1923 lines
394 KiB
Plaintext
1923 lines
394 KiB
Plaintext
|
前言
|
|||
|
|
第九章 浙江省农业土壤环境与特色农产品布局规划
|
|||
|
|
第一节 浙江省主要特色优势农产品发展现状
|
|||
|
|
一、主要农产品竞争力优势分析
|
|||
|
|
（一）浙江省主要农产品（种植业）发展状况
|
|||
|
|
1.特色蔬菜
|
|||
|
|
莲藕（千岛湖）、莼菜（浙江杭州）、藠头（浙江天台）、芋头（浙闽区）、竹笋（东南区）、荸荠（浙皖赣区）、黑木耳（浙闽区）。
|
|||
|
|
2.特色果品
|
|||
|
|
砂梨（浙江中部）、特色桃（苏浙沪区）、杨梅（浙闽大部）、枇杷（浙闽粤）、特色柚（浙江中南部）、山核桃（浙皖天目山区）、香榧（浙江会稽山脉）。
|
|||
|
|
3.特色饮料
|
|||
|
|
绿茶（浙闽丘陵区）。
|
|||
|
|
4.特色花卉
|
|||
|
|
鲜切花（浙江东北）、盆栽花卉（浙江中北部）。
|
|||
|
|
5.特色纤维
|
|||
|
|
蚕茧（浙西北）。
|
|||
|
|
6.中药材
|
|||
|
|
浙贝母（浙江中部）。
|
|||
|
|
（二）主要农产品竞争力状况分析
|
|||
|
|
1.主要农产品在国内外市场上具有产量优势
|
|||
|
|
（基础竞争力） 浙江省的油菜籽、茶叶、水果、水产品等在国内外占有明显的产量优势。据《中国统计年鉴—2007》，2006年浙江农产品在全国排名前10位的见表9-1。
|
|||
|
|
表9-1 2006年浙江农产品产量在全国排名前10位的产品
|
|||
|
|
同时，浙江省以柑橘为原料的橘子罐头出口量占世界的1/2；绿茶占全球贸易总量的近50%；蔬菜种植面积、产量和出口量近年来虽增长较快，但在全国所占的比重都相对较小，而浙江的榨菜、花菜、西兰花等在国内则有重要影响，是全国的重点产区。
|
|||
|
|
农产品的竞争力最终是由市场来决定，采用市场优势指数作为产品竞争能力的主要分析指标（可用产品的生产能力和市场销售情况综合比较。若市场优势指数大于1，表明该产品具有较强市场竞争力）对浙江全省10个代表性农产品进行分析比较（表9-2），表明浙江省农产品的市场优势度呈明显结构性差异。其中竹笋、水产品、林特产品、茶叶、蜂产品市场优势度较大，有些产品（如柑橘）虽有一定优势，但与福建、广东相比仍有明显差距。
|
|||
|
|
表9-2 浙江省主要农产品市场优势指数比较
|
|||
|
|
2.浙江省主要出口农产品优势特征明显（国际竞争力）
|
|||
|
|
2006年，浙江省农副产品进出口贸易总额86.97亿美元，占全省进出口贸易总额的6.25%。其中，农副产品出口额达到60.23亿美元，占全省出口贸易总额5.97%。2006年浙江省农产品进出口贸易总额达44.61亿美元，其中出口26.86亿美元，实现农产品出口额在全国各省、自治区、直辖市中连续第七年排名第三。从具体品种上看，浙江省柑橘属水果罐头出口量值分别为17.9万t和1.31亿美元；茶叶出口量值分别为16.75万t和2.91亿美元，分别占全国的58.42%和53.2%；羽绒羽毛出口量值分别为1.49万t和1.32亿美元，分别占全国的45.6%和42.5%，出口量值均列全国第一。另外，竹子出口量值分别为0.81万t和287万美元，分别占全国的7.9%和10.6%，列全国第二位和第三位；水产品出口量值分别为40万t和11.9亿美元，分别占全国的13.3%和12.7%，均列全国第四位；蔬菜出口量值分别为20.3万t和2.99亿美元，分别占全国的3.57%和7.52%，列全国第六位和第四位。
|
|||
|
|
最近几年，农产品出口值在浙江省外贸出口总值中所占的相对比重虽有所下降，但绝对数量和金额则逐年上升，农产品出口对农业发展的贡献也越来越大，在农业总产值中所占比重逐年增加，农产品出口额占全省农林牧渔业总产值的12.87%。因此，浙江省在茶叶、蔬菜、水果、水产品等几大类农产品在国际上具有相对较高的竞争力（比较美国、日本等国家），而且这些产品均属于大类产品，所涉及范围较广，浙江省优势十分明显，可发展空间广阔，是未来农业发展的重点。
|
|||
|
|
采用出口倾向指数（指一定区域产品出口占整个产品产值比重与全国平均水平之比）
|
|||
|
|
对浙江省大宗出口农产品进行比较分析（图9-2），可见：除禽类外，竹笋、蔬菜、生猪、水产品、茶叶等均具有较强的出口竞争优势，其中蔬菜、竹笋、蜂产品、中药材都是近十年快速发展的出口优势农产品。
|
|||
|
|
图9-2 浙江省主要农产品出口倾向指数
|
|||
|
|
3.农产品的产业化发展初具规模（规模竞争力）
|
|||
|
|
农产品的产业化经营是提升农产品核心竞争力的重要措施。目前，浙江省有各类农业产业化经营组织6883个，其中加工型龙头企业3255个，中介组织带动的2311个，专业市场605个，其他类型712个，带动全省1/2的农户，联接基地77.2万hm2，其中销售超亿元的农业龙头企业68家。围绕全省的主导产业，我省组建了茶叶、蔬菜、柑橘等20多个主要农产品的行业协会；专业合作社和行业协会发展到3400多个、会员25万个；专业农户60万户。
|
|||
|
|
浙江省的水产品、蔬菜瓜果、茶叶、双低油菜、食用菌等特色农产品已呈现出区域化布局、集约化经营、专业化生产的格局。特色优势农产品基地规模迅速扩大，全省有无公害农产品基地5500个，绿色食品标志产品160只。形成了一批具有出口竞争优势的农业龙头企业和品牌产品，年出口额超1亿美元的有水产品、罐头、茶叶等八大类农产品。全省主导产业、精品农业基本形成产加销、贸工农一体化的农业产业化经营体系。
|
|||
|
|
二、主要特色优势农产品区域分布
|
|||
|
|
（一）粮油类
|
|||
|
|
1.专用水稻
|
|||
|
|
（1）产业现状。水稻是浙江省重要农作物之一，2002年播种面积占农作物总播种面积的38%。发展专用早稻和优化晚稻品质对确保储备粮源、提高农民收入、增强稻米产品竞争力、保持粮食综合生产能力具有重要意义。
|
|||
|
|
（2）优势区域。金衢地区是浙江省专用水稻（粮食专项储备轮换粮粮源、饲料工业和食品加工业原料）发展优势区域，杭嘉湖宁绍地区是全省优质食用晚稻发展的优势区域。
|
|||
|
|
2.双低油菜
|
|||
|
|
（1）产业现状。由于人口增长、生活水平提高以及养殖业的迅速发展，我国植物油和饲用饼粕的消费量大幅度增长，产需矛盾突出，市场需求潜力大。浙江省属长江流域冬油菜区，是我国油菜主产区之一，常年种植面积26.7万hm2左右。主要分布于浙北平原和金衢盆地，具有产区集中、单产水平高、品种和栽培技术好的优势。近年来，积极发展双低油菜，油菜品质改良取得成效，双低油菜的种植比例达75%以上，高于全国平均水平。同时，浙江省油脂加工能力较强，全省油菜籽年加工量逾200万t。
|
|||
|
|
（2）优势区域。重点为嘉湖平原、金衢盆地2个双低油菜优势区。优势区域主要有长兴、南浔、吴兴、德清、平湖、海宁、秀洲、海盐、兰溪、龙游、江山等11个县（市、区）。
|
|||
|
|
（二）蔬菜瓜类
|
|||
|
|
1.产业现状
|
|||
|
|
蔬菜是浙江省的大宗优势农产品。2006年播种面积达到67.19万hm2，总产量1796.54万t，产值200.76亿元，生产总量和生产总值居全省种植业首位，年出口创汇近3亿美元。浙江的榨菜、花菜、西兰花等在国内有重要影响，是全国的重点产区。浙江省自然条件优越，蔬菜品种资源丰富，常年种植蔬菜种类50余种，夏季能利用山区气候等自然条件发展高山蔬菜生产，成为辐射上海、江苏和省内市场的最佳高山蔬菜产区。秋、冬、春季露地蔬菜与长江以北地区生产的同类蔬菜相比，有明显的季节差，具有时空互补性。我国蔬菜成本较发达国家低，只有日本等蔬菜市场价格的1/10左右，具有明显的价格竞争优势。因此浙江省的蔬菜无论在国内还是国外仍有较大的市场拓展空间。
|
|||
|
|
2.优势区域
|
|||
|
|
重点发展浙北—浙东南沿海鲜菜和加工、出口蔬菜产业带。主要布局在杭州、宁波和温州三市市郊以及长兴、吴兴、秀城区、嘉善、平湖、桐乡、海宁、余杭、萧山、上虞、余姚、慈溪、三门、临海、黄岩、路桥、温岭、瑞安、乐清、平阳、苍南等21个县（市、区）；西部和中南部高山蔬菜、特色蔬菜产区，重点布局在临安、富阳、建德、诸暨、义乌、婺城、浦江、磐安、武义、嵊州、新昌、天台、仙居、莲都、缙云、遂昌、松阳、文成、泰顺、永嘉、江山等21个县（市、区）。
|
|||
|
|
（三）水果
|
|||
|
|
1.产业现状
|
|||
|
|
浙江省适宜多种干鲜果生长，主栽品种有柑橘、杨梅、梨、桃、葡萄、枇杷、香榧、山核桃、板栗等。2006年全省水果产量650万t，其中柑橘产量占27.5%。从长远看，浙江省柑橘、杨梅、早熟梨、香榧、山核桃等干鲜果品具有较强的市场竞争力和发展前景。一是生产基础较好。浙江省的柑橘生产在全国名列前茅，杨梅生产一直处于全国首位，南方早熟梨生产独具优势。拥有玉环柚、常山胡柚、东魁杨梅等一批名优水果品种。通过实施水果优质工程和产业化建设，干鲜果单位面积产量处于全国领先水平，已拥有一批如黄岩罐头集团、浙江天子果业有限公司等有相当实力的水果生产、加工和销售龙头企业。二是产品出口优势明显。浙江省宽皮柑橘生产成本大约为美国的1/2，日本的1/20，具有价格竞争优势。柑橘罐头加工和出口占全国的2/3以上，占国际贸易量的50%左右，具有绝对竞争优势。近5年国际宽皮柑橘消费增长较快，浙江作为宽皮柑橘适生区，只要优化品种结构，延长采摘期，提高果品质量，提升加工包装层次，有望增加鲜果出口。香榧、山核桃等浙江省特有的珍稀干果品种，风味独特、营养丰富，栽培地域性强，产品一直供不应求，市场空间大。
|
|||
|
|
2.优势区域
|
|||
|
|
（1）柑橘。浙东南温州蜜柑产区，重点在临海、黄岩、温岭、三门、象山、宁海、乐清、瓯海等8个县（市、区）。
|
|||
|
|
浙西南椪柑产区，重点在柯城、衢江、龙游、莲都等4个县（区）。
|
|||
|
|
柚类和杂柑生产基地，主要在玉环、苍南、常山等3个县。
|
|||
|
|
（2）杨梅。主要布局在黄岩、临海、仙居、青田、余姚、慈溪、瓯海、永嘉、瑞安、定海等10个县（市、区）。
|
|||
|
|
（3）梨。主要布局在慈溪、余姚、仙居、桐庐、义乌、东阳、松阳等7个县（市）。
|
|||
|
|
（四）茶叶
|
|||
|
|
1.产业现状
|
|||
|
|
浙江是茶树最适生长区之一，茶叶生产历史悠久，是传统的优势产业。浙江省茶叶生产以绿茶为主，主要集中在浙西北、浙东、浙南三个茶区。据浙江省农业厅经济作物管理局介绍，2006年全省茶园总面积17.3万hm2，总产值56.1亿元。茶园面积和产值分列全国第三和第一位。茶叶是浙江省的重要出口产品。珠茶、眉茶、蒸青茶、名优茶等在国际贸易中有较高的市场占有率。2006年出口绿茶15.98万t，分别占全国和世界绿茶出口总量的73.07%和60%。加入WTO后，有利于浙江省进一步扩大绿茶出口。在国内市场，随着居民收入的增加，名优茶消费水平也将不断提高。
|
|||
|
|
2.优势区域
|
|||
|
|
重点建设浙西、浙东、浙南三个优势产区。浙西产区利用生态环境优越的优势，重点发展名优茶、有机茶和出口眉茶。主要分布在开化、淳安、桐庐、临安、建德、余杭、西湖、安吉等8个县（市、区）。浙东产区利用规模大、产业化程度高的优势，重点扶持和发展名优茶、珠茶和外向型出口加工企业。主要分布在新昌、嵊州、绍兴、诸暨、武义、余姚、宁海、天台、等8个县（市）。浙南产区利用气候回暖早和自然环境污染少的优势，重点扶持特早名优茶、有机茶和高山优质绿茶。主要分布在泰顺、遂昌、松阳、景宁、龙泉、庆元等6个县（市）。
|
|||
|
|
第二节 基于土壤环境调查的农业特色优势产业综合区划
|
|||
|
|
一、农业土壤环境与农业区划
|
|||
|
|
农业土壤环境是对农业生产影响最为深刻的因素之一，农业土壤环境的特点及其状况是农业自然条件研究的重要内容。长期以来，由于受学科局限，传统农业区划工作更多的把重点放在了与农业生产有关的土壤理化性状及肥力、气候条件、地形地貌等方
|
|||
|
|
图9-3 农业土壤环境调查与农业区划关系
|
|||
|
|
面，以及一些零星的、局部的农业地质研究，难以为农业区划提供科学有效的技术支持。我国社会经济的快速发展对农业生产、农业区划提出了新的要求，农业区划必须通过技术革命才能实现其创新，满足新时期农业发展的需要。农业土壤环境调查通过系统的区域立地地质背景调查、土壤地球化学调查、水文地质调查、特种农业地质资源调查及农业土壤环境研究与评价，获得了大量的实际资料和研究成果，这些成果为阐明农业自然资源条件、揭示农业地域分布规律、实现农业土壤环境区划提供了基础依据。图9-3表示了浙江省农业土壤环境调查成果与农业区划的密切关系（周国华等，2007）。
|
|||
|
|
农业地域分异，农业生产力配置，社会经济与技术发展，市场对农产品质和量的需求及变化趋势，人口、资源、环境的协调平衡，是农业区划的基础和重要依据。
|
|||
|
|
二、农业特色优势产业区划原则
|
|||
|
|
（一）因地制宜、发挥优势的原则
|
|||
|
|
适宜性，就是要坚持实事求是的原则。某种资源或自然条件，对某项农业生产可能是有利的，但对另一项农业生产则可能是不利的。因地制宜、扬长避短、协调平衡是农业自然资源合理开发利用的基本准则。以农业自然资源对农业生产的适宜性为前提，结合当地经济社会发展、区域农业发展的需要，综合考虑经济效益和生态效益，在全面分析评价基础上进行区划。
|
|||
|
|
（二）注重基础、强化特色的原则
|
|||
|
|
适宜种，但并不一定能种得好，种得好并不一定能卖得好。在评价区域农业资源优势的时候，要注意在更大范围进行比较权衡，通过对比作出最优化选择。充分发挥当地名特优农产品和自然资源的最大优势，提高农产品的市场竞争力，发展具有地方特色的高效农业，是农业区划的重要原则。另外，要考虑产地现有的农业生产基础设施、产业化程度、区位交通等基础条件，使区划成果符合当地实际，易推广实施。
|
|||
|
|
（三）协调发展、统筹兼顾的原则
|
|||
|
|
农业区划不是单纯的地学问题，必须综合考虑并利用气象、水、生物、土地利用以及社会经济等相关资料和成果，注重农业资源的整体性和区域农业经济发展定位，同时强调经济、社会和生态效益并重的原则。科学的决策需要多部门、多学科、全社会的共同参与，要统筹兼顾，加强部门间、区域间联合协作，调动各方积极性，应充分结合各部门已有的农业发展规划，使区划成果具有科学性、实用性。
|
|||
|
|
（四）优化配置、合理分工的原则
|
|||
|
|
打破行政区域界限，根据不同农业地区的主体功能定位，明确特色优势产业布局和产业发展目标，在严格保护耕地和重点生态功能区的基础上，促进生产要素在空间和产业上的优化配置，引导农业结构调整向有利于保护耕地的方向进行，加快形成区域特色鲜明、产业分工合理、产业体系完备的农业发展新格局。
|
|||
|
|
特别是空间和产业上的优化配置，通过合理规划，切实保护耕地资源的数量和质量，实现耕地总量动态平衡，使耕地质量有所改善，确保粮、油、菜基本生产用地。根据土壤环境质量，把农业特色优势产业重点布局在地质环境适宜区或生产技术优势和市场优势、区位优势较明显的地区；从优到劣，依次考虑规划为绿色食品、无公害食品和一般农产品原料产地。对于产地环境受污染区域，可以结合社会经济发展需要，由土地管理规划部门提出土地利用方式变更区划（如作为非食用农产品种植基地，城镇工矿用地等），或采取农业、生物、工程和高技术措施进行土壤污染的综合治理和修复。
|
|||
|
|
三、浙江省农业特色优势产业综合区划
|
|||
|
|
（一）基本思路和方法
|
|||
|
|
1.基本思路
|
|||
|
|
在农业土壤环境调查所取得的相关调查成果基础上，参考《浙江省特色优势农产品区域布局规划（2003—2007年）》，结合各地市、县的特色优势农产品布局规划或农业综合开发规划；以农业资源有效利用、合理开发、节约与保护并重为原则，以对农业生产和农业经济起到主控作用、人为调控性较弱的关键要素为主，兼顾各种影响因素，将较低层次的专项性评价成果进行有序的叠合，从而体现综合的特点，达到优化农业产业布局的目的。
|
|||
|
|
本次综合研究主要考虑了农产品产地安全性（土壤环境质量）、特色农业资源有效利用（如富硒土壤）、农产品种植适宜性（名特优农产品适生环境）和经济社会因素（农业发展区划）四方面因素，以保证农产品安全性（绿色、无公害）为基本准则，有效利用资源为特色，根据农作物种植适宜性，综合考虑区域农业发展趋势，开展综合研究，研究思路如图9-4所示（汪庆华等，2007）。
|
|||
|
|
图9-4 主要农业特色优势产业布局研究思路框架
|
|||
|
|
2.方法
|
|||
|
|
本次农业土壤环境综合区划的基本方法是利用地理信息系统（GIS）空间分析功能，将专项评价与区划成果图进行空间叠合、图斑（子单元）造区，以人工手段结合计算机技术对图斑（子单元）进行分类和归并，实现综合区划，并定性描述各规划区的地质背景、自然生态环境和经济社会要素的属性特征，确定其发展、利用功能，提出其改善优化途径，综合区划流程见图9-5。
|
|||
|
|
图9-5 浙江省农业土壤环境综合区划流程
|
|||
|
|
（二）粮油作物适宜区
|
|||
|
|
1.产区划分
|
|||
|
|
（1）绿色粮油重点产业区。具有规模化生产和加工能力，产地环境质量符合绿色、无公害农产品生产要求，产品具有安全保障，并具有农业生产可持续发展能力的区域。
|
|||
|
|
（2）富硒粮油开发区。具备天然富硒粮油农作物生长的地质环境前提，符合安全农产品生产农业环境条件，具有开发前景的区域。
|
|||
|
|
（3）一般粮油产业区。受土壤环境质量、土壤肥力条件及地质地球化学背景等制约，以及城市化、工业化发展的影响，难于形成规模化、基地化生产的区域。
|
|||
|
|
2.粮油产业适宜性区划
|
|||
|
|
根据上述产区划分原则，全省可划分5个绿色粮油产业区和11个富Se粮油产业区，它们集中分布于杭嘉湖平原、浙东沿海平原和金衢盆地等地区（图9-6、表9-3）。
|
|||
|
|
图9-6 浙江省绿色（无公害）、富硒粮油适宜性区划
|
|||
|
|
表9-3 浙江省粮油适宜性区划
|
|||
|
|
（三）茶叶产业区布局综合区划
|
|||
|
|
1.茶业发展前景
|
|||
|
|
茶是世界卫生组织推荐的六大保健食品之一。随着人们生活水平的提高、茶文化的传播和保健意识的不断增强，成为健康饮品的茶叶声誉日增，茶将成为21世纪世界“第一大饮料”。其具体体现在：
|
|||
|
|
一是国内市场名优茶、礼品茶的消费比重逐年增加，而且茶叶消费向个性化、多元化发展趋势明显。农民收入增加及各地举办各种形式的茶生产技术培训、茶文化活动，普及茶知识，带动了茶叶消费的增速加快，其中名优绿茶、无公害茶、有机茶和乌龙茶市场看好，尤其是货真价实的品牌茶和有机茶市场需求很大，供不应求，价格稳中有升；边销茶、红茶消费趋于稳定，花茶消费量下降，大众消费中的中低档绿茶消费量会有一定的增加；茶饮料市场呈快速发展；国内多家企业开始生产茶多酚，对低档茶需求增加较快，将会促进低档茶价格的回升。茶叶深加工对绿茶原料需求增多，特别是茶多酚和茶食品业的发展，使绿茶需求增加。
|
|||
|
|
二是国际市场出口潜力很大。茶叶是世界性饮料，饮茶者遍及世界五大洲150多个国家和地区，茶叶市场十分广阔。目前，国际茶叶市场上占主导地位的仍然是红茶，但绿茶的保健功效明显优于红茶，全球绿茶消费量增长远大于红茶。中国绿茶和特种茶出口占世界绿茶和特种茶贸易量的80%，价格处于垄断地位。浙江省主要生产绿茶，约占茶叶总产量的80%，再加上绿茶品质好，具有竞争优势，对扩大绿茶出口是一个极好的机遇。
|
|||
|
|
三是国家已经取消了茶叶出口经营权的审批，这给更多企业进入国际市场提供了机会。从欧美和非洲市场的需求看，茶叶出口将进一步增长。其中，珠茶出口势头强劲，红茶出口将平稳发展，绿茶出口特别是有机绿茶和无公害绿茶出口潜力巨大。
|
|||
|
|
加入WTO后，世界市场对我国茶叶，特别是绿茶出口全面开放，关税减让，有利于进一步扩大绿茶出口。但是，随着国内人民生活水平的提高和国际茶叶贸易中“绿色壁垒”的日益森严，对茶叶安全卫生的要求越来越高。有机茶的发展对浙江发挥茶业优势，增强市场竞争能力，扩大出口，实现茶叶生产的持续发展将产生重大的作用。
|
|||
|
|
2.茶业的发展方向
|
|||
|
|
充分发挥龙井茶的原产地域保护优势，重点扶持和发展龙井茶产业；加强名优茶开发，进一步优化品种、品质和品牌，推进茶叶产业升级，巩固浙江省茶叶生产、加工、出口在国内的领先地位。主攻茶树品种无性系改良，稳步推进良种化进程；改善茶叶生产环境，全面推广茶叶无公害标准化生产技术；加强机采机制、茶叶精深加工等实用新技术的推广应用；建立设施完善的出口茶加工区域，推进企业的联合，做大规模，做强品牌。
|
|||
|
|
同时，积极引导茶叶消费，加大绿茶作为一种健康饮品的形象宣传；立足于研制、开发新产品，加强品牌建设，增加茶叶的附加值。要加快质量和安全卫生体系建设，积极开发有机茶和无公害茶，确保茶叶质量安全，提高茶叶品质；提高茶叶生产组织化程度，推进产业化经营；对茶叶副产品进行深加工，激活和提升茶叶产业；制订完善的茶叶标准，确保全省茶叶持续、快速和健康发展。
|
|||
|
|
3.茶业产业区划分
|
|||
|
|
以现有名优茶布局为基础，结合茶叶种植适宜性、茶叶产品安全性和特色农业资源（如富硒土壤）以及产业发展潜力，开展绿色名优茶和富硒茶的发展区划。
|
|||
|
|
（1）名优茶重点产区。具有一定规模茶叶种植区域和加工能力，产地环境质量符合绿色、无公害农产品生产要求，产品具有安全保障，具备名优茶种植自然条件或区内已有名优茶产出，并具有生产可持续发展能力的区域。
|
|||
|
|
（2）富硒茶开发区。具备天然富硒茶生长的地质环境前提，符合绿色农产品生产农业环境条件，具有开发前景的区域。
|
|||
|
|
（3）一般茶产业区。具备生产绿色、无公害农产品环境要求和茶叶适生地质环境条件，由于受到生产规模的限制和生产基地相对分散、集聚效应和综合产业化能力较弱的地区。
|
|||
|
|
根据上述产区划分原则，全省共设立了8个名优茶重点产区和7个富硒茶开发区。名优
|
|||
|
|
图9-7 浙江省名优茶、富硒茶布局区划
|
|||
|
|
茶重点产区主要分布于浙西丘陵区、浙南洞宫山和浙东四明山、括苍山等地区；富硒茶开发区分布于浙东沿海丘陵区和长兴、诸暨、龙游等地（图9-7和表9-4、表9-5）。
|
|||
|
|
表9-4 浙江省名优茶布局区划
|
|||
|
|
表9-5 浙江省富硒茶开发区划
|
|||
|
|
但须指出的是，由于全省大部分茶叶种植区未曾开展富Se土壤和富Se茶的调查，受调查区域和资料的限制，本次富Se茶产业区划对象仅局限于浙北平原区、浙东沿丘陵平原区和浙中盆地区。但茶富硒状况调查显示，产自于其他地区的部分茶叶中Se含量较高，如开化的龙顶茶Se含量高达0.548mg/kg，其含量足以达到标注富Se食品的要求。浙江作为茶业大省，应加强对茶的研究，开展特色茶的专项调查，如浙江名茶含硒、锗状况调查，以进一步提高浙江茶叶的品位。
|
|||
|
|
（四）果品产业区布局综合区划
|
|||
|
|
1.果品的发展前景
|
|||
|
|
浙江省果品生产历史悠久，长期以来形成了许多特产果品，其中柑橘、玉环柚、常山胡柚、杨梅、长兴银杏、新昌小京生等尤为著名。近年来，果品特产生产发展迅速，在地区经济中所占比重越来越大。
|
|||
|
|
柑橘是浙江最主要的水果。柑橘品种资源丰富，有温州蜜柑、椪柑、甜橙（脐橙）、柚类等，拥有玉环柚、常山胡柚、黄岩本地早等一批名优品种。柑橘生产产业化水平较高，拥有一批相当实力的柑橘生产、加工和销售企业。
|
|||
|
|
杨梅是浙江省最具区域优势的特色果品，品种资源丰富，质量上乘，有丁岙杨梅、东魁杨梅、荸荠种杨梅等优良品种。近年来杨梅发展很快，2006年，全省杨梅面积已达7万hm2，产量31.4万t，产值超20亿元，分别占全省水果面积、产量和产值的21%、10.6%和28%，是浙江省水果中仅次于柑橘的第二大产业。台州、宁波和温州三大产区杨梅产量占全省杨梅总产量的80%以上，形成了非常有特色的沿海杨梅优势产业带。杨梅果品商品率在90%以上，其中用于加工的为40%左右。近几年杨梅加工有所突破，提高杨梅加工的档次，糖水杨梅罐头、杨梅酒和杨梅干等加工品深受国内外市场的欢迎。杨梅罐头主要出口到日本、欧盟（法国）等地，半成品杨梅干主要供应广东、福建等地的加工厂。随着人们对天然食品的日益青睐，发展优质杨梅有很大的市场潜力。
|
|||
|
|
2.果品产业区划分
|
|||
|
|
以各类果品种植适宜性评价为基础，结合各类果品产业现状和富Se土壤、富Se果品的区域分布特征，以及果品的品质、安全、经济价值和发展潜力。将具有一定规模和具有特色果品开发潜力，土壤环境质量符合绿色农产品产地要求的地区，确定为果品重点产业区。
|
|||
|
|
（1）特色果品重点产业区。有规模化生产特色果品生产能力和较高经济开发价值及发展潜力，产地环境质量符合绿色、无公害农产品生产要求，产品生产能得以安全保障的区域。
|
|||
|
|
（2）富硒果品开发区。具备天然富硒果品农作物生长的地质环境前提，符合安全农产品生产农业环境条件，具有开发前景的区域。
|
|||
|
|
3.果品产业分布区划
|
|||
|
|
根据上述产区划分原则与方法，全省可设立7处富Se果品开发区。它们主要分布于长兴小浦、萧山进化、慈溪—余姚烤姥山地区、江山和临海—黄岩等地。除上述区域外，杭州西北部、金衢盆地、奉化、瑞安—苍南等地区也有少量适合富Se水果种植和发展的区域（图9-8和表9-6）。
|
|||
|
|
图9-8 浙江省果品产业布局区划
|
|||
|
|
表9-6 浙江省富硒果品产业综合区划
|
|||
|
|
（五）蔬菜产业区布局综合区划
|
|||
|
|
1.产业区划分
|
|||
|
|
（1）绿色蔬菜重点产业区。产地环境质量符合绿色、无公害农产品生产要求，蔬菜品质和安全具有保障，并具有规模化生产和农业生产可持续发展能力的区域。
|
|||
|
|
（2）富硒蔬菜开发区。具备天然富硒蔬菜生长的地质地球化学条件，产地环境满足农产品生产安全的相关质量标准要求，并具有生产、加工能力及开发前景的区块。
|
|||
|
|
（3）高山蔬菜产区。具备高山蔬菜生长自然环境条件，产地不存在原生重金属地球化学异常和其他污染，具有发展高山蔬菜产业能力的区域。
|
|||
|
|
2.蔬菜产业布局区划
|
|||
|
|
根据上述产区划分原则，全省可设立嘉兴、萧山—慈溪、台州、平阳等4处蔬菜重点产业区和6处富Se蔬菜开发区，并圈定了高山蔬菜产区分布区。蔬菜重点产业区主要分布在杭州湾沿岸地区和浙东沿海地区，富Se蔬菜开发区分布于浙北平原区边缘山前地带和诸暨、金华、江山等地，而高山蔬菜产区分散分布于丘陵低山区（图9-9、表9-7）。
|
|||
|
|
图9-9 浙江省蔬菜产业布局区划
|
|||
|
|
表9-7 浙江省富硒蔬菜产业区划
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]周国华，董岩翔，张建明等.浙江省农业地质环境调查评价方法技术.北京：地质出版社，2007
|
|||
|
|
[2]汪庆华，唐根年，李睿等.浙江省特色农产品立地地质背景研究. 北京：地质出版社，2007
|
|||
|
|
[3]徐红玳，卫新，黄伟等. 基于土壤环境质量的农业区划研究——以浙江省为例. 浙江大学学报（农业与生命科学版），2008，34（4）：447～452
|
|||
|
|
[4]徐刚. 谋划现代农业发展新篇章——《全国优势农产品区域布局规划（2008—2015年）》出台追踪. 农村工作通讯，2008，17：6～10
|
|||
|
|
[5]农业部关于印发《全国优势农产品区域布局规划（2008—2015年）》的通知. 中华人民共和国农业部，2008
|
|||
|
|
[6]中国农业年鉴编辑部.中国农业年鉴—2006. 北京：中国农业出版社，2006
|
|||
|
|
[7]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴—2007. 北京：中国统计出版社，2007
|
|||
|
|
第十章 农产品安全保障的措施及建议
|
|||
|
|
第一节 战略措施
|
|||
|
|
一、结合我国国情，转变农业发展模式，完善农产品市场体系
|
|||
|
|
长期以来，为了解决人多地少的现实矛盾，我国走的是一条高投入、高产出的农业发展道路，以牺牲生态环境和自然资源为代价，片面追求农产品的高产出。在新的社会经济发展形势下，我国目前面临的更多的是“质”的问题，如何在保证“量”的基础上不断提高农产品的“质”，不是从单一的技术或者政策层面上能够解决的问题，需要从整个农业发展模式这个根本点进行思考和改革。发展可持续农业、生态农业是从源头保证农产品安全的可靠途径，也是我国农业的最终出路。然而我国农业生产经营分散，农民文化素质普遍偏低，加上我国现代生态农业起步晚、规模小、层次低、经济效益差以及消费者认知度低，这些都在很大程度上限制了我国现代生态农业的发展（曹俊杰等，2006）。国外一些发达国家在这方面给我们提供了很好的借鉴，如德国、奥地利、澳大利亚等国家，政府非常重视生态农业的发展，加大对生态农业的财政投入和相应的投资、信贷、税收、补贴方面的政策倾斜和必要的扶持，加强农业基础设施的建设，积极发展和生态农业相配套的技术体系和市场体系。我国地域广阔，气候和生态资源多样，应科学规划，发挥地域优势，因地制宜地发展相应的生态农业模式；各级政府应加大对生态农业的扶持力度和资金投入，完善农业基础设施建设，提高农业的科技含量；注重宣传和培训，提高农民安全生产的意识和能力，使绿色环保的生产、消费理念深入人心。
|
|||
|
|
培育和完善我国绿色食品、有机食品等安全农产品市场体系，严格农产品市场准入制度和农产品质量安全溯源制度，明确市场主体的责任和义务。大力推进农业的产业化，合理规划扩大农业企业的经营规模，适当延长农产品的价值链，对农产品进行深加工，提高农产品的附加值。加强农产品品牌建设，增强产品的市场竞争力，通过优质的市场服务，增强消费者对安全农产品质量的信任感和认同感（王永挺，2006）。通过发展生态旅游、观光休闲农业等形式拓宽农产品销售渠道，努力实现农产品市场的多元化。
|
|||
|
|
二、借鉴国际经验，改革目前我国农产品安全的监管机构
|
|||
|
|
国际经验一般认为，一个有效的农产品控制系统由三部分组成：行政部门、监督检验部门和分析实验室。通过对农产品生产、加工、流通、销售的全过程的农产品安全性问题进行监督、检查、管理、执法，保护消费者的利益。欧美等发达国家对农产品健康问题十分注重，其严格、全面的农产品安全监管经验很值得我国学习和借鉴。例如美国成立专门的食物安全委员会来协调各相关部门，美国食物和药物管理局（FDA）在农产品安全方面扮演着十分重要的角色。欧盟委员会2000年底发表了一份长达60页的《食物质量安全白皮书》，推出了一个庞大的保证食物质量安全计划，内含84项具体措施。与此同时，欧盟委员会还决定成立一个名为“欧洲食物权力机构”的组织，统一管理欧盟内所有与食物安全有关的事务，负责与消费者就食物安全问题直接对话和建立成员国食物卫生和科研机构的合作网络。因此，从世界发达国家对农产品的质量安全管理的经验看，尽管各国之间有所差异，但共同的特点是管理主体和分工明确，且越来越重视对农产品实施“从农田到餐桌”的全过程管理，越来越重视产品源头的管理，并尽量将职权集中于处在食品源头的农业行政主管部门。
|
|||
|
|
而我国目前主管农产品安全的机构涉及卫生部、农业部、商务部、国家技术监督局、国家进出口检疫局等数十个，标准不一，权限分属不同的部门，存在严重的职能错位、缺位、越位和交叉分散现象，不能形成协调配合和高效运转的管理体制（王可山等，2007）。应该设立一个专门的委员会来改变目前这种多头管理、各自为政的现象，建议政府从食品产业链整体出发，建立一个综合的农产品质量管理机构，统一负责农产品安全检测体系、标准体系、认证体系以及质量监督和市场准入等方面的职能，以利于减少重复建设，避免地区和部门之间的矛盾，提高管理的效益。
|
|||
|
|
三、改革现行农业科研体制，转变农业科研重点，加大科技投入，更注重农产品安全
|
|||
|
|
加速农业科技体制改革，建立新型的农业科技创新体系。针对农业科技多头管理、重复和分散的现状，建立协调高效的农业科技管理体系；对农业科技机构进行分类重组，建立一批具有国际先进水平的农业科技机构。组建农产品安全生产科技示范基地，转变农业科研的重点，鼓励采用有利于生态环境和农产品安全的技术，通过科研方向的调整，下一阶段不仅要继续大力推广现代常规的适用先进技术，使其成为我国农业和农村的现实生产力。同时，更要瞄准国际科技革命的新动向，有重点地发展生物工程、信息工程等高科技，借以实现农业生产力的新的质的飞跃，使我国农产品在安全生产、培育等方面的技术达到国际水平。从中央到地方各级政府，要进一步提高用于农业高新科技投入的比例。在“十一五”期间，进一步加大用于农业科技方面的资金投入，在每年的中央财政和地方财政新增农业发展资金中，要安排一定数量的资金，专项用于农产品安全生产技术配套等高新科技示范项目。
|
|||
|
|
四、制定和完善农产品安全法律法规体系，促使食品安全管理法制化
|
|||
|
|
发达国家对农产品的质量安全管理都有比较完善的法律法规，从而为有关农产品安全方面的标准制定及实施、产品的质量检测检验、质量认证、信息服务等工作的实施提供强有力的法律保障。我国政府十分关注农产品安全问题，国家环境保护“十五”计划明确规定了“防止农作物污染，确保农产品安全”，经过多年的实践和总结，我国基本建立了农产品安全法律体系。如《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国进出口商品检验法》、《中华人民共和国产品质量认证管理条例实施办法》、《食品生产企业危害分析与关键控制点（HACCP）管理体系认证管理规定》等。然而我国现行的食品安全法规体系仍存在许多问题，主要表现：一是法规不全；二是部门法之间存在矛盾和冲突；三是法规缺乏透明度，可操作性差。因此我国现行的法规体系很难促进食品质量声誉的建立。为此，应加快农产品安全管理方面法律、法规的起草进程，通过立法确定农业部门在农产品安全管理中的主导地位和职权，并将无公害农产品、绿色食品、有机食品认证和转基因作物安全性纳入其中，从法律的角度规定农产品生产者、经营者的质量安全责任，对农产品安全实行市场准入制度。同时，根据WTO规则，修订现有农业法律、法规及相配套的农产品安全技术法规。加紧研究《卫生和植物卫生检疫协议》（SPS）和《技术性贸易壁垒协议》（TBT），使国内相关的法律、法规、法令和程序与之相对接。
|
|||
|
|
第二节 技术对策
|
|||
|
|
一、加速实行农业综合标准化，提高农产品安全
|
|||
|
|
（一）建立建全农业标准体系
|
|||
|
|
1.积极采用国际标准（ISO、IEC等）和国外先进标准
|
|||
|
|
要积极参与国际标准化活动，采用国际先进标准来改造我们的农业，按照WTO协议中关于食品安全和动植物卫生健康标准的协议，积极研究和采取国际标准，特别是FAO/WHO国际食品法典委员会关于食品的标准、国际兽医组织关于动物健康的标准、国际植物保护联盟关于植物健康的标准以及国际标准化组织等方面的标准，提高农产品安全。
|
|||
|
|
2.加快我国农业质量标准的制订和修订工作
|
|||
|
|
要按照农业结构调整、农产品质量升级、保护消费者利益、公平贸易和与WTO规定接轨的需要，加快农业标准特别是主要农产品的内在品质、加工性能、分等分级、包装新鲜和安全卫生标准制定和修订工作，使农产品生产的各个环节都以标准作为技术依据。
|
|||
|
|
3.进一步加大农业标准实施力度
|
|||
|
|
如何保障农业标准的实施是提高农产品安全水平的关键。在参照国际标准要求进行我国及地方标准的制定、修订的基础上，必须加大标准的实施力度，积极开展农业综合标准化示范，把握农业综合标准化的系统性、协调性、最佳性、动态性和目标性，积极推行实施农业综合标准化，获取最大的经济、生态和社会效益。
|
|||
|
|
4.尽快完善重要农产品的安全标准体系
|
|||
|
|
目前应尽快制定大米、小麦、玉米、中药材等重要农产品安全标准，使标准能涵盖所有重要粮油和经济作物。此外，目前所颁布的产地环境质量标准，普遍缺乏对土、水、气监测结果进行评价的方法和指标，甚至有的缺乏相应评价标准，都是亟待解决的实际问题。
|
|||
|
|
（二）健全农产品安全监督检验体系
|
|||
|
|
1.整体规划，突出重点，合理布局
|
|||
|
|
根据农业和农村经济发展的需要，结合农业自然生态区域和行政区域特点，从农业质量安全监督管理的实际需要出发进行统筹规划，建成以主要农产品生态区为重点的、合理布局的农产品质量监测体系，并参照发达国家同类机构条件和水平，使监测体系建设既要适应我国农业经济长远发展和开展国内外贸易的要求，又符合我国经济发展的阶段性与区域发展的不平衡性，做到先进、适用。
|
|||
|
|
2.加快质检机构建设，进一步完善检测手段
|
|||
|
|
进一步加快省级和重点区域性农产品安全监督检验测试中心的建设工作，在充分利用和发挥现有仪器设备的基础上，根据检测工作需要和自身条件，依据目前大力推行的各种FAO/WHOCAC及ISO、OIE、IPPC、CDC等组织已经开始使用的食品安全法规、技术规范、指南和准则的要求，配套检测设施、添置检测仪器、完善检测手段、配备检测人员，逐步健全部、省、市、县四级农产品质检体系。
|
|||
|
|
3.加强多边合作，建立农产品安全监控网络体系
|
|||
|
|
加强国内各有关的实验室、检测中心、大专院校、科研单位的联系和合作，利用现代通讯、交通速递、计算机网络系统，充分调用有关监测资源，实施农产品安全预警预报及处理应急反应系统建设，逐步建立全国、全省性农产品质量监控网络，对全农产品质量动态信息做出不同级别的综合评估和决策反应。
|
|||
|
|
4.完善体系运作机制，实现检测工作制度化
|
|||
|
|
加强与政府各有关部门的协调，理顺工作关系，树立本系统检测权威，制定和完善监测工作的法律、法规和技术体系，确保运作机制，充分利用现有条件，发挥现有优势，不断总结，滚动发展，保障农产品安全监测工作的正常运作，并实行农产品安全监测工作的标准化、规范化和制度化，做到农产品安全检测工作的及时、准确。
|
|||
|
|
5.进一步充实、完善现有国家级、部级质检机构
|
|||
|
|
优先考虑种子及农药、化肥、饲料等主要生产资料和粮、棉、油等农产品检验的需要。重点围绕“米袋子”、“菜篮子”工程加强有关农药残留量等的检验手段。择优利用科研院所、大专院校实验室的检测设备和能力，消化吸收国内外有关科研成果，重点加强快速检测方法的研究和快速检测手段的研制，并完善农业生态环境监测机构，重点围绕农业土壤质量、环境污染检测、病虫草害及灾情预测预报等方面的工作。
|
|||
|
|
（三）加快农产品认证体系建设
|
|||
|
|
农产品安全认证工作在国外一直得到高度重视，为提升我国农产品安全水平，我国也从20世纪90年代开始进行农产品认证体系的建设工作。目前国家已建立了水产品、绿色食品、有机食品、无公害农产品等认证中心，并投入运行。加入WTO后，我国农业将面临世界范围的竞争，绿色食品、有机食品被一致认为是我国农产品进入国际市场的关键，这给我国农产品的质量认证提出了更高的要求。一是积极开展与国外农产品认证机构的合作，通过在质量标准、技术规范、认证管理、贸易准则等方面开展广泛而深入的交流与合作，提高中国农产品在国际上的知名度；二是在生产企业推行HACCP（危害分析和关键控制点）体系（该体系目前是世界公认的最有效的食品安全卫生质量保证系统），将HACCP认证作为强制性措施在本国执行，进一步扩大农产品的认证范围；三是可参照国际认证机构，实行第三方认证机构，以确保认证过程的高效、科学。
|
|||
|
|
二、加强农产品安全信息网络建设，构建农产品信息控制平台
|
|||
|
|
（一）农产品优势区域产地环境定位监测和预警平台建设
|
|||
|
|
1.“3S”空间分析表达技术
|
|||
|
|
利用GPS技术对优势农产品区域的产地环境进行长期的精确定位监测，利用遥感影像来监测样点利用变化，利用GIS来进行点位的空间描述和管理。利用“3S”技术从定量、定位角度进行产地生态系统健康研究，特别是对农产品受重金属、农药残留危害严重地区的土壤、作物样品实行定期采样检测。
|
|||
|
|
2.数据溯源和综合分析技术
|
|||
|
|
对长期定位监测点或产品原产地进行编码登记，建立详细测点描述档案库，以便数据的溯源和全程跟踪。采用各种经典统计、地统计、空间分析、时序分析等数据处理手段，对不同时期测试数据进行纵向分析比较，揭示农产品对主要污染物吸收与分配的规律。同时，对不同地点样点测试数据进行横向比较，探索农业立地环境—作物系统中污染物迁移、积累规律和主控环境因子。
|
|||
|
|
（二）农产品安全监控信息共享网络平台建设
|
|||
|
|
1.基础数据（仓）库建设
|
|||
|
|
以产品产地编码为信息标识，来控制和跟踪农产品安全信息监测、分析和发布的全流程。统一规划制订数据库建设技术标准，开发相应的一系列数据库系统。
|
|||
|
|
2.信息发布网络建设
|
|||
|
|
利用现代计算机技术和网络技术集成各种优势农产品的安全生产过程控制技术、农产品安全标准（国际和国内）、污染治理和科学施肥、用药等技术以及国内外无公害农产品、绿色农产品市场信息等内容，构建优势农产品安全信息网络。为优势农产品的生产提供交流和咨询的平台，以指导实际的农业生产。将农产品优势区域产地环境长期定位的背景数据和样品检测得到的数据也纳入该信息网络，建立有效的动态监测网络，为这些区域生产定期的咨询和指导，提高污染区域生产的污染控制水平。
|
|||
|
|
三、强化农产品安全生产技术的研究和推广，确保农产品安全生产
|
|||
|
|
（一）实施基于农产品安全的土壤环境保护
|
|||
|
|
1.全面开展土壤环境质量调查与评价，建立长期性的土壤环境质量监测网络
|
|||
|
|
当前土壤环境污染尚未得到有效控制和修复，已形成具有长期潜在危险的“化学定时炸弹”。虽然有一些局域的研究资料，但对全面掌握农产品产地土壤环境质量总体状况不够。从目前需求和长远需要来看，应逐步、分区、分阶段地深入开展基于农产品安全的全国性耕地土壤环境质量调查与评价工作，并建立长期的动态监测网络。
|
|||
|
|
2.修订土壤环境质量与农产品质量标准，建立基于污染物生物有效性的环境质量标准体系与评价方法
|
|||
|
|
制定和修订有关环境标准和农产品质量标准，尽快与国际接轨。要科学地评价土壤的环境质量，必须与农产品质量安全联系起来，建立一套基于污染物生物有效性的环境质量标准体系及相应的风险评价方法。
|
|||
|
|
3.制订土壤质量修复和保护规划，加强规模化和标准化农产品生产示范基地的建设
|
|||
|
|
利用土壤环境质量调查与评价的结果，制订土地质量修复和保护规划，包括质量安全农产品发展的生产基地布局、结构调整、污染防治、污染土壤修复、农业清洁生产规划等，加强污染土地整治与修复的资金投入。同时在重点地区进行规模化和标准化农产品生产示范基地建设，逐步建成一批安全、优质（营养、保健）、特色农产品生产基地，不断提升市场竞争力和出口创汇能力。
|
|||
|
|
（二）实施投入品的环保化、精准化、程序化，减少农产品污染
|
|||
|
|
1.加强新型无公害替代肥料、农药、饲料添加剂的开发创新
|
|||
|
|
立足于当前国内现实和国际市场对安全农产品的强劲需求，加速新型无公害替代肥料、农药等研发工作：一是实施环保型缓释肥料、生态型有机—无机复混肥、环保型生物肥料的研制与产业化；二是实施新型生物源农药、新型替代高效和低毒、低残留农药及高效安全农药喷洒机具的研发；三是加快研制新型生物饲料添加剂，研究饲料添加剂生产的新型工艺，减少生产环节的污染。
|
|||
|
|
2.加速农产品生产过程中安全控制技术的实施
|
|||
|
|
针对传统集约化农业大量用水、施肥、用药，导致资源浪费和产品污染的状况，在生产技术上，强调谨慎选择组合传统技术和现代技术，尤其是传统农业的优秀农艺技术和高新技术适度配合，大力发展精确农业，将GIS、GPS、RS和计算机自动控制系统有机结合，对农产品生产过程中如施肥、病虫害防治、精量播种、水分管理等环节进行全程管理和控制，建立起主要瓜果、蔬菜安全卫生标准化、程序化栽培技术体系，有效减少农产品污染。
|
|||
|
|
3.加快优质专用农作物新品种的选育、引进和推广
|
|||
|
|
在挖掘现有资源潜力的基础上，应加速引进已研究成熟且我国不具有的优异资源和某些特异基因，同时，加大改良、创新和利用研究力度，加快开展低积累基因型品种选育；加强生物技术等新技术与常规技术结合（采用RAPD、AFU技术在种质分类、基因定位、生物进化等方面的成熟技术），加速特异基因（如低积累重金属、耐除草剂）等转移力度，重点选育和推广具有抗污染、低残留、高品质的农产品品种。
|
|||
|
|
（三）实施土壤重金属污染的综合防治，控制农产品污染
|
|||
|
|
1.施用改良剂
|
|||
|
|
施用改良剂的作用是降低重金属的活性，即降低重金属的水溶性、扩散性和有效性，从而降低其进入植物体和水体的能力。对于重金属污染的酸度较高土壤施用石灰、矿渣、粉煤灰等碱性物质，能提高土壤pH，降低重金属的溶解性，从而有效地降低植物体的金属浓度。因此，施用石灰被认为是抑制Cd、Hg、Cr、Pb污染土壤上植株对其吸收的有效措施（陈义群等，2008）。
|
|||
|
|
2.农艺措施
|
|||
|
|
作物从土壤中吸收重金属，不仅取决于其在土壤中的含量，而且也受土壤的性质、水分条件、施肥的种类和数量、栽培的植物种类、栽培方式以及耕作制度等农艺措施的影响。因此，可以通过调节土壤pH、有机质、CEC、质地、CaCO3等因素，改变土壤重金属活性，降低其生物有效性，减少从土壤向作物的转移（江水英等，2008）。
|
|||
|
|
