大棚生菜和草莓种植期与收割期较为接近，通过对比可以得出不同类型土壤的性质差异。选取的生菜大棚和草莓大棚常年种植生菜和草莓，6月将玉米秸秆与土壤混合，7月添加5方自制有机粪肥和土的混合物作为底肥，覆膜高温杀菌约1个月，之后利用模具人工成垄，并于8月底9月初在草莓大棚播种草莓，9月中下旬在生菜大棚种植生菜，12月份生菜和草莓都到达了成熟期。在生菜大棚和草莓大棚内采用等距取样法进行样品采集，生菜每隔16垄、草莓每隔25垄取耕作层(0~20 cm)的农田土壤1 kg，分别取5次，当场充分混匀，采用四分法平铺成圆形，分成四等分，取相对的两份混合，然后再平分，直到样品大约为1 kg为止。将所采集的土壤样品带回实验室，摊平在塑料薄膜上，室温自然风干，避免阳光照射。样品风干后用陶瓷研钵研磨，使土壤样品全部通过100目尼龙筛，分装、备用。 河北省作为我国畜牧业最发达的地区之一，规模化养殖场畜禽粪便有机肥的农田利用是最经济有效的资源化利用和污染控制途径 [ 17 ] 。生菜种植和草莓种植每年都施加有机粪肥，生菜和草莓种植过程中施肥分为底肥与追肥。粪肥取自周边小型养殖场，夏天将粪肥进行堆放发酵。草莓的生长过程中每月施用2~3次粪肥，每次用量大约为7.5方/亩。种植生菜时，从种植到收割追肥两次，每次施用有机粪肥为10方/亩。自制有机粪肥是鸡粪有机肥，鉴于鸡的生理特点，鸡摄入的饲料并没有完全消化吸收，约有40%~70%的营养物被排出体外，因此鸡粪在所有禽畜粪便当中养分是最高的。采用好氧发酵，将鸡粪的蛋白质等大分子分解成小分子，作物可直接吸收。通过生物技术，将鸡粪进行灭菌、无害化处理和腐熟彻底，生产出来的有机肥料在所有有机肥料中是最好的。自制鸡粪有机肥是先在鸡粪中加入适量酵母拌匀，放在阳光下曝晒，发酵过程中做好水分管理，翻动混合物进行温度调节。最后将这些经过发酵处理的腐熟鸡粪有机肥贮存起来，待需要的时候再取出来施用。所施用有机粪肥中的重金属含量见表1。 Table 1 Heavy metal content in organic fertilize 指标 Zn Ni As Cd Pb Cr Cu 含量(mg/kg) 135.7 19.6 5.8 0.04 6.6 38.8 低于检测线(<0.0005%) 表1. 所施用有机粪肥中的重金属含量 2.2. 样品测定与分析 土壤pH值测定：称取过100目尼龙筛的风干土壤10 g，放入装有25 ml去离子水的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀后，放置30 min钟后取上清液用pH计(雷磁PHS-3C型)进行测定。土壤样品经HNO 3 -HCI-HCIO 4 消煮，土壤中Zn、Ni、Cu和Cr采用iCE3300 AAS原子吸收光谱仪测定 [ 18 ] [ 19 ] ；Pb和Cd采用AI1200石墨炉原子吸收光谱仪进行测定 [ 20 ] ；As含量采用AFS-230型双道原子荧光光度计测定 [ 21 ] 。样品在测试过程中通过平行双样方式进行质量控制。 2.3. 评价标准与方法 2.3.1. 重金属含量评价标准 土壤中重金属含量的评价标准采用(GB 15618-2018)《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》要求进行。根据标准中的农用地土壤风险筛选值与实际土壤中重金属含量的关系，划分重金属元素污染风险和进一步环境质量评估。风险筛选值的具体数值见表2。农用地土壤风险筛选值是指农用地土壤中重金属污染物的含量等于或低于该值，对农产品的质量安全、农作物生长或土壤生态环境的风险低，一般情况下可以忽略 [ 22 ] ；若超过该值的，对农产品的质量安全、农作物生长或土壤生态环境可能存在风险，应当加強土壤环境监测和农产品协同监测，原则上应该采取措施进行修复，以保障安全利用 [ 22 ] 。 2.3.2. 评价方法 1) 单因子污染指数法 单因子污染指数法是指某种重金属污染物的实测值与该重金属的评价标准的比值，用得出的比值对土壤环境的污染程度进行评判分级，确定土壤污染程度的方法 [ 23 ] 。 Table 2 Screening value of soil pollution risk of agricultural land (mg/kg 序号 污染物项目 风险筛选值 pH ≤ 5.5 5.5 < pH ≤ 6.5 6.5 < pH ≤ 7.5 pH > 7.5 1 镉(Cd) 水田 0.3 0.4 0.6 0.8 其他 0.3 0.3 0.3 0.6 2 砷(As) 水田 30 30 25 20 其他 40 40 30 25 3 铅(Pb) 水田 80 100 140 240 其他 70 90 120 170 4 铬(Cr) 水田 250 250 300 350 其他 150 150 200 250 5 铜(Cu) 果园 150 150 200 200 其他 50 50 100 100 6 镍(Ni) 60 70 100 190 7 锌(Zn) 200 200 250 300 表2. 农用地土壤污染风险筛选值(单位mg/kg) 注：① 重金属和类重金属As均按元素总量计。② 对于水旱轮作地，采用其中较严格的风险筛选值。 