（1）调节土壤Eh。土壤中重金属的活性也受土壤的氧化还原状况的影响，因而与土壤的水分状况有着密切的联系。对于嘉兴、平湖等水稻镉含量超标严重的地区可用此法。通过调节土壤水分可以控制重金属在土壤—水稻植物系统中的迁移，旱田改水田降低土壤的氧化还原电位，能够降低重金属Cd的活性，减少水稻对Cd的吸收，降低稻米中Cd的含量。
|
|||
|
|
（2）增施有机肥。运用增施有机肥和选择合适形态的化肥是可以普遍实践的农艺措施之一。通过施用堆肥、厩肥、植物秸秆等有机肥，增加土壤有机质，可增加土壤胶体对重金属和农药的吸附能力。有机质又是还原剂，可促进土壤中Cd形成CdS沉淀，促进高价Cr（Cr3+）形成毒性较低的低价Cr（Cr2+），而对低价Cr未表明明显的解毒作用。肥料的不同形态对土壤重金属溶解度，特别是在根际土壤中的溶解度，产生明显差异。在生产实践中，可以利用这种差异，来减少重金属对农作物的污染。如施用某种磷肥，能使Pb呈难溶态而抑制农作物对Pb的吸收。
|
|||
|
|
（3）离子拮抗。当土壤中某种重金属含量较高，对土壤的污染较为严重时，可利用另一种对作物危害较轻，且浓度低时对作物生长有利的微量元素拮抗它。由于Cd和Zn通常是伴随而生的，具有相似的化学性质和地球化学行为，因而Zn具有拮抗Cd被植物吸收的特性。已有试验证明，土壤中适宜的Cd/Zn比，可以抑制植物对Cd的吸收。
|
|||
|
|
（4）其他农艺措施。如客土法、换土法、去表土及翻土等在治理重金属污染方面也有一定的应用。
|
|||
|
|
3.生物修复措施
|
|||
|
|
生物修复，也称绿色修复，是指用某些特定的动植物和微生物能够较快地吸收或降解土壤中的重金属，并将其带走，最终达到清除土壤中重金属的一类技术总称。它的特点是在不破坏土壤生态环境，在保持土壤结构和微生物活性的状况下治理重金属污染的新途径。
|
|||
|
|
作为修复植物，应具备在污染土壤上能正常生长，自身生长没有被抑制的特点。广义的植物修复技术是指利用植物吸收、挥发或固定土壤中的重金属，降低重金属在土壤中的含量和有效态含量，减轻其对生物的危害（吴瑞娟等，2008）。
|
|||
|
|
据研究，蚯蚓能降解土壤中一些农药，吸走土壤或污染中的重金属。香蒲植物、绿肥植物或无叶紫花苍子对Pb、Zn具有较强的忍耐和吸收能力，可用于净化受Pb、Zn污染的土壤（马淑敏等，2008）。
|
|||
|
|
4.工程治理措施
|
|||
|
|
重金属在土壤中具有稳定、易累积和不易除去的特点。工程上常采取改土法、电化法、冲洗络合法等措施降低重金属的污染（顾继光等，2003）。
|
|||
|
|
（1）改土法。此法适用于小面积污染严重的土壤治理。一种方法是指在被污染的土壤上覆盖一层非污染土壤；另一种方法是将污染土壤部分或全部换掉，覆土和换土的厚度应大于耕层土壤的厚度。此方法最早在英国、荷兰、美国等国家应用，对小面积种植的农产品均为适用。但是，由于该方法需花费大量的人力与财力，并且在换土过程中存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素的影响，因而并不是理想的土壤重金属污染的治理方法。
|
|||
|
|
（2）电化法。此法是美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复方法，也称为电动修复。此法在欧美一些国家发展很快，已经进入商业化阶段。其原理是在水分饱和的污染土壤中插入一些电极，然后通一低强度的直流电，金属离子在电场的作用下定向移动，在电极附近富集，从而达到消除重金属的目的。对Cr的消除效果要优于其他几种重金属。
|
|||
|
|
对Cr超标较为严重的桐乡、嘉兴秀城蔬菜基地，及浦江、兰溪的柑橘基地可以进行一些试验。此法特别适合于低渗透性的黏土和淤积泥土。
|
|||
|
|
（3）冲洗络合法。用清水冲洗重金属污染的土壤，使重金属迁移至较深的根外层，减少作物根区重金属的离子浓度。为防止二次污染，再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤，使之与重金属形成具有稳定络合常数的络合物；或用带有阴离子的溶液，如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤，使重金属形成化合物沉淀。已有研究表明，CaCO3在酸性红壤和K2HPO4对碱性的碳酸盐褐土重金属Cd污染的治理效果较为显著。对Cd超标较重的嘉兴秀城蔬菜基地、金华金东的葡萄基地可采用冲洗络合法进行修复。
|
|||
|
|
总之，用工程治理土壤重金属污染，对污染重、面积小的土壤具有治理效果明显、迅速的优点，但对于污染面积较大的土壤则需要消耗大量的人力与财力，且容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降。对多种金属复合污染的地区可以采用多种方法联合使用。由于不同的地区污染的程度不同，土壤质地及水分地质环境差异较大，在使用工程措施中要对拟采用的方法进行优化，做到因地制宜。
|
|||
|
|
第三节 政策建议
|
|||
|
|
一、加强领导，强化服务，开创农产品安全工作的新局面
|
|||
|
|
各级党委、政府都要以中央“三农”会议精神为指导，认真贯彻党的十六大会议精神，把安全农产品生产作为统揽农村经济社会发展全局的中心工作，摆到突出的位置，切实加强领导。进一步解放思想，加强学习，努力提高领导安全农产品生产的水平。切实改进领导方法和工作作风，深入基层，加强调查研究，调动农村基层干部和农民群众的积极性、创造性，鼓励大胆试验，积极探索，开展试点，以点带面，总结推广先进经验。同时，要搞好指导和协调工作，制定工作规划、实施方案和推进办法，明确工作目标和重点，确保安全农产品生产目标如期实现。
|
|||
|
|
二、加强对行业协会的建设和治理，充分发挥其积极作用
|
|||
|
|
从理论上说，政府能够监测出农产品安全水平，但由于我国农业生产规模小，农产品生产量和流通量大，品种繁多，交易方式复杂，单纯由政府来实施检测和监督的成本高。为此，应鼓励建设由农产品产业链相关企业的主要厂商组成的行业协会。由于行业协会的成员置身食品行业中间，对于农产品安全拥有较政府和消费者更多的信息，因而可促进行业自律，可委托其制定和管理食品安全标准及为消费者提供食品安全信息，从而减少市场中存在的不对称不完全信息和对称不完全信息。政府的管理工作重点可放在对行业协会的资信评估、产品质量认证、对其推荐的产品和披露信息进行检测和管理、提供公共信息和教育等方面。
|
|||
|
|
三、建立信息服务网络，促进农产品质量信号的有效传递
|
|||
|
|
建立良好的质量信号传递机制，有助于将经验品和信用品转化为搜寻品，解决农产品质量的市场失灵。我国农产品生产者文化素质低，生产规模小，而食品产业链较长，因此农产品市场的信息不对称往往不全是不对称不完全信息，还存在着对称不完全信息，致使信息标签管理等难于发挥作用，为使公众具有在权衡风险及益处后由其自身进行选择的权力，政府的信息服务重点是提供公共信息和教育。如及时发布农产品安全信息，定期公布质量抽检结果，对具有良好声誉的企业进行宣传报道，建立各类农产品营养信息数据库，对消费者、生产者和食品系统从业人员进行食品安全方面的培训与教育等。总之，政府有关部门应使消费者能够在一定程度上了解产品质量，提高知识性消费者的比例，从而减少农产品市场上出现低质产品和次品的概率。
|
|||
|
|
四、以市场为导向，不断调整和优化农业产业结构
|
|||
|
|
调整优化农业结构，大力发展效益农业是新农业发展的必然趋势。要树立“大农业、大食物”观念，面向全省国土资源，优化农业的产业结构、产品结构和区域结构。提高粮食综合生产能力，强化山区农业综合开发和海洋资源综合开发，大力发展高附加值经济作物、畜牧业、水产养殖业和农产品加工业，积极发展创汇农业、生态农业、旅游观光农业和绿色食品产业，形成平原、丘陵、山区、海岛、滩涂和城郊等各具特色的效益农业新格局。一是建立粮、经、饲、肥多熟制复合弹性结构，提高种植业的经济效益；二是大力发展水产养殖，稳定近海捕捞，扩大远洋渔业，提高水产品保鲜、深加工和综合利用水平；三是大力发展农业龙头企业，推进贸工农一体化经营；四是积极兴办多种形式的专业合作组织，大力发展农业服务产业；五是完善农产品市场体系，进一步搞活农产品流通；同时进一步扩大农业对外开放，大力发展外向型农业。
|
|||
|
|
五、大力发展生态农业，全面改善农业生态环境
|
|||
|
|
现代农业的发展使农业资源和环境的压力越来越大，如何有效解决农产品质量与产量，增产与增收和经济增长与环境资源保护的矛盾，是摆在农业面前的长期而艰巨的任务。“生态农业”是实现农业可持续发展的一种新型的农业生产体系。各地要充分发挥区域自然优势，按照“整体、协调、循环、再生”的原则，运用系统工程的方法，合理组织农业生产，使农业生产方式与生态环境相协调，突出农产品的安全性和高附加值，在农业产业布局中，按照生态学原理形成物质和能量良性循环的体系，整体上兼顾经济、生态和社会效益，把农业发展建立在资源保护与合理利用上，全面提升农产品的国内外市场竞争力。
|
|||
|
|
六、出台优惠政策，营造农产品安全生产的良好环境
|
|||
|
|
要研究制定有利于安全农产品生产、加工、销售的优惠政策，加大政策支持力度。建议各级政府加大基础设施投入，积极扶持安全农产品生产、营销、加工企业和大户的发展，在税收上给予优惠，开辟绿色通道，发展专运专储技术，尽量降低加工环节及流通领域的生产成本，确保安全农产品优质优价，充分调动农民生产无公害农产品的积极性。同时，在大型农贸市场设立安全农产品专营区，统一标识，逐步扩大安全农产品营销规模。对各级政府批准建立的无公害农产品生产基地和龙头企业设立保护标志，对经认定可从事无公害农产品生产、销售、加工的企业及大户实行挂牌保护，营造发展安全农产品生产的良好环境。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]王忠信.对环境壁垒与中国农产品出口的可持续发展问题研究.经济师，2006，（9）：249～250
|
|||
|
|
[2]曹俊杰，王学真.中外现代生态农业发展比较研究.生态经济，2006，（9）：108～111
|
|||
|
|
[3]王永挺.国内外山区发展生态农业的实践与启示.琼州大学学报，2006，13（5）：76～78
|
|||
|
|
[4]王琦.“标准、标准化和标准体系”之我见.航天标准化，2007，（1）：35～39
|
|||
|
|
[5]艾志录，郭娟，任红涛等.我国农产品标准化的发展现状与对策.食品工业科技，2005，（1）：18～22
|
|||
|
|
[6]申广荣，赵晓东，黄丹枫.关于农产品安全体系建设的思考.上海交通大学学报（农业科学版），2005，23（1）：77～83
|
|||
|
|
[7]董元华，张桃林.基于农产品质量安全的土壤资源管理与可持续利用.土壤学报，2003，35（3）：182～186
|
|||
|
|
[8]陈义群，董元华.土壤改良剂的研究与应用进展.生态环境，2008，17（3）：1282～1289
|
|||
|
|
[9]江水英，肖化云，吴声东.影响土壤中镉的植物有效性的因素及镉污染土壤的植物修复.中国土壤与化肥，2008，（2）：6～10
|
|||
|
|
[10]吴瑞娟，金卫根，邱峰芳.土壤重金属污染的生物修复.安徽农业科学，2008，36（7）：2916～2918
|
|||
|
|
[11]马淑敏，孙振钧，王冲.蚯蚓—甜高粱复合系统对土壤镉污染的修复作用及机理初探.农业环境科学学报，2008，27（1）：133～138
|
|||
|
|
[12]顾继光，周启星，王新.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展.应用基础与工程科学学报，2003，11（2）：143～149
|
|||
|
|
[13]姜阿利，孟繁徎，金虎成.加强农业标准化建设提高农业竞争力.农机化研究，2006，（6）：25～26
|
|||
|
|
[14]中华人民共和国农业部.农业部关于印发《全国农产品质量安全检验检测体系建设规划（2006-2010）》的通知.2006
|
|||
|
|
第一章 绪论
|
|||
|
|
第一节 农业土壤环境与农产品安全概述
|
|||
|
|
一、基本概念
|
|||
|
|
（一）食品安全概念的演变
|
|||
|
|
在经济学和政治学中食品安全指保证任何人在任何时候能买得到又能买得起为维持生存和健康所必需的足够食品。这一概念主要涉及粮食的供给保障问题，它经历了一个较长时间的演变过程。因此，1974年联合国粮农组织（FAO）食品安全定义强调发展农业生产，增加储备和供给的稳定性。20世纪80年代世界食品安全的主要问题已经不是总量短缺，而是缺粮国购买力不足。因此，FAO在1985年的定义中增加了购买力和保护低收入国家的享用食物权利的内容。到20世纪90年代中期，食品安全又发生了一些很明显的变化，其基本特点是强调食品安全的刚性保障、系统性要求与国际分工。因此，1996年FAO在食品安全的定义中增加了安全的限定语，解释为“对食品按其原定用途进行制作和（或）食用时不会使消费者受害的一种保障”，资源的可持续利用和生态系统的可持续性已成为食品安全的重要内容。在“9·11”事件以后，美国认为食品业也将可能成为恐怖组织的“理想目标”。基于这样的形势，美国2002年赋予food security新的含义，并将food security的范围扩大，不仅包含了food safety食品安全的内容，也包括了通过“采取措施来保障食品安全”，又译为“食品安全保障”，并且逐步用food security取代了food safety，人们看到更多的是food security，而food safety出现的频率在逐渐减少。英国、加拿大等国家也都采用了美国食品安全管理的做法，逐步用food security取代了food safety。国外将食品安全称为food security，该食品安全包括食品量的安全、食品质的安全与食品安全的保障（管恩平，2008）。现在一般认为，食品安全是指“食品中不应含有有毒、有害物质或因素，含有足够的、均衡的营养物质；具有相应的色、香、味、形等感官性状”（侯振建，2007）。由此可见，食品安全的概念是发展的，由最初的建立食物储备和发展农业生产，到提高低收入者的购买力，再发展到近来的生态环境和资源的保护。
|
|||
|
|
（二）农产品安全的涵义
|
|||
|
|
农产品安全是近年来我国农业系统提出来的，是食品安全的重要组成部分。从内涵上看，农产品安全的侧重点是农产品的质量问题，重视农产品标准的制定和实施、农产品中有害残留的检测与预防、农产品市场准入制度的建立和执行等，与食物质量安全的重点基本吻合（孙君茂等，2004）。
|
|||
|
|
根据1996年世界卫生组织（WHO）对食品安全的定义，认为农产品安全涵义是农产品（指农业生产的初级产品，不包括加工产品）按其原定的用途进行生产和食用时不会使消费者受害的一种担保，不应该含有可能损害或威胁人类健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病，或产生危及消费者及其后代健康的隐患。
|
|||
|
|
另外，农产品安全又有相对安全性和绝对安全性之分。绝对安全性是指确保不可能因食用某种产品而危及健康或造成伤害的一种承诺，也就是说绝对没有风险。所谓相对安全性是指一种农产品在合理食用方式和正常食量的情况下不会导致对健康损害的实际确定性。相对安全性和绝对安全性的区分，在很大程度上反映了一方面是消费者，另一方面是生产者和管理者等从不同的角度出发而产生的认识上的差异。这两种概念既是对立的，又是互补的，是人类对农产品安全性认识发展与逐渐深化的表现（王凤平，2005）。
|
|||
|
|
二、农产品安全的重要性
|
|||
|
|
（一）国家农产品安全战略需求
|
|||
|
|
1.农业生态环境日益恶化，农产品安全问题突出，已成为我国农业发展实现战略性转移的重要瓶颈
|
|||
|
|
目前我国工业“三废”及城市生活污染物排放居高不下，农业生产中农药、化肥等化学品大量投入，是导致农业生态（地质）环境日益恶化，农产品质量下降的主要原因。据报道，我国化肥、农药用量居世界首位。2007年我国化肥施用量已占全球用量的35%左右，现仍处于上升阶段。近年来我国化肥施用量每年增长2.8%。2006年化肥施用量为4970万t，2007年为5109万t（农业部种植业司数据）。我国化肥亩[1]均施用量在全球属中等偏上，2007年我国农田（按耕地18.27亿亩和园地1.954亿亩计算）亩均化肥施用量25.3kg；按作物总播种面积（农作物面积22.99亿亩和园地1.954亿亩）亩均化肥施用量20.4kg。而据世界粮农组织（FAO）统计分析，目前世界平均每亩耕地化肥施用量约8kg，美国为7.3kg（张福锁等，2008）。我国化肥有效利用率仅30%，另外的70%全流失了。我国农药年施用量145万t，只有约1/3能被作物吸收利用，大部分进入了水体、土壤及农产品中。我国农药和美国相比，有两个70%：美国杀虫剂只占30%，除草剂占70%；中国则相反，70%以上是杀虫剂，而且中国农药里70%是高毒的。这两个因素导致了我国农药污染问题非常严重。我国农药污染的农田面积达1.4亿亩，重金属污染面积超过3亿亩；粮食、蔬菜、水产品及畜产品受农药、重金属、硝酸盐类等污染的数量也急剧增加，全国每年因农业污染造成的直接经济损失已逾160亿元。
|
|||
|
|
20世纪90年代以来，我国蔬菜和水果农药残留引起人、畜中毒死亡事件频繁发生。其中1992—1996年全国26个省（自治区、直辖市）共发生农药中毒247349例，死亡24612人，我国每年因农药中毒的人数占世界同类事故中毒人数的50%。据农业部2000年底对我国14个经济较发达的省会城市2110个样品的检测结果，蔬菜中农药、重金属和亚硝酸盐超标率分别高达31.1%、23.5%和12.1%（邱承军，2007）。国家质量技术监督局于2001年第1季度、2季度、3季度重点抽查了23个大中城市的大型蔬菜批发市场的菜花、番茄、甘蓝、黄瓜、茄子、白菜、油菜等10余类，共181种蔬菜，对蔬菜产品农药残留量进行了监督检查，抽样合格率分别为72.4%、64.5%和47.5%（陈俊科等，2007）。最近几年，蔬菜农药残留问题有明显的改善，农业部新闻办公室2007年第四次农产品质量安全监测信息显示，到2007年11月，全国37个城市蔬菜农药残留监测合格率为95.3%。但这个问题不能忽视，还必须加强监督检查力度（笑容，2008）。
|
|||
|
|
另据截止2001年底北京、天津、河北等21个省（自治区、直辖市）、计划单列市的不完全统计，基本农田土壤样点（1565）污染物超标率约11.9%，农产品样点（1215）超标率为12%左右；2001年共发生农业环境污染事故1998起，污染农田（包括水面）近9万hm2，损失粮食、果蔬、畜禽水产品等逾3500万kg，损失金额达1亿元左右。全国政协常委、国务院三峡建设委员会委员甘宇平在2007年7月6日举行的政协常委会上表示“由于过量使用化肥、农药及污水灌溉等，土壤板结，地力下降，土壤受到重金属、无机盐、有机物等物质污染情况严重。”甘宇平说，一项调查显示，全国至少有1300万～1600万hm2耕地受到农药的污染。他呼吁，建设环境友好型社会，防控农业污染已迫在眉睫。因此，改善农业生态环境，提高农产品质量已成当务之急。
|
|||
|
|
2.农产品安全性问题（绿色壁垒）是限制我国农产品出口及产业化发展的最大障碍
|
|||
|
|
农产品安全性保障条款在WTO规则中占有极其重要的地位。发达国家根据WTO例外规则，制定了较为严格的农产品安全性法规，并利用本国环保优势不断提高农产品安全标准这道门槛。如日本对进口大米的检测项目从42项增加到102项，美国要求向其出口农产品的国家实施与美国相同的农产品安全体系，从而阻止他国农产品进入本国市场，这对我国农产品贸易产生了巨大的影响。
|
|||
|
|
近年来发生的苏丹红、孔雀石绿、劣质奶粉、陈化粮等食品安全问题，不仅让国内消费者忧心忡忡，而且严重影响了中国食品的整体形象。个别食品安全事件所产生的信用危机则让很多无辜的食品企业受到牵连。美欧等国家和地区出台的不断翻新的技术壁垒成了中国食品农产品出口必须面对的挑战，一些国家还利用舆论宣传夸大中国食品存在的问题，导致该国消费者对中国食品产生不信任和排斥心理，以至于中国产品在当地无人问津，只能退出市场。
|
|||
|
|
2007年发生的美国宠物饲料事件直至后来发生的水产品、牙膏、药品、玩具等一系列事件，2008年发生在奶粉、鸡蛋等食品中的三聚氰胺事件，使得一场针对“中国制造”的信任危机在全球范围内蔓延。出口食品农产品安全事件的发生，影响了国外消费者信心，使中国出口食品农产品贸易受阻，不利于中国经济又好又快发展。如2004年，中国出现禽流感后，先后有49个国家和地区对中国封关，给中国经济造成巨大损失。在食品农产品国际市场受阻的同时，国内原料大量积压，产品严重滞销，农业遭受重创，数以百万计的养殖、种植户收入大幅下降，出口企业濒临破产、倒闭。因此，食品安全不仅是经济问题，也是涉及农村、农业发展、关系农民切身利益的社会问题（郑志强，2008）。
|
|||
|
|
我国农产品主要的外贸出口集中在美国、日本、欧盟等发达国家和东南亚等新兴工业化国家和地区，其中亚洲是我国主要的农产品出口市场，约占出口总额的70%以上，欧洲是第二大市场，约占出口总额的15%，北美洲是第三大市场，约占市场份额的8%，而这些国家和地区正是技术质量标准先进的国家。随着我国与这些发达国家进出口贸易的发展，他们对我国出口的农产品在质量和技术标准等方面要求越来越严格，技术性贸易壁垒体系也越来越健全。而我国出口的农产品很难在短时间内达到发达国家制定的标准，从而使我国农产品的出口市场范围不断缩小（彭寒飞，2008）。对于我国主要农产品为什么频频遭受国外的技术壁垒，主要可以从外因和内因这两个角度来分析。从外因的角度看，发达国家设置技术壁垒主要是为了保护本国利益的需要；我国农产品遭受技术壁垒的内部原因从农业生产水平上来看，我国农产品安全生产质量标准建设滞后，以质量、安全为重点的意识在农业生产中还未很好地树立；生产体制缺乏保证农产品质量的对接机制；农药使用环节缺乏科学的指导，存在滥用和乱用的状况。我国农产品出口遭遇贸易技术壁垒限制的内因主要是我国农产品质量安全管理水平低，缺乏有效的防御和信息通报机制（尹伟，2008）。
|
|||
|
|
3.党中央和国务院领导高度重视农产品安全问题
|
|||
|
|
加强农产品安全质量建设，是一项长期而又艰巨的任务，是新时期农业发展的一项十分重要的基础工作。党中央和国务院高度重视农产品安全问题，在中央农村会议、中央一号文件都提到了要加强农产品安全监管体系，抓紧农产品安全相关法律、法规的制定和完善，支持绿色和有机农产品生产基地建设等。
|
|||
|
|
在党的十七大上《中共中央国务院关于切实加强农业基础建设进一步促进农业发展农民增收的若干意见》中指出：“全党必须深刻认识‘三农～工作面临的新形势新任务，全面把握新机遇新挑战，增强做好‘三农～工作的紧迫感，粮食安全的警钟要始终长鸣，巩固农业基础的弦要始终绷紧，解决好‘三农～问题作为全党工作重中之重的要求要始终坚持”，并强调要“加强农业标准化和农产品质量安全工作。加快农业标准修订制定工作。继续实施农业标准化示范项目，扶持龙头企业、农民专业合作组织、科技示范户和种养大户率先实行标准化生产。实施农产品质量安全检验检测体系建设规划，依法开展质量安全监测和检查，巩固农产品质量安全专项整治成果。深入实施无公害农产品行动计划，建立农产品质量安全风险评估机制，健全农产品标识和可追溯制度。强化农业投入品监管，启动实施‘放心农资下乡进村～示范工程。积极发展绿色食品和有机食品，培育名牌农产品，加强农产品地理标志保护”。
|
|||
|
|
最近连续几年中央一号文件都是关于“三农”问题，都提到了农产品安全的问题。2009年中央1号文件提到“在全社会高度关注食品质量安全的氛围里，保持农产品质量进一步提升和规避经营风险的要求更加迫切”“严格农产品质量安全全程监控。抓紧出台食品安全法，制定和完善农产品质量安全法配套规章制度，健全部门分工合作的监管工作机制，进一步探索更有效的食品安全监管体制，实行严格的食品质量安全追溯制度、召回制度、市场准入和退出制度。加快农产品质量安全检验检测体系建设，完善农产品质量安全标准，加强检验检测机构资质认证”“加快农业标准化示范区建设，推动龙头企业、农民专业合作社、专业大户等率先实行标准化生产，支持建设绿色和有机农产品生产基地”。
|
|||
|
|
（二）国内外农产品市场供求需要
|
|||
|
|
1.大力发展和培育我国绿色农业，建立无公害农产品生产体系是我国现阶段“菜篮子”工作的重要任务
|
|||
|
|
从1988年5月全国开始实施“菜篮子工程”以来，国家出台了一系列扶持“菜篮子”工程发展的政策和措施。我国蔬菜、肉类、禽蛋、奶类、水产品和水果等六大类鲜活农产品的产量以年均7%到13%的速度增长。目前全国蔬菜、肉类、禽蛋、奶类、水产品和水果的产值，已占整个农业产值的52%左右。每年仅蔬菜生产总值达2800亿元，在种植业中仅次于粮食。为让城乡居民长期吃上“放心菜”、“放心肉”，促进农业增效、农民增收，2001年4月，农业部又启动了旨在提高农产品安全水平、净化“菜篮子”的“无公害食品行动计划”，农业部会同财政部、国家发改委启动了全国农业行业标准制修订财政专项计划和农产品质量安全检验检测体系建设规划。现已基本建立起部、省、县三级配套，互为补充，常规检验与快速检验相结合的农产品质量安全检验检测体系，农产品质量安全认证体系基本建立，农产品认证进程明显加快，成效显著。全国农产品质量安全例行监测制度已全面实施，部分省会城市和计划单列市的农产品质量安全例行监测工作也已制度化和规范化，并定期向社会公布农产品质量安全信息，及时准确引导农产品的生产和消费。农产品质量安全专项整治全面启动，包括种植业产品农药及农药残留和有机磷污染专项整治、畜产品兽药及兽药残留和“瘦肉精”污染专项整治、水产品药物残留及氯霉素污染专项整治等等。建设了一批农产品标准化生产示范基地和示范区，加大了农业标准的实施力度，取得了明显成效。全面加强农产品产地环境、生产过程、农业投入品和市场准入管理，大力发展无公害农产品、绿色食品和有机食品，初步形成无公害农产品、绿色食品和有机食品“三位一体、整体推进”的发展格局，有力促进了农产品质量安全水平的明显提升。各地区、各部门围绕（无公害食品行动计划）的实施，采取了强有力的措施，在农产品质量安全管理方面做了大量工作，取得了阶段性的进展和明显的成效。
|
|||
|
|
2.安全农产品产业化进入加速发展时期，市场潜力巨大
|
|||
|
|
随着全球经济的发展和社会的进步，人们消费观念发生根本变化，对农产品的需求已由“量”向“质”转变。面对常规农业生产大量使用化肥、农药给环境和人类健康所带来的威胁，对有机农业的呼声越来越强烈。有机农业作为一种农业可持续的发展模式，它避免或最大程度排除使用化肥、杀虫剂、生长调节剂及饲料添加剂，最大限度地实现有机农业依赖于作物轮作、农作物残杂物、动物粪便、绿肥、机械耕作、矿物岩石以及生物控制害虫方法去保持土壤生产力，提供植物养分和控制害虫、杂草和病害（谢标等，2002）。世界有机农业在十几年内得到迅速发展，已初具规模。欧共体成员国平均2.2%的农业耕地用于有机农业，奥地利、瑞典等国超过了10%（Soil Association，2000）。美国1999年有机食品销售额接近60亿美元，从事有机农业的农民以每年12%的速度增长（USDA，2000），有机食品市场份额每年以20%～25%的速度增长。英国1999—2000年有机农业和受保护耕地面积翻了一番，达到540191hm2，占农业耕地的3%（Soil Association，2000）。目前，日本从事有机农业生产的农户占全国农户总数的30%以上，提供的有机农产品增加到130多种；美国从事有机农业生产的农民从20世纪90年代初的1000多户增加到当前的数万户，向市场提供的有机农产品也增加到200多种。除了工业化国家外，一些发展中国家也积极发展有机农业。2001年我国有1217家农业和食品加工企业的2400个产品使用绿色食品标志，产品销售额500亿元，受保护的农田、草场和水面38.67×105hm2（李裕等，2004）。至2006年底，我国累计认证无公害农产品23636个，总量1.44亿t；认定无公害农产品产地30255个。其中种植业面积3.5亿亩。全国有效使用绿色食品标志企业总数达到4615家，产品总数达到12868个，总量7200万t，产地环境监测面积1.5亿亩。有机食品认证企业总数达到520家，产品总数达到2278个，总量1956万t，认证面积4664万亩。几年来，绿色食品和有机食品实现了既好又快的发展，呈现出了以下四个方面的特点：
|
|||
|
|
（1）发展速度持续加快。2003年以来，在政府推动与市场拉动的双重作用下，无公害农产品、绿色食品和有机食品产品年均增长速度达到83%，实物总量扩大了4.3倍，现已占全国食用农产品及加工产品商品总量的18%。
|
|||
|
|
（2）产品质量稳定可靠。通过指导企业和农民专业合作经济组织落实标准化生产，加强全程质量控制，有效地保证了无公害农产品、绿色食品和有机食品产品质量，维护了品牌的公信力和信誉度。2004—2006年，无公害农产品产品质量抽检合格率平均保持在96%以上，绿色食品平均稳定在98%以上。
|
|||
|
|
（3）产业素质不断提升。标准化基地建设和规模化生产取得较大发展，无公害农产品种植业产地规模平均已达万亩以上。全国14个省份119个县（场）已创建151个大型绿色食品原料标准化生产基地，面积4050万亩。通过无公害农产品、绿色食品和有机食品认证的各级农业产业化龙头企业已突破1000家。其中，国家级龙头企业达到240家，占41.2%。产品结构逐步优化，地方特色产品以及园艺、畜牧、水产等具有出口竞争优势的劳动密集型产品比重有了较大幅度的提高。
|
|||
|
|
（4）品牌效应日益增强。调查显示，超过50%的消费者首选无公害农产品、绿色食品和有机食品。2006年，无公害农产品、绿色食品和有机食品国内年销售额突破3000亿元，出口额超过30亿美元，约占全国农产品出口总额的10%。在部分大中城市，无公害农产品已成为市场准入的基本条件。绿色食品销售价格比普通产品平均高10%～30%，部分产品高出1倍以上，80%的企业实现了增效，并带动农户实现了增收。
|
|||
|
|
（三）农业科技发展的现实要求
|
|||
|
|
随着农业发展目标从以自给自足、自求平衡的发展生产、保障供给转变到以提高农产品市场竞争力为核心的农业增效、农民增收为根本出发点，我国农业发展中面临的现实矛盾则日益突出，成为再次振兴农业发展的重大障碍。其主要表现为：一是农产品质量差、农业效益低，是当前一个突出问题，它导致农民收入低，农业结构调整难；二是在未来人口增长和需求多样化进程中，农业生产受资源和市场的双重制约更加突出，从而加大了资源利用和生态环境改善的难度，使农业前景更为严峻。因此在农业（地质）科技的研究领域上需深入实现一系列转变：即从以单项技术研究为主，转为同时注重综合配套技术研究，加强区域综合开发和综合研究；从以农业产中研究为主，转为产前、产中、产后系统研究和产业化研究，加强农产品储藏、保鲜和加工技术研究；从以常规技术研究为主，转为常规技术与高新技术结合，加强生物技术、信息技术研究；从以微观研究为主，转为微观与宏观结合，加强农业自然资源调查与区划、农业生态环境、农业发展战略研究等。而农业环境保护技术特别是农产品安全技术等方面研究将越来越受到重视，以满足人口、资源、生态环境的良性循环、永续利用和农业可持续发展的需求。
|
|||
|
|
三、农业土壤环境与农产品安全的关系
|
|||
|
|
（一）农业土壤环境与土壤环境的关系
|
|||
|
|
通常所说的农业土壤环境所涉及到的内容很广泛，如成土母质的母岩特征和组成，成土母质的来源和性质，地球化学特性、地形地貌状况、区域地质体和构造特点等所有与大农业（农林牧副渔）有关的地质因素都可以划入农业土壤环境范畴。因此，农业土壤环境一般指一定区域内，包括土壤、母质、母岩、水资源和水文地质等对大农业生产和发展产生一定影响或作用的地质组成（特征）及地质作用的综合。
|
|||
|
|
农业土壤环境可以从两个方面来认识：一是农业应用；二是地质基础。农业应用方面包括成土地质背景、名优特产地质背景、农业区划地质背景、优势作物地质背景等；地质基础方面包括了地貌地质背景、地球化学背景、水文地质背景、地层地质背景和构造地质背景等（周俊等，2000）。这两个大的方面只是从概念上加以了区分，事实上这两者是相互渗透和相互影响的。比如一种优势作物的地质背景是由特定的土壤、水分、气候等要素组成的，而这些要素的特定组成则是由一定的地质基础经过了漫长的地史演化而来的。
|
|||
|
|
土壤是覆盖地球表面的疏松表层，是地球表层各种岩石和地质体经过亿万年漫长演化的产物，是地球表面进行物质和能量交换最频繁、最重要的媒介和载体。土壤是农业土壤环境诸多因素中最重要的一个要素，它的物质组成、结构、性质、营养基础以及土层厚度等大体上由成土地质背景和区域地质背景这两方面所决定。成土地质背景包括成土母岩岩性、组成和结构特征、母质（沉积物和风化产物）的类型和来源等。母岩和母质的特性都会直接或间接地影响到土壤的组成和性质，而地表形态、地史演化、区域地质构造和所经历的地质作用的差异也会导致土壤性质上的差异。区域地质背景是指具体到特定区域的各种地质条件，如区域地貌背景、区域水文地质背景、区域地球化学背景和区域地质构造背景等。因为这些自然条件存在着区域性差异，所以导致了土壤在形成、发育和熟化过程中也带有了区域性特征。此外，耕作制度、栽培方法以及化肥农药的使用均对土壤的性质产生一定的影响。
|
|||
|
|
（二）农业土壤环境与农产品安全的关系
|
|||
|
|
1.化肥的不合理施用
|
|||
|
|
随着农产品市场需求的日益扩大和多样化，化肥的使用量也在不断增加，施入土壤中的化肥除了一部分被作物利用外，有相当一部分随着地表径流的冲刷而流失或向下渗透进入地下水体，引起农业上的面源污染。作物吸收了过量的养分也会导致品质的下降，如硝酸盐、亚硝酸盐含量提高等。
|
|||
|
|
2.农药的不合理使用
|
|||
|
|
高毒性、高残留、低效农药的施用，除了在当季作物富集之外，还会被吸附在土壤中继续被后季作物吸收，对人类的健康造成严重威胁。
|
|||
|
|
3.有害微生物的衍生
|
|||
|
|
城市生活污水、医院污水含有大量的细菌、病毒、原生生物和寄生蠕虫等致病微生物，这些污水未经处理排入地表后会引起土壤病原微生物污染。
|
|||
|
|
4.农用有机物污染
|
|||
|
|
工业污水中很多含有酚类和苯类的有机物，这类有机物具有致癌性，如用作农业灌溉水会导致土壤质量恶化。此外，地膜的大量使用，导致土壤中的残留量逐年增多，其危害也日益加剧。
|
|||
|
|
5.重金属污染
|
|||
|
|
土壤重金属污染主要是由于将工业污水和污泥用于农用，把工业生产过程中产生的有毒、有害重金属带入土壤。另外，有一些化肥也含有重金属，如用于生产磷肥的磷矿石中含有镉、汞、铅和氟等，大量使用这种化肥也会导致土壤的重金属污染。
|
|||
|
|
良好的农业土壤环境是确保农产品安全的基础，要真正实现对农产品安全进行全程控制，必须对农产品产地环境质量进行严格的监控和管理，这是源头控制的重要组成部分（韩俊等，2005）。
|
|||
|
|
第二节 我国农业土壤环境与农产品安全存在的问题
|
|||
|
|
一、我国农业土壤环境的现状和问题
|
|||
|
|
（一）农业土壤环境质量的现状和问题
|
|||
|
|
过去20多年来，我们主要以农业增产、高产为主要目标，片面注重农业投入的产量效应，忽视环境效应的倾向普遍存在。一方面在全球变化和人为活动日益增强的背景下，现代土壤侵蚀不仅使表土流失，引起土壤质量下降，导致非点源污染，同时，也与洪涝灾害、粮食安全密切相关（贺秀斌等，2005）；另一方面随着农业投入的加大和农业集约化水平的提高，虽然农业生产取得了突破性进展，解决了我国的温饱问题。但随着工业的快速发展，集约化水平的提高以及化肥、农药等农用化学品的大量投入，由此引发的环境问题也日益凸显。如农业环境污染日趋严重、生态环境质量退化、农产品安全性受到威胁等等。农业环境质量的恶化导致了农产品品质的下降。近年来对农产品污染的调查表明，我国农产品化学污染的超标率已经相当高，且分布普遍。农业部等相关部门组织的调查结果表明，主要农产品（粮、果、菜、肉、蛋、奶等）均有农药、重金属和亚硝酸盐的污染超标现象，由此造成的经济损失每年估计超过100亿元。当前，我国农业土壤质量环境状况有进一步恶化趋势，耕地土壤的化肥污染、农药污染、有机物污染以及重金属污染日趋严重（杨肖娥等，2002）。我国大部分地区的土壤已受到不同程度的污染。正如我国环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查工作视频会议上所指出的，土壤污染的总体形势相当严峻，已对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成威胁。一是土壤污染程度加剧。据不完全调查，目前中国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上。其中多数集中在经济较发达的地区。二是土壤污染危害巨大。据估算，中国每年遭重金属污染的粮食达1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元。土壤污染造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康。土壤污染直接影响土壤生态系统的结构和功能，最终将对生态安全构成威胁。三是土壤污染防治基础薄弱。目前，中国土壤污染的面积、分布和程度不清，导致防治措施缺乏针对性。防治土壤污染的法律还存在空白，土壤环境标准体系也未形成。资金投入有限，土壤科学研究难以深入进行。有相当一部分群众和企业界对土壤污染的严重性和危害性缺乏认识，土壤污染日趋严重。
|
|||
|
|
（二）改善农业土壤环境质量的主要对策
|
|||
|
|
1.研究制定农产品环境质量的相关标准
|
|||
|
|
针对农产品的质量标准，农业部和国家相关部门先后颁布了《标准化法》、《产品质量法》、《食品卫生法》等一系列的法规和标准，而对于不同生境条件、不同耕作和管理制度下的生产活动缺乏因地制宜的指导，对不同农业生态环境条件下各产业的环境质量、产品质量标准、操作规范以及各类污染物的限量指标仍缺少具体的、可操作性的标准。因此必须加强农产品环境质量标准的基础研究工作。
|
|||
|
|
2.建立对污染土地进行有效整治和修复的理论和技术
|
|||
|
|
我国污染耕地面积广大，受污染农产品的出现不可避免。由于监管体制和市场准入法规尚不够完善，这些农产品很大部分进入了普通家庭，损害人民的健康。而仅仅依靠一些生态环境良好的耕地来生产安全的农产品是远远不够的，必须注重对污染土壤的治理和修复，恢复良好的生产环境。因此，必须注重对污染土壤修复的理论和技术的研究，探讨利用生物、物理和化学的方法对污染土壤进行有效调控，降低污染物浓度及生物有效性，提高土壤安全生产能力。
|
|||
|
|
3.建立农用化学品安全施用和管理的配套体系
|
|||
|
|
长期以来，人们强调施肥对作物产量的作用，重视化肥和农药的增产效应而忽视了对生态环境的影响。今后需进一步加强化肥和农药对农业环境和农产品安全性影响的研究，改良化肥品种，开发安全、高效、高选择性和环境友好型的绿色农药，有效改变目前肥料利用率低、化肥和农药品种结构不合理、肥料品种不能满足生产需要的状况，逐步建立符合农产品安全性和生态环境要求的农用化学品安全施用和管理的配套体系。
|
|||
|
|
4.建立科学合理的污水农用技术体系
|
|||
|
|
污水农用可以解决城市工业和生活污水的处理问题，但由此而来的是污灌引起的农业环境的恶化和农产品安全性降低。应学习国外在污水农用方面的成功经验，综合考虑农田污灌效益、生态环境影响和农产品安全性等方面的关系，科学、合理、有效地利用污水资源，把农田污灌对土壤环境和农产品可能产生的污染危害降到最低。
|
|||
|
|
5.建立农产品安全和农业土壤环境的监测和预警机制
|
|||
|
|
我国幅员辽阔，农业生境和栽培制度差异很大，污染物的数量、种类和进入土壤的途径各不相同，必须研究探讨适合我国国情的农产品安全调控的理论、方法和技术，建立农产品安全和农业土壤环境长期定位监测点，逐步完善农业土壤环境和农产品安全的监测和预警体系及相关的农产品市场准入制度等保障体系。
|
|||
|
|
特别是区域农业土壤环境的监测和预警管理研究是当前环境科学和区域可持续发展的重要研究课题。随着预警技术的发展和对土壤环境安全的重视，人们将预警技术引入土壤和大气环境安全研究中。但是，土壤环境安全及安全预警研究相对其他（如大气、水和生态）环境安全及安全预警研究要晚的多。目前，国内外对土壤环境安全预警的研究尚处于探索阶段，主要集中在土壤环境各单项质量指标的预测预警研究，这不能很好地反映区域土壤环境安全的变化。因此，需要研究能够全面、准确、及时地对多种土壤环境问题进行预测预警的体系；需要着手研究如何利用现代信息技术，借助其具有强大的数据管理、空间分析和决策支持等功能，为土壤环境管理提供决策支持系统；需要建立区域土壤环境质量数据库、评价模块以及经济社会与环境变化预测预警模块，形成能将土壤环境管理决策支持系统，以及能与大气、水体模块整合的综合决策支持管理系统，应用于区域环境管理决策支持，这还有待进一步研究和完善（骆永明，2008）。
|
|||
|
|
二、我国农产品安全的现状和问题
|
|||
|
|
（一）我国农产品安全的现状
|
|||
|
|
1.食用品质不优，加工转化比较困难
|
|||
|
|
南方早籼稻米质差，大量积压；果品标准化程度低，优质果率不到30%，高档果率不足5%，造成“外销不畅，内销不旺”。
|
|||
|
|
2.品种搭配不合理，专用产品不足
|
|||
|
|
硬质面包小麦、软质饼干小麦、优质啤酒大麦等产量不足，仍需大量进口。发达国家专用面粉有上百种，其产量占面粉总产量的90%以上，而我国专用面粉不过十几种，其产量不足总产量的10%。玉米的专用化程度更低。
|
|||
|
|
3.产后加工水平不高，缺乏市场竞争力
|
|||
|
|
国外水果储藏保鲜量占水果总产量的70%以上，我国只有15%左右。一些渔业发达国家的水产品加工比例达75%以上，我国水产品的加工比例仅占30%左右。
|
|||
|
|
4.卫生安全状况不理想
|
|||
|
|
主要是一些农产品特别是蔬菜、水果、茶叶、畜产品等方面农药、兽药等有毒、有害物质残留超标，对人体构成潜在危害。
|
|||
|
|
（二）农产品安全存在的主要问题
|
|||
|
|
1.农产品生产环境有恶化趋势
|
|||
|
|
目前我国农业化学投入品数量急剧增长，以及城乡废弃物的大量排放，导致农田生态环境急剧恶化。据统计，全国农药污染的农田达1.4亿亩，重金属污染面积超过3亿亩，农产品农药、重金属等污染残留日趋严重，全国每年因农业污染造成的直接经济损失高达160多亿元，农产品生产环境有进一步恶化的趋势。
|
|||
|
|
2.农产品标准化生产建设不足
|
|||
|
|
目前我国许多农产品仍处于无标生产、无标上市、无标流通的状态，质量安全状况不清。一些传统名优农产品虽然在国际市场占有一定的份额，但近年来由于产品质量和卫生状况不符合国际标准的要求，无法与国际农产品市场接轨，竞争乏力，出口频频受阻、受损。
|
|||
|
|
3.农产品检测体系尚有待健全
|
|||
|
|
现有的检测机构数量与社会需求尚存在较大差距，农业各行业之间的发展不平衡，一些中心的监督检测范围有待拓宽。同时，检测机构基础设施不足，质检队伍的人员素质有待进一步提高。此外，全国范围的农产品安全监测网络未建立起来，不能动态地了解各地区的情况，有关农产品安全的信息也不能及时发布。
|
|||
|
|
4.农产品安全管理体制有待健全
|
|||
|
|
涉及农产品安全管理的机构很多，分布在许多部门里面，目前存在的多头管理、职能交叉、多重标准和重复执法等问题未得到有效解决，需要统一进行职能的分配和各个部门的协调配合。
|
|||
|
|
5.农产品安全的有关标准体系还不完善
|
|||
|
|
农产品安全的有关标准不够完善，有些领域甚至还处于空白状态。农产品检测的项目与国际标准还有差距，农业生产过程的标准化和农资用品的标准化还有待进一步完备。
|
|||
|
|
6.缺乏严格的市场准入制度
|
|||
|
|
由于农产品的流通、销售、质量监督管理等环节归属不同的部门管理，造成职能交叉，管理出现盲区，缺乏有效的质量监督机制，很多农产品在未经质量安全检验便流入市场，消费者的消费安全得不到最终的保障。
|
|||
|
|
三、我国农产品安全管理体制现状及问题
|
|||
|
|
1.农产品安全监管体系不完善
|
|||
|
|
长期以来我国农产品安全的监管职能被划分在多个部门，多头管理，缺乏从“农田到餐桌”整个过程综合管理的指导思想，一方面出现了部门职责交叉和执法的多标准、多规范的现象，另一方面则出现模糊和真空地带，给不法分子以可乘之机。各部门权责不清，容易导致管理效率下降。另外，现有的检测机构多数规模较小、设备差，人员素质跟不上新形势的需要。
|
|||
|
|
2.农产品安全标准滞后
|
|||
|
|
我国农产品安全的标准总体水平低，许多标准的限量指标与国际上通行的标准有一定差距；标准的数量少，覆盖面低，如我国农药残留量标准仅484项，占欧盟标准的2.2%，占CAC的18.8%；部分标准存在交叉甚至相互矛盾。某些新兴领域的标准欠缺。
|
|||
|
|
3.农产品生产标准化程度低
|
|||
|
|
我国农户和农产品加工企业数目多、规模小，不利于规模化生产，良好生产规范（GMP）、良好农业规范（GAP）和危害分析及关键控制点体系（HACCP）很少得到有效实行，不论源头还是后期加工，产品安全未得到严格控制。
|
|||
|
|
4.缺乏执法长效机制
|
|||
|
|
在有关农产品安全的执法过程中，多数采取突击式的临时检查，而且往往是在出现安全事故或者节假日前，缺乏持续性和规范性的执法机制。
|
|||
|
|
5.未形成全国性的农产品安全监测网络
|
|||
|
|
应充分利用有关检测中心、认证机构、科研院所的设备、人才和技术，建立全国性的农产品安全监测网络，为科学决策、大众监督和农产品安全信息发布提供平台。
|
|||
|
|
第三节 农业土壤环境与农产品安全研究现状
|
|||
|
|
一、国外同类研究和发展概况
|
|||
|
|
（一）概述
|
|||
|
|
对食品安全性的关注始于发达国家，早在20世纪初一些发达国家对此就有了一定的社会反映与相应的政府对策。如1906年美国国会通过了第一部对食品安全、诚实经营和食品标签进行管理的国家立法——食品与药物法。世界卫生组织和粮农组织于20世纪60年代组织制定了《食品法典》，并修订数次，供各国参考，并借以协调国际食品贸易中出现的食品安全性标准问题。目前，农业地质（生态）环境和农产品安全体系的构建已经成为世界各国共同关心的重大课题。许多国家尤其美国、英国、法国、德国、日本等发达国家自20世纪60年代以来相继投入大量的人力和物力，对重金属、硝酸盐、农药以及持久性有机污染物（POPs）等在农业生态环境和农产品中的污染现状、发生规律、迁移转化等化学行为以及农产品安全控制策略和治理途径等各个方面开展了一系列基础研究和应用研究，并建立专门机构，制定相应的法令、法规，严格限制化学品在农产品生产领域的使用范围和数量，同时，还大力倡导和发展有机农业，走农业可持续发展之路。印度、智利、以色列、哥斯达黎加等一些发展中国家随着农业生产力的大幅度提高，在基本保证了农产品市场供求平衡的情况下，也注意到农业环境污染和农产品安全问题对未来农业发展的负面影响，也积极开展了相关内容的研究工作，并加紧制定保护和改善农业生态环境质量，防治农产品污染的政策技术措施，以适应经济全球化趋势和国际农产品一体化进程。
|
|||
|
|
（二）技术层面
|
|||
|
|
近十年来，发达国家在农业环境保护、生态环境建设及农产品安全生产体系等方面的研究和应用取得了显著成效。不少国家现已在大量基础性、应用性研究的基础上大规模实施农业生态环境状况的实时监测、生产过程控制技术精确化、程序化及产品质量的即时性监测。针对传统集约化农业大量用水、用肥、用药，导致资源浪费和生态环境恶化的状况，发展精准化管理的有机农业，将GIS、GPS、RS（3S）技术和计算机自动控制系统有机结合，对农产品生产过程中的施肥、病虫害防治、精量播种、耕作和水分管理等环节进行精确管理；在现代化设施农业中，则根据作物对光、温、水、气、养分等环境因子的要求建立相应的计算机模拟模型，对包括品种选育、饲料营养和饲养管理、疫病防治、畜禽舍建筑和环境控制、机械化操作设备、废弃物无害化处理、屠宰加工和市场营销等一系列生产环节，运用计算机及自动控制系统进行监测和全程自动控制；在数据库开发方面，建立了AGRIS、CABI、AGRICOLA等为主的三大著名国际农业数据库以及国家食品安全数据库（National Food Safety Database）；在系统开发方面，国外利用计算机技术、地理信息技术与网络技术集成优势，在农业面源污染信息系统、生猪管理系统、名优果树新品种、农业信息管理系统、畜禽饲料专家配方系统等方面的应用已经相当成熟，但在农产品安全预警及管理方面仍缺乏深入的研究。
|
|||
|
|
当前国外对农产品质量安全管理研究主要集中在两个方面：一是立足于提高产品质量，加强对产品生产过程的管理，相关研究主要集中在对农产品及农产品生产过程的认证管理；二是立足于解决农产品质量安全信息不对称性问题和责任追究，构建农产品质量安全可追溯系统，相关研究主要集中在农产品个体编码与标识、农产品供应链各环节的信息管理等方面（杨信廷，2008）。农产品追溯系统的核心在于通过数据载体，如条码、电子标签，把信息流与实物流联系起来，实现从农田到餐桌的全程信息传递和存储。然后采用条形码识别、手机二维码识别、RFID识别等技术来获取农产品安全相关信息。
|
|||
|
|
（三）管理层面
|
|||
|
|
西方发达国家特别是美国、日本、欧共体出台了一系列保护本国农业利益的政策和技术措施，建立了本国农产品安全保障体系[良好操作规范（GMP）、ISO9000质量保证体系和HACCP系统是目前国际上广泛采用的食品安全控制体系]。充分利用国际环境公约、WTO协议中的环境条款、国际环境体系系列标准（ISO14000）、环境标志制度、进口国国内环境与贸易法规、进口国环境与技术标准等，采取不断提高农产品标准、变换交易规定等方法，设置相对于发展中国家过高的技术壁垒，以限制发展中国家的农产品的出口贸易。
|
|||
|
|
在农产品安全溯源管理方面，西方国家制定相关法律严格要求对农产品生产、加工等环节的投入物以及农产品的流通信息进行登记。美国食品药品管理局（FDA）颁布《2002公众健康安全和反生物恐怖预防应对法》中。第306节《跟踪和追踪条款》要求绝大部分美国农产品以及农产品企业要保存好货物进出的记录：货物来自何处、送给了何人、标签号码以及其他信息，而且还要在收到审核需求的4～8h内提供这些信息，此条款对企业的信息化管理提出了很高的要求。欧盟委员会2000年底发布了具有指导意义的《食物质量安全白皮书》，强调建立一个包括有84项具体措施的农产品质量安全保障体系。这些措施涵盖了农产品生产“从农田到餐桌”的各个要素环节（生产、加工、储藏、运输、零售），并保证农产品生产和出售情况的透明度，让消费者自由选择。在销售时，必须标明该农产品的名称、产地、生产者，使用过的农药名称、浓度、使用次数、使用日期以及农产品的收获和上市日期等具体数据。日本全国农协通过对属下上市的肉类和蔬菜等所有农产品，采用条码技术、无线射频识别技术（RFID）等电子标签，详细记载产品的各种数据。消费者通过识别终端就能够了解和确认农产品的生产和流通过程中的所有情况，以消除消费者对农产品安全问题的担心（王纪华等，2007）。
|
|||
|
|
（四）国际关联行动
|
|||
|
|
联合国粮食及农业组织和世界卫生组织（FAO/WHO）针对世界各国农产品安全的国家政策和规则（标准）的多样化，将促成不同国家和相关国际组织的共同合作，使各国的农产品安全系统变为具有可比性和透明性，并通过多边机构和发达国家努力，就国家农产品安全系统（最重要的问题）、法律问题和双边技术援助（卫生和植物检疫措施或其他）等方面对发展中国家进行必要的建设和投资。
|
|||
|
|
二、国内相关领域的研究和发展概况
|
|||
|
|
（一）环境污染调查和评价方面
|
|||
|
|
我国先后对20多个省（自治区、直辖市）的农业环境污染状况进行了调查，内容包括对重点稻、麦、茶、果、菜产区和牧区的农药、重金属等污染调查；主要大、中型城市蔬菜基地中硝酸盐和亚硝酸盐等含量的调查及对主要沿海水域和河流、湖泊渔业水产资源的污染危害调查。农业环境污染突发事件调查评估研究指出，农业环境污染突发事件中不同污染物对农业环境的影响及危害，其调查评估过程包括现场调查、污染源调查、现场检测、因果关系分析、损失评价等。2007年中国农业大学组织一次农村环境污染调查，涉及全国26个省（自治区、直辖市）的近150个农村，对各村的水资源污染状况、农业污染状况、农村环境污染情况进行综合调查和评价，系统地分析了中国农村的环境污染问题，更加全面了解了中国农村污染的状况（唐丽霞等，2008）。
|
|||
|
|
（二）农业环境标准研究方面
|
|||
|
|
从1998年以来，我国先后分3批共规划、筹建部级检测中心178个，农业系统已有肥料、农药、兽药、饲料等13个事业单位被列入国家级质检中心体系。目前，我国已经颁布的各类产地环境类标准已超过30多个（不包含地方标准）。先后研究和制定了如《农田灌溉水质标准》、《农用污泥有害物质控制标准》等，探讨了重要污染物对农产品、农田土壤以及整个农业生态系统的污染影响规律。2007年2月实施的《食用农产品产地环境质量评价标准》规定了食用农产品产地（不适用于温室）土壤环境质量、灌溉水质量和环境空气质量的各个项目及其浓度（含量）限值和监测、评价方法。同时编制的《温室蔬菜产地环境质量评价标准》规定了以土壤为基质种植的温室蔬菜产地温室内土壤环境质量、灌溉水质量和环境空气质量的各个控制项目以及其浓度（含量）的限值和监制、评价方法。
|
|||
|
|
（三）污染生态学研究方面
|
|||
|
|
我国对污染生态学的研究，可以追溯到20世纪70～80年代。最初主要结合环境污染的实地调查和污水灌区的环境质量评价，开展了重金属和农药在土壤—植物系统中的迁移转化及生态效应、水体污染物的毒性与毒理、大气污染对植物的毒性影响、水生植物净化污水以及利用种植树木和高粱进行镉土改良等研究。90年代以来，由于污染生态化学在解决环境污染问题中起着越来越重要的作用，国家自然科学基金委员会把其中许多有关的研究内容列为鼓励研究领域或优先资助领域给予重点支持（周启星，2003）。近年来，我国在这一领域取得了很大的进展，如有机氯农药对水田、旱田农业生态系统的影响及作用规律的研究；镉、汞等重金属及其无机和有机污染物对污水—土壤—作物系统的污染危害影响、迁移转化规律及防治措施等方面研究；持久性有机污染物（POPs）在污染土壤中的含量与分布，其在累积与污染程度，根据残留模型对污染物的累积进行预测和评估进一步反映出污染物在土壤中的归宿和污染趋势研究；复合污染对作物生物量、重金属吸收、土壤酶活性以及它们与土壤污染物含量等之间的相关性研究等。
|
|||
|
|
（四）近阶段相关行动
|
|||
|
|
“十五”期间，针对当前我国加强农产品安全管理的形势以及适应我国加入WTO的迫切需要，我国借鉴发达国家的经验，积极研究防治农业生态环境污染和农产品安全生产过程控制关键技术，研制安全农产品质量标准技术，开发安全农产品生产相关的数据库和预警管理系统。国家为此将我国农产品（食品）安全纳入了《中国食物与营养发展纲要（2001—2010年）》，在全国范围内实施农产品安全保障工程，建立农产品安全检测防护体系，并在我国首次将生态农业、食品安全技术等方面研究列入“十五”科技攻关重大专项，以农业生态环境安全和食品（农产品）安全为主线，开展生态农业和农产品安全关键技术和保障体系的科技攻关。同时，我国将逐步建立和完善农产品质量标准体系、质量检测体系、质量认证体系、执法体系及市场信息监控体系等五大体系来确保农产品安全。
|
|||
|
|
2006年，食品安全首次被列入“国家食品安全十一五规划”。包括修改《食品卫生法》，制定《食品安全法》和《农产品质量安全法》。在“十一五”期间，我国将以农资市场整治、农业标准化、检验检测为关键点，逐步强化质量安全全程管理，进一步提升农产品质量安全水平。到2010年，将完成制修订农业国家标准、行业标准3000项，地方标准1.2万项，建成国家级农业标准化示范县（场）500个，带动各地建成标准化农产品原料基地（含无公害农产品示范县、场，无规定疫病区）1000个，出口基地300个，认证无公害农产品、绿色食品和有机农产品2万个，农业标准化生产水平显著增强。全国各地也在积极启动农产品质量安全绿色行动。如天津市优质农产品质量安全绿色行动主要包括实施产地环境质量控制工程、实施放心农资下乡入户工程、实施农业标准化工程、建设质量安全监管体系、实施产业带动工程、搞好农业科技服务进村入户工程。福建省农业厅组织编制了《福建省农产品质量安全体系“十一五”发展规划》，重点建设农产品质量安全“七大”体系，分别是农产品安全产地环境评价体系、农产品质量安全标准体系、农产品质量安全检验检测体系、农产品质量安全认证体系、农产品质量安全技术推广服务体系、农产品质量安全监督管理体系和农产品质量安全信息体系。
|
|||
|
|
2003年初国土资源部出台《全国农业地质环境调查规划纲要》，计划在8年时间里，地质调查部门将在各农业主产区约220万km2的区域内展开综合调查。选择浙江、湖南和四川首先开展示范调查，预计调查面积13.6万km2；2003启动长江三角洲、黄河三角洲、黄土高原等地区，预计调查面积17.4万km2；2004年开展环渤海、珠江三角洲、鄱阳湖地区及河套地区调查预计面积30万km2；2006年开始全面实施阶段，部署中西部地区调查，预计调查155万km2。此次大规模调查的重点为摸清土壤中各种化学元素、化合物的分布状况，为农业结构调整提供科学依据。
|
|||
|
|
2006年，国家环保总局和国土资源部联合启动首次全国土壤污染状况调查，开展全国土壤环境质量状况调查和评价，全国土壤污染状况调查的范围包括除台湾省和港澳地区以外的各省（自治区、直辖市）所辖全部陆地国土，调查的重点区域是长三角、珠三角、环渤海湾地区、东北老工业基地、成渝地区、渭河平原以及主要矿产资源型城市。主要内容包括开展重点区域土壤污染风险评估与安全等级划分，开展全国土壤背景点环境质量调查与对比分析，开展污染土壤修复与综合治理试点，建设突然环境质量监督管理体系。
|
|||
|
|
2008年，我国全面开展第一次全国污染源普查。凡境内排放污染物的工业源、农业源、生活源单位均为普查对象。开展污染源普查主要目的为了解各类企事业单位与环境有关的基本信息；建立健全各类重点污染源档案和各级污染源信息数据库；准确了解污染物的排放情况；有效实施主要污染物排放总量控制计划，切实改善环境质量；提高环境监管和执法水平，保障国家环境安全；加强和改善宏观调控，促进经济结构调整，推进资源节约型、环境友好型社会建设。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]Soil Association.Briefing paper‘Organic Facts and Figures～.May，Bristol：Soil Association Publication.2000
|
|||
|
|
[2]United States Department of Agriculture，USDA.Glickman Announces New Proposal for National Organic Standards. Washington DC：USDA News Release. NO.0074. 00.5～8
|
|||
|
|
[3]蔡保松，陈同斌，廖晓勇等.土壤砷污染对蔬菜砷含量及食用安全性的影响.生态学报，2004，24（4）：711～717
|
|||
|
|
[4]陈怀满.环境土壤学.北京：科学出版社，2005
|
|||
|
|
[5]陈俊科，庞琢，孙前等.国内外蔬菜农药残留污染现状及质量安全管理工作进展.内蒙古农业大学学报，2007，28（3）：335～338
|
|||
|
|
[6]管恩平.食品安全.中国食品卫生杂志，2008，20（4）：341～342
|
|||
|
|
[7]韩俊，罗丹.产地环境控制与食品安全.农业质量标准，2005，（4）：14～16
|
|||
|
|
[8]贺秀斌，文安邦，张信宝等.农业生态环境评价的土壤侵蚀退耕指标体系.土壤学报，2005，42（5）：852～855
|
|||
|
|
[9]侯振建.食品安全与食品伦理道德体系建设.食品科学，2007，28（2）：375～378
|
|||
|
|
[10]李秀和.产地环境与无公害农产品生产的关系.农产品加工，2004，（5）：23
|
|||
|
|
[11]李裕，王刚.有机农业与可持续发展.应用生态学报，2004，15（12）：2377～2382
|
|||
|
|
[12]骆永明.土壤环境的生物地球化学过程、质量演变和风险管理研究展望.土壤学报，2008，45（5）：846～851
|
|||
|
|
[13]彭寒飞.中国农产品出口突破技术贸易壁垒的思考.生产力研究，2008，（5）：25～27
|
|||
|
|
[14]邱承军.我国农产品安全现状评述.农业网络信息，2007，（2）：129～130
|
|||
|
|
[15]孙君茂，李哲敏，孙艳丽.食物安全的内涵及其与相关概念的比较.科技术语研究，2004，6（1）：36～38
|
|||
|
|
[16]唐丽霞，左停.中国农村污染状况调查与分析——来自全国141个村的数据.中国农村观察，2008，1
|
|||
|
|
[17]王凤平.我国食品安全问题及对策.食品科技，2005，（9）：7～9
|
|||
|
|
[18]王纪华，陆安祥，马智宏.农产品质量安全溯源与农田环境监测技术研究.农业质量标准，2007，12：26～28
|
|||
|
|
[19]笑容.37城市蔬菜农药残留监测合格率95.3%.农业市场信息，2008，2：12～12
|
|||
|
|
[20]谢标，王晓蓉，丁竹红.有机农业的环境效益评估.水土保持通报，2002，22（2）：71～74
|
|||
|
|
[21]杨肖娥，余剑东，倪吾钟等.农业环境质量与农产品安全.中国农业科技导报，2002，4（4）：3～9
|
|||
|
|
[22]杨信廷.国外农产品安全生产管理与溯源信息技术发展现状及启示.中国科技成果，2008，2：15～17
|
|||
|
|
[23]尹伟.农产品国际贸易中的技术壁垒概述.现代商业，2008，（17）：341
|
|||
|
|
[24]张福锁等.我国肥料产业与科学施肥战略研究报告.北京：中国农业大学出版社，2008
|
|||
|
|
[25]赵来军，唐小平，肖志杰.我国食用农产品无缝隙化安全监管体系研究.当代经济管理，2008，2（30）：18～22
|
|||
|
|
[26]郑志强.论中国出口食品农产品安全现状及应对措施.口岸卫生控制，2008，13（3）：7～8
|
|||
|
|
[27]周俊，邹德炜，朱江等.关于农业地质背景及其开发利用.安徽地质，2000，10（2）：155～160
|
|||
|
|
[28]周启星.污染生态化学研究与展望.中国科学院院刊，2003，（5）：338～342
|
|||
|
|
第二章 农业土壤环境与农产品安全评价方法
|
|||
|
|
第一节 农业土壤环境与农产品安全评价方法概述
|
|||
|
|
一、农业土壤环境评价方法
|
|||
|
|
（一）农业土壤环境评价的基本概念
|
|||
|
|
探讨农业土壤环境评价的概念首先应该提到“环境质量评价”，所谓“环境质量”是指环境系统内部结构和外部表现的状态对人类及生物界的生存和发展的适应性，“环境质量评价”就是对这种适应性进行评价。这种适应性包括许多方面的内容，因此对它的评价常根据评价的目的，侧重在某一方面，然后围绕这个方面，选择主要的、影响显著的若干因子组成评价体系，确定评价标准，开展环境监测，根据监测结果评价其环境质量。
|
|||
|
|
环境的整体是由环境诸要素构成的。主要环境要素有水、大气、土壤和生物等。在很多情况下，我们讲的环境质量评价，并不是指环境整体的质量评价，而是指某一环境要素的质量评价。本书提到的农业土壤环境评价，主要指农业土壤环境质量评价，就是从影响农产品安全的角度出发，通过科学的方法，开展的针对土壤环境质量的评价工作。如本项研究工作，选择常见的、国家已制定标准的8种重金属元素组成本次土壤环境质量因子体系，开展采样、分析，以国家土壤环境质量标准为依据，评价土壤环境质量。
|
|||
|
|
（二）农业土壤环境评价的相关方法
|
|||
|
|
1.单因子污染指数法
|
|||
|
|
单因子污染指数法是将某种污染物的实测浓度与该种污染物的评价标准（背景值）进行比较，以确定土壤环境状态的方法。它将某种因子的具体监测数据与评价指标标准进行对比，然后得出一个无量纲的相对值，然后根据这个相对值对土壤环境的污染程度进行评判分级，具体的公式：
|
|||
|
|
P=C/Ci0
|
|||
|
|
式中：P为因子的相对值；C为因子的监测值；Ci0为因子的评价指标标准。
|
|||
|
|
值得注意的是，单因子污染指数法只能代表一种污染物对土壤环境的污染程度，并不能反映土壤环境整体的污染状况。
|
|||
|
|
2.综合污染指数法
|
|||
|
|
综合污染指数法是指在多因子的评价体系中，在求出各个单一因子污染指数的基础上，通过构建包括多个因子在内的数学模型，计算出综合污染指数，据此对土壤环境进行分类和评价的方法。根据所构建的数学模型的不同，综合污染指数法相应地也分为许多种，常见的有幂指数法、向量模法、加权平均法。对于各种指数公式存在的不足，有人提出了改进的指数公式，如分指数分级评分叠加法。王建国等在常用的综合评价方法基础上，提出应用模糊数学中模糊集的加权综合方法来建立土壤质量综合评价的数学模型（王建国等，2001）。内梅罗指数法是当前国内外进行综合污染指数计算最常用的方法。
|
|||
|
|
3.模糊评价法
|
|||
|
|
由于农业环境本身存在大量不确定性因素，各个因素的级别划分、标准确定都具有模糊性，因此模糊数学在农业环境综合评价中得到广泛应用。模糊综合评价克服了传统评价中以某一简单的数字指标作为环境质量分级的界线，造成环境质量相差很小的两个评价单元的环境质量可能被分为截然不同的两个等级的弊端，而用隶属度来刻划环境质量的等级界线，更符合环境实际（王丽梅等，2004）。模糊评价法的基本思想是由监测数据建立各因子指标对各级标准的隶属度集，形成隶属度矩阵，再把因子的权重集与隶属度矩阵相乘，得到模糊集，获得一个综合评判集，表明评价环境质量对各级标准的隶属程度，反映了综合环境质量级别的模糊性。
|
|||
|
|
模糊数学的突出特点在于对事物的判别与评价，因此有关模糊评判的其他方法都在环境评价中得到应用。如模糊模式识别理论、模糊数学中模糊聚类的最大矩阵元法和模糊相关分析法在环境质量评价中的应用研究。除此以外，还有模糊举例法、模糊综合评判法、模糊贴近度法（陆洋等，2007）、层次分析模糊决策法（李德豪等，1997）等，其中应用最为广泛的是模糊综合评判法（曾永等，2007）。如岳子明等（2007）通过对北京通州区10个乡镇或村落绿色食品产地进行调查和分析测定，选取土壤重金属（Cu、Cr、Hg、As、Pb、Cd）为评价因子，采用模糊综合评价方法对土壤重金属污染状况进行评价。
|
|||
|
|
4.灰色评价法
|
|||
|
|
在对农业环境进行评价时，环境质量的分级或者环境是否污染并非是一个黑白明显的概念，因此，“环境质量级别”、“污染程度”等都是一些灰色概念，农业土壤环境本身就是一个本征性灰色系统，即部分信息已知、部分信息未知或不确知的系统。基于灰色系统理论的农业土壤环境评价通过计算各因子的实测浓度与指标标准的关联度大小确定环境质量的级别（张振文等，2006）。灰色系统理论进行农业环境综合评价的方法主要由灰色聚类法（张松滨，2002）、灰色关联评价法、灰色贴近度分析法、灰色决策评价法等。
|
|||
|
|
（三）农业土壤环境指数法评价方法的讨论
|
|||
|
|
1.单因子评价及存在问题
|
|||
|
|
单因子评价指数的计算和前述的分指数计算相同。当单因子指数P>1，则表明该因子超过国家相关标准，已经处于污染状态。人们评价某环境要素时以处于最低（最差）状态的因子的指数值为基本依据，即取Pmax所处的污染程度作为该环境要素的质量等级。目前我国地表水环境质量现状等级和环境空气质量指数发布工作中均采用了这种思路。
|
|||
|
|
但单因子评价法忽略了最差因子以外的其他因子的作用。毕竟环境是由若干环境要素组成的系统，环境要素也往往是由若干因子组成的综合体系，环境或环境要素的污染程度总还是要受最低（最差）状态的因子以外的其他因子的影响，评价污染程度还应考虑到污染的复杂程度，污染因子越多，污染程度也越重。
|
|||
|
|
2.综合指数及存在问题
|
|||
|
|
在环境质量现状评价的历史上人们曾设想把组成评价体系的若干个因子的分指数综合起来，得到一个所谓的“综合指数”，用这个“综合指数”来评价环境质量的现状。国内外许多学者提出过许多综合指数的计算模型，概括起来主要有：简单加和型、均值型、矢量加和型、加权型、函数型等。
|
|||
|
|
“综合指数”在环境质量现状评价中，一定程度上可以反应环境要素质量的优劣。但也有致命的缺点，即经过“综合”后的指数常在污染与非污染这样质的差别上发生误判，从而产生误导，掩盖环境要素已被污染的事实。N.L.Nemerow注意到这个问题，他在水质评价研究中提出的综合指数模型考虑了处于最差状态因子的重要性，让这个最差状态的因子的分指数和所有分指数的平均值取相同的权重：
|
|||
|
|
农业土壤环境与农产品安全研究
|
|||
|
|
这就是所谓的“N.L. Nemerow综合指数”，他提出的这个综合指数曾广为应用。但这个“综合指数”仍无法克服和其他综合指数相同的致命弱点。产生这样的问题是因为综合指数的做法不符合环境所具有的服从“最小限制律”基本特性。所谓“最小限制律”就是说整个环境质量不是由环境要素的平均状况来决定的，而是取决于环境诸要素中处于最低状态（也就是最差状态）的那个要素，不能用处于优良状态的环境要素去弥补或替代。环境要素也一样，该环境要素不是由组成该环境要素的各因子的平均状况来决定的，而是取决于组成环境要素的诸因子中处于最低状态（也就是最差状态）的那个因子，不能用处于优良状态的因子去弥补或替代。用“综合指数”来描述环境质量的好坏的想法恰恰是和环境的这一基本特性相违背，综合的结果，最低状态（也就是最差状态）的那个因子的决定性作用往往被掩盖，导致在污染与非污染这样质的差异上发生误判。目前在我国环境质量评价技术导则（行业标准）中环境质量现状的评价中一般不再使用那些综合指数的计算模型，而采用单因子评价。
|
|||
|
|
二、农产品安全评价方法
|
|||
|
|
（一）农产品安全评价概述
|
|||
|
|
农产品安全水平是一个国家社会经济发展水平的重要标志。改革开放以来，我国各种农产品的产量显著增加，农产品的供给已从过去的长期短缺转变为总量基本平衡，一些大宗农产品的生产能力甚至相对过剩。人民生活正在从基本解决“温饱问题”向全面实现小康生活迈进。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，我国农产品的消费已不仅仅停留在“数量需求”的水平上，而是向着“质量需求”更高的层次进步。优质、安全的农产品无疑成了人们的首选，而在两者当中，“安全”是最重要的，它关系到人类的生存与健康。如何确定农产品是否安全，就需要按照一定的标准体系进行评价，这个过程就是农产品安全评价。
|
|||
|
|
所谓评价是指将某一个或一些特定对象的属性与一定参照标准进行比较，从而得到其好坏优劣的评价，并通过评价而得到对评价对象的认识，进而辅助管理与决策。农产品安全性评价，就是要查明区域内主要或典型农产品的安全现状，根据相关国家、行业等标准来判断区域环境条件下产出的各种农产品的相对安全性，分析影响农产品安全性的主要环境因素，为种植养殖业布局、农业发展规划和环境保护决策提供依据。
|
|||
|
|
通常根据评价指标数目上的多少可将评价分为单一评价和综合评价。值得注意的是，农产品安全评价与农产品产地环境的质量评价不同。产地环境某一项指标超标，并不意味着该环境就一定不符合安全农产品产地环境质量。但是农产品的检测指标有一项不合格，就视为该产品不符合农产品安全的标准。现在对农产品安全的评价，一般是在单项污染指数评价的基础上结合其他的数学方法和模型进行综合的分类等级评价。
|
|||
|
|
（二）农产品安全评价的相关方法
|
|||
|
|
1.基于层次分析法（AHP）的加权求和综合评价法
|
|||
|
|
由于反映农产品安全的各项指标都有不同的量纲，在进行综合评价时必须进行标准化（无量纲化）处理，才能进行综合评价。标准化处理的方法很多，最常用的处理方法及计算公式如下：
|
|||
|
|
X=x
|
|||
|
|
式中：X为第i项指标的标准化（无量纲化）数值；x为某指标的检测实际值；u为相对应指标的标准值。然后利用层次分析法（AHP），对各指标进行两两比较，建立判断矩阵，通过计算得出各指标的相对权重，然后用加权求和的方法建立起农产品安全的综合评价模型，其公式如下：
|
|||
|
|
农业土壤环境与农产品安全研究
|
|||
|
|
式中：Y为农产品安全的综合评价指数；P为第i项指标的权重；X为第i项指标的标准化数值；n为指标总个数。根据计算出来的综合评价指数，就可以综合地反映出农产品安全性的状况（李树德等，2006）。
|
|||
|
|
2.人工神经网络（ANNs）法
|
|||
|
|
人工神经网络以其具有自学习、自组织、较好的容错性和有良好的非线性逼近能力，在众多领域得到广泛的应用。人工神经网络具有类似人的大脑思维过程，可以模拟人脑解决某些具有模糊性和不确定性问题的能力。应用人工神经网络进行农产品安全评价的过程：先将农产品安全指标的标准作为“学习样本”，经过自适应、自组织的多次训练后，网络具有了对学习样本的记忆联想能力，然后将检测数据资料输入网络，由已掌握信息和规则的网络对这些数据进行分类、评价。在实际应用中，80%～90%的人工神经网络模型采用误差反传算法或其变化形式的网络模型（简称BP网络），它是目前人工神经网络模型中最具代表性，应用最广泛的一种模型。它的基本原理是利用最陡坡降法的概念，降误差函数予以最小化，把网络输出的误差逐层向输入层逆向传播，并分摊给各层单元，从而获得各层单元的参考误差，进而调整相应的连接权，直到网络的误差达到最小化（王梦，2008）。
|
|||
|
|
第二节 农业土壤环境与农产品安全评价指标与标准
|
|||
|
|
一、农业土壤环境评价
|
|||
|
|
（一）农业土壤环境评价指标体系
|
|||
|
|
1.指标选择的原则
|
|||
|
|
农业生态环境是人工生态系统与自然生态系统的复合体。农业生态环境质量评价主要考虑农业生态系统属性信息，根据选定的指标体系，运用综合评价的方法评定某区域农业环境的优劣，最终作为环境现状评价或环境影响评价的参考标准。由于人们对农业环境的要求和关注的角度不同，对农业环境的理解不同，所以就有了不同的评价指标体系和评价方法。故对于农业土壤环境进行评价，首先应确定选择评价指标的原则，然后确定评价指标及其权重，并根据评价指标的指数值计算农业土壤环境质量指数值，在此基础上根据农业土壤质量分级标准，确定农业土壤质量的状态。选择评价指标的原则：
|
|||
|
|
（1）代表性原则。由于农业土壤环境是一个复杂的系统，因此评价指标体系中每个指标都能反映农业土壤环境的某一方面特征。
|
|||
|
|
（2）简明性原则。指标选取以能说明问题为目的，要有针对性地选择有用的指标，评价指标要尽可能的少。
|
|||
|
|
（3）方便性原则。指标的定量化数据要易获得和更新，并切实可行，可操作性强。
|
|||
|
|
（4）适用性原则。选择的评价指标应具有广泛的空间适用性，对不同的区域，都能运用所选择的指标对区域的农业土壤环境质量做出客观的评价（张一波等，2007）。
|
|||
|
|
2.指标体系
|
|||
|
|
农业土壤环境评价指标涉及多领域、多学科，因而种类繁多。
|
|||
|
|
农业土壤环境评价指标体系一般分为一级指标体系和多级指标体系。一级指标体系每项指标权重往往过小，赋值比较复杂，误差较大，诊断相对困难，不能清晰反映多层次属性状况。而农业土壤环境由多个子系统构成，子系统之间的相互作用和程度直接影响整个地质环境，多级指标体系能清晰反映各子系统的差异及生态环境的不同层次，所以多级指标体系比较常用，一般以二级指标体系居多。
|
|||
|
|
值得注意的是二级指标下还可以分出更细的指标，形成多级完善的指标体系。实际评价对象不同，指标可以完全不同，侧重点也不一样。所以农业环境评价有自己独特特点，没有完全相同的模式。
|
|||
|
|
（二）农业土壤环境评价的标准
|
|||
|
|
1.以土壤重金属背景值为标准
|
|||
|
|
我国早在20世纪70年代就开始了土壤背景值的调查研究，在国家环保总局、农业部、中科院以及大专院校等多家科研、教学单位的共同努力下，20世纪80年代中期完成了我国各省（自治区、直辖市）主要土壤类型的背景值调查工作，编辑出版了《中国土壤元素背景值》和《中华人民共和国土壤环境背景值图集》，为我国土壤污染评价奠定了基础。近年来，进一步开展了土壤重金属背景值的调查和土壤环境容量研究，并取得了一定的成果。如夏增禄（1992）首次制定了我国主要土类的Cu、Pb、Cr、As 4种重金属元素的土壤临界含量；陈慧选等（1994）开展了以太原市南郊为单位，以土属为单元的8种重金属元素背景值分布特征的研究。
|
|||
|
|
2.以国家《土壤环境质量标准》为依据
|
|||
|
|
我国于1995年颁布了中华人民共和国《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）。该标准根据土壤应用功能和保护目标将土壤环境质量分为三类，同时进行了三级标准的划分。这一标准的颁布实施无疑为我国土壤污染的分级提供了新的依据。国内一些学者以《土壤环境质量标准》为依据，开展了相应的土壤污染分级评价的研究工作。如胡蔼堂等对南京市郊无公害蔬菜基地土壤环境进行了分析和评价。评价以GB15618—1995土壤环境质量标准作为评价依据，采用单项污染指数法对土壤中的Pb、Cd、Cr、Hg、As等重金属含量进行评价，确定了各重金属的污染状况及其来源，并提出了相应的防治措施和对策（胡蔼堂等，1998）。
|
|||
|
|
当前土壤环境质量评价多以《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）为评价依据，采用单项污染指数法或综合污染指数法计算的评价结果来判定农产品产地土壤环境质量的好坏和受污染的程度。但由于我国幅员辽阔，土壤种类众多，种植作物品种差异很大，制定全国统一的土壤中重金属含量限量值，作为评价农产品产地土壤中重金属污染的标准往往产生较大的误差（刘凤枝等，2006）。
|
|||
|
|
3.依据土壤重金属的有效态临界值
|
|||
|
|
我国在20世纪80年代一些科学家就对土壤重金属环境容量及其临界值进行了研究。夏增禄（1992）首次制定了我国主要土类的Cu、Pb、Cr、As4种重金属元素的土壤临界含量：叶嗣宗（1992）以土壤的背景值和临界值为基本参数，将土壤环境质量分成5个级别，对农田土壤的环境质量进行评价。
|
|||
|
|
4.依据各类标准综合评价
|
|||
|
|
综合参照国家或行业各类标准进行评价。如孟飞等对上海市农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As进行测定分析，利用不同的评价方法和标准来评价土壤重金属的环境质量状况，并在GIS软件支持下，通过空间插值分析了研究区重金属含量的空间分布特征。其研究提出，参照国家、行业和地方的相关标准，将土壤环境质量分为相应的4级标准：1级为优级，符合上海市地方标准，安全卫生优质农产品（或原料）产地环境标准（DB31/T252—2000）；2级为良级，符合我国绿色食品产地环境技术条件（NY/T391—2000）；3级为合格级，符合农业部发布的无公害食品产地环境条件NY5010—2001中土壤环境质量标准所列技术指标；超过3级的为4级，属于不合格（孟飞等，2008）。
|
|||
|
|
如马成玲等（2006）通过田间采样和室内分析，对常熟市土壤重金属含量进行调查，并以当地土壤环境背景值上限值和GB15618—1995土壤环境质量标准二级标准值为评价标准，分别对该市土壤重金属中7种重金属元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn）污染状况进行评价。
|
|||
|
|
二、农产品安全评价
|
|||
|
|
（一）农产品安全评价指标体系
|
|||
|
|
1.科学性原则
|
|||
|
|
指标体系要能科学地反映农产品安全建设发展的基本状况，为指导农产品质量的安全生产提供科学依据。
|
|||
|
|
2.系统性原则
|
|||
|
|
必须应用系统的观点，将总体目标层层分解再继续综合，并体现出系统的层次性和各个子系统的独立性及相关性。
|
|||
|
|
3.综合性原则
|
|||
|
|
综合反映农产品安全情况，要涉及农产品标准化示范区和基地建设、检验检测体系建设、认证体系建设等诸多方面。各指标的设定要力求能够从不同角度、不同层次上比较全面的反映农产品安全。
|
|||
|
|
4.可比性原则
|
|||
|
|
指标体系的设置，要从本地区的实际情况出发，使指标的设置更加符合本地区的实际，又能够进行本地区内的纵向比较。
|
|||
|
|
5.重点突出性原则
|
|||
|
|
评价指标的设置要针对当前和今后一段时期内的重点和突出的问题相结合，以便于指导实际工作。
|
|||
|
|
6.可操作性原则
|
|||
|
|
评价指标的设置应有详实、可靠的统计数据做支持，应具有资料、数据易得、方法直观和计算简便等特点，要有一定的代表性，强调少而精，注重规范性、通用性、实用性和公开性（李树德等，2006）。
|
|||
|
|
（二）农产品安全评价的标准
|
|||
|
|
我国农产品安全标准和评价指标的研究起步较晚，虽然国家出台了绿色食品、有机食品的标准以及法律、法规，但由于市场需求的约束和国家投入的欠缺，国内农产品安全评价标准和指标的研究较少，而且主要集中在大城市和经济发达省份，如北京、上海、浙江等。我国农产品安全相关标准的指标数目、指标的限量值与发达国家都有很大差距。如我国农药残留量标准仅484项，占欧盟标准的2.2%，占CAC的18.8%；部分标准存在交叉甚至相互矛盾。某些新兴领域的标准欠缺。
|
|||
|
|
可喜的是，近些年我国政府对农产品安全给予了更大的重视，加大了投入，并加强了执法、立法的力度。针对新时期农业出现的新品种、新领域，实施了相关标准的修改和制定工作，农产品安全评价指标的研究也陆续开展。
|
|||
|
|
目前，农产品安全评价的主要指标主要包括有毒、有害重金属（As、Cd、Cr、Cu、F、Hg、Pb、Zn、Se等）含量，有机氯、有机磷、有机硫等农药残留量，以及果蔬类农产品中硝酸盐、亚硝酸盐等。根据评价目的和侧重点的不同，评价指标的选取范围也会有所差异。例如已知某一地区氮素是其生态环境的主要污染因子，那么农产品中的硝酸盐和亚硝酸盐含量应是重点检测的指标，对于一些长期未出现超标的因子可作为备选指标，必要时再作为评价的指标。值得注意的是，农产品安全的评价标准要体现权威性、客观性和科学性，尽可能参照国家对绿色食品、有机食品、无公害食品的相关标准，如《中华人民共和国农产品安全法》等国家相关标准，避免不同部门、不同地域标准的不一致性。
|
|||
|
|
国内开展的工作如苏春森在对福建省茶叶质量安全评价与风险评估中，选择了影响茶叶质量安全的主要因素包括农药残留、有毒、有害重金属污染、有害微生物、非茶异物和粉尘污染等作为评价的指标，根据国家正式颁布的《食品中农药最大残留限量》和《食品中污染物限量》中规定的污染物的最大残留限量作为标准，对茶叶质量安全进行了评价。以评价得出的茶叶质量安全现状为依据，进一步提出了加强茶叶质量安全建设的一系列措施的建议（苏春森等，2007）。
|
|||
|
|
如沈体忠、刘道红等对天门市优质大米的重金属污染状况进行了评价。以国家《绿色食品 大米》的质量标准中规定的重金属安全限量为评价标准，按照《农、畜、水产品污染监测技术规范》的要求，采用单项污染指数法和综合污染指数法（内梅罗指数法）进行评价（沈体忠等，2007）。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]Gong Z T，Chen H Z，Liu L W et a1.Environmental change of soil sand sustainable development.Scientia Geographica Sinica，2000，20（6）：518～522
|
|||
|
|
[2]曾永，樊引琴，王丽伟等.水质模糊综合评价法与单因子指数评价法比较.人民黄河，2007，29（2）：64～65
|
|||
|
|
[3]陈慧选，吴家华，白增森等.太原市南郊区土壤8种重金属元素背景值的研究.山西农业科学，1994，22（2）：32～35
|
|||
|
|
[4]李德豪，钟华文.层次分析模糊决策法评价土壤环境重金属污染.石油化工高等学校学报，1997，10（3）：51～54
|
|||
|
|
[5]李树德，李谨.天津市农产品质量安全发展评价指标体系研究.天津农学院，2006，13（2）：52～56
|
|||
|
|
[6]孟飞，刘敏，史同广.上海农田土壤重金属的环境质量评价.环境科学，2008，29（2）：428～433
|
|||
|
|
[7]沈体忠，刘道红，杨启悦等.天门市优质大米的重金属污染状况及评价.湖北植保，2007，（6）：14～15
|
|||
|
|
[8]苏春森.加强福建茶叶质量安全评价与风险评估的建议.中国茶叶，2007，（4）：20～21
|
|||
|
|
[9]王建国，杨林章，单艳红.模糊数学在土壤质量评价中的应用研究.土壤学报，2001，38（2）：176～183
|
|||
|
|
[10]王丽梅，孟范平，郑纪勇等.黄土高原区域农业生态系统环境质量评价.应用生态学报，2004，15（3）：425～428
|
|||
|
|
[11]夏增禄.中国土壤环境容量.北京：地震出版社，1992
|
|||
|
|
[12]杨永岗，胡蔼堂.无公害蔬菜基地土壤中有害金属污染评价.环境与健康杂志，1998，15（5）：213～214
|
|||
|
|
[13]叶嗣宗，罗汉林.土壤环境质量分级评价.上海环境科学，1992，11（6）：39～40
|
|||
|
|
[14]岳子明，李晓秀，高晓晶.北京通州区土壤环境质量模糊综合评价.农业环境科学学报，2007，26（4）：1402～1405
|
|||
|
|
[15]张国祥，杨居荣.综合指数评价法的指标重叠性与独立性研究.农业环境保护，1996，15（5）：213～217
|
|||
|
|
[16]张一波，周青.农业环境质量的生态评价.生物学教学，2007，32（8）：6～8
|
|||
|
|
[17]张振文，李开绵，许瑞丽等.两种统计方法在玉米种质综合评价中的应用.亚热带植物科学，2006，35（4）：6～11
|
|||
|
|
[18]刘凤枝，师荣光，徐亚平等.耕地土壤重金属污染评价技术研究——以土壤中铅和镉污染为例.农业环境科学学报，2006，25（2）：422～426
|
|||
|
|
[19]赵玉杰，师荣光，高怀友等.基于MATLAB 6.x的BP人工神经网络的土壤环境质量评价方法研究.农业环境科学学报，2006，25（1）：186～189
|
|||
|
|
[20]马成玲，周健民，王火焰等.农田土壤重金属污染评价方法研究——以长江三角洲典型县级市常熟市为例.生态与农村环境学报，2006，22（1）：48～53
|
|||
|
|
[21]张松滨，宋静.土壤重金属污染的灰色模糊评价.干旱环境监测，2002，16（1）：31～33
|
|||
|
|
[22]陆洋，谢锋，谭红等.用模糊贴近度方法评价土壤重金属污染程度.中国环境，2007，23（6）：69～71
|
|||
|
|
第三章 农业土壤环境与农产品安全调查及测定方法
|
|||
|
|
第一节 采样方法设计
|
|||
|
|
一、采样方法概述
|
|||
|
|
以国家环境保护局制定的《环境监测分析方法》（中国环境科学出版社，1985）中“土壤样品采集”、“土壤样品制备”、“植物样品采集”和“植物样品制备”所规定的方法为主要依据，制定《农业土壤环境与农产品安全项目野外样品采集和处理工作手册》，实施土壤和农产品的采样。
|
|||
|
|
二、采样的基本要求及原则
|
|||
|
|
1.采样的基本要求
|
|||
|
|
（1）每个采样点同时采集农作物样品和土样样品。4个茶叶重点县茶叶分春、秋两季采样，土壤安排在秋季一次，应注意两次采样点空间位置的一致。
|
|||
|
|
（2）各采样点应用GPS定位仪定位（精度15m范围即可）。
|
|||
|
|
（3）防止采样过程中的样品污染，特别注意农作物样品不要受到土壤和灌溉水的污染。
|
|||
|
|
（4）在采样、包装、运输、预处理和送检过程中认真做好登记、记录和标签，防止样品、标签和记录的差错。
|
|||
|
|
（5）采集的样品及时送至样品处理单位和测定单位。
|
|||
|
|
2.采样的一般原则
|
|||
|
|
作为采样的一般原则，应注意所采样品的代表性、典型性和适时性。
|
|||
|
|
（1）代表性。农产品的分布范围广、种植面积大，样品采集量相对较少，因此采样过程中应特别注意采样的代表性问题，包括采样点位的代表性和采集的样本的代表性。
|
|||
|
|
（2）针对性。本研究的对象为可食用农产品，不同农产品的食用部位各不相同，样品采集的部位应能反应农产品食用的安全性，即采集植株的食用部分作为样品。
|
|||
|
|
（3）适时性。污染物在农产品内的累积是一个动态过程，与农作物的生长发育阶段、气候等有关。根据本研究目的，应适时采集收获期或成熟期的农产品样品。
|
|||
|
|
三、采样布点方法
|
|||
|
|
（一）数量
|
|||
|
|
根据各地采样对象农产品的种植面积，兼顾品种、分布等确定采样点数量。在通常情况下参见表3-1确定样点数量。
|
|||
|
|
表3-1 主要农产品采样数量确定原则
|
|||
|
|
（二）布点操作程序
|
|||
|
|
1.样点数目确定
|
|||
|
|
根据各地相关作物面积、各地农作物采样种类等初步确定采样点数量。
|
|||
|
|
2.采样行政区域确定
|
|||
|
|
根据各地农产品分布、品种和预定采样点数量，初步确定采样点的大体范围（乡、镇、村）。
|
|||
|
|
3.样点地形图标注
|
|||
|
|
在1∶50000的地图上具体确定采样点位置。点位确定应满足下列条件：
|
|||
|
|
（1）采样点周围附近应有较大面积的同类农产品种植。
|
|||
|
|
（2）采样点应距公路线、铁路线100m以上距离，以避开交通线影响。
|
|||
|
|
4.现场定点
|
|||
|
|
在采样现场定点时应注意：
|
|||
|
|
（1）避开局部污染源的影响，采样点不能受污水排放的直接影响，如附近有大气污染则采样点应距主导风向上风向源高15倍以上距离。
|
|||
|
|
（2）采样点不应设在田边、路边、肥堆边、灌水口附近，一般应距田埂边2m以上。
|
|||
|
|
（3）采样点上的农产品应生长正常、健康，受化学伤害、虫鸟伤害、机械损伤或畸形生长的植株不能作为样品。
|
|||
|
|
四、样品编号
|
|||
|
|
（一）行政区代码
|
|||
|
|
为国家发布的全国行政区代码，如浙江省杭州市下属的杭州江干区（330104）、西湖区（330106）、萧山区（330109）、余杭区（330110）、桐庐县（330122）、淳安县（330127）。
|
|||
|
|
（二）类型指示码
|
|||
|
|
类型指示码系项目根据样品种类编制的代码。浙江省调查项目包括粮油、茶叶、蔬菜、水果、土壤，分别给编号，如早稻（11）、晚稻（12）、春茶（21）等。
|
|||
|
|
（三）流水号
|
|||
|