其计算公式为： P i = C i S i (1) 式中：P i 为土壤中污染物i的单因子污染指数；C i 为土壤中污染物i的实测含量，单位与S i 保持一致；S i 为土壤污染物i的评价标准量，以国家标准农用地土壤污染风险筛选值作为评价标准。P i 越大，其受污染程度越高，不同的单因子污染指数对应的土壤污染超标等级见表3。 Table 3 Evaluation of soil heavy metal content by single factor index metho 等级 单因子污染指数P i 评价等级 1 P i ≤ 1 无污染 2 1.0 < P i ≤ 2.0 轻微污染 3 2.0 < P i ≤ 3.0 轻度污染 4 3.0 < P i ≤ 5.0 中度污染 5 P i > 5.0 重度污染 表3. 土壤重金属含量单因子指数法评价超标分级标准 2) 内梅罗综合污染指数法 内梅罗综合污染指数法用来评价土壤综合超标或污染情况，突出最高一项超标指数的作用 [ 24 ] 。 计算公式如下： P 综 = ( P i max ) 2 + ( P ¯ i ) 2 2 (2) 式中：P 综 为土壤综合评价指数；P i max 为重金属单因子污染指数最大值。 P ¯ i 为土壤各重金属单因子污染指数平均值。 其计算公式为： P ¯ i = 1 n ∑ i = 1 n P i (3) 内梅罗综合污染指数高低对应的土壤污染超标等级及水平参见表4。 Table 4 Evaluation of soil heavy metal content by Nemerow comprehensive pollution index metho 等级 综合污染指数P 综 污染程度 1 P 综 ≤ 0. 7 未超标 2 0.7 < P 综 ≤ 1 轻微超标 3 1.0 < P 综 ≤ 2.0 轻度超标 4 2.0 < P 综 ≤ 3.0 中度超标 5 P 综 > 3.0 重度超标 表4. 土壤重金属含量内梅罗综合污染指数法评价超标分级标准 3) 地累积指数法 地累积指数I geo ，也被称为Muller指数。地累积指数除了考虑到地球化学背景值对重金属污染物的影响，还能够评估人为活动对重金属累积的作用 [ 25 ] 。 该指数的计算公式如下： I g e o = log 2 [ C i / ( k B i ) ] (4) 式中：C i 为重金属在土壤中的实测值(mg/kg)，B i 为重金属的土壤背景值，本研究以河北省的土壤背景值为标准 [ 26 ] ，Zn、Ni、As、Cd、Pb、Cr和Cu的土壤背景值分别为78.4、30.8、13.6、0.094、21.5、68.3和21.8 mg/kg，k为修正背景值波动而设定的系数(一般k为1.5)。依据地累积指数法把重金属的污染累积程度确定为从无污染到极强污染的七个等级，见表5。 Table 5 Geoaccumulation index and heavy metal pollution leve 地累积指数I geo ≤0 0~1 1~2 2~3 3~4 4~5 >5 级数 0 1 2 3 4 5 6 污染等级 无 无-中 中 中-强 强 强-极强 极强 表5. 地累积指数与重金属污染等级 4) 潜在生态危害指数法 潜在生态危害指数法是目前最为常用的评价土壤(沉积物)重金属污染程度的方法之一，由瑞典著名地球化学家Hakanson在1980年提出，它结合化学、生物毒理学、生态学等方面的内容，以定量的方法划分出重金属潜在危害的程度 [ 27 ] 。徐争启等人 [ 28 ] 重新修正计算了此方法中重金属的毒性系数，毒性系数反应重金属的毒性强度。 潜在生态危害指数的计算方法如下： C f i = C D i C R i (5) E r i = T r i × C f i (6) R I = ∑ E r i = ∑ T r i × C f i (7) 式中： C f i 是重金属的污染指数； C D i 为土壤重金属实测值； C R i 为土壤背景值； E r i 是单种重金属的潜在生态危害系数； T r i 是重金属的毒性系数，Zn、Ni、As、Cd、Pb、Cr和Cu的毒性系数分别为1、5、10、30、5、2和5。RI是多种重金属潜在生态危害指数。潜在生态危害分级标准见表6。 Table 6 The relationship between index and classification of potential ecological hazards caused by heavy metal pollutio 单种重金属的潜在生态危害 系数( E r i )范围 单因子污染物生态危害程度 潜在生态危害指数(RI)范围 总的潜在生态危害程度 E r i < 40 轻度 R I < 150 轻度生态危害 4 0 ≤ E r i < 8 0 中度 150 ≤ R I < 300 中度生态危害 80 ≤ E r i < 160 强 300 ≤ R I < 600 强生态危害 160 ≤ E r i < 320 很强 R I ≥ 600 很强生态危害 E r i ≥ 320 危险级 表6. 重金属污染潜在生态危害指标与分级关系