|
流水号以每个县（市、区）为单位，按野外采样的流水顺序编号。土壤和作物分别编号，土壤按土壤采样流水顺序编号，作物不分种类按采样流水顺序编号，其流水号和该点土壤流水号相同。
|
|||
|
|
五、采样时间的选择
|
|||
|
|
农产品采样的时间应根据各类、各种农产品品种的生长的季节特征，在区域内该作物大面积采摘期、收获期适时采样。
|
|||
|
|
六、采样程序
|
|||
|
|
采样的基本程序如下：
|
|||
|
|
（1）到达预定采样地后，根据前述布点要求确定具体点位。
|
|||
|
|
（2）定位。使用GPS定位仪确定采样点的经、纬度，读数精确到0.1s。
|
|||
|
|
（3）使用数码照相机拍摄现场状况。
|
|||
|
|
（4）采样。根据本章具体要求，采集农产品和土壤样品，一般应先采集农作物样品，后采集土壤样品。
|
|||
|
|
（5）填写样品标签。样品标签上应写明样品名称、采样时间、采样地点、采样序号、采样人姓名。样品标签一式两份，一份随样品装入样品袋中，一份拴在样品袋（布袋）或黏贴在样品袋（塑料袋）上。
|
|||
|
|
（6）填写采样登记表。采样登记表分土壤和作物两种，应分别填写。
|
|||
|
|
登记表格式见表3-3和表3-4。
|
|||
|
|
表3-3 土壤采样登记表格式
|
|||
|
|
表3-4 作物采样登记表格式
|
|||
|
|
七、送样
|
|||
|
|
样品采集后应按下列要求及时送达相关单位。
|
|||
|
|
土壤样品在采集后5d内送至样品处理单位，稻米、油菜样品在采集后3d内送至样品处理单位，蔬菜、水果视样品情况，对易腐、易变质的样品宜安排在上午采样，当日送至样品处理单位；处理单位在收到易腐、易变质的蔬菜、水果样品后，24h内进行预处理并发出（送测定单位）。蔬菜的硝酸盐、亚硝酸盐测定一般在样品采集后36h内完成。
|
|||
|
|
八、样品的检测方法
|
|||
|
|
分析测定是课题质量保证的重要环节。因为环境质量调查和农产品安全的分析测定属于微量分析或痕量分析范畴，分析测定方法对分析结果有一定影响。由于农业土壤环境与农产品安全评价的基本依据是国家环境质量标准和食品卫生标准，因此分析方法也均采用国家环境监测和国家食品卫生测定的标准方法。
|
|||
|
|
第二节 样品采集
|
|||
|
|
一、土壤样品采集方法
|
|||
|
|
（一）采样工具
|
|||
|
|
铁铲、采样土钻、竹片、布袋（白布、袋口应可收紧），采样登记表、标签、铅笔、塑料布。
|
|||
|
|
（二）采样深度
|
|||
|
|
粮油类：耕作层土壤0～20cm。
|
|||
|
|
蔬菜类：耕作层土壤0～15cm。
|
|||
|
|
茶叶类：茶园采样深度为0～40cm。
|
|||
|
|
水果类：果园采样深度为0～40cm。
|
|||
|
|
（三）采样量
|
|||
|
|
各点土样均为混合样，每个混合样重量不少于1.5kg。
|
|||
|
|
（四）混合样采集方法
|
|||
|
|
混合样采集采用梅花形采样法。中心点应和农产品采样区中心一致。该中心点由GPS定位仪定位。以此点为交叉点，依田块形状作交叉线，沿交叉线在四个方位距交叉点25m左右的地方各设1个点，连同中心点在内共5个点，每点采集1.5kg左右土样，混合均匀后组成该采样点混合样。
|
|||
|
|
（五）样品取舍
|
|||
|
|
混合后的样品数量较多，将混合样在塑料布上均匀混合，采用四分法取舍，具体做法见图3-1。
|
|||
|
|
图3-1 样品四分法操作示意图
|
|||
|
|
最后的混合样不少于1.5kg，装入样品布袋。
|
|||
|
|
（六）标记
|
|||
|
|
按要求用铅笔填写标签和土壤采样登记表。标签一式两份，一份随土样装入袋内，一份拴在袋外。
|
|||
|
|
（七）采样方法
|
|||
|
|
用竹片刮去地表层土（小于1cm），然后用铁铲挖成如图3-2形状，再使用竹片刮去AB、BC表层土后，在BC面上取足量土样（图3-2）。土样应除去杂草、树根、砾石、砖块等杂物。茶园和果园土壤采样因采样深度较深，可使用土钻。
|
|||
|
|
图3-2 表土铲样操作示意图
|
|||
|
|
二、农作物样品采集方法
|
|||
|
|
（一）茶叶
|
|||
|
|
（1）采样工具。布袋、作物采样登记表、标签、铅笔。
|
|||
|
|
（2）采样部位。一芽二叶及相等嫩度的对夹叶。
|
|||
|
|
（3）采样量。鲜样量2kg。
|
|||
|
|
（4）采样时间。春茶4月中旬至5月中旬，夏秋茶8～10月。
|
|||
|
|
（5）采样方法。人工手摘。
|
|||
|
|
（6）混合样。茶叶采样，采用平行间隔点采样法组成混合样（图3-3）。采样的总株数一般不少于20株。
|
|||
|
|
图3-3 茶叶平行间隔法示意
|
|||
|
|
（7）样品烘干。采集的茶叶鲜叶在烘箱或烘干机中烘干（视当地条件而异），送样至样品处理单位再烘至足干。
|
|||
|
|
（二）稻谷
|
|||
|
|
（1）采样工具。样品布袋、不锈钢剪刀、作物采样登记表、标签、铅笔等。
|
|||
|
|
（2）采样部分。稻穗。
|
|||
|
|
（3）采样量。稻谷1000g左右。
|
|||
|
|
（4）采样方法。不锈钢剪刀，剪取成熟的稻穗。
|
|||
|
|
（5）混合样。稻采样，采用平行间隔多点采样，组成混合样。剪取每丛水稻全部稻穗，样本不少于10丛。
|
|||
|
|
（三）油菜籽
|
|||
|
|
（1）采样工具。样品布袋、不锈钢剪刀、作物采样登记表、标签、铅笔等。
|
|||
|
|
（2）采样部分。油菜籽荚。
|
|||
|
|
（3）采样量。油菜籽1000g左右。
|
|||
|
|
（4）采样方法。不锈钢剪刀、剪取适熟油菜籽荚。
|
|||
|
|
（5）混合样。油菜采样，采用平行间隔多点采样组成混合样。在每个采样植株上随机选取一个分枝，采取枝上全部籽荚，样本总量不小于20株。
|
|||
|
|
（四）蔬菜
|
|||
|
|
（1）采样工具。样品袋（塑料袋、布袋或塑料网袋）、不锈钢剪刀、小铁铲、采样登记表、标签、铅笔。
|
|||
|
|
（2）采样部位和采样量见表3-5。
|
|||
|
|
表3-5 主要蔬菜采样部位和采样量
|
|||
|
|
（3）混合样采样方法。
|
|||
|
|
①小白菜。平行间隔多点采样。用剪刀剪取除根部以外的全部茎、叶，采样植株不少于20株。注意防止土壤的污染，除去黄叶，装入样品袋中。
|
|||
|
|
②包心菜、西兰花。平行间隔多点采样。包心菜用小铁铲铲取除根部以外的全部茎叶，并剥去黄叶、最外层老叶；西兰花用刀割取花球。采样均不少于7棵。包菜、西兰花因体积较大，可用网袋装样。
|
|||
|
|
③毛豆。平行间隔多点采样。用手（或剪刀）采取豆荚，每株上取一枝，采摘枝上全部豆荚。采样植株不少于20株。
|
|||
|
|
④萝卜。平行间隔多点采样。视品种大小用手拔或用小铁铲挖取，去掉茎叶、仅留根部（可食部分）。采样棵数视品种而异。小的萝卜不少于10棵，长而大的萝卜不少于5棵。所采样品刷去泥巴，装入塑料袋中，长而大的萝卜可装入网袋。
|
|||
|
|
⑤茭白。平行间隔多点采样。用手或剪刀采样，从每丛中选取适中样本，总采样丛数不小于10丛，用手剥去叶，取其肥大花茎即茭白肉为样品。采集样品装入塑料袋中，为防止样品污染，现场可连叶一起采，待样品预处理时再剥去叶。
|
|||
|
|
⑥四季豆、蒲瓜。平行间隔多点采样。用手（或剪刀）采取，采样植株四季豆不少于20株，蒲瓜不少于5株。
|
|||
|
|
⑦番茄。平行间隔多点采样，用手或剪刀采取成熟的蕃茄果实，采样植株不少于10株，每株上采摘适熟的果实1～2个，果实个数不少于20个，样品装入塑料袋中。
|
|||
|
|
（4）蔬菜样品硝酸盐、亚硝酸盐测定。自样品采集时起必须在24h内完成。
|
|||
|
|
（五）水果
|
|||
|
|
（1）采样工具。样品袋（塑料袋、布袋或塑料网袋）、人字梯、不锈钢剪刀、作物采样登记表、标签、铅笔等。
|
|||
|
|
（2）采样部位。果实部分。
|
|||
|
|
（3）采样量。杨梅、葡萄等不少于2kg，柑橘、胡柚、文旦等不少于3kg，梨等不少于2kg。
|
|||
|
|
（4）采样方法。手采或剪刀，采摘适熟果实，所选样株的树龄大体一致，最好为盛果期植株。
|
|||
|
|
（5）混合样。
|
|||
|
|
①梨、胡柚、柑橘、文旦。应在果园内选择5～10株为代表，其分布采用类似土壤混合样的梅花形（五点）分布。从每个样本植株上选择向阳、背阳，大小适中的2～4个果实，组成混合样。
|
|||
|
|
②杨梅。类似柑橘等，选取10株以上，每样本植株上取20个以上果实，采样后的果实装入塑料袋。杨梅样易坏，必须尽快预处理，并送测定单位。
|
|||
|
|
③葡萄。在葡萄园内选择采样区块，采用平行间隔多点采样方法采集样本，保证有10个以上样株，每个样株上采集200g左右样品。
|
|||
|
|
三、样品预处理
|
|||
|
|
（一）土壤样品预处理
|
|||
|
|
采样单位将土壤风干、粉碎，过20目筛预处理后送测定单位，测定单位根据测定方法中的要求再行处理、测定。
|
|||
|
|
（1）将采集的土样摊放在清洁的牛皮纸上，在室内风干。注意室内通风，要防止室内风速过大引起样品间相互混杂或室内外尘土的污染。风干的过程中，将大块泥团捏碎，并除去动植物残体、石块、砂子。
|
|||
|
|
（2）风干后的样品在木碾盘上，用木碾碾碎、研细。全部通过20目孔隙的尼龙筛。处理后样品总量不少于700g。
|
|||
|
|
（3）过20目筛后的土壤样品分装成大致相等的两份，分别装入塑料瓶内。每个瓶内一份放标签一个，瓶的外表黏贴一个标签。此时标签上填写的是样品的完整编号。两瓶样品，一份送检，一份存档。
|
|||
|
|
（4）技术关键。通过20目筛孔的土壤必须是全部样品，如果土样较多，初步碾碎混合均匀后，四分法舍去部分。装瓶应在全部过筛，且混合均匀后进行。操作过程中，为防止样品间相互污染，使用的工具在每一个样品制备完后应认真清洁，同时防止预处理过程中其他污染物污染。
|
|||
|
|
（二）作物样品预处理
|
|||
|
|
1.粮油类
|
|||
|
|
（1）油菜晒干后脱壳、过筛（竹筛）后装入清洁的塑料袋送测定单位。
|
|||
|
|
（2）早稻、晚稻采样后60℃烘干，脱粒后装入清洁的塑料袋送测定单位，由测定单位脱壳、粉碎。
|
|||
|
|
2.茶叶类
|
|||
|
|
茶叶样品在采样后即在当地初步干燥，采样单位在干燥箱70℃左右烘至足干后装入清洁的塑料袋送测定单位。
|
|||
|
|
3.蔬菜类
|
|||
|
|
（1）包心菜剥去外层老叶后装入清洁的塑料袋送测定单位。
|
|||
|
|
（2）番茄洗净后匀浆，装入清洁的塑料瓶送测定单位。
|
|||
|
|
（3）茭白，剥去叶子，取肥大的花茎即茭白肉，洗净凉干装入清洁的布袋送测定单位。
|
|||
|
|
（4）萝卜洗净晾干装入清洁的布袋送测定单位。
|
|||
|
|
（5）毛豆剥去豆壳，取豆粒洗净，按1∶1的比例（重量比）加入去离子水后匀浆，装入清洁的塑料瓶送测定单位。
|
|||
|
|
（6）蒲瓜刨去皮，按1∶2的比例（重量比）加入去离子水后匀浆，装入清洁的塑料瓶送测定单位。
|
|||
|
|
（7）青菜去根、去黄叶，洗涤、晾干后装入清洁的塑料袋送测定单位。
|
|||
|
|
（8）四季豆洗净晾干装入清洁的布袋送测定单位。
|
|||
|
|
（9）西兰花剥去叶子洗净晾干装入清洁的布袋送测定单位。
|
|||
|
|
4.水果类
|
|||
|
|
（1）柑橘、胡柚、文旦等装入清洁的布袋送测定单位。梨洗净晾干装入清洁的布袋送测定单位。
|
|||
|
|
（2）葡萄、杨梅洗净后匀浆，装入清洁的塑料瓶送测定单位。
|
|||
|
|
第三节 样品分析测定
|
|||
|
|
一、测定项目
|
|||
|
|
主要测定农作物及其生长的土壤内有机污染物含量、重金属污染物含量及其他。土壤重金属类可以包括全量和有效态，以及土壤有机质、pH等基本属性；土壤农药类可以包括有机磷、有机磷氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯等。作物测定包括重金属含量和各类农药残留，叶菜类还包括硝酸盐和亚硝酸盐含量。
|
|||
|
|
二、测定方法
|
|||
|
|
（一）农作物测定选用的测定方法标准
|
|||
|
|
GB/T 5009.1—1996 食品卫生检验方法—理化部分—总则
|
|||
|
|
GB/T 5009.11—1996 食品中总砷的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.12—1996 食品中铅的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.13—1996 食品中铜的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.14—1996 食品中总锌测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.15—1996 食品中镉的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.17—1996 食品中总汞的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.18—1996 食品中氟的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.19—1996 食品中六六六、滴滴涕残留量的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.20—1996 食品中有机磷农药残留量的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.33—1996 食品中亚硝酸盐、硝酸盐的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.36—1996 粮食卫生标准分析方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.38—1996 蔬菜、水果卫生标准分析方法
|
|||
|
|
GB/T 5009.57—1996 茶叶卫生标准分析方法
|
|||
|
|
GB/T 14876—1994 食品中甲胺磷和乙酰甲胺磷农药残留量的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 14876—1994 食品中胺基甲酸脂类农药残留量的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 14876—1994 食品中百菌清残留量的测定方法
|
|||
|
|
GB/T 14876—1994 食品中二氯苯醚菊脂残留量的测定方法
|
|||
|
|
（二）土壤测定选用的测定方法
|
|||
|
|
可以根据中华人民共和国地质矿产部DZ0130.6—94《地质矿产实验室测试质量管理规范》中的样品分析质量要求和检查办法等。同时，根据全国环境监控网络样品50多种元素等采用的配套分析方案及质量监控系统，结合实验室仪器现状，制定土壤样品配套分析方案和质量控制系统。
|
|||
|
|
等离子体质谱法测定Cd、Pb：称取0.25～0.5g样品用HF、HNO3、HClO4和王水分解，以1000倍总稀释倍数，在2% HNO3介质中，以Rh作为作为内标，采用内标法直接用等离子体质谱仪测定。检出限Cd为0.019μg/g、Pb为0.91μg/g。
|
|||
|
|
等离子体光学发射光谱法测定Cr、Ni、Zn：称取0.25～0.5g样品用HF、HNO3、HClO4和王水分解后，直接用等离子体光学发射光谱法测定。检出限Cr为3.6μg/g、Ni为0.76μg/g、Zn为1.4μg/g。
|
|||
|
|
氢化物—原子荧光法测定As：用1+1王水水浴分解后加入1%KMnO4溶液进行氢化处理，用1%草酸溶液稀释，经硫脲—抗坏血酸还原，采用以特种空心阴极灯作激发光源和装备有氩氢火焰低温自动点燃装置的XGY-1011A型原子荧光光谱仪，以KBH4为还原剂进行测定，检出限为0.069μg/g。
|
|||
|
|
氢化物—原子荧光法测定Se：样品用HF-HNO3-HClO4分解后加入一定量的Fe3+掩蔽干扰，在30%HCl介质中，以KBH4为还原剂直接进行测定，检出限为5.7ng/g。
|
|||
|
|
冷蒸气—原子荧光法测定Hg：样品用王水浴分解后，经1%KMnO4和1%草酸溶液处理，采用Hg特种空心阴极灯，以SnCl2作为还原剂，使溶液中的Hg2+还原成Hg蒸气后，由载气导入预加热温度200℃的石英原子化器中进行测定，检出限为0.53ng/g。
|
|||
|
|
氧化热解—电位法测定有机质：富氧样品在1000℃下分解燃烧，生成CO2，将生成的CO2导入NaOH溶液池中吸收，同时测定溶液的电位变化，用标准曲线法计算样品的总碳，用稀盐酸预分解样品中的碳酸盐，除去无机碳后再测定样品中的碳的量，从而测定样品中的有机碳，检出限0.068μg/g。
|
|||
|
|
第四节 质量管理
|
|||
|
|
一、采样过程质量管理
|
|||
|
|
（1）编制“野外样品采集和预处理工作手册”，规定布点原则和程序，采样方法、采样程序和现场记录内容，统一要求、规范操作。各单位严格按照“手册”要求和程序操作，保证定点和采样质量。
|
|||
|
|
（2）样品采集和接受后，应立即采取适当保存方式（冷藏、通风、干燥、预处理或立即送检）以保证样品不变质、不损坏。
|
|||
|
|
（3）设专人负责样品收集、预处理和送检。样品交接时，双方应清点样品数量，核对采样记录表格、标签等，交接完毕双方签字确认。
|
|||
|
|
（4）为保证采样工作质量，建立检查制度。
|
|||
|
|
①各采样组自检。分日常检查和阶段检查。日常检查，各组负责人对当天全部所采样品、点位、记录、标签进行检查；阶段检查，工作进行一个阶段后作阶段性检查，及时发现和纠正差错。
|
|||
|
|
②研究主管的检查。对野外工作原始资料，采集和加工样品进行质量检查，检查用抽查方式，抽查量不低于8%。
|
|||
|
|
（5）每次送检均需有10%左右密码样。密码样另行编号，并做好登记。送检时应随样品附上送检清单。送检清单应留底存档。
|
|||
|
|
（6）加强样品采集、运输、交接等的记录管理，保证其真实、可靠、准确。加强各类资料，特别是原始资料保管。
|
|||
|
|
二、分析测定中的质量管理
|
|||
|
|
（1）选择有资质的、通过国家计量认证的测定单位进行样品测定。
|
|||
|
|
（2）凡有国家标准分析方法的测定项目一律采用国家标准分析方法，没有标准分析方法的采用统一分析方法。所谓“统一方法”是指技术上正确和行之有效，由主管机构正式发布作为共同使用的方法。
|
|||
|
|
（3）测定单位在测定过程中的质量管理。准确度监控：每一小批（50个号码）中以密码方式插入4个国家Ⅰ级标准物质与样品一起分析，计算标准物质测定值与标准值的相对误差（RE%），应达到表3-6的要求。
|
|||
|
|
表3-6 分析质量控制限
|
|||
|
|
按样品总数的5%比例抽取实验室内部样品，以密码方式进行预先分析，以控制日常分析中的批次偏差。抽查分析结果与基本分析结果按RD%=（基本分析结果-抽查分析结果）/[1/2×（基本分析结果+抽查分析结果）]×100%计算，应达到表3-6的要求，合格率应大于90%。
|
|||
|
|
分析完成后，对数据的低点或高点等异常点按样品总数的10%抽取样品进行异常点抽查分析。根据抽查分析结果与基本分析结果计算RD%，应达到表3-6的要求，合格率应大于90%。
|
|||
|
|
分析结果提交后，需由质量检查组进行质量检查，按样品总数的3%抽取样品，以密码方式抽查分析，根据抽查分析结果与基本分析结果计算RD%，应达到表3-6的要求，合格率应大于90%。
|
|||
|
|
（4）送检单位的质量监督。除测定单位在测定过程中进行质量控制外，送检单位每次样品送检时设置一定量的密码样，密码样在送检样品中抽取，密码样和其他样品编号方法相同，密码样的对应关系对测定单位保密，比较密码样和对应样品的测定结果。
|
|||
|
|
三、数据处理和评价时的质量管理
|
|||
|
|
（1）有效数字表示数字的有效意义，并反映测定的精密度和准确度。本研究有效数字由全部确定数字和一位不确定数字构成，从最后一位算起的第二位以前的数字是确定的，只有末位是不确定的。有效数字的位数应根据计量器具的允许误差和读数误差确定，不能低于方法检出限有效数字所能达到的位数。
|
|||
|
|
（2）重视解释数据、资料的方法，确保数据、资料解释的工作质量。严谨运用有关数学方法、系统分析方法和综合归纳方法，对获得的大量数据、资料进行科学的概括、分析和解释，揭示出规律性的东西，做出合乎客观规律的结论。
|
|||
|
|
（3）在揭示规律的基础上，充分挖掘数据、资料的价值潜力，综合运用数学分析、科学抽象和专家判定的方法，创造出用于决策管理的结论、建议。
|
|||
|
|
（4）根据普遍性、严重性、可评价性原则正确地选择评价参数；以国家标准为基础，建立评价的标准体系；以指数法为主，建立评价数学模型。
|
|||
|
|
第四章 农业土壤环境与农产品安全管理信息化研究
|
|||
|
|
第一节 评价制图技术规范
|
|||
|
|
一、农业土壤环境与农产品安全制图概述
|
|||
|
|
（一）农业土壤环境与农产品安全的制图准备
|
|||
|
|
1.资料的获取和分析研究
|
|||
|
|
系统收集制图区域自然环境和经济社会的文字、图像资料，以及制图区域内进行的土壤调查和地质调查形成的文档资料。图像资料包括多种比例尺的土壤分类图、土地利用现状图、农作物区划图，文档资料方面包括当地的土志、土壤调查报告以及当地农业耕作制度和管理措施的有关资料。还可以结合实际情况有针对性地开展土壤污染现状调查、农业耕作制度和管理措施调查、农产品安全调查等，明确土壤污染的种类、分布和污染程度，搞清农业耕作制度和栽培管理措施与土壤环境、农作物质量的关系，进一步摸清区域内土壤环境和农产品安全状况。
|
|||
|
|
2.分类系统的确定
|
|||
|
|
农业土壤环境作为一个系统，是一个自然、社会经济环境的综合体。但就土壤本身而言，它们之间的成因机理、物质组成、能量转化形式和所处的地理环境，以及受人为因素导致的污染程度存在明显的差异性。根据土壤本身之间的差异性，将其分成若干类型，并按一定规律，在纵向与横向序列上有规则地排列组合，就形成了农业土壤分类系统。分类系统的合理与否，直接影响和决定了土壤环境专题图的科学内容和使用效果。制定分类系统需考虑以下几个原则（周伯明，1994）：
|
|||
|
|
（1）科学性。要客观反映出各类土壤的本质特征、区域差异规律，揭示它们形成和发展变化规律，揭示各类土壤利用与自然、经济环境的生态平衡性，从而找出合理利用的途径。
|
|||
|
|
（2）系统性。各类土壤之间既有差异性又有相似性，所以分类系统要按一定层次和顺序进行排列组合，采用多级续分方法，由高级类型到低级类型逐级细分。
|
|||
|
|
（3）适用性。分类系统必须结合生产部门实际和研究工作的需要，便于实际使用。类型的划分要简明，分类含义要准确、类型名称要易理解、接受。
|
|||
|
|
农产品安全的分类，是基于对区域内农产品安全的评价结果而得出，根据评价结果确定的安全等级结合实际需要，进一步确定制图分类的种类和安全级别。
|
|||
|
|
（二）农业土壤环境与农产品安全制图的流程
|
|||
|
|
1.选择地理底图
|
|||
|
|
根据制图的目的和要求，综合考虑欲突出的主题内容、比例尺、视觉呈现效果等因素，最后确定制图所用的地理底图。常用的地理底图包括行政区划图、地形图、卫星影像图等。
|
|||
|
|
2.制图综合概括
|
|||
|
|
根据地图的用途、比例尺和制图区域的特点，分析研究各地理要素及其关系，将地面最重要、最基本的现象或事物反映在地图上，而略去某些次要的现象或事物。
|
|||
|
|
3.确定编图单元
|
|||
|
|
分类系统中确定的土壤类型以及农作物质量安全级别是土壤环境专题图和农产品安全专题图的基本要素。但其分类单元与编图单元有所区别，分类单元是分类学上纯粹概念性的东西，而编图单元则是编图者根据分类单元的概念和客观存在的土壤类型所采取的一种主观性的综合。编图单元的确定很大程度上取决于编图比例尺和农业应用的需要。在土壤污染类型复杂区或小比例尺编图时，对分布零星、面积较小的分类单元采用综合编图单元（即一个编图单元包括2个或2个以上分类单元）；但对于有特殊意义的分类单元不做归并，面积较小者做夸大表示。
|
|||
|
|
4.编制图件
|
|||
|
|
通过查阅制图区域的有关调查报告、文档资料或者通过解译卫星影像，广泛征求专家意见，在适当补充野外调查之后，经修改、整饰、编制出农业土壤环境专题图、农产品安全专题图。
|
|||
|
|
二、农业土壤环境与农产品安全制图规范
|
|||
|
|
（一）制图综合概括
|
|||
|
|
1.传统制图综合
|
|||
|
|
纸质地图即传统地图，是空间地理环境信息的概念化、抽象化和可视化的图形符号模型。它以符号系统作为支撑，反映自然和社会现象的空间分布、组合、联系与制约，具有信息负载、信息传输和空间认知的功能。传统的制图综合主要是对地图图形和内容进行选取、化简与合并。目的是为了解决实地要素与缩小的地图表达之间存在的空间矛盾，保证地图内容的清晰性和要素空间关系的准确性，让使用者准确找到所关心的信息，适应人类对客观存在多尺度、分层次的认识规律，达到地图信息传输的目的。传统的制图综合分为实地到地图的综合与大比例尺缩编成小比例尺地图的综合两个部分（王光霞，2005）。
|
|||
|
|
（1）实地到地图的综合。这是一个抽象和提炼的过程，也是一个模型化的过程，即解决缩小简化的地图模型与复杂的现实之间的矛盾。其首先表现在对地图内容的分类分级和符号化。现实中的现象包罗万象，缩小的地图不可能将它们全部表示出来，因此就要对其进行分类、分级，指出其共性特征，表示某一类的概念。其次表现在对地图符号图形的化简、概括和关系处理。在大比例尺到小比例尺地图的综合过程中，这种图解关系的处理就更加突出，并受地图比例尺、制图区域特点、地图符号尺寸、视觉阅读要求等各种条件的制约。
|
|||
|
|
（2）大比例尺到小比例尺的综合。地图比例尺标志着地图对地面实物的缩小程度，直接影响着地图内容表达的效果。从大比例尺地图编制小比例尺地图时，必须从大图上选取一部分与地图用途有关的内容，以概括的分类分级代替大图上详细的分类分级，并化简被选取物体的图形。综合的好坏取决于编图者的知识、经验和技巧能力，编图者的主观认识和习惯性构图也对地图质量影响较大。针对这些问题，近年来制图工作者在理论和方法上做了大量的研究和试验工作，总结出了一些规律性成果。例如，建立制图综合指标的各种数据模型方法以及编制各种小比例尺地图中图形综合的一般原则和方法等，并在此基础上总结出传统地图制图综合的原则、方法；各要素选取、化简、概括、位移的数量和质量指标等。形成了系统化的制图综合理论和方法。
|
|||
|
|
2.数字环境下的制图综合
|
|||
|
|
数字环境下的制图综合一方面沿用了传统制图综合的含义，但又不仅局限于对地图要素选取、化简和关系处理，对复杂现象的抽象、简化的内容和方法发生了变化。制图综合已由可视化的地图图形的处理拓展为信息化数字化描述的数据处理。目的是根据需求，获取相应比例尺或分辨率的地理空间信息的主要的、本质的特征，进行空间分析或可视化显示。此过程一般分为数据综合和图形综合两部分。数据综合就是对空间数据库中的地理实体（属性、图形）信息和它们之间的关系信息进行抽象与概括处理，实质是对空间数据库的综合，而图形综合则是对已综合了的空间数据库中的地理实体按给定的比例尺和图式符号进行图形显示，亦即数据综合与图形综合是有顺序的，先要做信息抽象概括，然后再进行图形表达（王光霞，2005）。
|
|||
|
|
（1）制图综合内容的新变化。地理空间数据库的出现改变了制图综合必然在可视化条件下实现的局限，分析工作可以在数据层进行，结果可以表达在地图上，可以是表格、文字，也可以是决策。因此数字环境下的制图综合更侧重于基于地图数据库的数据集成、数据表达、数据分析和数据库派生的数据综合以及GIS环境下空间数据的多尺度表达和显示问题，并且作用于地理空间信息的采集、集成、存储、传输、分析和显示的整个过程。
|
|||
|
|
（2）数据集成的综合。在地理空间数据集成中，数据来源的多样性需要对不同精度、不同结构、不同属性类别和级别的数据实行综合处理（集成与融合）。例如高分辨率的卫片，数据量大，信息详尽，需要对数据进行综合以满足GIS空间分析和专题制图的需要。
|
|||
|
|
（3）数据表达的综合。地图的多尺度表达是基于一个大比例尺数据库，应不同需求，显示内容随比例尺或分辨率的变化而变化，是地理信息的增减与比例尺或分辨率相适应。地图的多尺度表达除了显示内容数量上的层次性以外，还包括图形要素轮廓表达的层次性。
|
|||
|
|
（4）数据分析的综合。进行GIS地理空间分析及辅助决策时，人们往往需要从多层次、多角度来考虑问题，此时就需要不同综合程度的地理信息模型。而跨越多种比例尺数据库，进行数据的提取和应用，就需要不同详细程度的变换和数据综合，并通过数据挖掘技术探求规律发现新知识，这是数据综合的新方法。
|
|||
|
|
（5）数据库的综合。数据库综合与图形综合的主要区别在于，数据库的综合实质上是模型的综合，就是降低原始数据库的复杂性，形成新的概念数据模型。数据库综合的方法是利用数据库作为数据源，采用选取、合并、化简等综合方法，产生派生的数据库。综合目的是减少数据量，突出地理目标的结构和相互间关系，以提高数据分析的效率。
|
|||
|
|
（6）视觉阅读的综合。人的视觉获取信息的机制要求将那些多余的细节去掉而保留、甚至强调那些与研究目的有关的内容。数字环境下地图显示强调的是图面的清晰性、实时性和快捷性等，这就要建立缩放率与要素细节对应的模型，使地图显示的内容随缩放率的变化而变化。
|
|||
|
|
数字环境下信息的自动综合已经成为数字制图和GIS进一步发展与应用的一个瓶颈问题。它制约了基于地图数据库自动生成多比例尺地图、空间信息分析中多尺度数据快速自动生成和各种尺度专题图输出的需求。目前提出的自动综合的方法主要有基于数学算法的制图综合、基于规则的制图综合、基于知识的智能化制图综合3种。
|
|||
|
|
基于算法的制图综合通过小波方法、遗传学方法等数学理论和方法解决各种综合操作，如解决地图上点、线、面状要素的综合问题。这种方法易忽略制图综合的复杂性和制图区域的地理复杂性。
|
|||
|
|
基于规则的制图综合是对综合中处理某些问题的规范化描述，通常用“条件（如果）—结论（则）”的表达形式，它根据预定的规则决定做哪些综合。
|
|||
|
|
基于知识的智能化制图综合结合了上述两种方法的特点，实现了模型、算法和规则知识的集成。当需要对地图进行缩放或多尺度输出时，先访问知识数据库，然后根据预定的规则决定调用哪个数学算法或模型进行综合操作（王光霞，2005）。
|
|||
|
|
（二）制图分类
|
|||
|
|
1.地图内容表达层次的系统性
|
|||
|
|
通常高级分类综合性较强，体现了制图现象的基本分布规律，置于地图表达的高层平面。低级分类的指标单一明显，通过其分布的集合反映制图要素的空间特征，强调与其他制图要素的相关关系，且置于较低层次的平面上。制图分类总体上应体现专题内容的制图综合原则，分类的主导指标应统一，便于各级制图单元划分的准确完备。
|
|||
|
|
2.与成图比例尺容许载负量的适应性
|
|||
|
|
成图比例尺限制了地图的最大载负量。当专业分类过细时，制图分类应在专业分类的基础上进行更高层次的综合概括，否则将会造成缺乏重点分析的多要素重叠，不是层次不清就是使毫无主次的符号、线条布满全图，掩盖了主要制图要素的地理分布规律。结果以工作量倍增的代价换取了杂乱无章的图形表象，这一点应避免。
|
|||
|
|
3.制图表象的合理性
|
|||
|
|
制图分类要求制图单元归属清楚，同时每个类型在图上应占有一定的比重，不应发生图例系统中有此类型而图面上无此类型图斑的情况。使用等差分级、等比分级、等概分级原则或混合分级原则，避免某一级完全空白而另一级又过度拥挤的情况，其数量指标的差异应与级别间的变化相适应。
|
|||
|
|
第二节 基础调查数据标准化与建库技术
|
|||
|
|
一、基础调查数据标准化
|
|||
|
|
（一）非地理信息数据标准化
|
|||
|
|
1.数据关系结构分类
|
|||
|
|
数据关系结构主要是从用户概念上反映应用领域数据项集合和某一数据项所在层次及与其他数据项的关系。数据关系结构分类的基本原则主要是通用性、科学性、系统性、兼容性、综合实用性、可扩延性。通用性指信息内容必须覆盖应用领域工作的数据需要，具有普通性。科学性是指对分类对象选择最稳定的本质属性或特征作为分类的基础和依据。可扩延性是指设置收容类目，保证在增加新的分类项目时，不至于打乱已建立的分类体系。系统性是指在分类时，要将分类对象属性特征按一定排列顺序予以系统化，并形成一个合理的分类体系。兼容性是指分类系统要与有关标准协调一致，应能满足系统间信息交换的
|
|||
|
|
要求。综合实用性指分类从系统工程角度出发，把局部问题放在系统整体中处理，达到系统最佳化，在满足系统总任务、总要求的前提下，做到综合实用（江华等，1995）。分类的基本步骤是：
|
|||
|
|
（1）进行调查研究，了解、收集、分析、选取所需的数据元。
|
|||
|
|
（2）将这些数据元加以合并，归并，即将具有某种共同属性特征的数据元归并在一起，组成分类项目。
|
|||
|
|
（3）对分类项目按照数据库设计规范，使用概念设计工具，建立E-R模型。
|
|||
|
|
（4）根据系统目标，利用E-R模型按大系统分类，由大到小逐次分层，尽可能减小冗余，缩小纵向层次，增加横向关系，做到结构合理，力求分层、分类地反映用户对数据的总需求。通过对需求分析阶段得来的大量数据信息进行分析、整理和分类，确定信息类别。做到合理、科学。这些合理、科学的分类要为数据库结构的编码设计提供内容全面、数据项的选取范围能覆盖各相关业务及管理部门业务内容的数据元素集合。
|
|||
|
|
2.数据编码
|
|||
|
|
代码是表示客观存在的实体或属性的符号。这些符号可以是数字、字母或易被计算机识别与处理的其他专用符号。编码设计是指把信息系统中所涉及的信息的某种符号体系转换成计算机识别和处理的另一种符号体系的过程，以便于信息资源的共享、汇总及检索，提高信息处理时的录入效率、储存效率和传输效率，还有利于信息的安全保密。编码对象的选取一般根据数据元素的特性（如数据类型）和对数据处理要求而定。实践表明，数据编码的重要任务是对文字型信息进行编码。在编码过程中，赋予每一个实体或属性的代码都是按照实体或属性在相应集合中所处的类别以及它们在相应类别中所处的位置产生的，而这种实体或属性代码化的结果非常便于计算机对信息进行分类汇总和排序处理。数据编码的基本原则是惟一性、合理性、可扩充性、简明性、适用性、兼容性、稳定性和统一性。在设计上应综合考虑这些原则，以使代码设计达到最优的效果。科学编码需要对代码结构、型式、码长、码位利用率等各方面进行综合考虑。忽视哪一方面都将对代码的使用效果带来较大的影响。在代码设计过程中，应进行如下的考虑（江华等，1995）：
|
|||
|
|
（1）代码的型式。代码的型式一般有数字型、字母型和数字、字母混合型。与数字型代码相比。字母型和混合型代码直观性好，易记，代码相对稳定性强，容量大。从数据录入与检索速度方面而言数字型代码要好一些。通常情况，对一类编码对象只选择一种代码型式即保证代码型式的绝对唯一性。但在具有特殊要求的情况下，对一类编码对象也可同时进行两种型式的的编码，既可搞一套数字型代码，也可搞一套字母型代码，这就是所谓在两种型式下具有唯一代码相对惟一性。这有利于提高代码的适应性，而且可以大大减轻数据采集及填写的工作量。只要系统作出详细技术规定，不会出现用户交换信息时由于任选代码型式而造成无法识别的混乱。
|
|||
|
|
（2）设置代码结构。设置代码结构是代码设计的关键。设置代码结构的依据是综合“数据关系结构”和“数据项说明”中所反映的用户对数据处理要求，尽量做到既实用、合理，又简单。同时尽量采用标准代码。标准代码具有一定的统一性和通用性。在代码设计时，应尽量利用现有的标准化成果。如引用已存在的综合数据库其他分库的数据标准，同时根据应用领域的特殊需要，按照规范的方法建立一些标准数据，这些标准数据还可以根据实际进行扩充。
|
|||
|
|
（3）代码长度。在设计代码长度时，不仅要考虑编码对象的多少，字符类型和代码种类的选择，还要考虑到代码容错、存储空间和处理效率等因素。在设计上，代码最好不要超过8位字符。标准属于法规性文件，在同一个标准中，代码书写格式必须一致，符合有关文件的要求。
|
|||
|
|
（二）地理信息数据标准化
|
|||
|
|
1.地理数据的标准化
|
|||
|
|
地理数据是地球表面实体通过一定的投影转换体系强制性地将三维实体表示在二维平面上的产品。也就是说地理数据记录的是地理要素的空间实际位置，它是由地理要素所处的经度和纬度这二个数据经过投影公式换算而来的。经、纬度虽然是全球统一的标准数据，但它不便于运算分析、组织管理，所以我们一般都不采用（λ，φ）而采用（X，Y）坐标体系。其中
|
|||
|
|
X=F（λ，φ）
|
|||
|
|
Y=F（λ，φ）
|
|||
|
|
式中：λ表示经度；φ表示纬度；F表示投影转换函数。
|
|||
|
|
地图投影按照结构分有圆柱投影、圆锥投影、方位投影（平面投影）、伪圆柱投影和杂类投影（即不依靠几何形状分类的投影）。不同的投影具有不同的投影转换函数，也会带来不同的地理要素的不同变形，包括要素的形状、要素间的距离、要素的面积等的变形，从而产生出完全不同的地理数据。因此，对于以一定比例尺的地图为数据源的地理信息系统应选定一个合理的地图投影系统，同时也提供不同投影数据间的转换功能，以满足不同用户层实际使用的需要。其次，由于我国幅员辽阔，东西向和南北向均有较大的跨度。为便于地理数据的存储管理、分析检索，应采用统一的地理格网系统和统一的区域多边形系统。地理数据只有在一定的地理环境和转换体系下，才能真正代表一定的地理空间位置，才能为我们理解和应用。否则，充其量只能是一组简单的数据，不具有任何意义，更不能称作具有空间意义的地理数据。因此，地理数据的标准化离不开一定的地图投影系统、一定的地理格网系统和一定的区域多边形系统（蔡福根，1996）。
|
|||
|
|
2.属性数据的标准化
|
|||
|
|
地理信息系统中用于记录要素的类别、等级、次序、区域分布等性质的数据称作属性数据。它是根据人为的编码体系而产生的。地理信息系统中统一的编码分类体系的建立是一项极为重要的具有科学性和系统性的基础性工作，而并非简单的数据组合。它的建立将直接影响整个系统的结构、数据组织与交换、不同系统间的转换和兼容等。地理信息系统中的编码大体可分为两种。一是分类码，主要是根据信息的分类体系设计出分类代码，用于标识不同类的地理要素。根据这一类数据可以在数据库中查询所需类别的全部数据。国内外很多地理数据库都采用这种分类方案。另一种是标识码，它是在分类码的基础上，对每类数据设计出其全部或主要数据的标识代码，用于对某一类数据库中的某个实体，例如一个居民地、一条河流、一条道路、一个具体的行政单元界线等进行查询检索。这种代码可以弥补分类码不能进行个体分类的限制。一个合理的地理信息系统宜采用两种码灵活组合的形式，从而满足各种用户多方面的需要。其一般形式为“A+B～，的形式。其中A为归属码，B为分类码。归属码A包括部门代码、信息系统代码、数据库代码以及部门赋予的属性码，所有码均可有若干位数据或字符组成；分类码B包括要素分类、一级类、二级类、三级类和次序码类，所有数据同样可有若干位数据或字符组成。这些数字和字符的不同组合方式如同电报码一样具有不同的含义，从而向人们提供不同的信息。数字和字符本身没有意义，但由于人为编码体系的规定，就使数字和字符具有了不同的含义。要使研究人员乃至用户认识和利用地理信息系统，满足用户分析检索，单要素提取、多要素合成的需要，实现资源最大限度的共享，就必须统一编码体系，做到“望码生义”，将地理信息系统建成一个开放实用而又能兼容的实体，真正发挥高新技术在国民经济建设中的作用。当然，对于不同级别不同规模的地理信息系统，其编码体系不一定完全一致，可根据实际需要作一定程度的修改。正如同地图比例尺有系列一样，编码体系也可制定出相应的系列编码体系。在总的编码体系上进行派生，依不同比例尺为资料生成的地理信息系统可套用相应的编码体系。当然，编码体系本身可不受比例尺的限制，做到性质上一致，形式上有别，既有科学性、系统性，又有灵活性、适用性。因此，编码体系首先是一种父系向子系派生的异步递增关系。同时，又允许多个子系同时出现的同步并行关系。其次，编码体系要有一定的超前性和一定时期内的相对稳定性，以便协调、管理、使用（蔡福根，1996）。
|
|||
|
|
二、基础调查数据建库技术
|
|||
|
|
（一）B/S模式与C/S模式及其特点
|
|||
|
|
1.可采用空间引擎技术，为客户应用提供空间数据服务
|
|||
|
|
ArcSDE是ESRI公司提供的空间数据库引擎，是应用程序访问关系数据库的关口（Gateway）。它利用SQL引擎执行空间数据的搜索，将满足空间和属性搜索条件的数据发回客户端。
|
|||
|
|
2.有利于充分利用服务器资源，实现数据一体化管理
|
|||
|
|
客户端和服务器端将应用的处理要求分开，同时又共同实现其处理要求，服务器通过SDE和SQL Server为多个客户端应用程序管理数据，而客户端程序发送、请求和分析从服务器接收的数据，服务器运行数据负荷较轻。数据的储存管理功能，是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的，具有强大的数据操纵和事物处理能力，以及严密的数据安全性和完整性约束特点。
|
|||
|
|
3.C/S模式是一种开放式的结构，系统的扩充十分简便
|
|||
|
|
客户端和服务器部件（组件和应用程序）分别运行的模式，这对于硬件和软件的变化有极大的适应性和灵活性，易对系统进行扩充和缩小。
|
|||
|
|
（二）非地理信息数据的建库技术
|
|||
|
|
1.收集相关信息
|
|||
|
|
分析要处理事务的现象，归纳出其中的特点，并收集相关信息。
|
|||
|
|
2.分析信息特征
|
|||
|
|
根据需求，分析并抽取有用信息的特征。
|
|||
|
|
3.确定特征之间关系
|
|||
|
|
寻找特征之间的关系，然后进行有效的分类和组织。
|
|||
|
|
4.创建数据库结构
|
|||
|
|
选用适当的数据库管理系统来建立数据库，存储相关数据。
|
|||
|
|
5.编辑数据库
|
|||
|
|
将具体的数据录入数据库中，对其中的数据、记录进行必要的编辑，如添加、插入、修改、查找和删除等操作。
|
|||
|
|
（三）地理信息数据的建库技术
|
|||
|
|
1.地理信息数据的存储方式
|
|||
|
|
目前常用的地理信息数据存储方式主要有文件方式、文件与关系数据库混合方式、全关系数据库方式（曹豫江等，2002）3种。
|
|||
|
|
（1）文件方式。即将所有的数据都存储在一个或多个文件中，包括空间数据和属性数据。对于小型的GIS系统，采用文件方式存储数据比采用数据库技术存储数据要节省开支。缺点是不能多用户并发操作数据，数据的安全性存在难以解决的问题，尤其是数据恢复问题。此外，在系统运行的过程中缺乏对数据文件的有效管理，特别是海量数据量的时候，文件大小在管理上存在局限性。
|
|||
|
|
（2）文件与关系数据库混合方式。这是目前多数GIS系统采用的数据管理方案。解决方式是空间数据采用文件方式存储，属性数据采用数据库进行管理。现在的数据库大部分支持二进制数据的存储，可以将描述数据直接存储在数据库中。由于空间和属性数据分开存储，所以必须在空间数据和属性数据之间建立对应关系。一般来讲，空间数据中的某个实体通过它的位移标识符和属性数据的唯一标识符相对应，从而得到空间数据和属性数据的对应关系。但是，对于空间数据的管理仍然存在大数据量访问时访问瓶颈及安全性等问题。
|
|||
|
|
（3）全关系数据库方式。即空间数据和属性数据都采用关系数据库来存储数据。这种存储方式又分两种：①空间数据和属性数据合二为一，两者存储在一起；②空间数据存放在一个模式下，属性数据存放在另一个模式下，仍采用两者分别存储的技术。同时，利用数据库本身的技术比如触发器、约束等，保证空间数据和属性数据的完整性。利用数据库来存储空间数据，解决了在文件存储方式中不能并发访问的缺点，也解决了以前空间数据不能进行分布式处理等问题。同时，增加了数据版本控制等新特点。更为重要的是，关系数据库支持海量空间数据的存储和管理，这是其一大优势。
|
|||
|
|
2.基于关系数据库的数据存储、管理机制
|
|||
|
|
20世纪80年代中期以来，关系数据库（Relation Database）逐渐成为主要的数据库模型，近几年又出现了面向对象的关系数据库管理系统（Object Oriented Database Management System，ORDBMS）。这些系统可以处理视频、图像以及图片等对象，但不能直接、方便地管理空间数据。关系数据库管理系统要实现对空间数据的管理有两种方法：一是在传统的关系数据库的基础上进行拓展，增加空间数据管理的模块和插件，如Oracle Spatial、DB2 Spatial Extention、Infomix Data Blade等；二是依靠一些空间数据中间件—空间数据引擎如ESRI ArcSDE、MapInfo、SpatialWare等，屏蔽不同操作系统和数据库系统的差异，在应用程序和关系数据库之间进行驱动，使应用程序可以无碍地操作空间数据，而忽略存储格式等一些细节（胡卫民等，2000；何新东等，2001；胡金星等，2002）。
|
|||
|
|
（1）空间数据管理模块/插件。空间数据管理插件技术由数据库管理系统本身提供的“空间数据插件”来实现，它与数据库系统结合紧密，如ORACLE Spatial、DB2 Spatial Extention、Infomix Data Blade等，多采用面向对象技术作为存储、管理空间地物的基础，使用面向对象操作的原理，把存储在空间数据库中的多种元素信息相关联，以进行拓扑分析和其他操作。利用空间数据插件技术可以在单个数据库中实现非结构化、有嵌套关系的空间、属性数据的统一存储和管理（ORACLE，2002；陆丽珍，2002；周新志等，2001）。
|
|||
|
|
（2）空间数据引擎。空间数据引擎并不是空间数据库本身，而是一个关口，将空间数据的操作和存储联系在一起。空间数据的存储依赖关系数据库，但应用软件对空间数据的存取等操作是通过SDE来实现的。SDE通过对空间数据的深层次分析，采用高效的存储和检索方法来处理数据，因而使海量的空间数据存储问题得到了有效的解决。空间数据引擎采用高效的空间目标模型对空间实体进行完整组织，一方面避免了大数据量传统拓扑模型组织数据时需要的大量的硬盘访问操作；另一方面，空间数据已经成为关系库中的元素，属性信息和空间图形信息实现了一体化，避免了通过标识码连接属性，大大提高了信息检索的效率。此外，数据库的安全管理机制充分保证了空间数据在存储管理中的安全（罗德安等，2000；吴信才等，2002；李宁，2002）。
|
|||
|
|
3.基于Web的空间数据库的实现技术
|
|||
|
|
（1）ActiveX技术。ActiveX是MicroSoft公司开发的用于Internet的一种对象链接与嵌入技术（OLE）。ActiveX控件技术方法具备构造各种GIS系统功能模块的能力，可将一个WebGIS系统分解成相对独立的构件，通过构件技术、OLE及SDE等来实现WebGIS功能。ActiveX技术中主要通过ActiveX控件来处理GIS数据和完成GIS分析，在实际应用中可以用VBScript或JavaSript脚本语言来操作ActiveX控件。其工作原理是Web浏览器发出GIS数据显示操作请求，Web服务器接收到用户请求后，将GIS数据和GIS ActiveX控件传送给浏览器。客户端接收到传来的GIS数据和GIS ActiveX控件，启动GIS ActiveX控件，对GIS数据进行处理和操作（刘跃涟等，1999；韦春桃等，2000；施晶晶等，2001；卢选民等，2002；余志文等，2003）。
|
|||
|
|
（2）JSP（Java Server Page）技术。JSP是一种建构在Servlet技术之上的Web技术。它将Servlet中的HTML代码脱离了出来，从而可以加速Web应用开发和页面维护，其最大特点是实现了内容的生成和显示的分离。基于JSP的空间数据库访问的实现还要依靠于JavaBean组件技术。其工作原理：服务器端用JSP从空间数据库中读取数据和用户进行交互，客户端下载JavaApplet实现地图的发布、比例缩放、信息查询等功能。系统采用B/S结构模式，浏览器向服务器发送请求，服务器再将请求送给相应的由JSP中Java代码生成的Servlet，由Servlet激活设定了相关属性的JavaBean，由JavaBean与数据库相连，在服务器端进行数据的各种查询、分析、检索等操作，并将处理结果传给浏览器（刘春菊等，2002；张曙光等，2002；雷丽晖等，2003）。
|
|||
|
|
第三节 管理信息系统的研制与开发
|
|||
|
|
一、农业信息化建设研究
|
|||
|
|
（一）我国农业信息化发展现状
|
|||
|
|
我国是一个发展中国家，农业信息化进程起步较晚，但近年来发展较快。中共中央和国务院非常重视农业和农村工作，如何进一步提高农业生产率、繁荣农村经济、提高农民收入、寻找农业发展的道路一直是历届政府十分关注的焦点问题。中央于1996年颁布的“中华人民共和国‘九五～计划和2010年远景目标纲要”强调了农业的重要性，纲要申明“我国是农业大国，要把农业科技作为整个科技工作的重点，努力赶上世界先进水平。推进农业科技革命，要在广泛应用农业机械、化肥、农膜等工业技术成果的基础上，依靠生物工程、信息技术等高新技术，使我国农业科技和生产实现质的飞跃，逐步建立起农业科技创新体系”。1998年的“中共中央关于农业和农村工作重大问题的决定”强调科技的重要作用，“要着眼于世界农业科技加速发展的趋势和我国人多地少的国情，适应国内外市场，依靠科技进步，发挥区域比较优势，增强市场竞争力，提高农村经济素质和效益”。1999年8月召开的全国技术创新大会上做出的决定，更进一步明确农业科技创新的重要性。决定要求“加快农业和农村经济发展中关键技术的创新和推广应用，加速信息技术、生物技术与传统农业技术相结合，研究开发一批关键技术，为我国农业现代化提供强有力的科技支撑”。信息技术在农业和农村经济发展中的作用得到进一步肯定。历年来各级政府部门采取一系列措施，支持和发展农业信息技术的开发与应用。在1996年启动的国民经济信息化的工程中就有“金农”工程。科技部在1998年11月召开了“农业信息化科技工作会议”，为农业信息化科技工作做了部署。在国家863计划的306专题中安排了农业专家系统的研究与推广工作；国家科技部“九五”攻关96-019项目《农业专家决策与信息技术系统研究》对农业信息化的问题与技术开展了研究。可见，我国农业信息化的工作一直受到党中央和人民政府的重视和支持。
|
|||
|
|
从20世纪80年代以来，我国相继开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术应用于农业、资源和环境方面的研究，取得了一批重要成果。“九五”期间，科技部设立了国家重点科技攻关项目“农业专家决策与信息技术系统研究”，其中重要的专题就是“网络化农业宏观决策和管理信息系统研究”。“十五”期间，国家重点科技攻关项目“农业信息化技术研究”中的几大关键专题分别是“农业信息网络平台的研究与开发”、“农业信息资源开发与共享技术研究”、“农业宏观管理与决策信息化技术研究”和“农业生产经营管理与决策信息化技术研究”。这些研究的进行，逐步解决了农业信息（知识）获取困难、存储方式落后的问题。由于农业与其他行业相比，具有涉及因素繁多、地空差异大、区域性强、稳定性和可控程度差等特点，再加上我国地域辽阔，社会、经济、自然条件千差万别，不同地方的经济条件相差悬殊，因此我国的信息化总的来说基础薄弱，农业信息技术的开发利用效果较差。这问题极大地限制了信息技术对我国农业巨大促进作用的发挥。
|
|||
|
|
（二）国外农业信息化的发展
|
|||
|
|
1.综合化
|
|||
|
|
既有多项信息技术的结合，包括网络技术、数据库技术、多媒体技术、知识库系统等信息技术的结合，又有信息技术和现代科技，特别是与农业科技的结合。另外，农业信息技术与遥感技术、核技术、生物技术等也紧密结合。
|
|||
|
|
2.网络化
|
|||
|
|
随着计算机网络的普及，农业信息化也走向了网络化。在美国，众多农业企业、协会和农场已经普遍在使用计算机网络。美国目前已建成覆盖美国国内46个州、加拿大6个省和另外7个国家、连通美国农业部、36所大学以及大量的农业企业和科研机构的农业信息网络。欧洲的农业网络也进入实用阶段，欧共体将“信息与信息技术应用于农业”列为重点发展规划，先已将数据库技术、专家系统技术、决策支持技术、地理信息系统技术等应用于农业生产和管理。日本在1994年就已开发农业网络400多个，计算机在农业生产部门的普及率达93%。此外，日本政府还在实施一项意在使所有农民拥有微机的“绿色天国”计划。先进的计算机网络是农业生产者更为准确、及时、完整地获得市场信息，有效减少农业经营的风险。
|
|||
|
|
3.过程化
|
|||
|
|
信息技术与农业生产、经营企业联系，科研单位与生产经营单位联合，多学科协作的复杂工程越来越多，这些趋势使得信息技术应用不再局限于某一独立的农业生产过程，某单一的经营环节或某一有限区域，而是朝横向或纵向拓展。过程化的农业信息技术全面改善了农业生产和经营中的薄弱环节，使农业原有的优势得到更充分的发挥，而且使原有的劣势逐步改善以致消失，极大地增强了农产品在世界市场上的竞争力。
|
|||
|
|
（三）信息技术在土壤环境质量评价和农产品安全管理中的应用
|
|||
|
|
土壤环境质量评价系统和农产品安全管理咨询系统是农业信息化过程中应优先建设的农业环境资源信息系统和主要农作物的合理布局及生产咨询服务系统的重要组成内容（王人潮等，2003）。目前，国内主要采用GIS技术、数据库技术、管理系统技术等建设了各类针对土壤环境质量评价和农产品安全管理的系统。如尹君、姚会武等人（2002）选取土壤重金属和农药残留作为评价指标，以GIS软件平台为基础，结合数据库软件Visual Foxpro和Visual C++语言，研制了绿色食品基地环境管理信息系统，并应用该系统，对抚宁县绿色食品基地土壤环境质量进行了评价，输出了土壤环境质量的评价结果图和相应数据。袁小华等人（2002）收集整理了自1980年以来上海市的土壤环境质量样点数据，建立了空间数据库和属性数据库，并使用VB+、VC+和MO2.0建立了数据库管理平台，应用数据库结合评价模型完成了上海市土壤环境质量评价。陈煌等人（2003）在大规模的土壤取样调查和分析基础上，以北京市为例，建立了土壤重金属信息系统（SHMIS）。该信息系统由土壤重金属库（SHMD）及其数据库管理系统（SHM-MIS）两大部分组成。该信息系统资料覆盖北京市18个区县，共800组土壤重金属和近400组蔬菜重金属等相关信息。土壤重金属数据库由6个表相互关联而组成，其中采样区的基本地理属性、样品重金属含量、样点与周围地物空间关系、农作物组成等不同的分类信息分别列在不同的表中。用户通过SHM-MIS可对数据进行查询、分类和统计，获得需要的数据。该信息系统的建立使得采样工作能够与空间分析相结合，对重金属含量变异趋势大的区域进行加密布点，提高每个样点的信息量；数据库同时存储土壤及其所产蔬菜等农作物的重金属含量，为蔬菜重金属污染风险分析、区域土壤环境质量评价等研究、决策管理提供一个数据平台。
|
|||
|
|
郭碧云等（2006）研究开发了计算机无公害苹果园土壤评价和管理系统。该系统基于Windows98及以上版本，应用Visual FoxPro 6.0作为开发工具，具有很强的数据录入、污染因子分析评价、数据查询、数据管理、报表输出等功能，并采用全国统一的评价方法和评价标准，满足监测站点对无公害苹果园土壤环境质量快速评价分析的需要。
|
|||
|
|
农产品安全管理咨询系统可以为生产者科学种植提供咨询，为消费者安全消费提供有用信息，为管理者制定和实施种植规划提供技术支撑。史舟等人（2002）以浙江省黄岩区为样区，以柑橘为对象，利用地理信息系统来提供空间数据和空间分析功能，同时集合传统的评价模型开展决策咨询，研制了黄岩区柑橘适宜性评价咨询系统。自20世纪80年代开始我国开发了大量农产品决策系统，例如米湘成等人（2002）开发的水稻高产栽培专家决策系统，杨盘洪等人（2000）开发的山西省小麦专家系统等。
|
|||
|
|
二、管理信息系统建设技术
|
|||
|
|
（一）管理信息系统的发展趋势
|
|||
|
|
1.逻辑流程清晰
|
|||
|
|
由于业务逻辑与数据操作、用户交互相分离，在系统设计时不必关心业务中具体的步骤细节，使得整个设计过程更加具有针对性和更为有效。
|
|||
|
|
2.高安全性
|
|||
|
|
由于数据层与业务层相分离，客户层只能通过业务层对数据层进行操作，减少了后台数据库受错误访问和非法修改的威胁。
|
|||
|
|
3.组件式部署
|
|||
|
|
在多层架构系统设计中，可将不同客户的相同业务分布在不同主机上，也可以将不同的业务分布在不同主机上，而且当业务量增加时，很容易通过提升局部业务的支持性来满足需求的变化，对整个系统来说达到了最充分化的利用效率。
|
|||
|
|
（二）系统设计方法
|
|||
|
|
1.生命周期法
|
|||
|
|
生命周期法是软件工程中比较传统的方法。它将整个系统的设计视为一个生命周期，同时把整个周期分为若干个阶段，明确每一阶段的原则、任务、方法、工具和形成的文档资料，分步骤、分阶段地进行系统的设计。它将信息系统的生命周期划分为系统规划、系统分析、系统设计、系统实现、系统运行维护与评价五个阶段。它具有的特点：①开发过程阶段清楚、任务明确、文档齐全，有完整的阶段性文档资料，这些使得开发过程便于管理和控制。②应用需求明确，排除了开发过程中的不确定性。③采用结构化的思想，自顶而下完成管理信息系统的分析、规划与设计，然后在系统的实现上采用“自底向上”的开发策略。
|
|||
|
|
2.原型法
|
|||
|
|
原型法的设计方法首先是先让用户提出基本需求，快速地建立起系统的一个“原型”，用户试用原型后反馈意见，设计者根据意见修改后再交给用户试用。经过反复的评价和反复的修改原型系统，逐步确定系统的需求细节，从而完成系统的开发。这种设计方法可以明确用户的需求，缩短了开发的周期，提高了开发效率。它具有的特点：①以用户需求为导向，用户自始至终参与了系统的开发，使得系统后继开发和运行维护较为容易。②当欲开发的系统的需求要求不是非常明确时，适于用此方法。③开发者和用户可以快速看到可以运行的系统原型，可以从早期就发现系统存在的错误和疏漏，避免了返工和大量的修改，从而提高了系统开发的效益。
|
|||
|
|
3.面向对象设计方法
|
|||
|
|
面向对象（Object Oriented）是目前比较流行的软件开发方法，现在常用的一些开发工具都支持面向对象开发方式。它基于类和对象的概念，把客观世界的事物看作是一个个对象，每个对象都有属于自己的状态、规律和机制。具有共同属性的对象可以组成一类，不同的对象和类之间的相互作用和相互联系就构成了客观世界中的不同事物和系统。面向对象的系统开发是在对系统充分调查和进行需求分析的基础上进行的，工作过程可以分为三个阶段：面向对象分析阶段（Object-Oriented Analysis，OOA）、面向对象设计阶段（Object-Oriented Design，OOD）、系统实现阶段。每一个阶段都有明确的任务和目标，前一阶段的成果是后继阶段的基础。面向对象开发方法具有的特点：①系统开发基于对象这一基础之上，各个阶段的工作无缝衔接，避免了许多中间转换环节和多余的工作，加快了系统开发的进程，提高了系统开发的正确性和效率。②面向对象分析方法（OOA）与结构化分析有较大区别，前者侧重于在系统调查资料的基础上，对所需素材进行归类分析和整理，后者强调对管理业务现状和方法的分析。③面向对象技术中的概念和特性，如继承、封装、多态性以及消息传递机制等，使软件的一致性、模块的独立性以及程序的共享和可重用性大大提高。
|
|||
|
|
（三）系统开发技术
|
|||
|
|
1.基于MO的GIS组件开发技术
|
|||
|
|
组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木，它们分别实现不同的功能（包括GIS和非GIS功能），根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用系统。MapObjects是一个提供制图与GIS功能的OLE控件。它包含了超过45个可编程OLE对象。MapObjects地图控件可以直接插入到许多标准开发环境的工具集中，可以通过属性页操纵地图。这些属性页可以在VB、VC等开发环境中建立，或通过其他程序化相关对象来控制地图。这些对象为应用开发人员提供了有力的制图与GIS功能支持。基于MO进行的GIS二次开发，其特点主要体现在以下几方面。
|
|||
|
|
（1）高效无缝的系统集成。允许将专业模型、GIS控件、其他控件紧密地结合在统一的界面下。
|
|||
|
|
（2）无须专门的GIS开发语言。只要掌握基于Windows平台的通用环境（VB、VC++、Delphi、Power Builder等）以及组件式GIS各控件的属性、方法和事件，就能完成应用系统的开发。
|
|||
|
|
（3）大众化的GIS。用户可以像使用其他ActiveX控件一样使用GIS控件，使非专业的GIS用户也能胜任GIS应用开发工作。
|
|||
|
|
（4）开发周期短。减少了维护的费用和时间。
|
|||
|
|
2.空间数据引擎技术
|
|||
|
|
ArcSDE可看成是一个连续的空间数据模型，借助这一模型，就可用关系型数据库（RDBMS）管理空间数据。在关系型数据库中融入空间数据后，通过ArcSDE实现空间、非空间数据高效操作。ArcSDE提供了应用程序接口（API），开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到自己的应用系统。ArcSDE具有如下一些特点：
|
|||
|
|
（1）高性能的DBMS通道。ArcSDE是多种DBMS与应用程序（如ArcGIS）的通道。它本身并非一个关系数据库或数据存储模型。它是一个能在多种DBMS平台上提供高级的、高性能的GIS数据管理的接口。
|
|||
|
|
（2）开放的DBMS支持。ArcSDE允许在多种DBMS中管理地理信息：Oracle、SQL Server、Informix，以及IBM DB2。
|
|||
|
|
（3）支持多用户GeoDatabase。ArcSDE为用户提供大型空间数据库支持，并且支持多用户编辑。
|
|||
|
|
（4）丰富的地理信息数据模型。ArcSDE保证了存储于DBMS中的矢量和栅格集合数据的高度完整性。这些数据包括矢量和栅格几何图形、支持X，Y，Z和X，Y，Z，M的坐标、去先、立体、多行栅格、拓扑、网络、注记、元数据、空间处理模型、地图、图层等。
|
|||
|
|
（5）灵活的配置。ArcSDE通道可以让用户在客户端应用程序内或跨网络、跨计算机地对应用服务器进行多种多层结构的配置方案。ArcSDE支持Windows、UNIX、Linux等多种操作系统。
|
|||
|
|
一般在服务器端配置ArcSDE服务器处理程序、关系数据库管理系统和实际的数据。ArcSDE通过SQL引擎执行空间数据的搜索，将满足条件的数据在服务器端缓冲区中存放并返回到客户端。缓冲区处理收集一批数据，然后将整个缓冲区中的数据发往客户端应用，而不是一次只发一条记录。在服务器端处理并缓冲的方法大大提高了效率，使网上荷载大大降低，这在应用操作数据库中成百上千万的记录时体现其优势。
|
|||
|
|
3.海量地形和影像数据管理技术
|
|||
|
|
（1）金字塔LOD模型生成。该金字塔（Level of Detail，LOD）模型属于一种自适应细分型。因为DEM地形数据是一种均匀的网格形式，很适合采用自适应细分模式。其生成过程：①读取远DEM数据文件文件头信息Info；②根据Info信息分析该元数据最多可分层数；③可由用户选择想要建塔的层数、块大小和是否对DEM数据或影像数据进行压缩；④块大小必须是64×64的倍数（主要是为优化三维显示）；⑤影像块大小必须与DEM数据块大小匹配；⑥每个层级别之间二倍关系，以实现不同层级数据之间的无缝拼接。
|
|||
|
|
分块分层建塔时，除第0层外，其他层都依据父层（即上一层）数据进行重采样而创建。比如第0层数据为8×8的网格大小，第1层则为4×4的网格大小，第2层则为2×2的网格大小，每一层格子大小是上一层的2倍，而单块格子的数据量只有原来的1/4，大大压缩了数据量。对DEM和遥感影像分层分块后，根据不同的业务需求可选择加载不同层的块数据，以降低网络带宽需求，提升系统性能。
|
|||
|
|
（2）海量LOD模型数据的实时浏览。通常三维地形和遥感影像数据往往非常巨大，不可能一次将所有数据都读入到内存，因此在实际应用时只需根据当前的需要把特定的块读入内存并显示，在浏览时只把需要更新的块读入并显示即可。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]詹林.基于GIS的土地专题图的制图概括技术.测绘通报，2005，（10）：50～54
|
|||
|
|
[2]刘杰.基于GIS的城市环境专题制图系统设计与实现.城市勘测，2007，（2）：42～46
|
|||
|
|
[3]许德合，史瑞芝，朱长青.数字地图制图与出版模式的演剧.测绘通报，2008，（2）：38～40
|
|||
|
|
[4]高伟峰，容振邦，林子慧.多层架构技术在信息管理系统中的应用.福建电脑，2007，（5）：73～74
|
|||
|
|
[5]冯兰军，王建平.管理信息系统开发技术比较与研究.科技广场，2007，（3）：252～255
|
|||
|
|
[6]王人潮，史舟等.农业信息科学与农业信息技术.北京：中国农业出版社，2002
|
|||
|
|
[7]尹君，姚会武等.基于GIS绿色食品基地环境管理信息系统的研建.河北农业大学学报，2002，25（3）：87～90
|
|||
|
|
[8]袁小华，沈根祥.GIS技术支持下的上海市土壤环境质量数据库之建立与应用.上海农业学报，2002，18（4）：97～100
|
|||
|
|
[9]陈蝗，郑袁明，陈同斌.面向应用的土壤重金属信息系统（SHMIS）——以北京市为例.地理研究，2003，22（3）：272～280
|
|||
|
|
[10]史舟，管彦良，王援高等.基于GIS的县级柑橘适宜性评价咨询系统的研制.浙江大学学报（农业与生命科学版），2002，28（5）：492～494
|
|||
|
|
[11]米湘成，邹应斌.水稻高产栽培专家决策系统的研制.湖南农业大学学报（自然科学版），2002，28（3）：188～191
|
|||
|
|
[12]杨盘洪，陈慧君.山西省小麦专家系统的开发与研究.计算机与农业，2000，（5）：24～27
|
|||
|
|
[13]周伯明.遥感土地利用专题制图.江苏测绘，1994，（2）：40～46
|
|||
|
|
[14]王光霞.数字环境下制图综合概念和方法的拓展.测绘学院学报，2005，22（3）：207～213
|
|||
|
|
[15]冯毓荪.建立沙漠化环境监测信息系统图形数据库专题系列地图的编辑与制图.中国沙漠，1995，15（1）：49～54
|
|||
|
|
[16]张爱，赵艳华，张铭等.国际数据元标准化研究.世界标准化与质量管理，1998，（4）：26～29
|
|||
|
|
[17]张爱，邢立强.元数据的应用及其标准化.世界标准化与质量管理，2005，（10）：52～53
|
|||
|
|
[18]江华，陶菲.数据库系统与数据标准化.电脑，1995，（2）：1～2
|
|||
|
|
[19]吕俊霞，李森.利用ASP技术进行B/S模式的Web数据库开发.安徽电子信息职业技术学院学报，2007，6（4）：108～110
|
|||
|
|
[20]曹豫江，连举敏.大型数据库管理海量空间数据初探.第五届ArcGIS暨ERADAS中国用户大会论文集（2002），北京：地震出版社，2002
|
|||
|
|
[21]胡卫民，徐雪仁，郭建恩等.空间数据库引擎（SDE）在地图资源数据库管理中的应用.国土资源遥感，2000，46（4）：67～70
|
|||
|
|
[22]何新东，陈曦.面向对象技术在GIS数据库中的应用研究.干旱地区地理，2001，24（3）：371～375
|
|||
|
|
[23]胡金星，潘懋，王勇等.空间数据库研究.计算机工程与应用，2002，（3）：11～13
|
|||
|
|
[24]ORACLE.Oracle Spatial User's Guid and Reference.March 2002，Part No.A96630-01
|
|||
|
|
[25]周新志，赵俊三，李炼恒.GIS中应用Oracle Spatial对象模型进行空间数据存储的分析.矿山测量，2001，（3）：47～50
|
|||
|
|
[26]罗德安，廖丽琼.基于关系数据的地籍空间数据存储结构.武汉测绘科技大学学报，2000，（6）：515～519
|
|||
|
|
[27]吴信才，郭玲玲，李军.RDBMS和COM的海量遥感影像数据的管理和Web发布.中国图像图形学报，2002，7（4）：384～387
|
|||
|
|
[28]李宁.供电企业配电AM FM GIS系统常见问题探讨.电力系统及其自动化学报，2002，14（2）：53～55
|
|||
|
|
[29]刘跃涟，陶华，吉志刚.用ActiveX开发WebGIS应用的技术浅析.湖北邮电技术，1999，（1）：30～32
|
|||
|
|
[30]韦春桃，杨海燕，程晓宇等.基于ActiveX的WebGIS技术方案.桂林工学院学报，2000，20（3）：246～248
|
|||
|
|
[31]施晶晶，马劲松.基于ActiveX控件技术的WebGIS设计原理.计算机应用，2001，21（7）：68～70
|
|||
|
|
[32]卢选民，刘咏芳，史浩山.基于DCOM/ActiveX技术的WebGIS系统开发与实现.计算机应用研究，2002，（11）：8～11
|
|||
|
|
[33]余志文，申辉军.基于ActiveX的WebGIS实现技术.测绘通报，2003，（2）：53～56
|
|||
|
|
[34]刘春菊，朱欣焰.基于JSP技术的WebGIS.测绘通报，2002，（6）：41～43
|
|||
|
|
[35]张曙光，李春燕，刘英.基于Java的WebGIS系统的研究与开发.计算机工程与科学，2002，24（1）：54～58
|
|||
|
|
[36]雷丽晖，耿国华，周明全.基于J2EE的网络地理信息系统的设计与实现.计算机应用研究，2003，（7）：155～157
|
|||
|
|
[37]曹洁.发达国家的农业信息化.农村工作通讯，2008，（3）：30～31
|
|||
|
|
[38]郭碧云，张广军，赵政阳.无公害苹果园土壤环境质量评价方法与管理信息系统研究.干旱地区农业研究，2006，24（3）：181～184
|
|||
|
|
第五章 浙江省农业土壤环境与农产品安全研究概述
|
|||
|
|
第一节 浙江省农业土壤环境质量现状
|
|||
|
|
一、浙江省地质地貌概况
|
|||
|
|
（一）浙江省主要地质构造类型
|
|||
|
|
1.华夏系构造
|
|||
|
|
华夏系构造是浙江所有构造体系中规模最大、发育最早的一种构造体系类型。它在浙西地区保存较为完整，由一系列由北向东呈50°～60°角方向展布的相互平行的复背斜、复向斜及次一级褶皱带和断裂带所组成。从总体上分析，上述诸褶皱带在空间上组合成一个呈北东方向展布、轴面倾向北西的浙西大型复向斜。
|
|||
|
|
浙东地区的华夏系构造发育不如浙西明显。基底由前泥盆纪陈蔡群变质岩系组成，基底构造轴向大致为北偏东50°，与浙西大型复向斜的轴向基本一致，它可能为一个大型的复背斜。
|
|||
|
|
2.新华夏系构造及其他
|
|||
|
|
新华夏系构造是浙江的主导构造体系，由一系列北偏东15°～30°的冲断层与其他构造形迹所组成。在浙西由于受华夏系构造的影响，新华夏系构造发育不明显。在浙东变质岩基底之上的巨厚中生代火山岩中，新华夏系构造形迹表现非常明显。
|
|||
|
|
除了上述华夏系构造、新华夏系构造为浙江主要的构造体系之外，浙江省还有东西向构造带、南北向构造带、北西向构造带以及扭动构造体系等，但是它们表现的构造强度、构造形迹的规模、密度都比较小，而且往往受华夏系构造和新华夏系构造的影响，其构造形迹往往迁就（新）华夏系构造方向，甚至与它重叠。
|
|||
|
|
（二）浙江省地貌类型及分区
|
|||
|
|
1.地貌类型
|
|||
|
|
浙江省地貌类型可分为陆地地貌和海岸地貌两大类。陆地地貌又分山地和平原地貌两部分。浙江省山地绝对高程都在2000m以下，在本省雨量充沛的情况下，流水地貌十分发育，造成了以侵蚀剥蚀山地和丘陵为主的地貌类型；在碳酸盐岩类地区，地表水和含CO2的潜水对岩石造成侵蚀和溶蚀，此种山地和丘陵地貌较为特殊，多岩石露头和溶洞。
|
|||
|
|
平原堆积地貌主要有冲积、海积和湖积三种成因类型。在一个地域内，有时并非某单一类型。
|
|||
|
|
海岸地貌中主要为河口海岸堆积地貌类型。
|
|||
|
|
2.地貌分区
|
|||
|
|
全省地形可分为浙北平原区、浙西山地丘陵区、浙中丘陵盆地区、浙东盆地低山区、浙南中山区和东部丘陵岛屿平原区。
|
|||
|
|
（1）浙北平原区。本区位于浙江北部，东北濒临杭州湾，北面与苏南、上海平原相连，西面和南面以丘陵山麓线为界，包括杭嘉湖和萧绍宁两大平原，是浙江最大的平原区。
|
|||
|
|
本区地势平坦，河浜荡漾密布，地面海拔<10m，在广大的平原上散布着少量海拔在50～200m以下的丘陵。钱塘江和杭州湾两岸则为近期的河口泥砂沉积，是人工筑堤围垦、扩大耕地的主要地区之一。在其内侧为耕垦历史较早的水网平原，是浙江主要产粮区。
|
|||
|
|
（2）浙西山地丘陵区。本区位于浙西北，其东北面与浙北平原区相接，西北面以省域为界，东南邻金衢盆地的西北缘。
|
|||
|
|
区内地貌特点：天目山脉和千里岗山脉展布全区，山脉主要走向呈南西—北东。岩性以碎屑岩类和碳酸盐岩类为主，是浙江岩溶地貌发育的主要地区。区域内的山脉为中山环绕，山高坡陡，河谷深切。区域中部为钱塘江谷地，河系发育，地形破碎，以低山丘陵为主，河谷小平原、溶蚀洼地、构造小盆地镶嵌其间。该区也是主要的粮食和经济果木特产区。
|
|||
|
|
（3）浙中丘陵盆地区。本区位于浙江中部，东以义乌、东阳盆地红砂岩低丘为界，北以浙西山地丘陵区为邻，南以绍兴—江山深大断裂线为限。
|
|||
|
|
区内地貌特点是盆地面积大，而且最集中。包括金衢盆地、浦江盆地、墩头盆地、东阳盆地、南马盆地、永康盆地、武义盆地、舟山盆地、宣平盆地、江山盆地、峡口盆地、常山盆地等。衢江、金华江、浦阳江等贯穿各盆地的中部，支流发育，河谷平面面积大，也是一个重要的商品粮产地。
|
|||
|
|
本地貌按区内地貌类型和盆地封闭状况的差异，又可划分4个二级地貌区：即金衢盆地河谷平原亚区、江山常山丘陵盆地亚区、永康武义丘陵河谷盆地亚区和浦江墩头盆地河谷亚区。
|
|||
|
|
（4）浙东盆地低山区。本区位于萧金公路之东，北界浙北平原区，西与东阳、南马、永康盆地相接，南界括苍山北麓，东以宁温公路为界。
|
|||
|
|
区内地貌特点：大盘山雄踞中部。由此向外辐射的山峦则有会稽山、四明山、天台山、二高山等，随山岭之延伸，其海拔高度渐次降低，最后向北伏入宁绍平原，形成孤丘。同时，在两列山岭之间，镶嵌着众多的红色小盆地和河谷小平原。区内岩层除火山岩系，变质岩系和小部分古生界地层外，软弱易蚀的红砂岩和紫砂岩广泛分布在各盆地中，新生界的玄武岩及其构成的台地面积比较大，其次，山顶台地比较发育，为农业梯级开发提供了有利条件。
|
|||
|
|
（5）浙南中山区。本区位于浙中丘陵盆地区之南，包括温州市山地和丽水地区，是浙江最高的山地地貌区，著名的括苍山、雁荡山、洞宫山、仙霞岭均绵亘于本区，山体高耸，山岭磐结。区内的岩性除了龙泉、庆元、遂昌一带的前泥盆系的变质岩系、部分花岗岩侵入岩体和洞宫山南部紫砂岩分布外，主要是火山岩系的岩层。山顶夷平面发育。在瓯江还发育着许多小型河谷盆地，如遂昌盆地、松古盆地、碧湖盆地、丽水盆地、缙云盆地，在飞云江则有文成盆地，在敖江则有三门盆地等，它们都是浙南山区重要粮食产地，也是人口较为集中的城镇所在地。
|
|||
|
|
（6）东部丘陵岛屿平原区。本区位于浙江东部沿海狭长地带，包括舟山群岛和浙江中南部诸岛屿。区内地貌主要特点：以沿海平原为主，丘陵半岛与岛屿占据一定的面积。平原有温黄、乐清、温瑞、平阳、鳌江平原等。
|
|||
|
|
二、浙江土壤母质概况
|
|||
|
|
（一）残坡积母质类
|
|||
|
|
1.花岗岩类
|
|||
|
|
由中、粗晶花岗岩、花岗斑岩、正长斑岩等风化而成。主要分布在景宁、云和、缙云、开化、奉化、温州、天台、江山等地。
|
|||
|
|
2.流纹岩及凝灰岩类
|
|||
|
|
多为侏罗系的流纹岩、凝灰角砾岩、凝灰岩、凝灰熔岩等风化物。连片分布于浙江南部；在浙江西北部多呈孤岛状或块状分布。
|
|||
|
|
3.基性和中性岩类
|
|||
|
|
在本省主要由玄武岩、安山岩、闪长岩、辉绿岩等风化而成。玄武岩分布于新嵊盆地和江山武义等地。安山岩主要分布在湖州和义乌、诸暨交界处，闪长岩、辉绿岩散见于浙东各地。
|
|||
|
|
4.变质岩类
|
|||
|
|
由岩浆岩类变质而成的有片麻岩（本省较多的为含榴黑云片麻岩和含榴黑云斜长片麻岩）、片岩（主要含较多的黑云片岩、角闪片岩、斜长黑云片岩等）系列。主要分布在龙泉、遂昌、诸暨等地。其次是沉积岩变质形成的板岩和千枚岩系列，零星出现在开化、淳安、临安、安吉等地。
|
|||
|
|
5.灰岩类
|
|||
|
|
其基岩均含碳酸钙镁，风化后土壤质地以黏质为主。该类母质可分为两种：石炭系的石灰岩和寒武系的白云岩风化物，呈褐红色和黄棕色，质地黏重。
|
|||
|
|
另一类为硅质灰岩、泥质灰岩和碳质灰岩，分布于浙西寒武系、奥陶系地层中，有的与泥页岩互层，风化的土壤呈微碱性或中性，亦有呈微酸性。
|
|||
|
|
6.泥页岩类
|
|||
|
|
包括粉砂岩、泥岩、页岩等风化的残坡积物，分布于浙西奥陶、志留、二叠、三叠等系地层的丘陵山地。由于母岩是经过搬运分选的沉积体形成，母质的性状，首先决定于原有的机械组成，其中泥岩、页岩的风化物多为黏性母质。
|
|||
|
|
7.砂、砾岩类
|
|||
|
|
包括砂岩、石英砂岩、砾岩等。主要分布于浙江西北部志留系上统、泥盆系、石炭系下统的地层中，岩性坚硬，富含石英，风化后颜色较浅、疏松、透水性好。
|
|||
|
|
8.紫色砂页岩类
|
|||
|
|
包括紫色砂页岩、凝灰质紫色粉砂等风化残坡积物。主要分布在本省各构造盆地的白垩系、侏罗系地层中。风化物大多带紫色。由于含碳酸钙状况不同，可分为石灰性紫色砂页岩、非石灰性紫砂页岩、砂砾岩残坡积物。
|
|||
|
|
9.红砂岩类
|
|||
|
|
本省以金衢盆地分布最广，属白垩系和第三系地层。其中以红色细砂岩和粉砂岩居多，所夹砾石成分为凝灰岩和凝灰质砂岩，岩石普遍呈石灰性。
|
|||
|
|
10.第四系更新统红土类
|
|||
|
|
分布于大小盆地中。中更新统红土为古山溪性河流冲洪积、坡积物，经中更新世湿热气候条件形成的富铁铝、低硅性、强酸性、黏重的红色古土壤。上更新统红土为古山溪性河流冲洪积物形成的，颜色大部呈棕黄色。
|
|||
|
|
（二）再积母质类
|
|||
|
|
1.冲积母质
|
|||
|
|
（1）洪冲积相母质。分布在河流上游的狭小河内，常年流水不断，雨季则多为夹带泥沙的山洪沉积于谷地，因洪峰大小、夹带泥沙、河谷的宽狭、水文特点等因素不同，土层的深度和质地差异较大。沉积物常为砾石、粗砂、黏土相混杂，分选性不明显。
|
|||
|
|
（2）河漫滩相母质。主要分布在中游河谷地，上游较开阔的河段也广布着河漫滩。洪水泛滥而超出河床后即在两侧低平地段淤积泥沙，同期淤积物的土壤颗粒较为均匀，并呈现由河床向两侧基岸逐渐变细的分布规律。
|
|||
|
|
（3）平原河流相母质。主要分布在浙北杭嘉湖和宁绍平原上。一些大河（如苕溪、姚江、奉化江等）进入平原后，与人工开挖的河道及天然湖泊相交织，构成了平原的水网，其土壤质地主要为壤黏土至黏土。此外，还有河床相母质和牛轭湖相母质。
|
|||
|
|
2.河口冲积及海积母质
|
|||
|
|
分布在入海河口两岸，呈条状，为咸水与淡水交互影响形成的沉积物，含易溶盐和钙镁碳酸盐等。分布在防潮堤外受江水和海水周期性淹没的称江涂。在堤内则逐渐脱盐、脱钙，有些成陆早的，表层碳酸钙已基本淋失殆尽。冲积及海积母质，分布上逐渐过渡，无明显界线。冲积、海积母质的质地，分布在甬江口及其以南河口，以壤黏土和粉砂黏土质地为多；钱塘江河口因受涌潮的大冲大淤，反复漂洗，造成分选性极好，黏粒含量很低。
|
|||
|
|
3.滨海沉积母质
|
|||
|
|
分布在河口、滨海平原和岛屿周围，其内侧连接水网平原。筑堤后在海堤外受海潮浸淹，堤内进入脱盐脱钙过程。滨海沉积母质的物质来自浅海区沉积物、从长江口南迁的泥砂、本省各入海河流所带的泥砂、基岩海岸的风化物。
|
|||
|
|
其中粉砂相母质主要分布在杭州湾南北两岸，以及三门坡坝港东南。粉砂淤泥相母质在杭州湾新浦以南，以及甬江、椒江、瓯江、飞云江、鳌江等河口。淤泥相母质分布在象山港、三门湾、乐清湾等的海涂和滨海平原，质地以黏土为主。砂相母质分布在花岗岩基岩峡角小海湾、岛屿或半岛迎风强浪的潮间带。
|
|||
|
|
4.湖沼沉积母质
|
|||
|
|
淡水湖沼相母质主要分布在杭嘉湖、宁绍平原，1m以下沉积体内有腐泥层或泥炭层，质地以壤黏土或粉砂黏土为主。泻湖相母质其沉积体为质地黏重的腐泥或泥炭层，在湖州菱湖、海盐五团以及宁绍、温黄、温瑞平原等均有分布。滨湖沉积主要分布在太湖南岸，由于波浪作用泥砂流在迎风面的湖滨堆积而成，质地较粗，为粉砂壤土。
|
|||
|
|
5.风积母质
|
|||
|
|
在本省分布面积很小，主要在舟山群岛等一些岛屿的沙滩顶部。
|
|||
|
|
三、浙江省土壤重金属背景值及水环境质量
|
|||
|
|
（一）土壤重金属背景值
|
|||
|
|
1.浙江省土壤重金属背景值（表5-1）
|
|||
|
|
表5-1 浙江省土壤重金属元素背景值
|
|||
|
|
2.浙江省各地区土壤重金属背景值（表5-2）
|
|||
|
|
表5-2 浙江省各地区土壤重金属背景值
|
|||
|
|
3.浙江省重要土类重金属背景值
|
|||
|
|
浙江省第二次土壤普查结果表明，全省共有十个土类，且各个土类的分布受地形、气候、母质、水文等自然条件和人为生产活动的影响，有着明显的区域分布特征。据调查，全省土壤总面积为14529.85万亩（包括耕地、园地、林地、未利用地和海涂），其中面积在1000万亩以上的土类有4个，依次为红壤、水稻土、粗骨土和黄壤（浙江省土壤普查办公室，1994）。各土类重金属背景值见表5-3。
|
|||
|
|
表5-3 浙江省重要土类重金属背景值
|
|||
|
|
表5-3 浙江省重要土类重金属背景值（续）-1
|
|||
|
|
（二）水环境质量
|
|||
|
|
1.水文概况
|
|||
|
|
浙江河流众多，流域面积在50km2以上的河流有35条，平均年径流量944.3亿m3。比较大的江河有钱塘江、曹娥江、甬江、瓯江、椒江、飞云江、鳌江、东西苕溪。除东西苕溪外，这些河流入东海。此外，还有江南运河（京杭大运河杭州段、嘉兴段及萧绍运河）（表5-4）。
|
|||
|
|
表5-4 浙江八大水系概况
|
|||
|
|
由于浙江省降水的季节分布不均匀，梅雨期（5～6月）和台风期（8～9月）降水较多，而7月中旬至8月上旬常干旱少雨，导致各水系不同季节间径流量不一，丰枯明显，河流净污比相差悬殊，水体自净能力有很大差别。
|
|||
|
|
全省水系的主要水文特征：①水源丰富，河流流量大。②水位年内变幅大，有暴涨、暴落现象。③河流含砂量少，矿化度低。④河流上游坡陡流急，水力资源丰富。⑤河口潮差大，感应河段长。
|
|||
|
|
2.主要水系水质概况
|
|||
|
|
（1）水质概况。根据《浙江省环境质量报告书（1996—2000）》，简要评述“九五”期间浙江省主要水系的水质概况。
|
|||
|
|
“九五”期间，全省地表水环境质量基本良好，但部分支流和流经城镇的河段还存在不同程度的污染带，运河、平原河网和城市内河的污染仍比较严重。
|
|||
|
|
根据国家《地表水环境质量标准》，地表水环境质量分为5个类别，Ⅰ类为最优，Ⅴ类为最劣。目前水质评价采用单因子评价法，即各断面水质参评项目中只要有一项（或数项）不符合某类水质标准，则以该水质不符合这类水标准计的方法。“九五”末的2000年浙江八大水系及运干流及主要支流，平原水网的水状况见表5-5。
|
|||
|
|
表5-5 2000年浙江地表水质状况
|
|||
|
|
表5-5 2000年浙江地表水质状况（续）-1
|
|||
|
|
可见2000年浙江省八大水系和运河，78.4%河段水质能达到或优于地面水环境质量Ⅲ类标准；平原河网水质较差，65.6%的河段为Ⅴ类或低于Ⅴ类，达到或优于Ⅲ类标准的仅仅占6.3%；运河水系水质最差，63.7%的河段为Ⅴ类或低于Ⅴ类水，达到或优于Ⅲ类标准的河段为零。
|
|||
|
|
各水系、运河和平原水网主要污染因子大体相同，为高锰酸盐指数（CODMn）、生化需氧量（BOD5）、挥发酚、石油类，以及总磷和非离子氮。水质污染因子和同期浙江省工业废水调查结果一致。工业废水中9种污染物的等标污染负荷依次为COD、石油类、挥发酚、氰化物、六价铬、镉、砷、汞。其中COD、石油类、挥发酚污染负荷比依次为77.29%、7.67%和6.61%，三项累计达91.57%，是浙江省工业废水中主要污染物，也是影响地表水体水质的主要因子。
|
|||
|
|
“十五”以来，浙江省尽管做了大量的环境保护工作。但随着经济总量的不断增长，生态环境质量尚未得到有效改善。根据2007年浙江省环保局发布的《浙江省环境状况公报》，全省江河干流水质总体基本良好，但部分支流和流经城镇的局部河段仍存在不同程度的污染。运河、平原河网和城市内河的污染仍然严重；湖库存在不同程度的富营养化现象，其中水库营养化程度较轻。水体主要污染指标是氨氮、总磷、高锰酸盐指数、生化需氧量、挥发酚和石油类。据八大水系、内陆河流和湖库的171个省控断面水质监测结果统计，67.2%的监测断面水质达到或优于地表水环境质量Ⅲ类标准，11.7%的监测断面水质为Ⅳ类，21.1%的监测断面水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类（表5-6）。
|
|||
|
|
表5-6 2007年浙江省八大水系水质状况
|
|||
|
|
（2）农用功能评价。目前，环境保护系统的地表水源监测和评价，主要依据是“地表水环境质量标准”（GB3838—2002）；作为农田灌溉用水执行的是“农田灌溉水质标准”（GB5048—1992）。
|
|||
|
|
表5-7中，比较了农田灌溉水质标准和地面水Ⅴ类标准（即最差的一类标准）。农灌标准中部分项目是按“水作、旱作、蔬菜”，列出的是其中最小的一个限值，除镉、砷以外，地表水环境质量Ⅴ类标准均相当于或严于农灌标准。而镉、砷农灌标准和地表水Ⅳ类标准一致。
|
|||
|
|
表5-7 地表水（Ⅴ类）和农田灌溉水水质标准比较
|
|||
|
|
根据上述地表水质资料分析，可得出这样结论：目前浙江省八大水系干流及主要支流及平原河网其重金属均可满足农灌水标准要求，作为地表水主要污染物的CODmn、BOD5、非离子氮、总磷等对土壤环境质量影响不大，石油类和挥发酚对土壤和农作物产生一定的污染。
|
|||
|
|
第二节 浙江省农产品安全研究现状
|
|||
|
|
一、现状及发展概况
|
|||
|
|
浙江省20世纪70～80年代以农业水文地质调查、土壤普查（浙江省第二次土壤普查）为主要内容的农业地质工作覆盖了全省。80年代以后，针对一些名优农产品的立地地质背景进行了专题研究，开展了杭嘉湖地区的土壤地球化学调查，全省污水灌溉区农业环境质量普查、稻谷及土壤中有机氯、有机砷农药残留量监测、菜地有害物质残留研究，并通过早期开展杭嘉湖中部平原生态农业综合开发研究，推广“无公害”蔬菜生产技术等方面的基础性应用性研究工作，通过这些大量的工作，省、地（市）、县在农业区划和农业区域开发方面得到了大量基础数据与信息资料，为浙江农业土壤环境及农产品安全研究积累了丰富的经验，并取得了一系列成果。
|
|||
|
|
自1996年以后，浙江省又相继开展并完成了“萧山北部农业土壤环境调查”、“安吉县北部农业生态地质环境调查”、“杭州市蔬菜基地土壤重金属污染评价和控制研究”、“浙江省农业高科技示范园区生态地质环境调查”等旨在为农业服务的地质调查工作，取得了喜人的成果。大量详实的调查资料和研究成果为当地农业经济发展和政府决策提供了科学依据。例如安吉县以这些研究成果为基础，千亩有机绿茶基地、万亩无公害蔬菜基地、优质富硒大米基地已颇具规模。
|
|||
|
|
二、近期相关的主要研究项目
|
|||
|
|
针对浙江省农业生态环境发展现状及存在的主要问题，浙江省从“八五”开始，各相关职能部门和科研院校在农业资源保护、环境污染治理、农村生态环境建设和农产品安全生产技术等领域积极开展了研究推广工作，并取得了一定进展。这些研究工作为本研究工作提供了基础（表5-8）。
|
|||
|
|
表5-8 前期相关的主要研究工作一览表
|
|||
|
|
但是，以往的相关研究工作由于在研究思路、研究方向、研究领域以及研究资金投入等方面的局限，无法发扬多学科综合优势，突出技术集成，缺乏研究的深度和广度，迄今远不能全面系统地对全省农业生态环境和农产品安全状况进行客观的评价，使浙江省在农业生态（地质）环境和农产品安全保障体系的规划、建设、管理以及决策等过程中缺乏强有力的理论依据和技术支撑。
|
|||
|
|
第三节 浙江省农业土壤环境与农产品安全调查研究思路
|
|||
|
|
一、研究总体目标
|
|||
|
|
（1）通过对浙江省稻米、茶叶、蔬菜、果品等四大类农产品与安全问题的调查以及对应土壤样品的采集分析，探明浙江省主要农产区农产品安全性现状，建立农产品安全数据库。
|
|||
|
|
（2）通过对浙江省主要农产品安全和土壤环境质量状况的评估，以及农产品、土壤和农业土壤环境条件的时空相关性分析，探索农产品地质环境与农产品安全相互影响、相互作用的关系；探讨大气污染、水体污染、固体废弃物和农业化学投入品等对土壤环境质量和农产品安全的影响。
|
|||
|
|
（3）通过分模块开发和系统集成方式建立农产品安全的咨询、评价和辅助决策系统；制定农产品安全调查各类数据和评价结果的空间表达方法和综合制图规范。
|
|||
|
|
（4）最后从技术和政策两个层面提出浙江省主要农产品安全保障的对策及建议。
|
|||
|
|
二、研究内容
|
|||
|
|
（一）农产品安全现状调查
|
|||
|
|
（1）浙江省有代表性的主要农产品（粮油、蔬菜、水果、茶叶四大类20种）的主要产区有机污染物[六六六、DDT、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）等]污染状况的调查。
|
|||
|
|
（2）浙江省有代表性的主要农产品重金属（镉、铅、铜、砷、汞、锌等）污染状况的调查以及特征分析。
|
|||
|
|
（3）浙江省主要蔬菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量状况调查及安全状况评估主要污染原因分析。
|
|||
|
|
（4）浙江省主要农产品安全性现状、污染物来源及安全生产技术等进行评估，建立农产品安全数据库。
|
|||
|
|
（二）土壤环境质量现状调查
|
|||
|
|
（1）探讨土壤环境质量评价方法、标准及内容。
|
|||
|
|
（2）主要农产品采样区土壤重金属（镉、铅、铜、砷、汞、锌等）全量和有效态含量状况的调查和分析。
|
|||
|
|
（3）主要农产品产地土壤污染现状评估，并制作土壤污染现状评价系列图。
|
|||
|
|
（4）分析探讨影响土壤环境质量状况的成因（包括农业化学投入品、酸雨、种植制度等）。
|
|||
|
|
（三）地质环境变化与农产品安全关系研究
|
|||
|
|
（1）土壤重金属（包括全量、有效态量）对四大类农产品安全性的影响分析，包括同一地区不同作物品种重金属含量与土壤性质之间的关系，以及不同地区同一品种重金属含量与土壤性质的关系。
|
|||
|
|
（2）对影响农产品安全其他主要因素的探讨，包括大气污染对农产品重金属污染影响分析、水体污染对农产品重金属污染影响分析、固体废弃物对农产品重金属污染影响分析（主要指本省污泥、垃圾等）。
|
|||
|
|
（3）土壤环境质量与农产品质量的空间关系研究。
|
|||
|
|
（四）农业土壤环境与农产品安全管理咨询系统研制
|
|||
|
|
（1）根据主要农产品安全现状调查等资料，建立浙江省农产品安全数据库（包括各类分析测试数据、相关空间数据、样点定位数据、各类成果图片、农产品评价标准等）。
|
|||
|
|
（2）按照分模块开发设计思路，分别建立基础数据管理、行业标准管理、查询报表统计、数据更新维护、成果展示等子系统。
|
|||
|
|
（3）对基础调查数据提供各类查询功能（包括模糊查询、图属双向查询、条件查询等），并提供数据统计和报表制作打印等。
|
|||
|
|
（4）根据农产品安全现状调查资料和有关农产品安全行业标准，建立农产品安全评价模型，提供交互式咨询平台。
|
|||
|
|
（5）应用数据库技术、3S（GIS、GPS、RS）技术、软件工程技术，将各子系统集成开发成农产品安全管理咨询系统。
|
|||
|
|
（6）根据专题图件制作要求，分别设计制作农产品和土壤采样分布图、各主要分析项目含量的空间分布图、综合评价图等专题图集。
|
|||
|
|
三、研究方法
|
|||
|
|
（一）采样分析和数据处理方法
|
|||
|
|
1.采样方法
|
|||
|
|
以国家环境保护局制定的《环境监测分析方法》（中国环境科学出版社，1985）中“土壤样品采集”、“土壤样品制备”、“植物样品采集”和“植物样品制备”所规定的方法作为依据，具体化为《农业土壤环境与农产品安全项目野外样品采集和处理工作手册》，实施土壤和农产品的采样。具体采样和分析测试方法见下一章。
|
|||
|
|
2.测定方法
|
|||
|
|
分析测定是课题质量保证的重要环节。因为环境质量调查和农产品安全的分析测定属于微量分析或痕量分析范畴，分析测定方法对分析结果有一定影响。课题评价的基本依据是国家环境质量标准和食品卫生标准。因此，本项目的分析方法均采用国家环境监测和国家食品卫生测定的标准方法。
|
|||
|
|
3.数据处理方法
|
|||
|
|
（1）主成分分析。对土壤、作物重金属含量的主成分分析得出重点地区土壤、同类作物主要污染因子。
|
|||
|
|
（2）模糊聚类分析。根据离差和等方法进行聚类，分析重金属元素含量地理变化规律，土壤有机质含量是否对作物的重金属吸收有影响等。
|
|||
|
|
（3）地统计学方法。利用半变异函数分析土壤等重金属元素含量的空间变异特征、分布趋势和变化。
|
|||
|
|
4.评价方法
|
|||
|
|
采用传统的指数评价方法评价土壤环境质量和农产品安全状况。对指数评价法存在的问题进行讨论，并采用其他方法进行比较。
|
|||
|
|
（二）数据库建立方法
|
|||
|
|
1.数据分类编码方法
|
|||
|
|
对目前开展的浙江省农产品安全调查分析数据参照国际和国家有关数据分类编码标准，结合本省试点工作的实际，进行数据分类、编码和组织，提出一套有关农产品安全方面调查数据分类编码、物理存储格式的规范。
|
|||
|
|
2.图属数据存储和管理方法
|
|||
|
|
采用MS Access构建数据库，用VB开发数据库管理系统，实现数据维护、数据查询、数据统计及报表打印等功能。采用ArcGIS软件作为空间数据输入、编辑工具，采用ESRI shape文件格式进行行政图、野外样点图、土壤类型分布图、等高线图和数字地面模型（DEM）等空间数据的组织和物理存储。
|
|||
|
|
（三）信息系统建设和制图方法
|
|||
|
|
1.信息系统开发和集成方法
|
|||
|
|
基于分模块开发设计思路，采用MS Visual BASIC和GIS ActiveX开发环境，进行系统开发。系统包括基础数据维护、基础数据管理、行业标准管理和查询报表统计4个子系统，可以进行图形操作，像图形显示、放大、缩小、漫游，以及地图编辑、图形选择和快速浏览等，能够进行数据管理、查询和空间操作，并且包含了农产品安全评价咨询模块。
|
|||
|
|
2.专题图件制作和背景遥感影像叠加方法
|
|||
|
|
采用常规统计方法与地理空间分析技术（如空间插值法、图层叠加分析法、地统计法）相结合进行全省土壤/作物重金属、农药、硝酸盐含量全域分布图和综合评价结果图件的绘制。对ETM+卫星遥感数据进行几何纠正、图像切割、图像融合、图像增强等处理，制作专题背景信息，增强空间信息表达直观性。
|
|||
|
|
四、研究技术路线
|
|||
|
|
（一）野外调查和室内测试技术路线
|
|||
|
|
整个项目土壤和农产品调查技术路线按照工作流程进行。首先进行野外部分工作包括采样调查方案设计、制定采样计划，确定采样类型、地点、时间、实地样品采集、GPS定位等；再是室内样品测定分析，按照不同样品类型送不同测试单位，并采用标准的测定方法；最后，将这些数据入数据库，并对这些数据进行分析，提出相应的对策和建议（图5-2）。
|
|||
|
|
图5-2 野外调查与室内测定分析技术路线图
|
|||
|
|
（二）数据库建设技术路线
|
|||
|
|
数据库建设技术路线按照数据需求分析、数据收据、数据分类编码、数据库设计、数据入库、数据库建立、数据质量检查、数据管理和维护整个过程进行。具体路线见图5-3。
|
|||
|
|
图5-3 农产品安全基础数据库建设技术路线图
|
|||
|
|
（三）信息系统建设技术路线
|
|||
|
|
农产品安全管理咨询系统建设遵循通用软件工程开发流程，从用户需求分析、系统总体设计和分模块设计、系统开发实施、系统测试调试、系统使用整个技术路线进行（图5-4）。
|
|||
|
|
图5-4 农产品安全管理咨询系统建设技术路线图
|
|||
|
|
五、数据采集和分析
|
|||
|
|
（一）采样设计
|
|||
|
|
本项目野外采样工作，共涉及全省9个地区（除舟山、丽水地区外）的44县、市（区）（表5-9），约390个乡镇（街道），918个行政村，总行程2.8万km。完成早晚稻、油菜、春秋茶、叶菜类、毛豆、西兰花、番茄、萝卜、柑橘、梨、杨梅、胡柚等5大类优势农产品20余种（表5-10），调查面积占本省以上各类主要优势农产品种植面积的15%～80%，并在全省确立了相应的1000余个农产品安全调研的定位监测点。
|
|||
|
|
表5-9 项目县（市、区）及代码
|
|||
|
|
表5-10 采集的农产品、土壤及其相应代码
|
|||
|
|
具体采样数量主要考虑浙江省主要优势农产品的种植面积，兼顾品种、现状、分布等因素，确定采样点数量。布点位置要考虑采样点周围有较大面积的同类农产品种植，并且距公路、铁路线100m以上，以避开交通线的影响。具体设计原则和方法见第三章。
|
|||
|
|
此次调查共采集了904个土壤样品，包括144个茶园土壤、251个稻田土壤、293个果园土壤和216个菜园土壤样品（图5-5）。由于大部分重金属及其化合物不易聚集在土壤深层，一般以农作物根群较集中的表层土壤含量较高，所以取样的深度也保持在耕层土壤，稻田土壤的取样深度为0～20cm，菜园土壤为0～15cm，茶园土壤为0～40cm，果园土壤为0～40cm。采用梅花形混合采样法，中心点与农产品采样区中心一致，该中心点由GPS定位，并以此点为交叉点，依田块形状作交叉线，沿交叉线在4个方位距交叉点25m左右的地方各设1个点，连同中心点在内共5个点，每点采集1.5kg左右土样，混合均匀后组成该采样点混合样，按四分法取分析样品1.5kg左右。对采集的样品进行预处理后，陆续送检和测定分析。
|
|||
|
|
图5-5 土壤采样点位分布
|
|||
|
|
农产品调查涉及早晚稻、油菜、春秋茶、叶菜类、毛豆、西兰花、番茄、萝卜、柑橘、梨、杨梅、胡柚等优势农产品品种20余种1021个调查点，调查面积占本省以上各类主要优势农产品种植面积的15%～80%。其中粮油类样点261个、水果类样点353个、蔬菜类样点208个、茶叶类样点199个。具体布点参见图5-6所示。项目中农产品数比土壤样品数多是由于在同一个土壤样点有采集几个农产品样品的情况，在后面的评价分析中，对这些数据进行了筛选和处理，生成了土壤和农产品一对一的测试数据表。
|
|||
|
|
图5-6 农产品采样点位分布
|
|||
|
|
所有采样点按照编码规则给予编号。如慈溪行政区代码为330282，第一次采毛豆及土壤各20个，第二次采杨梅和土壤各15个，那么第15个毛豆及土壤样品的流水号均为015，样品编号分别为33028201535和33028201501；第7个杨梅及土壤的流水号均为022，杨梅及土壤的编号分别为33028202256和33028202201。
|
|||
|
|
本项目采样数量大、分布范围广，所以根据各类农产品生产的季节特征，对具体的采样时进行了安排（表5-11）。
|
|||
|
|
表5-11 采样时间进度（2003）
|
|||
|
|
（二）样品分析测定
|
|||
|
|
2003—2004年度完成了浙江省浙北平原、浙东沿海、浙中盆地所采集的农产品优势产区稻米、油菜、茶叶、果品、蔬菜五大类农产品及相应产地土壤地质环境近2500个样本的监测任务，获取和统计了包括重金属、农药残留、硝酸盐/亚硝酸盐等40余项污染指标近10万个测试数据。
|
|||
|
|
土壤样品和农产品样品的具体测定项目见表5-12、表5-13。
|
|||
|
|
表5-12 土壤测定项目
|
|||
|
|
表5-13 作物测定项目
|
|||
|
|
土壤样品和农产品样品重金属委托中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所[（2000）量认（囯）字（F0839）]测定、农药委托农业部农药残留监督检验测试中心（杭州）测定。
|
|||
|
|
各类样品的测定均按国家相关标准和技术规范（食品卫生标准、环境监测方法标准或规范等）中指定的方法进行样品的处理、测定和质量控制。具体见第三章。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]浙江省土壤普查办公室.浙江土壤.杭州：浙江科学技术出版社，1994
|
|||
|
|
[2]戎秋涛，徐开勋，张一强.浙江省主要类型土壤中元素的环境背景值.浙江大学学报，1992，26（2）：172～178
|
|||
|
|
[3]刘江生，王仁卿，戴九兰等.山东省黄河故道区域土壤环境背景值研究.环境科学，2008，29（6）：1699～1704
|
|||
|
|
第六章 浙江省农业环境质量及主要优势农产品质量安全状况评估
|
|||
|
|
第一节 浙江省农产品安全评价方法及标准
|
|||
|
|
一、评价标准
|
|||
|
|
本研究评价所采用的标准以国家标准（表6-1）为主，暂无国家标准的参照行业标准执行，没有行业标准的则参考国际标准，个别指标的标准值则依据相关研究成果参照执行。农产品安全评价标准见表6-2。
|
|||
|
|
表6-1 我国食品国家卫生标准
|
|||
|
|
表6-2 本次评价所采用的农产品卫生标准
|
|||
|
|
由于本研究分析测试过程中稻米以糙米作为测定对象（未脱去米糠），参考扬州大学根据10余种不同基因的水稻糙米和食用大米Pb的含量对照研究成果，评价过程中以大米的国家卫生标准值除以一个系数（0.7）来加以校正。
|
|||
|
|
国内外无油菜籽卫生质量标准，我国食用植物油As允许量标准为0.1mg/kg（GB2716—1988），我国色拉油Pb允许量标准为0.1mg/kg（GB/T 13103—1991）。由于本次测定的是油菜籽（包括油及残渣）中元素含量，采用食用油标准显然欠妥。本次评价以粮食卫生标准中相应元素标准值的2倍作为油菜卫生质量评价标准。
|
|||
|
|
现行茶叶标准（国家及行业标准）指标较少，对现行标准中没有的指标项，本研究以粮食相应元素标准值的5倍作为茶叶的卫生质量评价标准。
|
|||
|
|
镍的食品卫生标准系推荐标准。
|
|||
|
|
二、评价方法
|
|||
|
|
与土壤环境质量评价方法基本相同。采用单项污染指数、综合污染指数、主成分分析、模糊聚类相结合的方法。
|
|||
|
|
考虑到单纯对各监测点的实测浓度的平均值来分析比较各地的污染程度，势必会因为样本量的不同，个别超标倍数极大的点可能影响全部分析结果，基于这种情况，我们确定了Pnx、Pnn、Pxx、第一分位点、第三分位点、90%分位点、最小值、最大值、超标百分比、超警戒百分比等10个指标，然后根据这10个指标进行统计分析、排序，确定不同地区的超标程度以及主要超标物质。Pnx表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的平均值，Pnn表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的内梅罗算法所得到的行政区的指数值，Pxx为每一个监测点位的平均超标指数的平均值，第一分位点、第三分位点、90%分位点为根据各行政区监测点的内梅罗指数的统计结果，超警戒百分比为内梅罗综合污染指数大于或等于0.7的点位全部点位的百分数，超标百分比为内梅罗综合污染指数大于1的点位占全部点位的百分数。
|
|||
|
|
第二节 浙江省主要优势农产品安全状况评估
|
|||
|
|
一、优势农产品重金属元素含量特征分析
|
|||
|
|
根据农产品监测结果和评价方法，农产品中重金属含量超标率统计如表6-3。
|
|||
|
|
表6-3 主要农产品重金属超标率统计
|
|||
|
|
分析作物中以Ni超标较为严重（超标率达70.3%）。此处要说明的是Ni的评价标准目前尚无推荐指标。其次是Pb、Cr（超标率分别为29.4%、13.5%），Se、Cu超标最轻。
|
|||
|
|
作物中各元素超标程度排序：Ni＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Zn＞Hg＞Cu＞Se（图6-1）。
|
|||
|
|
图6-1 浙江省主要优势农产品超标特征对照
|
|||
|
|
全省主要优势农产品各超标物主要统计指标见表6-4。各超标元素主成分得分排序见表6-5。
|
|||
|
|
表6-4 浙江省主要优势农产品超标程度原始评价
|
|||
|
|
表6-5 浙江省主要优势农产品超标特征分析结果
|
|||
|
|
二、优势农产品重金属含量与超标状况评价
|
|||
|
|
（一）三大区优势农产品重金属含量与超标状况比较
|
|||
|
|
对浙江三大优势农产品区的安全状况进行了统计分析，总体来看三大区农产品重金属含量有一定超标状况，个别元素超标较为普遍，如Ni元素，其主要原因还是评价标准不够完善，只能借鉴国外标准或是推荐标准。三大区优势农产品重金属主要污染统计指标见表6-6所示。
|
|||
|
|
表6-6 浙江省三大区主要优势农产品含量与超标程度原始评价
|
|||
|
|
根据主成分分析法统计分析发现，三大区农作物超标程度从高到低依次为浙中、浙北、浙东。具体结果见表6-7。
|
|||
|
|
表6-7 浙江省三大区主要优势农产品含量与超标程度分析结果
|
|||
|
|
对浙江三大区主要优势农产品的超标特征进行分析，分别得到浙中、浙北和浙东农产品中各个元素超标程度的大小和对农产品总体超标程度的贡献程度的比较。
|
|||
|
|
浙中地区农产品以Ni超标最为突出，其次是Cr，Se、Cu超标最轻（没有超标情况）。各污染元素超标贡献排序：Ni＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Zn＞Hg＞Cu＞Se（表6-8、表6-9）。
|
|||
|
|
表6-8 浙中地区主要优势农产品含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-9 浙中地区主要优势农产品含量与超标特征分析结果
|
|||
|
|
浙北地区主要优势农产品以Ni超标最为突出，其次是Pb、Cr，Se超标最轻（没有超标现象）。各污染元素超标贡献排序：Ni＞Pb＞Cr＞Cd＞As＞Zn＞Hg＞Cu＞Se（表6-10、表6-11）。
|
|||
|
|
表6-10 浙北地区主要优势农产品含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-11 浙北地区主要优势农产品含量与超标特征分析结果
|
|||
|
|
表6-11 浙北地区主要优势农产品含量与超标特征分析结果（续）-1
|
|||
|
|
浙东地区主要优势农产品以Ni超标最为突出，其次是Pb、Cr，Hg、Se超标最轻（没有超标现象）。各污染元素超标贡献排序：Ni＞Pb＞Cr＞Zn＞Cd＞Cu＞As＞Se＞Hg（表6-12、表6-13）。
|
|||
|
|
表6-12 浙东地区主要优势农产品含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-13 浙东地区主要优势农产品含量与超标特征分析结果
|
|||
|
|
根据上述的分析和统计结果，对浙中、浙东和浙北三大区主要优势农产品含量与超标特征进行综合分析作图（图6-2）。
|
|||
|
|
图6-2 浙江省三大区主要优势农产品含量与超标特征对照
|
|||
|
|
从图中可以看出，浙中、浙东、浙北三大区主要优势农产品超标特征有较为明显的相似之处，三大区中Ni、Pb和Cr对农产品超标的贡献都排在前三位，且三大区农产品都以Ni超标最为严重，三大区中Hg、Cu和Se的超标程度都相对较轻，对农产品超标程度的贡献也相对较低。可以看出农产品含量与超标的特征在三大区中差别不大。
|
|||
|
|
（二）五大类农产品重金属含量与超标状况比较
|
|||
|
|
作物按五大类茶叶、油菜、果品、蔬菜和水稻进行比较（图6-3），茶叶超标程度最严重，其次是蔬菜、水稻、果品，油菜超标程度最轻。
|
|||
|
|
图6-3 五大类农产品超标程度对照
|
|||
|
|
对茶叶、蔬菜、水稻、果品和油菜五大类农产品含量与超标特征进行分析，分别得到茶叶、蔬菜、水稻、果品和油菜五大类农产品中各个元素超标程度的大小和对各产品总体超标程度的贡献程度的比较（表6-14、表6-15）。
|
|||
|
|
表6-14 五大类农产品超标程度分析原始评价
|
|||
|
|
表6-15 五大类农产品超标程度分析结果
|
|||
|
|
茶叶以Ni超标最为突出，其次是Pb，各污染元素超标程度排序：Ni＞Pb＞Cr＞Cu＞Zn＞As＞Hg＞Cd＞Se（表6-16、表6-17）。需指出的是目前茶叶国家卫生标准仅有铅和铜，本项目对其他各重金属参照粮食标准的5倍进行评价。
|
|||
|
|
表6-16 茶叶含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-16 茶叶含量与超标特征分析原始评价（续）-1
|
|||
|
|
表6-17 茶叶含量与超标特征分析结果评价
|
|||
|
|
蔬菜以Ni超标最为突出，Pb、Cr次之，各超标元素超标程度排序：Ni＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Zn＞Cu＞Hg＞Se（表6-18、表6-19）。
|
|||
|
|
表6-18 蔬菜含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-19 蔬菜含量与超标特征分析结果评价
|
|||
|
|
水稻以Ni超标最为突出，Pb次之，各超标元素超标程度排序：Ni＞Pb＞Cr＞As＞Hg＞Zn＞Cu＞Cd＞Se（表6-20、表6-21）。
|
|||
|
|
表6-20 水稻含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-21 水稻含量与超标特征分析结果评价
|
|||
|
|
表6-21 水稻含量与超标特征分析结果评价（续）-1
|
|||
|
|
果品以Ni超标最为突出，Pb、Cr次之，各超标元素超标程度排序：Ni＞Pb＞Cr＞Cd＞As＞Zn＞Se＞Cu＞Hg（表6-22、表6-23）。
|
|||
|
|
表6-22 果品含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-23 果品污染特征分析结果评价
|
|||
|
|
油菜以Ni超标最为突出，Cr、Cd次之，各超标元素超标程度排序：Ni＞Cr＞Cd＞Pb＞As＞Zn＞Hg＞Cu＞Se（表6-24、表6-25）。
|
|||
|
|
表6-24 油菜含量与超标特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-25 油菜含量与超标特征分析结果评价
|
|||
|
|
根据上述的分析和统计结果，对茶叶、水稻、蔬菜、果品、油菜五大类作物的含量和超标特征进行综合分析作图（图6-4）。
|
|||
|
|
图6-4 茶叶、水稻、蔬菜、果品、油菜五大类产品含量与超标特征对照
|
|||
|
|
从图中可以看出五大类产品受各元素超标程度既有明显的相同之处，也有明显的差别。五类产品中都以Ni、Cr的超标程度最高，Se的超标程度都较低，除油菜外，其他四类产品中Pb超标程度也较高，茶叶中Cu的超标程度较高，而其他4种产品中Cu的超标程度则相对较低。造成这种现象的原因，一方面可能是由于本省某种元素在作物中含量普遍都较高，另一方面由于作物种类的不同而对某种元素吸收和积累的程度也不同，各种因素的综合就使得五大类农产品的含量和超标特征既有相似之处，又有明显的差别。
|
|||
|
|
（三）不同作物重金属含量与超标状况比较
|
|||
|
|
对样本量超过15个的作物的污染情况进行比较，如图6-5所示，发现春茶超标最重，其次是番茄、夏茶，梨、早稻等的超标最轻。各作物超标程度排序：春茶＞番茄＞夏茶＞毛豆＞胡柚＞晚稻＞茭白＞柑橘＞西兰花＞油菜＞萝卜＞杨梅＞包心菜＞早稻＞梨。
|
|||
|
|
图6-5 农产品小类综合超标程度对照
|
|||
|
|
对春茶、早稻、杨梅、包心菜等各类农产品含量与超标特征进行统计和分析，分别得到各类农产品中各个元素超标程度的大小和对各类农产品总体超标程度的贡献程度的比较（表6-26、表6-27）。
|
|||
|
|
表6-26 作物小类超标程度分析原始评价
|
|||
|
|
表6-27 作物小类超标程度分析结果
|
|||
|
|
通过分析、统计的结果可以看出各类产品中各元素的超标程度和贡献水平。如杨梅超标以Cd、Ni最为突出，晚稻、春茶、夏茶以Ni、Pb超标最为突出，番茄以Cr、Cd超标最为突出，各类农产品含量与超标特征如图6-6所示。
|
|||
|
|
图6-6 作物小类含量与超标特征对照
|
|||
|
|
三、主要农产品农药残留的安全状况评估
|
|||
|
|
以溴氰菊酯和氰戊菊酯作为评价因子，采用标准见表6-28。
|
|||
|
|
表6-28 农产品农药标准
|
|||
|
|
根据以上标准得到四大类作物，茶叶、粮食（水稻）、蔬菜、果品的农药超标的评价结果见表6-29。
|
|||
|
|
表6-29 农药评价统计结果
|
|||
|
|
表中，清洁指农药未检出或者在检测限以下，有残留指污染指数在0.7以下，污染指数在0.7以上。
|
|||
|
|
综合分析后的评价结果见表6-30，可以看出水果中溴氰菊酯和氰戊菊酯的超标最为严重，蔬菜次之，粮食中这两种农药的超标最轻。
|
|||
|
|
表6-30 四类作物农药超标程度排序
|
|||
|
|
四、蔬菜硝酸盐和亚硝酸盐评价
|
|||
|
|
（一）测定结果概述
|
|||
|
|
见表6-31、表6-32。
|
|||
|
|
表6-31 蔬菜中硝酸盐与亚硝酸盐测定结果统计
|
|||
|
|
表6-31 蔬菜中硝酸盐与亚硝酸盐测定结果统计（续）-1
|
|||
|
|
表6-32 各类蔬菜硝酸平均含量排序
|
|||
|
|
（二）质量评价
|
|||
|
|
1.评价标准
|
|||
|
|
国家标准GB18406.1—2001中规定，无公害蔬菜的硝酸盐含量为：瓜果类≤600mg/kg、根茎类≤1200mg/kg、叶菜类≤3000mg/kg。
|
|||
|
|
国家标准GB15198—1994中规定蔬菜亚硝酸盐含量为≤4mg/kg。
|
|||
|
|
2.评价结论
|
|||
|
|
根据上述标准，本次所采集的各类蔬菜样品的硝酸盐、亚硝酸盐含量均在标准许可范围内，所采样品均无硝酸盐、亚硝酸盐污染。
|
|||
|
|
3.讨论
|
|||
|
|
不同蔬菜品种硝酸盐含量不同。例如同属茄科的茄子和番茄，茄子的硝酸盐平均含量是番茄的10倍以上。造成这种差异的原因是受其遗传因子控制所至，不同品种蔬菜之间硝酸盐还原酶的活性强度存在着显著差异。
|
|||
|
|
通常，蔬菜的食用部位是不一样的。蔬菜不同部位硝酸盐含量不同。大体上：叶>根、茎>果实。例如青菜比芹菜、萝卜高，而芹菜、萝卜比黄瓜、番茄、毛豆等高；外叶>内叶。例如青菜的硝酸盐含量明显大于包心菜。因为包心菜的食用部位是内叶。
|
|||
|
|
施肥也是影响蔬菜硝酸盐含量的一个重要因素。施用化学氮肥蔬菜明显比施用有机肥的蔬菜硝酸盐含量要高。不同的化学氮肥，其结果也不一样，以施用尿素的蔬菜硝酸盐含量为最高，碳酸铵次之，氯化铵最低。
|
|||
|
|
（三）安全分析
|
|||
|
|
1973年世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）规定，硝酸盐的摄入量（ADI）值为3.6mg/kg（体重），沈明珠等按每人平均体重60kg，每天平均食用蔬菜0.5kg，参照世界卫生组织和联合国粮农组织规定的ADI值，推算出我国蔬菜可食部分硝酸盐的分级评价标准（表6-33）。
|
|||
|
|
表6-33 蔬菜可食部分硝酸盐的分级评价标准（推荐）
|
|||
|
|
参照这个标准14个萝卜样品中有5个萝卜样品处于三级，其余9个处于二级；8个青菜样品中5个处于三级标准，3个青菜样品略超过三级标准；评价的其他蔬菜则均低于一级标准。
|
|||
|
|
考虑到人们食用蔬菜品种的多样性和食用习惯（萝卜和青菜常用于盐渍或熟食），总的来说，本次所采蔬菜样品在食用上基本是安全的。
|
|||
|
|
和浙江大学环境工程系（原浙江农业大学环保系）1989—1990年在杭州蔬菜产地的调查相比，蔬菜硝酸盐污染有了明显好转（表6-34）。
|
|||
|
|
表6-34 本研究蔬菜与1989—1990年杭州蔬菜基地比较
|
|||
|
|
第三节 农产品产地土壤环境质量现状分析与评价
|
|||
|
|
一、土壤评价方法、标准及内容
|
|||
|
|
（一）采样点土壤类型
|
|||
|
|
本项目各地区所采土样的土壤类型统计如表6-35。
|
|||
|
|
表6-35 各地区采样点土壤类型统计
|
|||
|
|
浙江省各土类面积大小依次为红壤、水稻土、粗骨土、黄壤、滨海盐土、潮土、紫色土和石灰岩土。
|
|||
|
|
红壤是浙江省分布最广、面积最大的土类。主要分布在丘陵低山区，是浙江省茶、果等经济特产和旱粮作物、用柴林基地。水稻土是第二大土类。主要分布在河网、平原、河谷、滨海涂地及丘陵，是浙江省主要粮、油作物及蔬菜生产地。粗骨土以浙东丘陵低山区和浙南中山区分布较大。黄壤主要分布在海拔600～700m以上较高的山地。滨海盐土分布在杭州湾、台州湾、温州湾及其他滨海狭长地带。潮土分布在杭州湾及平原外缘、河谷江溪两岸及杭嘉湖平原高墩地，是蔬菜和其他特产的生产地。紫色土在金衢等盆地内缘，与红壤、水稻土呈交错分布。石灰岩土零星分布在石灰岩丘陵低山区。
|
|||
|
|
（1）杭州地区农产品样品主要是萧山的蔬菜，采样点分布杭州湾南围垦区，多为滨海盐土及潮土。另外，还有临安的高山蔬菜、建德的秋茶，以红壤、黄壤为主。
|
|||
|
|
（2）宁波地区在慈溪采集了蔬菜、水果样品，采样点分布杭州湾南围垦区，多为潮土；部分水果样点分布在与余姚交界的丘陵山区，以红壤为多。
|
|||
|
|
（3）温州地区样品仅有泰顺的茶叶，主要在600～800m以下的低山丘陵，多为红壤。
|
|||
|
|
（4）嘉兴地区样品包括粮油、蔬菜及少量水果，水稻土广布嘉兴市，占耕地面积的84.4%，绝大多数样点属水稻土。
|
|||
|
|
（5）湖州地区采集了安吉的茶叶。安吉地处湖州西部丘陵，采样点多在海拔600m以下，红壤为主。
|
|||
|
|
（6）绍兴地区样品包括水稻、蔬菜和水果（梨）。水稻样集中在诸暨，蔬菜和水果主要在新昌、上虞等丘陵山区。绍兴地区的红壤以诸暨面积为最大，其次是嵊州、新昌；石灰岩土主要集中在诸暨。
|
|||
|
|
（7）金华地区样品包括早稻、柑橘、葡萄和少量茶叶。红壤是金华分布最广的土壤类型，宜种柑橘、茶叶、葡萄；本地还有10%左右的紫色土分布在盆地缓坡岗地，宜种水果。
|
|||
|
|
（8）台州和衢州地区样品均为柑橘类水果，包括柑橘、胡柚、文旦。柑橘类对地形、地势要求不高，土壤适宜范围较广，高山、丘陵、河谷、盆地、平原、滨海涂地都可种植。衢州地区土壤中，红壤占45.48%，水稻土占16.17%，还有10%左右的紫色土分布，所采土样以这3种为主；台州所采土样以红壤和水稻土为主。
|
|||
|
|
（二）土壤环境质量评价方法、标准及内容
|
|||
|
|
1.评价方法概述
|
|||
|
|
国内的环境质量评价工作是从1972年联合国人类环境会议之后陆续开展起来的，大体经历了①初步尝试（1972—1976）；②广泛探索（1977—1979）；③全面发展（1979—1981）和④由现状评价转入环境影响评价（1981年以后）4个阶段。无论评价区域有多大、评价的环境要素是单要素，还是多要素（水、气、土、植被），不管是环境质量现状评价，还是预断评价，评价的基本方法是一致的。包括①选择参评因子或评价参数；②选择评价标准；③确定评价参数的权系数；④建立评价的数学模式；⑤对环境质量进行分级。总体看环境质量评价方法已从简单指数法发展到综合指数法、分级指数法、函数运算法等。但现行的这四大类评价方法各有其不足之处。简单指数法虽能用超标倍数来粗略地反映环境质量的优劣，但评价精度不高，人为地以超标倍数作为质量分级依据，未考虑环境毒理学效应；分级指数法的特点是先划分等级，然后用实测值与等级比较打分，最后综合各参数的得分进行综合评价，虽然在一定程度上克服了分级不合理性，但最初分级要以毒理学为依据往往较难做到；函数运算法试图通过函数关系来反映环境质量的动态变化，常用于较深入的研究，这在理论上是进步的，但目前研究尚不成熟，计算比较复杂；其他包括模糊数学、灰色系统理论、多目标规划与线性代数、图论等理论都在环境质量评价中得到广泛应用，它们有各自的数学理论基础和优缺点，如聚类分析法可反应污染程度近似的因子，但其分级有一定随意性；信息论把信息概念引入环境质量评价，但其物理意义不准确；模糊数学方法用隶属度的概念反应质量分级的模糊性，其应用越来越多，但在复合运算过程中取大取小的规则，只强调了极值的作用，丢失信息较多，评价结果常受控于个别参数；灰色聚类虽避免了模糊数学的不足，它把环境系统作为一个灰色系统来研究，但灰色聚类采用线性加权平均公式，使评价结果趋于均化，降低了聚类的分辨率；将多目标决策中的密切值法用于环境质量评价，其基本思想是将多个目标系统综合成一个能从总体上衡量环境质量优劣的单目标，进而通过择优或排序来确定环境质量的优劣，但计算求得的“最优点”及“最劣点”实际只是一个相对值，不具标准意义（张志泉，2004）。
|
|||
|
|
随着计算机技术和信息技术的发展，地统计学和地理信息系统逐渐被引入土壤污染的相关评价中。地统计学又称克立格法，是研究空间变异性比较稳健的工具，可以最大限度的保留空间信息，在地理信息系统软件的支持下，可以用来揭示区域土壤各重金属元素含量的空间分布特征和规律。地统计学虽然在我国起步较晚，但近年来，GIS和GPS技术的发展为其研究土壤空间变异性提供了准确、便捷的工具，使得地统计学的应用日益广泛（史舟，2006）。如王学军等（1997）应用地统计分析的克立格法对北京东郊土壤表层重金属含量进行空间分析获得东郊土壤重金属污染的空间分布情况。赵永存等（2002）利用克立格插值技术研究吉林公主岭土壤中As、Cr和Zn含量的空间变异性及分布规律，探讨了这些主要重金属元素分布与土壤理化性质的关系。张乃明等（2001）运用地统计学的方法，研究了中尺度条件下太原污灌区耕层土壤Pb、Cd的统计特征和各项异性的空间分布特征，对未测点重金属含量进行了最优估计，绘制了等直线图，从而直观地反映出污灌区土壤重金属地空间变异特征。
|
|||
|
|
地理信息系统简称GIS，其基于地理位置和与该位置有关的地物属性的空间分析十分适合环境信息的获取和处理，可以对区域环境做出定量评价，同时利用GIS技术可以对评价结果进行可视化表达，直观显示区域污染情况的分布变化，因此GIS相关技术在研究土壤污染物的空间分布、分析区域土壤污染的空间动态变化规律和趋势等方面就有着不可替代的作用。20世纪90年代后，随着GIS在我国各行业的广泛应用，逐渐有人尝试利用GIS及其相关技术进行土壤环境质量的分析和评价。尹君（2001）以GIS技术为依托，结合土壤环境质量综合污染指数，对抚宁县绿色食品基地土壤环境质量进行评价，输出土壤环境质量的评价结果图和相应数据。总的来说，利用GIS技术进行土壤污染评价的研究还不多见，现有研究主要集中在土壤侵蚀、土壤肥力和土地适宜评价等方面，已有研究也只是将GIS作为一种结果表达和输出显示的工具，而其强大的空间分析、查询等功能并未得以有效的利用。因此，本项目在对全省的农产品产地土壤环境质量状况进行空间分析时，结合了地统计手段。
|
|||
|
|
2.评价方法的确定
|
|||
|
|
考虑到内梅罗综合污染指数法在土壤环境质量评价中的广泛应用以及在农业环保领域具有较高的认可程度，本次评价依然采用内梅罗综合污染指数对监测点的环境质量现状进行评价，在对不同行政区域、不同耕作类型区的环境质量水平进行比较时，采用了模糊聚类法，在分析各地的主要污染因子及其贡献率时，采用了主成分分析法。
|
|||
|
|
考虑到单纯对各监测点的实测浓度的平均值来分析比较各地的污染程度，势必会因为样本量的不同，个别超标倍数极大的点可能影响全部分析结果，基于这种情况，确定了Pnx、Pnn、Pxx、第一分位点、第三分位点、90%分位点、最小值、最大值、超标百分比、超警戒百分点等10个指标，然后根据这10个指标进行统计分析、排序，确定不同地区的污染程度以及主要污染物质。Pnx表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的平均值，Pnn表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的内梅罗算法所得到的行政区的指数值，Pxx为每一个监测点位的平均指数的平均值，第一分位点、第三分位点、90%分位点为根据各行政区监测点的内梅罗指数的统计结果，超标百分比为依据内梅罗指数的判断结果取指数大于1，超警戒为内梅罗指数的判断结果取指数大于或等于0.7。
|
|||
|
|
3.土壤环境质量评价标准
|
|||
|
|
评价标准的选择是土壤污染评价的基础，在我国的土壤污染评价中，应用较多的是以土壤背景值作为评价标准的起始值，以土壤背景值加2倍或3倍标准差作为评价分级标准。我国早在20世纪70年代中期就开始了土壤背景值的研究工作。近年来，我国更是广泛开展了土壤重金属背景值的调查和大规模的土壤环境容量研究，取得了令人瞩目的研究成果。如夏增禄（1994）首次制定了我国主要土类的Cd、Cu、Pb、As 4种重金属元素的土壤临界含量；张文具、范华义（2002）根据天津市土壤环境背景值资料和元素浓度的生态效应以及土壤环境质量的功能分区与标准分级，并根据天津市的土壤环境状况制定了Cd、Hg、As、Ni、Pb、Cu、Zn和Ni的环境标准；陈慧选等（1994）开展了以太原市南郊为单位，以土属为单元的8种重金属元素背景值分布特征的研究，将土壤背景值的研究工作推进到了更为细致的阶段，即通过把一个小行政区的土壤类型背景值进行细致、具体的划分而提高土壤背景值这一参数的应用价值。这些相关研究使得以土壤背景值作为评价标准的方法迈进了一大步。可是因为这一标准仅是相对于背景的，是一种比较意义上的数据，虽然在单污染物评价时能够说明污染物是否增多的状况，以及相对于背景增大的程度，也能够比较不同污染物间相对增大的程度，但由于背景值缺少环境和生态意义，并不能真正体现污染程度对于作物造成危害的程度和水平，同时根据一些重金属元素对生物影响临界限值的研究表明，不同元素间的背景值与临界值之比并不一样，有的相差极大。因此，如果不加考虑仅将背景值作为标尺去衡量土壤安全和或者土壤环境质量的好坏，很可能会得出一些混乱和错误的结论。
|
|||
|
|
由于单纯以土壤背景值作为土壤污染评价的标准存在着诸多缺陷，没有生态和环境意义，不能反映污染元素的污染状况和危害程度。因此在区域土壤背景调查的基础上，逐渐开始了以土壤和作物中污染物积累的相关数量作为评价标准的研究。这一标准通过研究作物中污染物的积累与土壤中污染物含量之间的关系获得。它通过污染起始值和作物积累含量达到食品卫生标准时的土壤含量两个基本参数进行评价，一般用土壤背景值加2倍标准差作为土壤污染的起始值，将作物积累达到卫生标准时的量作为重度污染指标。由于将卫生学指标引入进行考虑，从保护人体健康的最终目的而言，其是较为科学的一种定级方法。但由于该标准只是考虑了影响作物积累的量，而作物污染物的积累很大一部分是通过空气和水而吸收的，因此，不将这些影响有效剔除其重度污染指标的确定就不够客观和全面，而且由于模拟土壤和作物中某一元素积累的相关函数并不容易，再加上目前我国粮食卫生标准也只有Hg、As和F等有限元素的卫生标准限值，所以该方法在实际操作起来就有一定的困难。
|
|||
|
|
我国一些学者还将土壤背景同土壤临界含量联系起来为标准进行土壤污染的评价和分析，土壤临界值是根据土壤—植物系统、土壤—微生物系统和土壤—水体系统等方面分别以作物减产10%、不影响土壤微生物区系的正常结构，选取生化指标≥25%，微生物指标≥50%以及不造成地下水和地表水的污染为限值制定污染物在土壤中的临界含量。土壤临界值也称之为环境质量基准，其主要通过地球化学法和生态环境效应法进行制定。土壤污染物临界含量广泛应用于土壤重金属污染的分级评价中。如叶嗣宗（1992）以土壤的背景值和临界值为基本参数，根据污染物在农田土壤中转化迁移的规律和对作物、人、畜等可能造成的健康风险将土壤环境质量分成5个级别，对农田土壤的环境质量进行评价。此外，还有以区域中清洁土壤对照点含量为评价标准，但由于各地区土壤中元素含量差别很大，用这种方法做出的评价结果，只能反映区域相对于清洁区的基本状况，评价结果没有可比性，因此实际工作中应用较少。
|
|||
|
|
我国于1995年颁布了中华人民共和国土壤环境质量标准（GB15618—1995）。该标准根据土壤应用功能和保护目标将土壤环境质量分为三类，同时进行了三级标准的划分，一类土壤执行一级标准，保护区域自然生态，维护自然背景的土壤环境质量；二类土壤执行二级标准，保证农业生产，维护人体健康；三类土壤执行三级标准，保障农林生产和植物正常生长。这一标准的颁布实施无疑为我国土壤污染的分级体系提供了新的依据。
|
|||
|
|
就技术层面而言，用GB15618—1995来评价区域土壤环境质量存在着诸多问题，但目前要用其他标准取代它仍然有较大的困难，因此本次评价以《土壤环境质量标准》中的二级标准为评价标准（表6-36）。
|
|||
|
|
表6-36 土壤环境质量标准
|
|||
|
|
Se的标准值：以浙北地区表层土壤Se元素背景值的中值加上2倍标准差作为标准（0.47mg/kg）。
|
|||
|
|
F的标准值：以浙北地区表层土壤F元素背景值的中值加上2倍标准差作为标准（702.06mg/kg）。
|
|||
|
|
4.土壤环境质量分级
|
|||
|
|
由于土壤总是受到不同特点的水、气以及人为因素的影响，其各种污染物的含量高低不一。现根据土壤应用功能和保护目标，参照国内外研究结果，将土壤环境质量分成四级。
|
|||
|
|
第一级（背景区）：土壤中各污染物等皆处于背景水平范围内，土壤尚未受到污染，对种植的农产品生长无不良影响，也不造成污染物的积累。绿色食品农业基地、出口创汇农业基地、生活引用水保护区等的土壤环境应处于本级范围内。1987年国家环保局组织了“全国土壤背景值调查”，由于土壤背景值调研在采样中避免了污染样点，测定结果又应用统计学方法剔除了异常值，因此土壤背景样品基本上代表了未受到污染的土壤。浙江省土壤重金属背景值如前面所述。
|
|||
|
|
第二级（安全区）：土壤中各种污染物有了积累，种植农作物后，对生长无不良影响，某些元素在某些作物中有轻微的积累，其污染残留不会超标。其中污染物含量大致是土壤背景值的1倍或不到1倍。它适合于一般大田农业生产，处于这一级的农田土壤应该较多。
|
|||
|
|
第三级（警戒区）：土壤中污染物受到明显污染，其含量增加了1倍甚至数倍，大多数农作物不致受到生长危害和污染物超标，但对高富集植物易造成明显的污染物积累，甚至超标。
|
|||
|
|
第四级：超过第三级警戒区，在农业生产上不宜。
|
|||
|
|
以上4个等级是连续的，一个级与相邻级别互相过渡，并不是绝对的。
|
|||
|
|
5.评价模式
|
|||
|
|
根据土壤环境质量标准分别采用单项指数和综合指数进行评价。
|
|||
|
|
单项评价指数法为：
|
|||
|
|
农业土壤环境与农产品安全研究
|
|||
|
|
式中：p为土壤中重金属i的单项指数；c为土壤中重金属i的实测数据；s为重金属i的评价标准。p<1时表示土壤重金属i未超标；p>1时表示土壤重金属i超标，p越大，超标程度越重，其受污染程度越高。
|
|||
|
|
综合评价指数法：在各土壤单项指数评价基础上采用内梅罗（Nemoro）指数法评价土壤综合超标或污染，以突出最高一项超标指数的作用。
|
|||
|
|
农业土壤环境与农产品安全研究
|
|||
|
|
式中：P综为土壤综合评价指数；Pimax为重金属中最大超标指数；为土壤各重金属单项指数平均值，其计算方法为：
|
|||
|
|
农业土壤环境与农产品安全研究
|
|||
|
|
不同的综合评价指数对应的超标等级及水平见表6-37。
|
|||
|
|
表6-37 土壤重金属含量超标评价分级标准
|
|||
|
|
二、土壤重金属含量与超标特征分析
|
|||
|
|
（一）农产品产地土壤分析数据的基本统计
|
|||
|
|
1.浙江省各区、县土壤As含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的As含量的平均值以义乌最高达14.52mg/kg，永康最低为4.39mg/kg，全部样品的最大值为桐乡的77.33mg/kg，最小值为婺城的1.87mg/kg，样品中最大值为最小值的41.35倍。38个行政区、县中玉环、义乌、萧山、温岭、桐乡、泰顺、三门、浦江、平湖、柯城、建德、磐安12个县、区土壤As高于当地土壤背景值，而其余26个县、区平均值则低于土壤背景值。除东阳、萧山、秀城、嘉善等个别地区样本变异系数较低外，大部分地区变异系数的较高在40%以上，而土壤As含量均值较高的义乌、桐乡等地区，其变异系数也较高，表明土壤中As的最大值含量分布不均；而均值较小的永康等，变异系数则较小。说明土壤中As的最小值含量分布均匀，普遍含量较低。12个地区土壤As均值高于背景值，大部分地区土壤As均值都在背景值以下，说明除个别地区土壤中As稍有积累外，大部分地区土壤As的污染情况并不十分严重（表6-40）。
|
|||
|
|
表6-40 各区、县土壤As含量统计结果
|
|||
|
|
表6-40 各区、县土壤As含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
2.浙江省各区、县土壤Cd含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Cd含量的平均值以开化最高，达0.31mg/kg，泰顺最低，为0.104mg/kg，全部样品的最大值也出现在开化为2.798mg/kg，最小值为慈溪的0.0521mg/kg，样品中最大值为最小值的53.70倍。开化的Cd均值虽然最高，但当地土壤Cd背景为0.48mg/kg，其样点Cd均值未有超过当地的土壤背景。另外，开化土壤Cd的变异系数最高达到151.30%，从而反映出开化土壤Cd来源的复杂性，一方面开化土壤Cd可能受当地Cd背景值影响较大，另一方面也可能受到外来Cd污染的干扰，局部地区可能存在Cd的污染。常山均值较高为0.3mg/kg，而变异系数最小为1.2%，反映出常山样点Cd含量普遍较高，同样由于常山Cd背景也比较高，为0.477mg/kg，常山均值也未超过其背景，这就反映出常山Cd可能大部分来源于其当地背景而受外来干扰较小。
|
|||
|
|
除临安、开化、浦江、诸暨等地区外，大部分地区土壤Cd变异系数较小，在40%以下。表明样点之间变化不大，数据离散程度不高。38个行政县、区中有24个县、区土壤Cd均值在背景值以上，反映出大部分地区土壤Cd有一定的积累，Cd污染也较为普遍（表6-41）。
|
|||
|
|
表6-41 各区、县土壤Cd含量统计结果
|
|||
|
|
表6-41 各区、县土壤Cd含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
3.浙江省各区、县土壤Cr含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Cr含量的平均值以新昌最高达114.88mg/kg，泰顺最低为29.47mg/kg，全部样品的最大值为新昌的324.8mg/kg，最小值也是新昌的10.404mg/kg，样品中最大值为最小值的31.22倍。新昌Cr的背景含量为52.35mg/kg，可以看出其样点均值远远大于其背景含量，而新昌变异系数为81.28%，反映出新昌土壤中Cr分布的极为不均匀性和Cr来源的复杂性，可能受背景影响，但另一方面也受到很强的外来Cr污染的干扰，超标可能比较普遍，局部地区Cr超标可能较重。海盐、桐乡、越城、秀城等地具有较高的均值而变异系数较低，反映出这些地区土壤Cr含量普遍较高。全部38个行政县、区中有31个县、区土壤Cr均值在背景值以上，说明大部分地区土壤Cr有极为普遍的积累，Cr超标的地区分布也比较广（表6-42）。
|
|||
|
|
表6-42 各区、县土壤Cr含量统计结果
|
|||
|
|
表6-42 各区、县土壤Cr含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
4.浙江省各区、县土壤Cu含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Cu含量的平均值以新昌最高达44.789mg/kg，泰顺最低为9.71mg/kg，全部样品的最大值为新昌的135.4mg/kg，最小值则为泰顺的9.71mg/kg，样品中最大值为最小值的13.94倍。均值最高的新昌，其Cu背景为20.23mg/kg，新昌Cu平均值高于背景值，新昌Cu变异系数也较高，为81.72%，反映出新昌土壤Cu含量分布的不均匀性和Cu来源的复杂性，新昌土壤中Cu可能受背景影响，但另一方面也受到很强的外来Cu污染的干扰，超标可能比较普遍，局部地区Cu超标可能较重；泰顺Cu背景值为10.34mg/kg，高于均值，其变异系数为73.53%，其均值较小而变异系数较高，表明土壤中Cu含量不均匀。全部38个行政县、区中，有31个县、区土壤Cu均值在背景值以上，说明大部分地区土壤Cu有极为普遍的积累，Cu污染的地区分布也比较广（表6-43）。
|
|||
|
|
表6-43 各区、县土壤Cu含量统计结果
|
|||
|
|
表6-43 各区、县土壤Cu含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
5.浙江省各区、县土壤Hg含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Hg含量的平均值以越城最高达0.79mg/kg，义乌最低为0.037mg/kg，全部样品的最大值为越城的1.24mg/kg，最小值则为浦江的0.015mg/kg，样品中最大值为最小值的82.67倍。均值最高的越城，其Hg背景为0.851mg/kg，越城Hg平均值低于背景值，越城Hg变异系数为49.37%，相对均值来说Hg的变异系数较小，说明该地区土壤中Hg含量普遍较高，而其有可能是由于土壤Hg背景值所引起的。三门Hg变异系数最高达到188.89%，其次为玉环的181.82%。全部38个行政县、区中有14个县、区土壤Hg高于背景值，大部分地区土壤Hg均值在背景以下，说明浙江土壤Hg超标可能并不严重，Hg污染的分布也并不十分广泛（表6-44）。
|
|||
|
|
表6-44 各区、县土壤Hg含量统计结果
|
|||
|
|
表6-44 各区、县土壤Hg含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
表6-44 各区、县土壤Hg含量统计结果（续）-2
|
|||
|
|
6.浙江省各区、县土壤Ni含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Ni含量的平均值以新昌最高达69.56mg/kg，永康最低为8.50mg/kg，全部样品的最大值为新昌的410.1mg/kg，最小值则为武义的5.00mg/kg，样品中最大值为最小值的82.02倍。均值最高的新昌其Ni背景为23.53mg/kg，可以看出新昌Ni均值远远高于背景值，新昌变异系数也很大为114.41%，反映出新昌土壤中Ni分布的极不均匀性和Ni来源的复杂性。新昌土壤中Ni可能受背景影响，但另一方面也受到很强的外来Ni污染的干扰，超标可能比较普遍，局部地区Ni超标可能较重。海盐、桐乡、秀城等地Ni均值较高而变异系数较小，说明这些地区中土壤Ni含量普遍较高，38个行政县、区中有21个县、区土壤Ni高于背景值，占监测区的55%，说明土壤中Ni有一定的积累，部分地区Ni污染也比较普遍（表6-45）。
|
|||
|
|
表6-45 各区、县土壤Ni含量统计结果
|
|||
|
|
表6-45 各区、县土壤Ni含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
7.浙江省各区、县土壤Pb含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Pb含量的平均值以越城最高达50.45mg/kg，萧山最低为19.95mg/kg，全部样品的最大值为临海的348.3mg/kg，最小值则为新昌的10mg/kg，样品中最大值为最小值的34.83倍。均值最高的越城，其Pb背景为62.83mg/kg，可以看出越城Pb均值低于背景值，越城变异系数也很大，为46.65%，越城Pb来源的复杂性，其可能是由背景引起，也可能由其他外来污染干扰引起，但外来污染源干扰较小，局部地区可能存在超标。黄岩、泰顺等地均值较高，而变异系数较小，说明其土壤Pb含量普遍较高。38个行政县、区中有33个县、区土壤Pb高于背景值，说明大部分地区土壤Pb普遍有所积累，土壤Pb超标也极为普遍（表6-46）。
|
|||
|
|
表6-46 各区、县土壤Pb含量统计结果
|
|||
|
|
表6-46 各区、县土壤Pb含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
8.浙江省各区、县土壤Zn含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Zn含量的平均值以义乌最高达216.83mg/kg，永康最低为55.24mg/kg，全部样品的最大值为义乌的515.83mg/kg，最小值则为建德的28.2mg/kg，样品中最大值为最小值的18.29倍。均值最高的义乌，其Zn背景为40.55mg/kg，可以看出义乌Zn均值远远高于背景值，义乌Zn变异系数也很大，达到119.45%，表明义乌土壤Zn分布的极为不均匀性和Zn来源的复杂性，义乌土壤中Zn可能受背景影响，另一方面也受到很强的外来Zn污染的干扰，超标可能比较普遍，局部地区Zn超标可能较重。黄岩、越城等地均值较高而变异系数较小，说明这些地区土壤Zn含量普遍较高，全部38个行政县、区中有30个县、区土壤Zn高于背景值，说明大部分地区土壤Zn普遍有所积累，土壤Zn超标也极为普遍（表6-47）。
|
|||
|
|
表6-47 各区、县土壤Zn含量统计结果
|
|||
|
|
表6-47 各区、县土壤Zn含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
9.浙江省各区、县土壤F含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的F含量的平均值以开化最高达824.77mg/kg，永康最低为341.54mg/kg，全部样品的最大值为临安的2441.6mg/kg，最小值则为建德的177.54mg/kg，样品中最大值为最小值的13.75倍。各地区土壤中F的变异系数较低，大部分地区变异系数在40%以下，变异系数的差别也并不明显，变异系数最大的为临安的79.77%，其次为东阳的77.55%，均值最大的开化变异系数为54.04%，均值最小的永康变异系数为10.68%，平湖、秀城、嘉善等地均值大而变异系数较小，说明这些地区土壤中F的含量普遍较高（表6-48）。
|
|||
|
|
表6-48 各区、县土壤F含量统计结果
|
|||
|
|
表6-48 各区、县土壤F含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
10.浙江省各区、县土壤Se含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的Se含量的平均值以泰顺最高达0.57mg/kg，萧山最低为0.16mg/kg，全部样品的最大值为常山1.16mg/kg，最小值则为萧山的0.072mg/kg，样品中最大值为最小值的16.11倍。均值最高的泰顺其Se变异系数也较高为42.10%。慈溪、玉环等地均值较小而变异系数较高，说明这些地区土壤中Se分布的不均匀性。磐安、诸暨等地均值较高而变异系数较小反映出这些地区土壤Se含量普遍较高（表6-49）。
|
|||
|
|
表6-49 各区、县土壤Se含量统计结果
|
|||
|
|
表6-49 各区、县土壤Se含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
11.浙江省各区、县土壤有机质含量比较
|
|||
|
|
浙江土壤中的有机质含量的平均值以嘉善最高达3.074%，温岭最低为0.76%，全部样品的最大值为新昌5.93%，最小值则为海宁的0.087%，样品中最大值为最小值的68.16倍。均值最高的嘉善，其有机质变异系数较低，为19.78%，反映出嘉善地区土壤有机质含量普遍较高。变异系数秀洲最高，其次为嵊州，分别为75%和67.53%（表6-50）。
|
|||
|
|
表6-50 各区、县土壤有机质含量统计结果
|
|||
|
|
表6-50 各区、县土壤有机质含量统计结果（续）-1
|
|||
|
|
表6-50 各区、县土壤有机质含量统计结果（续）-2
|
|||
|
|
（二）浙江各县土壤重金属含量与超标情况
|
|||
|
|
对浙江各县重金属含量与超标状况进行主成分分析，结果如图6-8。表6-51和表6-52列出了其中部分区、县的主成分分析原始评价和主成分分析结果。
|
|||
|
|
图6-8 浙江区、县农产品产地土壤重金属含量超标程度对比图
|
|||
|
|
Pxx为每一个监测点位的平均指数的平均值，第一分位点、第三分位点、90%分位点为根据各行政区监测点的内梅罗指数的统计结果，超警戒为内梅罗指数的判断结果取指数≥0.7，超标百分比为依据内梅罗指数的判断结果取指数＞1。
|
|||
|
|
表6-51 部分区、县重金属含量与超标程度主成分分析原始评价
|
|||
|
|
表6-52 浙江部分区、县土壤重金属超标主成分分析结果
|
|||
|
|
表6-52 浙江部分区、县土壤重金属超标主成分分析结果（续）-1
|
|||
|
|
表中Pnx表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的平均值，Pnn表示每一监测点位的内梅罗综合污染指数的内梅罗算法所得到的行政区的指数值，
|
|||
|
|
采用模糊聚类法，可以按环境质量状况把调查的区域分别分成安全、警戒水平、轻污染、中污染4个等级。从划分的结果可以看到此次调查中多数的区域都属于安全等级，也有个别区域属于警戒水平或轻污染。但是，由于调查各区、县所采集的土壤或作物样本有限，因此对个别划分为轻污染的区域还需要增加调查样点，进一步进行数据分析评价和核实工作。
|
|||
|
|
（三）浙北、浙中、浙东比较
|
|||
|
|
经模糊聚类分析，浙中的土壤环境质量状况明显劣于浙北和浙东，浙东次之，浙北相
|
|||
|
|
对较轻。
|
|||
|
|
对浙中、浙东和浙北三大区各区土壤含量与超标的特征进行分析，分别得到浙中、浙东和浙北土壤中各个元素超标程度的大小和对总体超标程度的贡献程度的比较（表6-53、表6-54）。
|
|||
|
|
表6-53 浙江三大区超标程度主成分分析原始评价
|
|||
|
|
表6-54 浙江三大区土壤重金属超标情况排序
|
|||
|
|
浙中地区Se和Cd超标最重，352个监测点位中Se有98个点位超标，Cd有58个点位超标，F和Pb超标次之，As和Hg超标最轻，依次分别有11和8个监测点位超标。各污染元素超标贡献排序：Se＞Cd＞F＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu＞Zn＞As＞Hg（表6-55、表6-56）。
|
|||
|
|
表6-55 浙中土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-56 浙中土壤特征分析结果
|
|||
|
|
浙东地区Pb、F超标最为严重，128个监测点位中Pb有16个超标，F有22个超标，Cr、As和Cu超标较轻，Cr无超标点位。各超标元素污染贡献排序：Pb＞F＞Se＞Cd＞Zn＞Hg＞Ni＞Cr＞As＞Cu（表6-57、表6-58）。
|
|||
|
|
表6-57 浙东土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-58 浙东土壤特征分析结果
|
|||
|
|
浙北地区F超标最为严重，427个监测点位中有47个监测点位F超标，Ni、Hg次之，450个监测点位中有Hg超标点位47个，Ni超标点位57个，As、Zn超标较轻。As无超标点位。各污染元素超标贡献排序：F＞Ni＞Hg＞Se＞Cd＞Pb＞Cr＞Cu＞As＞Zn（表6-59、表6-60）。
|
|||
|
|
表6-59 浙北土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-60 浙北土壤特征分析结果
|
|||
|
|
根据上述的分析和统计结果，对浙中、浙东和浙北的污染特征进行综合作图6-9。
|
|||
|
|
图6-9 浙中、浙东和浙北农产品产地土壤超标程度特征对照
|
|||
|
|
从图中可以看出，三大区土壤超标程度特征并非完全相同，各元素对土壤超标程度的贡献也有差别。浙中地区Se超标程度最高，浙北地区Se超标程度则相对较低；浙东地区Pb超标程度最大，浙北地区Pb超标程度却反而较小；浙北地区F超标程度最高。三大区中土壤超标的特征中也有相似之处，F在三个地区土壤超标程度的贡献都比较大，而元素F、Cd、Cr等元素对三个地区总体超标程度的贡献都比较接近。
|
|||
|
|
（四）土壤重金属全量与有效态的关系
|
|||
|
|
1.Cd
|
|||
|
|
土壤有机质含量、pH、土壤全Cd含量都对土壤有效态Cd含量有显著影响，通过回归分析得出回归方程如下：
|
|||
|
|
土壤有效Cd含量=-0.0179+0.004249×有机质+0.00111×pH+0.42063×（全Cd）
|
|||
|
|
p小于0.05，达极显著水平。
|
|||
|
|
2.Cr
|
|||
|
|
土壤Cr有效态与土壤有机质、采样地点及土壤pH都没有明显的相关性，而与土壤Cr全量有极显著的关系（p=0.999985，R2=0.77，达极显著水平）。但由于土壤Cr全量与土壤Cr有效态并不是简单的线性关系，所以无法用一般线性方程进行拟合。
|
|||
|
|
3.Cu
|
|||
|
|
土壤有效Cu含量与土壤有机质、pH、土壤全Cu含量有极显著的关系，而与采样地区没有明显的关系。采用线性模型对数据进行拟合，其结果如下：
|
|||
|
|
土壤有效Cu含量=-1.0819+0.01411×有机质+0.0323×pH+0.5244×（全Cu）
|
|||
|
|
4.Pb
|
|||
|
|
与有机质、pH、土壤全Pb含量有极显著的关系，用线性模型拟合模型为：
|
|||
|
|
土壤有效Pb含量=0.8675+0.8365×有机质-0.3702×pH+0.1545×（全Pb）
|
|||
|
|
5.Zn
|
|||
|
|
方差分析结果表明，土壤有效Zn含量只与分析中的土壤全Zn含量相关较明显，而与采样地点、土壤有机质含量及pH等关系不大。
|
|||
|
|
6.As
|
|||
|
|
土壤As有效态含量与有机质、pH 及土壤全As含量有极显著的关系。
|
|||
|
|
土壤有效As含量=-0.2517+0.0291×有机质+0.0558×pH+0.0024×（全As）
|
|||
|
|
F=79.735，P=0<0.05，达极显著水平。
|
|||
|
|
7.Hg
|
|||
|
|
土壤Hg有效态含量与有机质、pH及土壤全Hg含量有显著相关性，用线性模型拟合模型为：
|
|||
|
|
土壤有效Hg含量=0.00028669+0.00014069×有机质-0.00000618×pH+0.00013293×（全Hg）
|
|||
|
|
三、农产品主要产地土壤环境质量状况
|
|||
|
|
（一）四大类作物产地土壤超标程度分析
|
|||
|
|
1.茶叶类产地土壤超标主要特征分析
|
|||
|
|
茶叶类产地土壤中Se超标程度最重，F次之，As和Hg超标程度最低。茶叶产地土壤主要超标元素超标贡献排序：Se＞F＞Ni＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu＞Zn＞As＞Hg（表6-64、表6-65）。
|
|||
|
|
表6-64 茶叶产地土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-65 茶叶产地土壤特征分析结果
|
|||
|
|
2.粮油类产地土壤污染主要特征分析
|
|||
|
|
粮油类产地土壤中Cd超标最重，F、Ni次之，Zn和As超标最轻。粮油类产地土壤主要超标元素超标贡献排序：Cd＞F＞Ni＞Pb＞Hg＞Se＞Cr＞Cu＞Zn＞As（表6-66、表6-67）。
|
|||
|
|
表6-66 粮油类作物产地土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-67 粮油类作物产地土壤特征分析结果
|
|||
|
|
3.果品类产地土壤污染主要特征分析
|
|||
|
|
可以看出果品类作物产地土壤中F超标最重，其次为Cd、Pb、Se，As和Cu污染较轻。果品类产地土壤主要超标元素超标贡献排序：F＞Cd＞Pb＞Se＞Ni＞Zn＞Cr＞Hg＞As＞Cu（表6-68、表6-69）。
|
|||
|
|
表6-68 粮油类作物产地土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-69 粮油类作物产地土壤特征分析结果
|
|||
|
|
4.蔬菜类产地土壤污染主要特征分析
|
|||
|
|
蔬菜类产地土壤中F超标最重，Ni、Hg次之，As和Zn污染最轻。蔬菜类产地土壤主要超标元素超标贡献排序：F＞Ni＞Hg＞Cd＞Cr＞Cu＞Se＞Pb＞As＞Zn（表6-70、表6-71）。
|
|||
|
|
表6-70 蔬菜产地土壤特征分析原始评价
|
|||
|
|
表6-71 蔬菜产地土壤特征分析结果
|
|||
|
|
根据上述的分析和统计结果，对茶叶、粮油、蔬菜、果品四大类作物产地土壤超标的特征进行综合分析作图6-10。
|
|||
|
|
图6-10 茶叶、粮油、蔬菜、果品四大类作物产地土壤超标的特征对照
|
|||
|
|
从图中可以看出，四大类作物产地中土壤F超标程度都比较高，对总体超标程度的贡献也都比较大，尤其是蔬菜和果品产地土壤F超标程度最高；果品、粮油和油菜产地土壤中Pb的超标程度较高而蔬菜土壤Pb超标程度反而较低；蔬菜、粮油和茶叶产地土壤中Ni超标程度较高，果品产地中Ni超标程度也相对较低。另外，蔬菜和粮油产地土壤Hg超标程度较高，而果品和茶叶产地土壤中Hg超标程度则偏低。从而显示出，不同的作物产地，土壤超标的特征也有较明显的区别。
|
|||
|
|
（二）主要作物小麦产地土壤超标程度分析
|
|||
|
|
本次对样本量超过15的作物产地的土壤环境质量状况进行了统计分析。统计和分析结果如表6-72和表6-73所示。根据统计分析的结果，作出小类作物产地土壤超标程度的综合对照图6-11。
|
|||
|
|
图6-11 作物小类产地土壤超标程度对照图
|
|||
|
|
表6-72 作物小类产地土壤超标程度原始评价
|
|||
|
|
表6-73 作物小类产地土壤超标程度分析结果
|
|||
|
|
表6-73 作物小类产地土壤超标程度分析结果（续）-1
|
|||
|
|
茭白产地的土壤超标程度最高，青菜、浦瓜、油菜、胡柚产地土壤超标程度次之，西兰花和萝卜最小。各类作物产地土壤超标程度排序如下：茭白＞青菜＞浦瓜＞油菜＞胡柚＞春茶＞晚稻＞番茄＞杨梅＞文旦＞柑橘＞梨＞夏茶＞葡萄＞毛豆＞包心菜＞早稻＞西兰花＞萝卜。
|
|||
|
|
四、农产品产地土壤环境的空间分析
|
|||
|
|
（一）农产品产地环境的全局趋势分析
|
|||
|
|
1.F元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中F元素含量变化全局趋势见图6-12。由图6-12可见，嘉兴市东北部地区，台州市东部地区以及衢州市部分点位土壤F含量较其他地区高，其总体趋势为东北、西南两端较高，而位于中部的绍兴，金华及衢州市东部土壤F含量较低。土壤中F含量最高的点出现在衢州市。
|
|||
|
|
2.Se元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Se元素含量变化全局趋势见图6-13。调查区土壤Se含量呈现出明显的西高东低的趋势。Se含量较高的监测点主要分布在衢州市开化与深山县交界的区域。宁波市慈溪县东南部也有部分监测点Se元素含量较高。南北方向上的变化不明显。
|
|||
|
|
图6-13 浙江省农产品产地土壤Se元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
3.Ni元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Ni元素含量变化全局趋势见图6-14。调查区土壤Ni含量变化比较平缓，其中新昌县内有3个监测点Ni含量较高，最高达80mg/kg，超过了国家二级标准。而嘉兴市土壤Ni含量普遍高于其他地区。沿嘉兴、平湖、宁波、新昌、三门县、温岭一带Ni含量较内陆地区要高，可能与成土条件有关。
|
|||
|
|
图6-14 浙江省农产品产地土壤Ni元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
4.Cd元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Cd元素含量变化全局趋势见图6-15所示。由图6-15可见调查区Cd含量呈现出西高东低、南北低，中部高的特点，但趋势并不明显。超过国家2级标准的监测点位主要分布于嘉兴和衢州市监测区内。结合超标点位分布图分析其超标的点位主要位于：①衢州东北部；②常山县中部地区；③开化县西南部地区；④诸暨市东北部部分地区；⑤嘉善县东北部部分地区。另外，其他地区也有零星超标点位分布。
|
|||
|
|
图6-15 浙江省农产品产地土壤Cd元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
5.Zn元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Zn元素含量变化全局趋势见图6-16所示。调查区土壤Zn元素含量变化趋势比较平缓，且数据剔除后的最高值均不超过国家标准，且点位分布较零散，可以推断可能与成土母质关系较为密切。
|
|||
|
|
图6-16 浙江省农产品产地土壤Zn元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
6.Cr元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Cr元素含量变化全局趋势见图6-17所示。调查区土壤中Cr元素全量的变化趋势基本为北高南低，东高西低。沿嘉兴、慈溪、新昌、临海线一带Cr含量较其他地区高，但总体上并未超过国家二级标准。
|
|||
|
|
图6-17 浙江省农产品产地土壤Cr元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
7.Cu元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Cu元素含量变化全局趋势见图6-18所示。调查区土壤中Cu含量呈现东西高，中部低，北高南低的平缓变化趋势。其监测数值较高的点主要集中在嘉善县东北部、平湖市中部、新昌县西部。最高含量为国家二级标准的1/2，但却是本区土壤Cu全量平均值的2倍，可能受成土母质的影响较大。
|
|||
|
|
图6-18 浙江省农产品产地土壤Cu元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
8.Pb元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Pb元素含量变化全局趋势见图6-19所示。调查区土壤中Pb元素含量的全局变化趋势不明显，高值点呈零散分布。
|
|||
|
|
图6-19 浙江省农产品产地土壤Pb元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
9.Hg元素含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中Hg元素含量变化全局趋势见图6-20所示。调查区土壤中Hg元素含量呈现南北高，中间低，东高西低的趋势。嘉善与嘉兴市交界区、平湖县西南部土壤Hg含量较高，可能是由于污染引起，其余高值点分布零散。
|
|||
|
|
图6-20 浙江省农产品产地土壤Hg元素含量变化全局趋势
|
|||
|
|
10.有机质含量变化全局趋势分析
|
|||
|
|
农产品产地土壤环境中有机质含量变化全局趋势见图6-21所示。调查土壤有机质含量呈现出明显的北高南低，东高西低的趋势。
|
|||
|
|
图6-21 浙江省监测区土壤有机质含量变化全局趋势
|
|||
|
|
（二）全省农产品产地土壤环境的各向异性分析
|
|||
|
|
1.F
|
|||
|
|
由图6-22可见，F元素在各方向的经验半变异函数值变化比较平缓，表明调查区F元素含量变化不大。故数据拟合采用各向同性模型。
|
|||
|
|
图6-22 浙江省调查区土壤F含量半变异值全方位立体图
|
|||
|
|
模型的拟合图形及各参数见图6-23。
|
|||
|
|
图6-23 浙江省调查区土壤全F含量半变异函数拟合模型及参数
|
|||
|
|
数据拟合采用带块金效应的高斯模型，模型的决定系数达到显著水平，表明用此模型拟合F元素的半变异值是合理的。模型的变程A0=2.02，表明在2.02个距离范围内（注：此距离为经纬度距离），监测数据存在自相关现象，即数据之间有相互影响。而当各监测点之间的距离大于2.02个距离后，数据之间无相关性。C/（C0+C）=0.59，表明数据之间的变异有59%是由数据相关性引起的。这种数据相关性可用相近相似性理论解释，即两个监测点的距离越小，其所含同一种物质的量应越相近，反之，则相近性或相关性就越小。而41%是由数据的随机性引起的。这种随机性包括数据测量的误差、小于最小步长h的监测点的实测值以及其他无法解释的因素等。此外，研究范围的尺度选择也是造成块金效应即C0值较大的一个重要因素。因为在大尺度范围内研究某种现象可能会掩盖其在小尺度上的变异。
|
|||
|
|
2.Se
|
|||
|
|
图6-24为Se元素全方向数据半变异值图（注：监测数据经过了平方根变换）。由图6-24可见，调查区土壤全Se的半变异值呈现出明显的波动性，半变异值随步长的增加而快速上升，但当步长距离达0.9左右时又迅速下降；当步长达到1.6时，又开始上升。可见，Se元素在较小尺度范围内表现出较强的变异性（步长距离小于0.9）（图6-25）。而在较大尺度上则又表现为数据变异性变小（图6-24）。因此，土壤Se元素的活动变程比F等元素要小。
|
|||
|
|
图6-24 浙江省调查区土壤Se含量全方位半变异值
|
|||
|
|
图6-25 浙江省调查区土壤Se含量全方位半变异值三维立体图（最大步长分组0.85）
|
|||
|
|
根据图6-25的半变异值图形，采用高斯模型模拟半变异值，其参数如下：
|
|||
|
|
主轴方向：北偏东76°，C0=0.2942，C/（C0+C）=0.5008，A0=0.53
|
|||
|
|
图6-26为根据半变异函数模型，采用模拟值法计算的调查区全Se含量三维立体图。图中带斜线部分为监测区。
|
|||
|
|
图6-26 浙江省调查区土壤全Se含量三维立体图
|
|||
|
|
3.Ni
|
|||
|
|
浙江省调查区土壤Ni元素含量变化较均匀，不呈正态分布（图6-27）。
|
|||
|
|
图6-27 浙江省调查区土壤Ni元素含量频率分布
|
|||
|
|
图6-28为Ni元素半变异函数三维全方位立体图。Ni在北偏东64°变异性最小，连续性最强，而在北偏东154°时连续性最弱。这种连续性的变化可能与浙江省的地形及河流流向有关系。图6-29为浙江省3维地形图模拟图，图6-30为浙江省土壤监测区主要河流流向遥感影像图。
|
|||
|
|
图6-28 Ni元素半变异函数三维全方位立体图
|
|||
|
|
图6-29 浙江省地形三维模拟图
|
|||
|
|
图6-30 浙江省调查区主要河流流向遥感影像图
|
|||
|
|
图6-31是Ni元素在4个方向上的半变异函数曲线。
|
|||
|
|
图6-31 浙江省调查区土壤Ni元素全量半变异系数
|
|||
|
|
Ni元素在北偏东154时变异波动性最强，说明在此方向上监测数据在短距离内有较大地变异，而随着尺度变大，数据变异性变小。这种结果可能主要是由于地形的变化引起的。
|
|||
|
|
用指数模型模拟半变异函数，结果为：C0=51.9，C0+C=294.69，A0=6.03。经拟合的模型r2=0.706，达显著水平，C/（C0+C）=0.826，表明数据的空间自相关是数据变异的主要原因，而由误差和小于最小步长尺度监测点监测值引起的误差仅占17%。
|
|||
|
|
4.Zn
|
|||
|
|
调查区土壤Zn全空间半变异三维立体图如图6-32所示（注：数据经过了LOG变换）较平缓。故半变异函数拟合采用各向同性模型，其拟合图及参数如图6-33所示。
|
|||
|
|
图6-32 浙江省监测土壤Zn全空间半变异三维立体图
|
|||
|
|
图6-33 浙江省调查区土壤全Zn半变异函数拟合图
|
|||
|
|
由图6-32可见，调查区土壤全Zn含量各向异性变化很小，即数据空间变化
|
|||
|
|
拟合采用球形模型，C/（C0+C）=0.60，表明由于空间变异产生的监测值变化占了主导地位，但其数据的随机性也不容忽视。A0=1.58，可见其空间自相关距离远低于土壤Ni，也就是说调查区土壤全Zn含量的变化与地形的关系不大。受水文条件的影响也较小。
|
|||
|
|
5.Cr
|
|||
|
|
调查区土壤Cr含量不呈正态分布，各数值段分布较均匀（图6-34）。
|
|||
|
|
图6-34 浙江省调查区土壤Cr（全量）含量频率分布
|
|||
|
|
图6-35为监测区土壤Cr（全量）全方位半变异值三维立体图，图6-36是4个方位上的半变异函数图（容限度为22.5°）。其数据连续性最强的方位是北
|
|||
|
|
图6-35 浙江省调查区土壤Cr（全量）全方位半变异值三维立体图
|
|||
|
|
图6-36 四个方位上的半变异函数图（容限度为22.50）
|
|||
|
|
偏东58°，出现波动方位是北偏东148°。可见，其半变异函数的各向异性与Ni变化基本一致，或者说土壤Cr的变化与地形、地势及浙江省的水分条件的变化有较密切的关系。
|
|||
|
|
半变异函数的拟合模型为带块金方差的结构指数模型，其参数值如下：
|
|||
|
|
C0=254.0000，C0+C=1336.7058，C/（C0+C）=0.81，结构化变程=5.7820，表明数据自相关性较强，随机因素所占比重较小。
|
|||
|
|
6.Cu
|
|||
|
|
由图6-37和图6-38可见，土壤Cu的变异性和Ni，Cr的变异趋势相同。这有可能都受到某一因素的强列影响。
|
|||
|
|
图6-37 浙江省调查区土壤Cu半变异值全方位三维立体图（Cu数据经过平方根变换）
|
|||
|
|
图6-38 浙江省调查区土壤Cu 4个方位半变异值图
|
|||
|
|
半变异值的拟合函数采用指数模型，其参数值如下：C0=0.0296，C0+C=0.1266，C/（C0+C）=0.766，结构化变程A0=7.209，R=0.01**，说明数据自相关性很强。
|
|||
|
|
7.Pb
|
|||
|
|
调查区土壤Pb的半变异值和各向异性较差，在各个方向上主要是以各向同性为主，这一点可由图6-39看出。因此，在对半变异函数进行拟合时，采用带块金效应的各向同性模型，如图6-40所示，模型的参数如下：
|
|||
|
|
图6-39 浙江省调查区土壤Pb半变异值全方位三维立体图
|
|||
|
|
图6-40 浙江省调查区土壤Pb半变异函数拟合图
|
|||
|
|
C0=36.6，C0+C=119.6，变程A0=0.83，r2=0.823，
|
|||
|
|
C/（C0+C）=0.694
|
|||
|
|
由此可见，土壤Pb元素的连续性并不强，变程较以上分析的几个元素也是最短的，表明土壤Pb元素含量不只与成土母质有关，还与外界其他因素有密切的关系，如大气Pb沉降等。
|
|||
|
|
8.Hg
|
|||
|
|
调查区土壤Hg元素的半变异性随着变异距离h的增加呈现明显的波动性（图6-41）。图6-42是Hg元素的经验变异函数值图，可见，Hg元素在变异距离<0.65时，其变异性随距离h的增加而增加，当h>0.65时，变异性又开始下降。故变异模型采用带块金效应的波动和线形模型进行拟合，其参数值如下：
|
|||
|
|
图6-41 浙江省调查区土壤Hg元素半变异值全方位各向异性三维立体图
|
|||
|
|
图6-42 浙江省调查区土壤Hg元素经验变异函数及其拟合模型图
|
|||
|
|
块金方差：0.024；
|
|||
|
|
波动模型：比例0.05，长度0.1355，各项异性比1.01，角度42.5°；
|
|||
|
|
线形模型：坡度0.00105，各项异性比2，角度161.6°。
|
|||
|
|
9.Cd
|
|||
|
|
图6-43表明，Cd的各向异性较弱，故半变异函数拟合采用各向同性模型，模型的参数拟合图形及参数如图6-44所示。
|
|||
|
|
图6-43 浙江省调查区土壤Cd半变异值各向异性三维立体图
|
|||
|
|
图6-44 Cd拟合半变异函数图
|
|||
|
|
球形模型：C0=0.0179，C/（C0+C）=0.50，A0=0.79，r2=0.827。可见，Cd的半变异性较弱，而随机性因素或人为影响对Cd的影响较大。
|
|||
|
|
图6-45是采用结构模拟法模拟的Cd含量变化三维图，图中黑线圈定部分为监测区。
|
|||
|
|
图6-45 Cd含量变化三维模拟图
|
|||
|
|
10.有机质
|
|||
|
|
图6-46表明，有机质半变异函数值也表现出波动性，其变异性与Hg元素非常相似。其变异函数的拟合采用带块金效应的波动模型，参数如下（图6-47）：
|
|||
|
|
图6-46 有机质各向异性三维立体图
|
|||
|
|
图6-47 有机质经验变异函数曲线及拟合结果
|
|||
|
|
块金效应误差变异参数为0.45，波动模型参数为：比例0.84，长度0.16，各向异性比率为1.25，角度55°。用模型模拟的调查区土壤有机质含量变化如图6-48所示。
|
|||
|
|
图6-48 浙江省调查区有机质变化趋势三维立体图
|
|||
|
|
五、影响土壤环境质量因素分析
|
|||
|
|
（一）地质环境因素
|
|||
|
|
1.土壤重金属背景值的影响
|
|||
|
|
土壤中的化学元素主要来自成土母岩。母岩是经过长期的物理、化学、生物和人类活动的风化成土作用逐步形成的。在此过程中，化学元素发生了溶解、沉淀、氧化、还原、淋溶、交换、吸附等反应。
|
|||
|
|
根据当年浙江农业大学环境保护系对浙江省土壤重金属背景值研究认为，成土母质对土壤中重金属元素的自然含量变异起决定性的作用。此外，元素的地球化学特征行为影响土壤中各微量元素的含量。
|
|||
|
|
本次所采土壤样中，衢州地区的土壤镉平均含量最高，超标率达到29.8%，其中最高值达2.798mg/kg，是标准值的9.33倍。事实上，据调查，采样点附近并没有镉的污染源，镉含量较高主要是由于母质的原因。衢州市土壤的镉含量居于全国多个城市的首位，其背景值高达0.344mg/kg，土壤中Cd、As、Cr等元素的含量也偏高，这与该地区石灰岩、玄武岩等母质分布较广有关。因为以石灰岩母质发育的土壤中镉含量最高，与其他各个母质发育的土壤有显著差异。
|
|||
|
|
另外，与浙江省其他地区相比，嘉兴市土壤中镍的含量也比较高。本次采样嘉兴土壤镍超标率有21.4%，最大值为标准值的3.75倍。同样，当地也并无镍污染源，也是土壤发育母质的原因。该地母质多以长江冲积物为主，而长江冲积物含镍量较高，仅次于石灰岩。
|
|||
|
|
2.地质污染源
|
|||
|
|
在岩石圈深部由于岩浆作用、变质作用及其他各种复杂的地球化学过程，可能形成重金属富集的工业矿床，其化学元素浓度非常高。这类矿床是浓集的重金属进入地表生态系统的重要来源。在矿床附近矿化层上发育的土壤、由矿床附近流出的富含重金属的地下水在流动过程中形成的分散晕上发育的土壤、被搬运的矿化物质为母质所发育的土壤上重金属含量往往异常高。关于这个问题本项目不作更多的叙述。
|
|||
|
|
（二）农田耕作的影响
|
|||
|
|
农田土壤是经过人类长期耕种的。研究表明，土壤进行人为翻耕后，重金属含量有一定的变化。例如，人们认为，土壤汞含量增加的主要原因是土地的耕种，使得有机质在表层有明显积累，汞便以有机化合物络合态存在于表土层。长时期免耕可引起土壤表面有机质、磷、交换性钙、镁、钾的增加。Shumau（1985）报道，耕作对Mn、Zn总量影响不大，非耕作土壤中Cu、Fe量比耕作土壤少，可能由于耕作使Cu、Fe从底土运送到表土。一般认为，Cd、Hg、As、Cu、Pb等元素随农田的耕作、化肥的施用，在土壤中含量有所增加，尤其是水稻土，在不断灌溉、施肥、集约耕作管理下，土壤中元素含量变化显著。
|
|||
|
|
以浙江省的水稻土为例，全省水稻土面积约占土壤总面积的22.0%。它是在人为条件下淹水种稻，进行周期性灌、排、施肥、耕耘、轮作下逐步形成的。这些过程改变了土壤的整体性状，其最显著的成土作用是耕作层激烈的氧化—还原交替所显示的“假潜育过程”。水稻土母质虽然不一，但经过施肥长期栽种后，土壤中有机质含量趋于稳定，pH、盐基饱和度和阳离子交换量变化也很小。土壤中铅的含量居各类土之首，表层达26.92mg/kg，汞含量达0.179mg/kg，镉含量达0.158mg/kg，仅次于黑色石灰土。上述元素在土壤中含量高与水稻土富含有机质有关。另外，镉与化肥（磷肥等）施用有关。
|
|||
|
|
除了耕作外，种植的植物、耕种的方式、水土流失对土壤特性也有影响。自古以来的水旱轮作与豆科绿肥轮作等，都有利于肥力的发展，多熟制的多次耕作可促进土壤加速熟化与良好土壤性状的发展，通过对土壤有机质、pH，从而影响土壤的元素背景值。
|
|||
|
|
（三）外源污染
|
|||
|
|
1.土壤污染方式
|
|||
|
|
（1）大气污染影响。“九五”期间浙江省共排放燃烧废气16874.10亿标m3，工艺废气10172.31亿标m3，排放烟尘142.25万t，工业粉尘297.19万t。废气中的污染物和烟尘、粉尘通过干沉降、湿沉降转移到土壤中，影响土壤质量。在某些污染源，例如有色金属、黑色金属的冶炼厂、水泥厂等附近，大气污染物的沉降对土壤的影响较早地引起人们注意。20世纪90年代中期，据浙江煤山水泥工业集中地区的测定发现，受水泥粉尘的影响，当地降尘量达85.3～105.4t/km2月。由于碱性水泥粉尘的沉降，厂周围土壤pH值升高，由原来土壤的6.5以下，升高到7.5以上，甚至高达8.1。这种升高与污染持续时间和生产规模（即排放量）明显相关。投产于1965年的长广水泥厂周边土壤pH升至7.9～8.1，投产于1977年的浙江水泥厂周边升至7.2～7.9，而投产最迟（1985年）的煤山水泥厂周边则仅升至6.8～7.0。
|
|||
|
|
除了污染源附近的影响外，还有污染源排放的大气污染物对更大空间范围的土壤影响效应长期累积影响。空气中的颗粒物，特别是小的颗粒物，虽然从绝对量上看不大，但远距离输送和长期影响的效应也是可观的。以北京地区为例，大气颗粒物中重金属浓度最高不超过0.001mg/m3。但据李春兰等（1992）研究，北京20世纪50年代前土壤的汞背景值主要来自于母岩，是自然本底水平；50年代后随着工业化和含汞农药施用，土壤汞的背景水平增高，达到自然本底2倍以上；80年代后的连续监测表明，土壤汞的水平又有上升，郊区增加速度最高达0.0026mg/kg·a，分析其主要来源即为大气中飘尘和降尘。国外学者也认为，在引起土壤重金属积累的途径中，由于大气沉降向土壤输入的作用尤为影响时期长、尺度大。
|
|||
|
|
重金属等污染特通过大气向更大范围传输、沉降、不仅增加土壤污染元素含量，而且可被作物地上部分吸收、富集，对农产品安全构成威胁。大气污染对土壤和作物的这种时间和空间尺度上的影响，很值得我们进一步认识和重视。
|
|||
|
|
（2）水污染影响。“九五”期间浙江全省排放工业废水607001万t，其中含氰化物274.88t、汞0.25t、镉5.39t、六价铬159.86t、砷23.43t、铅88.30t、石油类11741.8t、挥发酚799.23t。进入水体的这些污染物可能通过灌溉等方式进入农田、污染土壤。
|
|||
|
|
特别是污水灌溉，虽然节约了水资源，对污水中肥效加以了利用，但同时污水中包括重金属在内的各种污染物也可能造成土壤污染。为防止灌溉水对土壤和作物的污染，我国颁布了“农田灌溉水质标准”。
|
|||
|
|
（3）固体废物影响。“九五”期间浙江省共产生工业废物6679.35万t，处置率为10.57%，储存率为17.74%。截止“九五”末，全省累计储存固废4322.47万t，历年累计占地1502.66万m3。以2000年为例，共产生工业固废1576.51万t，其中冶炼废渣57.96万t、粉煤灰497.49万t、炉渣495.87万t、煤矸石15.64万t、尾矿178.23万t，其他废物318.35万t和危险废物12.98万t。此外，还有每年数以百万吨计的生活垃圾。
|
|||
|
|
土壤历来是固体废物的处理场所，它们的倾倒、堆积均可能使包括重金属在内的各种污染物进入土壤。比如通过降水淋洗、风力扩散等方式污染土壤。另外，固体废物的综合利用中的农业应用，也是固体废物中污染物进入土壤的一个途径。如城市污水处理厂产生的污泥、城市生活垃圾堆肥等。国家为防止这类污染先后颁布了“城镇垃圾农用控制标准”、“农用粉煤灰污染特控制标准”和“农用污泥污染物控制标准”。
|
|||
|
|
2.浙江土壤污染类型
|
|||
|
|
（1）城市和工业集中区综合污染类型。城市和工业集中区相对人口稠密，工业污染源集中，受人口、工业和交通等影响，各种废弃物排放量大，致使区域土壤中包括重金属在内的污染物含量增加。城市和工业集中区的污染是一种传统的综合型污染，既包括生活废弃物，又包括生产废弃物；既有大气污染问题，又有水污染和固体废物污染；既包括无机物污染，又有有机物污染。
|
|||
|
|
以杭州半山地区为例，半山是杭州重要工业区，在约50km2范围内有钢铁、电力、机械、建材、轻纺等大中型省市企业17家和400余家区以下企业，人口约15万人，“九五”期间每年排放废气444.6亿标m3、烟尘和粉尘9453t、废水7714万t，仅杭钢2000年废水排放的酚即为0.717t、氰化物1.60t、石油类169.03t、锌10.74t、铅1.136t。此外历年废渣堆放，占地6.67hm2。据当年对流经该地区运河（杭州段）义桥的水质和底泥监测，某些重金属（铅、锌、汞）污染严重（表6-74）。
|
|||
|
|
表6-74 运河义桥水质和底泥重金属监测结果
|
|||
|
|
历史上这一地区又有污水灌溉和污泥使用习惯等，使土壤受到不同程度的污染。表6-75是当时浙江农业大学环境保护系在半山地区采集、测定的水稻土平均重金属含量结果。经比较，半山地区水稻土平均重金属含量，各重金属元素均明显高于杭州水稻土背景值，特别是铅、锌、汞、镉接近背景值2倍或2倍以上。
|
|||
|
|
表6-75 半山地区水稻土平均重金属含量
|
|||
|
|
（2）乡镇企业污染类型。改革开放以来，浙江的乡镇企业有了长足的发展，其门类齐全，产值为工业产值的3/4，对促进农村经济发展，提高城乡人民生活水平，起了非常积极作用。但同时也产生了对农业环境的污染问题。
|
|||
|
|
乡镇企业分布在乡村，星罗棋布，和农业环境交错在一起，多数规模小，污染型企业（电镀、印染、造纸、小冶炼）占了相当比重。不少乡镇企业设备简陋、资金缺乏、技术力量薄弱，加上环保意识淡薄，“三废”往往缺乏治理，任意排放，造成附近农田和农作物的污染。据浙江省最近的一次乡镇企业污染源调查显示，浙江省乡镇企业的废水排放量占全省工业废水的1/3，其中氰化物量占全国乡企排放量的41.72%，重金属（铅、汞、镉、铬）占全国乡企排放量的39.77%。浙江省乡镇企业的废气排放量占全省工业废气的44.29%，烟尘排放占全省工业排放的75.69%，工业粉尘占全省工业企业排放的90.10%。浙江省乡镇企业的固体废弃物排放量占全省工业固废排放量的96.41%。
|
|||
|
|
乡镇企业因规模较小，其污染常为点污染，但有些地区，往往有众多同类小企业，且分布比较密集，也可形成小片区域污染。
|
|||
|
|
如富阳的环山乡，个体小高炉炼铜，没有环保设施，以冶炼厂和铜厂下脚料为原料，成分极其复杂，小高炉排出的烟尘含大量重金属，飘落在周围农田。这些企业的原料露天堆放，冶炼产生的废渣随地乱堆，当地60%左右的农田受到污染。陈家畈、谷畈、朱家坞畈土壤的锌浓度依次为494mg/kg、868mg/kg、1040mg/kg，土壤水溶性铜高达902.83mg/kg，严重的土壤重金属污染，导致粮食大幅度减产，有的甚至颗粒无收。农作物也受到污染，生产出的黄豆水溶性铜达475.43mg/kg。
|
|||
|
|
（3）矿山开发污染类型。在有色金属矿藏开采过程中，内生地球化学异常转化为人为表生地球化学异常，导致土壤污染。矿区土壤重金属含量的普遍特征还表现为各种元素含量的相关显著。
|
|||
|
|
温州安下铅锌矿每年产生的大量矿山废渣尾矿堆放，开矿20年，废渣堆放占地1.3hm2，经日晒、雨淋、风吹，渗滤水中重金属不断向周围农田浸蚀，使土壤受到铅、锌、镉等的污染。其矿山排放口下沿河4km的土壤含镉浓度0.42～8.63mg/kg，全部超过土壤环境质量二极标准，其中55.6%的超三极标准，生产的蔬菜、水稻也受到了污染。
|
|||
|
|
绍兴平水铜矿附近水稻土用尾砂废水灌溉后，铜、锌含量有所升高，虽没有达到危害作物生长的程度，但尾矿废水对部分土壤酶活性有较强的抑制作用，使土壤有机残体分解速率减慢，使污灌农田土壤有机含量明显增加。同时，铜矿尾砂废水含有大量硫酸盐，长期污灌，使土壤硫（特别是水溶性和吸附性硫）含量大幅度升高。土壤硫和有机质含量明显提高后，在淹水条件下，农田氧化还原电位急剧下降，同时产生大量对水稻根系有毒的硫化物（硫化氢等），导致土壤发黑、糊烂、发臭，特别是夏季高温下，这种作用更加强烈。水稻根系受到硫化物等一些还原性物质毒害而生长不良，严重的甚至死亡。
|
|||
|
|
（4）废弃物利用污染类型。该类型污染物往往是通过灌溉、施肥方式进入土壤的，从形式上看，是在农业生产活动过程中引入的，似乎很像“内源污染”，但是作为这种方式的本意，是为了处置生产和生活中产生的废弃物，就“农业生产”来说是一种被动，本质上说来还是属“外源污染”。
|
|||
|
|
对许多产生量很大的污染物，例如污水、污水处理厂污泥、生活垃圾等，将其农用，当然是一种比较经济的处理方法，可以节约处理经费，有效的利用废弃物资源。但是，应特别注意的是“安全利用”，如果不注意使用过程中的安全那就会造成土壤污染。
|
|||
|
|
我国污水灌溉有较长的历史，特别是长江以北干旱缺水地区。浙江也有一些地区有污水灌溉。例如衢化公司合成氨分厂废水中因含有一定量的氨，而被农民引作灌溉，废水中一些重金属和其他污染物同时被引入土壤。据统计该分厂废水中污染物排放量（1988）为铅 1.22t/a、镉 0.056t/a、砷 0.86t/a、铜 1.74t/a、挥发酚2.67t/a、氰化物170.39t/a、石油类34.80t/a。
|
|||
|
|
随着我国城市污水处理厂的建设，污水处理厂污泥的处置是一难题，污泥量大，处理困难，农业应用无疑是一个出路，但同时，污泥中包括重金属在内的污染物也被引入土壤。浙江一些地方利用污泥生产复合有机肥，所见报道中均只关心其肥效的试验，而没有关于重金属的含量分析测定结果。据京津的研究测定，某些污水处理厂污泥中，重金属含量还是不低的。土壤重金属累积量直接受污泥中金属浓度和总施用量的制约。应用城市垃圾堆肥也会使土壤重金属积累。
|
|||
|
|
（四）内源污染
|
|||
|
|
农业生产中土壤的内源污染主要是生产过程中长期使用化肥、农药等引起的污染。这些农用化学物质是为了农业生产正常进行、稳产高产主动引入的，是作为农业生产资料使用的，我们将其产生的污染称为内源污染。
|
|||
|
|
浙江化肥使用量较大，20世纪80年代中期平均为400kg/hm2，到90年代中期达609kg/hm2，有机肥和化肥使用比重为49.5∶50.5。浙江化肥使用中一个大问题是施用量与需求量失调，氮、磷、钾三者投入和需求相比，氮过量31%，磷（P2O5）过量12.29%，钾（K2O）不足11.31%。氮肥的施用在20世纪90年代逐年递升，从1990年的288.3kg/hm2到1996年446.8kg/hm2，随后逐渐稳定，大致保持在350～400kg/hm2。磷肥的施用在1990年为88.7kg/hm2，之后逐渐上升，1992年后在110～135kg/hm2波动，最高的2004年达到134.6kg/hm2（方利平等，2008）。
|
|||
|
|
氮肥的过量使用可能导致农产品（主要是蔬菜）的硝酸盐污染，而以磷矿为原料的磷肥往往附有若干重金属元素，使用过程中会污染土壤（表6-76）。
|
|||
|
|
表6-76 磷肥中重金属元素含量
|
|||
|
|
现代农业生产中大量使用农药及除草剂等，比如历史上大量使用过的有机氯杀虫剂DDT、六六六等，可在土壤中长期残留，并可在生物体内富集。浙江农药使用量水平较高，年用量为6.34万t，单位面积（每年每公顷）农药使用量是全国平均使用量的3.089倍。
|
|||
|
|
另外，农业生产过程中大量使用塑料薄膜，废旧破碎的薄膜难以回收，散落在田间土壤中，目前农用的塑料薄膜又多属难降解的，其在土壤中积累，影响土壤理化性质，也造成土壤污染。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]浙江省土壤普查办公室.浙江土壤.杭州：浙江科学技术出版社，1994
|
|||
|
|
[2]张志泉，潘武.综述环境质量评价方法.黑龙江环境通报，2004，28（3）：50～53
|
|||
|
|
[3]史舟，李艳.地统计学在土壤学中的应用.北京：中国农业出版社，2006
|
|||
|
|
[4]王学军，席爽.北京东郊污灌土壤重金属含量的克立格插值及重金属污染评价.中国环境科学，1997，17（3）：225～228
|
|||
|
|
[5]赵永存，汪景宽，王铁宇等.吉林公主岭土壤中砷、铬和锌含量的空间变异性及分布规律研究.土壤通报，2002，33（5）：372～376
|
|||
|
|
[6]张乃明，李保国等.太原污灌区土训重金属和盐分含量的空间变异特征.环境科学学报，2001，21（3）：349～353
|
|||
|
|
[7]尹君.基于GIS绿色食品基地土壤环境质量评价方法研究.农业环境保护，2001，20（6）：446～448
|
|||
|
|
[8]夏增禄.中国主要类型土壤若干重金属临界含量和环境容量区域分异的影响.土壤学报，1994，31（2）：161～169
|
|||
|
|
[9]张文具，范华义.天津市土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Ni环境标准制订.城市环境与城市生态，2002，15（3）：47～48
|
|||
|
|
[10]陈慧选，吴家华.太原市南郊区土壤8种重金属元素背景值的研究.山西农业科学，1994，22（2）：32～35
|
|||
|
|
[11]叶嗣宗.土壤环境质量分级评价.上海环境科学，1992，1（6）：39～40
|
|||
|
|
[12]李春兰.北京地区土壤中汞含量较高的原因分析.中国环境监测，1992，8（3）：78～80
|
|||
|
|
[13]方利平，张慧敏，章明奎.浙江省农业面源氮磷的时空演变和对水环境的潜在影响.浙江农业科学，2008，5：577～582
|
|||
|
|
第七章 浙江省农业土壤环境与农产品相关性分析
|
|||
|
|
第一节 不同区域、不同种植类型土壤—作物重金属含量对比分析
|
|||
|
|
一、土壤—作物重金属含量与超标评价结果对比分析
|
|||
|
|
根据调查数据绘制出浙江省全省农产品产地土壤和作物重金属超标特征对照图（图7-1）。从图7-1中可以看出，Se和As在土壤和作物中超标的差别较大，尤其是Se在土壤中含量与作物超标差距最为明显。
|
|||
|
|
图7-1 土壤和作物超标特征对照
|
|||
|
|
二、浙中地区土壤—作物重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-2中可以看出，Hg、Zn、Pb、Cu、Cr元素在浙中地区的土壤与作物中存在较好的一致性。Se元素存在明显的差异，土壤中的Se超标程度很高（相对于背景值而言，但当土壤中Se小于3mg/kg时不作为超标元素处理，本次研究均不作为超标元素对待，为表达一致采用上述方式。下同），而作物中的Se超标程度则相对较低。
|
|||
|
|
图7-2 浙中地区土壤和作物超标特征对照
|
|||
|
|
三、浙东地区土壤—作物重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-3中可以看出，Cd、Pb、As在浙东地区的土壤及作物中分布特征较为一致，而Se、Ni存在较为明显的差异。
|
|||
|
|
图7-3 浙东地区土壤和作物超标特征对照
|
|||
|
|
四、浙北地区土壤—作物重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-4可以看出，Cu元素在浙北地区的土壤与农作物中的分布规律具有较好的一致性，而Se、Hg的差异较为明显。土壤中的Se、Hg超标程度较高，作物中的Se、Hg超标程度却较低。
|
|||
|
|
图7-4 浙中地区土壤和作物超标特征对照
|
|||
|
|
五、茶叶产地土壤—茶叶重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-5可以看出，Cr、Cu、Ni、Pb、As、Hg元素在土壤、作物中的分布均存在较好的一致性，而Se的差异比较明显。土壤中的Se超标程度很高，茶叶中的Se超标程度却很低。
|
|||
|
|
图7-5 茶叶产地土壤和茶叶超标特征对照
|
|||
|
|
六、粮油产地土壤—粮油重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-6中可以看出，Pb、Hg元素在土壤、作物中存在较好的一致性，其他元素的一致性不明显。
|
|||
|
|
图7-6 粮油产地土壤和水稻、油菜超标特征对照
|
|||
|
|
七、果品产地土壤—果品重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-7可以看出，土壤及作物中的Cu、Zn元素的超标呈一定的一致性，即土壤中超标程度高，作物中超标程度也高，土壤中超标程度低，作物中超标程度也低。Se、Ni、Cr元素具有明显的不一致性，土壤中的Se超标程度高，而作物中的Se超标程度却低；土壤中的Ni、Cr超标程度较低，而作物中的Ni、Cr超标程度则相对偏高。
|
|||
|
|
图7-7 果品产地土壤和果品超标特征对照
|
|||
|
|
八、蔬菜产地土壤—蔬菜重金属含量与超标评价对比分析
|
|||
|
|
从图7-8可以看出，Cd、Cr、Cu元素在土壤与作物中呈现较好的一致性，而Hg、As、Pb的一致性较差，Hg在土壤中超标程度较高，而在作物中超标程度较低；As、Pb在作物中超标程度较高，而在土壤中超标程度较低。
|
|||
|
|
图7-8 蔬菜产地土壤和蔬菜超标特征对照
|
|||
|
|
第二节 土壤—作物连续体中重金属含量相关性分析
|
|||
|
|
一、土壤Cd含量与作物Cd含量的关系
|
|||
|
|
表7-2、表7-3是进行方差分析的结果。
|
|||
|
|
表7-2 影响作物对Cd吸收的因素方差分析（考虑土壤Cd全量）
|
|||
|
|
表7-3 影响作物对Cd吸收的因素方差分析（考虑土壤Cd有效态）
|
|||
|
|
由以上两表可见，作物Cd含量与土壤Cd有效态及土壤Cd全量含量均有极显著的关系，且作物品种不同，对Cd的吸收能力也有显著的差别。但由于作物对Cd元素吸收除与土壤中Cd含量及作物自身条件有关外，还受到其他很多因素的影响，如降水、温度等，所以仅以以上两个因素构建方程不能满足实际的需要。
|
|||
|
|
由图7-9可见，调查区土壤Cd含量一般在0.15～0.4mg/kg之间，土壤Cd含量较高的区域大多出现在柑橘种植区，但柑橘含Cd量并不高。这说明柑橘对Cd的吸收能力较差，梨、胡柚等水果也表现出同样的特征。而茶叶、油菜、晚稻等作物对Cd的吸收能力较强。
|
|||
|
|
图7-9 浙江省不同作物对土壤Cd吸收能力三维立体比较
|
|||
|
|
图7-10是萝卜、油菜、晚稻对Cd吸收能力的比较。相对而言，油菜吸收Cd的能力较其他两种作物差，这可能是由于油菜生长期短的原故，晚稻对Cd的吸收能力表现得较分散，可能是其他因素影响了晚稻对Cd的吸收，表7-4的方差分析结果也验证了这一点。这也间接说明了晚稻的种植区域（绍兴、嘉兴）存在一定的种植条件的差异。萝卜对Cd的吸收能力介于这两者之间。
|
|||
|
|
图7-10 浙江省调查区萝卜、油菜、晚稻对Cd吸收能力的比较
|
|||
|
|
表7-4 不同地区及土壤Cd含量对作物Cd含量影响程度的方差分析
|
|||
|
|
二、土壤Cr含量与作物Cr含量的关系
|
|||
|
|
表7-5、表7-6是影响作物对Cr吸收因素方差分析，可见，各因素对土壤Cr的吸收并没有表现出显著的影响。这一点从图7-11更能反应出来。图7-11表明，作物对Cr的吸收杂乱无章，并未表现出规律性。
|
|||
|
|
表7-5 影响作物对Cr吸收的因素方差分析（考虑土壤Cr全量）
|
|||
|
|
表7-6 影响作物对Cr吸收的因素方差分析（考虑土壤Cr有效量）
|
|||
|
|
图7-11 不同作物种类对土壤Cr吸收能力比较三维立体图
|
|||
|
|
三、土壤Cu含量与作物Cu含量的关系
|
|||
|
|
比较土壤Cu含量与作物Cu含量关系，可以发现有6.7%的作物Cu含量大于其相对应的采样地土壤Cu含量，28.3%作物Cu大于其采样点土壤有效Cu含量，可见，这一部分作物Cu明显不是来源于土壤。也就是说作物中的Cu元素必然有其他的输入途径。剔除作物Cu大于土壤Cu的数据后再进行方差分析，结果见表7-7。可见，不同的作物种类，不同的种植区域及不同的土壤Cu含量都会对作物Cu含量产生显著的影响。而从表7-8可见，作物种类不同，对Cu的吸收能力也不同，但土壤有效Cu含量并不对作物Cu含量造成直接影响，这也更说明了作物Cu有其他的输入途径。
|
|||
|
|
表7-7 影响作物对Cu吸收的因素方差分析（考虑土壤Cu全量）
|
|||
|
|
表7-8 影响作物对Cu吸收的因素方差分析（考虑土壤有效态Cu）
|
|||
|
|
四、土壤Ni含量与作物Ni含量的关系
|
|||
|
|
比较作物Ni含量与土壤Ni含量可知，仅有3个点位作物Ni含量大于土壤Ni含量。这可能是由于系统误差造成的。表7-9是影响作物对Ni元素吸收的各因素方差分析（注：作物Ni数据经过了log变换）。可见，土壤的pH、有机质含量及土壤Ni含量都会显著影响作物对Ni吸收。
|
|||
|
|
表7-9 影响作物对Ni吸收的因素方差分析（考虑土壤Ni全量）
|
|||
|
|
作物种类不同，其对Ni的吸收能力并未表现出显著的差异（相关系数r=-0.5）。由于没有土壤有效Ni的测定数据，因此，土壤有效态Ni与作物Ni含量的相互关系无法分析。
|
|||
|
|
五、土壤Pb含量与作物Pb含量关系
|
|||
|
|
由相关系数（表7-10）及方差分析结果（表7-11、表7-12）可见，作物Pb含量与上几个因素并不存在显著的相关性。图7-12、图7-13也证实了这一点。由此可见，作物中的Pb主要来源并非土壤，而是大气沉降。
|
|||
|
|
表7-10 土壤pH、有机质及Pb含量与作物Pb含量相关系数
|
|||
|
|
表7-11 影响作物对Pb吸收的因素方差分析（考虑土壤Pb全量）
|
|||
|
|
表7-12 影响作物对Pb吸收的因素方差分析（考虑土壤有效态Pb）
|
|||
|
|
图7-12 土壤Pb含量与作物Pb含量关系
|
|||
|
|
图7-13 土壤有效态Pb与作物Pb含量关系
|
|||
|
|
六、土壤As含量与作物As含量关系
|
|||
|
|
从调查结果可见，只有1%样点的作物As含量大于土壤As含量，这可能是由于检测误
|
|||
|
|
差所致。同时也说明了作物As主要来源于土壤。剔除这几个点后进行方差分析，结果如表7-13所示。
|
|||
|
|
表7-13 影响作物对As吸收的因素方差分析（考虑土壤全量）
|
|||
|
|
可见，作物As含量与土壤的pH、有机质含量及土壤As全量都有显著的相关性（注：作物As含量数据经过了平方根变换，以保证数据的正态分布性），与作物种类关系不密切。
|
|||
|
|
七、土壤Hg含量与作物Hg含量关系
|
|||
|
|
从表7-14方差分析结果可见，作物Hg含量与土壤的pH、有机质含量及全Hg含量均有显著的相关性，而与作物种类关系并不密切。比较土壤有效Hg含量与作物Hg含量可见，有18.99%的作物Hg含量大于土壤有效Hg含量，再从两者的相关系数r=0.1725可见，两者的相关性不强。
|
|||
|
|
表7-14 影响作物对Hg吸收的因素方差分析（考虑土壤Hg全量）
|
|||
|
|
八、土壤Se含量与作物Se含量关系
|
|||
|
|
由表7-15可知，不同作物品种、土壤Se含量不同都会显著影响作物对Se的吸收。
|
|||
|
|
图7-14为浙江省农产品产地土壤Se含量及不同作物Se含量三维立体图，图中X坐标为作物种类，Y坐标为土壤Se含量，Z坐标为作物Se含量。
|
|||
|
|
图7-14 不同作物种类对土壤Se吸收能力比较三维立体图
|
|||
|
|
由图7-14可见，各种作物对Se元素的吸收能力不相同，也即方差分析表现出的明显差异性。毛豆、四季豆、萝卜等蔬菜及葡萄、胡柚、柑橘等水果对Se的吸收能力都较差，西兰花和包心菜对Se的富集能力较强。
|
|||
|
|
表7-15 影响作物对Se吸收的因素方差分析（考虑土壤Se全量）
|
|||
|
|
图7-15是早稻和晚稻在土壤Se含量在127～350μg/kg之间时对Se的吸收能力的比较，可见，在此范围内，早稻对Se的吸收能力总体上大于晚稻。
|
|||
|
|
图7-15 早稻和晚稻对Se吸收能力比较
|
|||
|
|
图7-16是晚稻对Se的吸收能力图，可见，晚稻Se含量随土壤Se含量增加而增加的趋势较明显。由于早稻监测区土壤Se含量最高只达到了400μg/kg左右，小于晚稻监测区，因此，当土壤Se含量大于400μg/kg时，早稻和晚稻对Se吸收能力无法比较。
|
|||
|
|
图7-16 土壤Se含量与晚稻Se含量关系图
|
|||
|
|
第三节 影响农产品安全其他主要因素探讨
|
|||
|
|
一、大气污染对农产品重金属污染影响探讨
|
|||
|
|
（一）大气气溶胶细颗粒的影响
|
|||
|
|
1.定义
|
|||
|
|
大气中的重金属主要以气溶胶的形态存在。大气气溶胶是指固体或液体颗粒，或兼而有之，在气体介质中的悬浮体系。这些颗粒物在该体系中沉降速度很小，其动力学当量直径≤100μm。气溶胶中动力学当量直径≤10μm的称可吸入颗粒，这类粒径较小的颗粒在大气中自然沉降很不显著，可以在大气中长时间滞留，并随大气的各种运动而产生迁移、扩散，所以又称“飘尘”。近年来，国内外研究都认为可吸入颗粒中那些细小的颗粒，例如动力学当量直径≤2.5μm的细小颗粒对环境的影响和危害最为严重。
|
|||
|
|
大气气溶胶颗粒物的化学成分非常复杂，含有多种化学元素与化合物。
|
|||
|
|
2.关于大气气溶胶的相关研究
|
|||
|
|
我国目前关于大气气溶胶细粒子的研究尚处于起步阶段，还未进行系统的研究，特别是关于大气气溶胶的重金属与农产品安全的研究还是空白。但国内外已有的一些研究成果对我们开展农产品的重金属污染问题研究具有借鉴作用（Grantz et al.，2003）。
|
|||
|
|
（1）目前我国大气中细小颗粒物浓度有所增加。现在除尘已经是各类产生尘污染物排放设施必须的基本环保装置。通常除尘器除尘效率和尘的粒径有关。对较大粒径的颗粒除去效率较高，对较小的除去效率较低。据有关资料几类典型的除尘器对不同粒径的颗粒物的除去效率见表7-16。这样，经过各类除尘装置后排放到大气中的颗粒物以细颗粒为主。
|
|||
|
|
表7-16 不同粒径的颗料物的除去效率
|
|||
|
|
实际情况也是如此，王珉等（2001）对青岛大气中总悬浮颗粒物（TSP）的测定研究，各次采集的样品中，粒径≤10μm的气溶胶质量浓度占TSP总量的75%以上，而粒径≤2.5μm的细颗粒占48%以上。汪新福（1998）对北京市中心和远郊农村大气气溶胶研究表明，市中心气溶胶浓度比以前降低，但气溶胶细颗粒的质量浓度却增加；他还发现，“远郊区细粒子质量浓度增加速率比市区快”。
|
|||
|
|
气溶胶细粒子因其粒径小，悬浮性好，可以被远距离输送，从而使包含在其内的重金属进行远距离输送。国外就曾报道过镉可以从英国迁移到北欧的斯堪的那维亚（1978），英格兰西北部无镉工业污染源的城乡镉主要来自英格兰东南部和欧洲大陆（1982）。
|
|||
|
|
（2）细小气溶胶对重金属的富集因子有了明显升高。根据谢骅（2001）等的研究，北京市大气气溶胶中重金属含量和20年前相比，部分重金属质量浓度有了不同程度的下降，也有部分重金属质量浓度有了不同程度上升。但是细颗粒（≤2μm）气溶胶对重金属的富集因子则有了明显的升高（表7-17）。
|
|||
|
|
表7-17 北京市气溶胶中重金属质量浓度与富集因子变化
|
|||
|
|
这就是说目前由于大气中这些细颗粒（≤2μm）的作用，大气中的重金属更容易被气溶胶富集，即使大气中的重金属浓度相对较低，但也可以通过富集作用使气溶胶颗粒的重金属的量升高。
|
|||
|
|
田裘学等（2001）在兰州市进行的研究结果和谢骅在北京的研究结果基本上一致。田裘学等通过对兰州市气溶胶重金属元素的研究发现，铅、砷、铜、锰等体积浓度和质量浓度并不高，但在小颗粒物上的富集因子却很高。如兰州市气溶胶中的铅，细颗粒相对含量在81.15%以上，粗颗粒则在18.85%以下。
|
|||
|
|
产生这种情况的原因是因为颗粒越小，其比表面积越大之故。假定颗粒呈球形，相同重量的烟尘，粒径均为2.5μm的颗粒的表面积是粒径均为50μm的颗粒的表面积的20倍。较大的比表面积，使气溶胶细粒子对大气中的重金属有更大的富集能力。
|
|||
|
|
常辉等（2000）研究了大气气溶胶的种态，认为大气气溶胶中人为来源的元素的环境可交换态比例较高，它们通过干、湿沉降后水溶态可直接溶于水，碳酸盐态、氧化物态、有机物态可在适当条件下与环境中的其他物质发生化学反应，生成易溶于水的化合物，进入环境，环境影响极大。
|
|||
|
|
3.关于大气气溶胶颗粒物中重金属对植物影响的研究
|
|||
|
|
关于大气颗粒物中重金属通过植物地上部分途径对植物的影响的研究目前国内几乎还是空白，国外的研究也仅是初步的。
|
|||
|
|
沉降到叶面上的重金属，一部分可在降水作用下淋失，其大部分可在沉降后进入植物内部。重金属进入植物内部的途径有两种：一种是非代谢性的即由表皮渗透进入；另一种是代谢性的，即不以浓度梯度为基础的元素富集。前者是离子进入的主要途径，后者可使离子经过原生质膜进入细胞的原生质体。通过这些途径，使植物体内重金属含量增高，增高幅度受沉降速度和暴露时间的影响。
|
|||
|
|
Meidner和Mansfield（1968）测定了包括玉米、大豆、烟草在内的27种植物的气孔，这些植物的气孔张开时的平均宽度为6μm，平均气孔面积为叶面积的1.5%～2.0%，Smith（1974）的研究认为，植物叶片可以直接吸收沉降于叶表面的颗粒所携带的重金属，并使之在叶组织中积累。Kuause（1974）的撒尘试验表明，纯净的重金属及氧化物都能进入植物内部，矮菜豆叶片能吸收占喷撒量10%的金属锌或镉。在重金属排放工厂附近所做的试验中，金属锌和镉都能通过植物叶表面被植物吸收（Guderian，1986）。
|
|||
|
|
在给定的沉降速率下，植物对污染物的吸收主要取决于植物表面上颗粒物中各组分的溶解度。沉降于叶面的颗粒物组分的溶解度由于叶表面分泌羧酸和CO2溶解于叶面水膜而得到提高（Krause，1974）。
|
|||
|
|
植物体内的污染物浓度变化随植物的种类不同而有很大的不同。叶片的解剖学和形态差异是造成植物种间这种差异的主要原因。有试验表明，苤蓝中金属浓度非常低，而萝卜、番茄和蚕豆的重金属累积要比苤蓝高20倍，这是因为它们叶片形态差异造成的（Guderian，1986）。
|
|||
|
|
被植物地上部分吸收的镉既能向顶端迁移，也可以向基部迁移（Guderian，1986）。这一点在评价粮食作物和饲料作物的污染情况时必须加以考虑。从植物地上部分进入的重金属危害性往往小于由根系从土壤中吸收的重金属。营养液和砂培试验表明，植物干物质中锌浓度为500mg/kg时就会引起危害，相反由叶片吸收的锌浓度，高达几千mg/kg时仍然不会使植物受害（Guderian，1986）。镉的情况也是如此，通过叶片进入植物体内的镉浓度达几百mg/kg时并不造成可见伤害，而从根系吸收的镉低于5mg/kg时就能使植物受害（Guderian，1986）。
|
|||
|
|
4.浙江省大气气溶胶状况
|
|||
|
|
20多年来浙江省大气污染控制取得了很大成绩，消烟除尘的推进使得人为因素排放到大气中的颗粒物有了明显的减少。以燃烧产生的烟尘为例，1981年全省排放为41.8万t，2002年19.7万t。从绝对数量上看烟尘排放量下降显著，但如果从排放到大气中的烟尘的粒径角度分析问题，那情况则是另外一种结果。似乎目前还未有人注意到这个问题。
|
|||
|
|
1981年，当时浙江省几乎所有的燃烧设施都没有除尘装置。平均说来各类燃烧设施产生并排放到大气中的烟尘中粒径≤10μm的颗粒物一般占总量的20%以下，以20%计，则当年排放到大气中的粒径≤10μm的颗粒物约为8.36万t。到2002年各类燃烧设施基本上都采取了除尘措施，大粒径的颗粒被除去，排放的烟尘中≤10μm的颗粒物一般占总量的70%～80%（王珉等在青岛实际测定的结果是75%）。以70%计，2002年浙江省排放到大气中的≤10μm的颗粒物约为13.86万t。就是说，虽然2002年浙江省排放到大气中的颗粒物总量比1981年减少52.7%，但排放到大气中的≤10μm的颗粒物总量却比1981年增加65.7%。这些细小的颗粒物有较大的比表面积，能长期在大气中滞留，并随大气的运动而产生迁移扩散到更大的范围，不仅是城区郊区，而且可以扩散到广大的农村。汪新福（1998）对北京市中心和远郊农村大气气溶胶研究证明了这一推测。
|
|||
|
|
5.讨论
|
|||
|
|
以上的研究成果虽然未直接论述大气气溶胶所携带的重金属对可食农产品安全的影响，但至少有以下几点启发：
|
|||
|
|
（1）大气中细小颗粒物所携带的重金属可以通过植物地上部分（主要是叶面的气孔）进入植物体内，被植物吸收的重金属元素在植物体内可发生迁移，向上或向下传输。
|
|||
|
|
（2）大气中细颗粒气溶胶有较大的比表面积，对重金属的富集因子很高。以北京为例，与20年前相比，大气中细颗粒气溶胶对重金属的富集因子大幅度上升，上升幅度达4～12倍。
|
|||
|
|
（3）浙江省大气中的颗粒物总量比20多年前有了明显下降，但因为除尘的原因，排放到大气中的颗粒物粒径分布有了很大变化，以小颗粒为主，分析表明排放到大气中的粒径≤10μm颗粒物量反而比20多年前有了较大的上升。
|
|||
|
|
（4）小颗粒大气污染物可以随大气运动，作长距离的输送。
|
|||
|
|
大气中细颗粒增加并作长距离的输送—细颗粒对重金属富集因子上升—重金属可随细颗粒从植物地上部分进入植物体内—重金属元素在植物体内可发生迁移，可能是导致较大区域农产品重金属污染的一个重要途径，这种方式产生的农产品重金属污染是值得研究的。
|
|||
|
|
（二）酸雨的影响问题
|
|||
|
|
1.浙江省的酸雨概况
|
|||
|
|
浙江省的酸雨污染目前仍在加剧，“六五”期间浙江省的酸雨区主要分布在北半部，南部仅温州附近有零星酸雨区，且强度也比较弱；“七五”期间酸雨区迅速蔓延，浙北、浙南酸雨区基本联成一片，强度也有所加强；“八五”期间酸雨区范围进一步扩大，已覆盖了全省95%的陆地面积，并开始出现pH年均值低于4.5的重酸雨区，“九五”期间全省所有的陆地面积已全被酸雨覆盖，强度进一步加强，pH年均值低于4.5的重酸雨区的范围扩大了。进入21世纪，酸雨继续发展，强度增强。全省酸雨年平均值4.45（2002年），降水pH最低值为3.18（2001年），浙江省成了重酸雨区。
|
|||
|
|
2.酸雨对土壤重金属的影响
|
|||
|
|
（1）土壤—植物系统重金属污染研究。关于土壤—植物系统重金属污染研究一般认为，土壤不同组分间重金属分配即重金属形态是决定重金属有效性的基础，一种离子由固相形态转移到土壤溶液是土壤中增加该离子对植物有效性的前提。
|
|||
|
|
以铅为例，试验表明，无论向土壤中添加PbCl2、Pb（NO3）2，还是Pb（OAc）2，水稻中糙米的铅浓度均与土壤中交换态、碳酸盐结合态、有机络合态有显著或极显著相关，但与铁锰络合态无关。
|
|||
|
|
另外，不同的植物（及可食部分）对不同重金属的富集能力是不一样的。张海潮（2003）等的研究，水稻糙米对土壤中Cd、Pb、Cu、Zn的富集能力相差很大，其富集系数Cd为0.25、Pb为0.006、Cu为0.11、Zn为0.18，镉的富集系数是铅的41.7倍，锌的富集系数是铅的30.0倍，铜的富集系数是铅的18.3倍。作者认为，在淹水种稻情况下，土壤铅对糙米的污染可能较低。因此目前包括浙江在内的一些地区糙米的铅污染的最大可能就是通过大气（大气气溶胶）污染造成的。
|
|||
|
|
（2）关于酸雨对土壤重金属影响的研究。一般研究都认为，土壤中的重金属如Cd2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+等的溶解度与土壤溶液的pH关系极大。在环境中常见的pH范围内，土壤pH越低，其溶解度越大，活性越高；反之，土壤pH越高，它们越容易固定，从而降低其活性。pH的降低可导致碳酸盐和氢氧化物结合态重金属的溶解、释放，同时也趋于增加吸附态金属的释放。在酸雨作用下，土壤的酸化促进土壤中重金属形态向活性态转化，尤其是对水溶态、交换态、铁锰氧化结合态影响极大。酸雨作用下，随着土壤向酸性化转变，交换态镉、铜、铅、锌等增加；酸雨作用下，土壤重金属的迁移、渗漏能力和生物活性明显增强；随酸雨pH降低，土壤中镉、铜、铅、锌、铬、锰等重金属的溶解度升高。
|
|||
|
|
3.讨论
|
|||
|
|
植物对土壤重金属的吸收和累积主要与土壤中重金属的活性态有关。酸雨作用下土壤的酸化促使土壤中重金属形态向活性态转化，可能是农产品重金属污染的重要因素。目前，土壤—植物系统的重金属污染研究、酸雨对土壤重金属活化的研究都取得了成果，但几乎未把酸雨和农产品的金属污染联系起来。浙江省酸雨覆盖全省且强度强，在上述两方面已有研究的基础上，开展酸雨—土壤重金属活化—农作物重金属污染的研究很有必要。
|
|||
|
|
另外，气溶胶中人为污染元素的环境可交换比例较高，在适当条件下可反应生成易溶于水的化合物进入生态环境；酸雨使大气颗粒物中重金属溶出量增加等，是否可增加农作物对土壤和地上部分重金属的吸收和累积，值得进一步探讨。
|
|||
|
|
二、对农产品安全影响的其他因素探讨
|
|||
|
|
（一）水污染影响
|
|||
|
|
1.污水的重金属含量虽不超标，也会引起土壤重金属含量升高
|
|||
|
|
土壤作为一个复杂的多相体系和动态开放体系，固相中的黏土矿物、有机质、金属氧化物等能吸附进入土壤内部的污染物。重金属一旦进入土壤，很难在生物物质循环和能量交换过程中转化，在土壤中不断进行累积。
|
|||
|
|
夏立新等（1999）人研究了某城市污水灌溉对土壤重金属积累的影响，发现即使城市污水几种主要重金属含量均未超过《农田灌溉用水水质标准》（GB5084—92），但是，污灌区土壤中重金属含量均大于对照的清灌区土壤，从而使农产品重金属含量升高，对农产品的安全性产生威胁（表7-18）。
|
|||
|
|
表7-18 某城市污水重金属含量及其污水灌溉对土壤中重金属的影响
|
|||
|
|
2.城市生活污水灌溉同样影响农作物重金属含量
|
|||
|
|
李改平等（2002）人对各种灌溉用水对蔬菜中重金属含量的影响作了研究。他们以深井水、工业废水、生活污水作为灌溉用水，实验研究番茄、青椒、大白菜以及莴苣和甘蓝的茎、叶中铅、镉含量。结果发现虽然蔬菜的种类不同、部位不同，对重金属的吸收、富集能力不同，但都有一个共同的结果：不同蔬菜或蔬菜不同部位的铅、镉含量均以深井水灌溉者为最低，工业污水灌溉者为最高，生活污水灌溉者处于两者之间，即生活污水灌溉使得作物的重金属含量比深井水灌溉的作物要高。这说明即使生活污染水用于农田灌溉，也会引起农产品重金属含量的升高，目前，对于这一点人们往往还注意不多。
|
|||
|
|
3.停止污水灌溉后相当时间内土壤的重金属含量仍会很高
|
|||
|
|
污水灌溉导致的土壤重金属积累，虽然会随着农产品的采收带走一部分，但大部分还存在于土壤中，即使停止污灌，截断这一外源输入后，在相当长的时间内，土壤中的重金属含量仍然较高。陆建忠、徐益章等（2004）人对上海浦东新区原污灌区现存农田重金属含量进行研究，调查发现虽然已经停灌了20多年（1970年开始污灌，至1978年停止），但该区域土壤的重金属依然超标（表7-19）。说明土壤一旦受重金属污染，在相当长的时间内难以自然恢复。
|
|||
|
|
表7-19 农田土壤监测结果表
|
|||
|
|
4.灌溉污水中有机污染物对土壤和农作物的影响
|
|||
|
|
张大庚等（2003）对污灌历史较长的沈抚区土壤石油烃及其对水稻影响进行了研究，结果表明，沈抚污灌区土壤中石油烃明显积累，污灌区土壤石油烃总量比清灌区增加了0.6～16倍（表7-20）。
|
|||
|
|
表7-20 沈抚灌区耕层土壤、水稻籽实中石油烃含量
|
|||
|
|
土壤中石油烃含量与污灌年限呈极显著的正相关。随着污灌年限增加，土壤中石油烃含量逐年增加，土壤污染加重。土壤中石油烃含量除与污灌年限有关外，还受土壤质地、物理性黏粒含量影响。污灌区土壤中石油烃通过水稻根系吸收而进入水稻籽实，污灌区水稻籽实中石油烃的含量明显高于清水对照点。由于石油烃中除烷烃和环烷烃外，还含有致癌物质苯并（a）芘等，因此污灌导致土壤污染，继而影响农产品安全与人体健康，沈抚灌区附近地区癌症发病率较高就是一个例证。
|
|||
|
|
浙江省“九五”期间排放废水中含石油类11741.8t、挥发酚799.23t，地表水监测数据也表明，石油类是V类和超V类水体的主要污染物，因此有必要注意水体有机污染物对农产品安全的影响。
|
|||
|
|
（二）固体废物的影响
|
|||
|
|
1.垃圾堆肥农用产生的重金属污染
|
|||
|
|
生活垃圾农用一般需先进行堆肥化，即人为在一定的水分、C/N比和通风条件下，通过微生物发酵作用将有机物转变为肥料的过程。长期施用垃圾堆肥，垃圾中所含的重金属会在土壤中累积。马琨等（2000）研究表明，随垃圾堆肥进入土壤的重金属多数积累在0～20cm土层中，该土层中重金属含量与垃圾堆肥施用量正相关（表7-21）。
|
|||
|
|
表7-21 施用垃圾对土壤、稻谷中重金属含量的影响（mg/kg）
|
|||
|
|
表7-22为施用垃圾堆肥后，番茄和白菜的可食部位中Hg、Cd、Cr和Pb的含量变化状况。从表中可见施用垃圾堆肥后的稻谷内镉、铅等重金属元素含量有所增加，蔬菜情况也一样。
|
|||
|
|
表7-22 施用垃圾堆肥对蔬菜的重金属元素含量的影响
|
|||
|
|
2.污泥农用产生的重金属污染
|
|||
|
|
城市污水处理厂污泥含氮、磷、钾等元素，氮、磷含量甚至比农家肥高，还有丰富的有机质，同时污泥中硼、锰、锌等微量元素对农业增产有重要作用，其农业应用具有广阔的前景。但是，污泥农用也存在重金属、难降解有机物污染土壤、影响植物生长，并进入食物链的风险。
|
|||
|
|
郑纪慈、王恩义等（2000）用杭州市四堡污水处理厂经脱水干燥加工成粉状的未经腐熟的新鲜污泥作为原料，研究了污泥作为肥料对土壤和水稻重金属含量的影响，发现土壤中重金属含量随着污泥施用量的增加而增加，随着土壤中重金属含量的增加，稻米重金属含量也相应增加。残留在土壤中的重金属由于被土壤里的黏土矿物等物质吸附，很难被土壤中的微生物降解，它会长时间地存在土壤中，并长时间地影响农产品（表7-23）。
|
|||
|
|
表7-23 试验不同污泥用量土壤重金属含量
|
|||
|
|
（三）农用化学品的影响
|
|||
|
|
1.硝酸盐类污染
|
|||
|
|
硝酸盐是农作物氮素的主要来源，正常情况下，它是农作物丰产的积极因素。但当过量施用化肥，特别是氮肥时，由于作物对硝态氮的还原作用小于吸收，从而导致作物体内硝态氮的累积，这种污染主要以蔬菜为主。
|
|||
|
|
蔬菜中硝酸盐含量与施用氮肥种类、用量有关，也与蔬菜品种、部位等有关。
|
|||
|
|
宁波市农业环境监测站对宁波市鄞县、镇海、北仑、江北4个市级蔬菜基地蔬菜中硝酸盐调查表明，化学氮肥施用量与蔬菜硝酸盐含量有显著的正相关性，而有机肥能显著地降低蔬菜硝酸盐含量（表7-24）。
|
|||
|
|
表7-24 蔬菜中硝酸盐含量与施肥关系
|
|||
|
|
施用不同种类氮肥对蔬菜硝酸盐含量也会产生不同影响。黄启为、彭建伟等（2002）比较了尿素、氯化铵和碳酸氢铵三种氮肥，在磷、钾肥相同的基础上，蔬菜施用尿素最易富集硝酸盐，碳酸氢铵次之，氯化铵最低（表7-25）。
|
|||
|
|
表7-25 氮肥种类对蔬菜硝酸盐含量的影响
|
|||
|
|
2.重金属污染
|
|||
|
|
常用化肥中，氮肥和钾肥重金属含量极少，而磷肥（骨粉除外）是以磷矿为原料加工而成的。由于磷矿往往附有砷、镉、铅、铬、铜、锌等重金属元素，在磷肥生产过程中，铜、锌、镉等重金属随之进入产品中。全国近20个磷肥（过磷酸钙）抽样调查，其重金属含量：锌298mg/kg，镍16.9mg/kg，铜31.1mg/kg，钴2.0mg/kg，铬18.4mg/kg，镉0.6mg/kg。特别是镉的污染，随磷肥进入土壤中的镉，有效性高，易被作物吸收和积累。
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]Grantz D A，Garner J H B，Johnson D W. Ecological effects of particulate matter. Environmental International. 2003，29：213～239
|
|||
|
|
[2]Guderian R. Terrestrial ecosystems：particulate deposition. In：Legge AH，Krupa SV，editors. Air pollutants and their effects on the terrestrial ecosystem. Advances in environmental science and technology，vol.18. New York （NY）：Wiley；1986，339～363
|
|||
|
|
[3]Meidner H and Mansfield T A. The Physiology of Stomata. London：McGraw-Hill，1968
|
|||
|
|
[4]Smith W H. Air pollution-effects on the structure and function of the temperate forest ecosystem. Environmenyal Pollution. 1974；6：111～129
|
|||
|
|
[5]常辉，杨绍晋. 大气气溶胶中元素种态研究. 环境化学，2000，19（6）：485～500
|
|||
|
|
[6]黄启为，彭建伟. 化肥对蔬菜硝酸盐含量的影响. 湖南农业大学学报（自然科学版），2002，28（5）：387～390
|
|||
|
|
[7]李改平，席玉英，刘子川. 太原地区食用蔬菜中有害重金属铅、镉含量的分析研究. 山西农业科学，2002，30（2）：70～72
|
|||
|
|
[8]陆建忠，徐益章，邱琴浦等. 东新区原污灌区土壤环境质量现状调查与对策. 上海农业学报，2004，20（2）：56～59
|
|||
|
|
[9]马琨，李久海. 城市生活垃圾堆肥农用对土壤—植物的影响. 宁夏农林科技，2000，5：18～22
|
|||
|
|
[10]田裘学，周伶芝，王瑞等. 兰州市气溶胶中金属与非金属元素的污染规律. 中国环境监测，2001，17（1）：18～22
|
|||
|
|
[11]汪新福. 北京市中心和远郊农村冬天大气气溶胶的研究. 北京师范大学学报（自然科学版），1998，34（3）：360～364
|
|||
|
|
[12]王珉，胡敏. 青岛沿海地区大气气溶胶浓度与主要无机化学组成. 环境科学，2001，22（1）：6～9
|
|||
|
|
[13]夏立新，徐晶，李艳杰等. 绥化市污灌对农作物的影响. 北方环境，1999，74（4）：17～19
|
|||
|
|
[14]谢骅，王庚辰，任丽新等. 北京市大气细粒态气溶胶的化学成分研究. 中国环境科学，2001，21（5）：432～435
|
|||
|
|
[15]张大庚，依艳丽，郑西来. 沈抚污水灌区石油烃对土壤及水稻的影响. 土壤通报，2003，34（4）：333～336
|
|||
|
|
[16]张海潮，华村章，邓汉龙等. 水稻对污染土壤中镉、铅、铜、锌的富集规律的探讨.福建农业学报，2003，18（3）：147～150
|
|||
|
|
[17]浙江省土壤普查办公室. 浙江土壤. 杭州：浙江科学技术出版社，1994
|
|||
|
|
[18]郑纪慈，王恩义. 城市污泥的水稻肥用效果及环境影响的研究. 环境导报，2000，4：39～41
|
|||
|
|
第八章 浙江省农业土壤环境与农产品质量安全信息系统研制
|
|||
|
|
第一节 信息需求分析与方案设计
|
|||
|
|
一、目标需求
|
|||
|
|
系统的最终目标是运用当前先进的“3S”（GIS、GPS、RS）技术、数据库技术和计算机模型模拟技术，以地理信息系统技术为核心，使用可视化技术，结合全面扎实的野外调研和室内测试分析数据，在建立农产品管理基础信息库的基础上，紧密结合农产品安全管理的业务流程，建立可以动态进行数据可视化提取、查询、编辑和显示的浙江省农业土壤环境与农产品安全管理咨询系统，实现农产品安全信息的窗口式办公、自动化管理，对全省农业土壤环境背景进行管理和分析研究，并对农产品安全背景数据库的各类属性和空间数据进行系统的管理，通过各种应用模块来充分发掘这些数据的价值和作用，为农业管理部门和广大农户发布农产品安全生产各类信息，为农业发展区划和农业结构调整提供科学依据，最终为建设农产品安全监测和预警体系提供决策辅助支持，并针对用户的不同需要，提供对各类数据的条件查询、空间几何查询等，并提供各类辅助统计分析功能（杨大志等，2005）。
|
|||
|
|
二、功能需求
|
|||
|
|
（1）用户可以添加，删除及修改属性数据。
|
|||
|
|
（2）查询功能。可以依据采样序号，样品编号，采样人等进行查询，查询到该记录后，用户可以进行修改，删除等操作。
|
|||
|
|
（3）输入要求自动校验功能。如样品编号，将自动参照编码规则对用户的输入进行判别，同时判断有无重复，方便用户的输入。
|
|||
|
|
（4）对采样数据在地图上进行定位显示、查询、分析和制图。
|
|||
|
|
（5）数据的各类统计分析和报表自动生成等。
|
|||
|
|
（6）输出结果要求。
|
|||
|
|
三、性能需求
|
|||
|
|
（1）稳定性。系统在提交前应该经过反复测试，在可能的情况下，把“Bug”减少到最少的程度，保证系统长期的正常运转。
|
|||
|
|
（2）安全性。系统应遵循安全性原则，保证数据的真实性不被修改，保证信息变更的正式性，对重要内容不能任何人都来动用，分级管理，以保证系统信息的保密安全。此外，系统应具有容错功能，包括出错提示、原因。
|
|||
|
|
（3）可维护性。系统提供对系统自身的集中操作维护的功能，提供标准数据输出格式，而且该输出格式可以方便快捷地回到原来的系统中。该系统能在数据损坏、丢失等情况下将数据恢复。
|
|||
|
|
（4）易操作性。系统应提供美观实用、友好直观的中文图形化用户管理界面。系统应以图形化的方式提供各种操作手段，充分发挥GIS以图形面对用户的特点，信息的表现方式更加直观，效率更高。
|
|||
|
|
（5）可扩展性。系统数据库的数据内容随着系统的运行而动态变化。除了基础数据库相对稳定之外，各类数据库以及业务管理模式将不断发生变化。因此，系统应具有良好的动态性。
|
|||
|
|
（6）开放性。为了确保应用系统具有良好的互操作性和可移植性，系统的数据格式应该符合有关国际标准、国家标准或者行业标准，保证数据格式的开放性。
|
|||
|
|
四、信息体系建设方案
|
|||
|
|
（一）系统设计思想及采用技术和方法
|
|||
|
|
系统设计既考虑到它在整个社会信息化中的地位，又要考虑到自身的特点。本系统提出“以图形、影像、属性数据相结合为基础，以先进、优秀的软件开发工具和思想为实现手段，以图形、图像、文本为核心”的指导思想方针，全面实现系统的要求。
|
|||
|
|
设计的基本思想是通过农业地质流程的充分调研，以及对用户需求的调查分析，反复进行各种应用模式、应用平台的实验，制定出计算机管理的流程、模式，设计出系统模块功能，以及提出系统集成的方法。为实现系统设计的基本思想，主要采用了以下技术和方法：
|
|||
|
|
（1）系统工程的设计指导思想。
|
|||
|
|
（2）面向对象的分析与设计方法。
|
|||
|
|
（3）采用工作流程的管理思想。
|
|||
|
|
（4）数据库技术。
|
|||
|
|
（5）以GIS为核心的3S技术。
|
|||
|
|
（二）系统实施的建设策略和发展模式
|
|||
|
|
1.整体目标与近期目标的关系
|
|||
|
|
在系统设计时不仅考虑了本系统的实现，而且一直把系统总体目标摆在第一位。把它作为一切行动和决策的指南，真正实现“整体之和大于局部”的理念，而非是若干个信息系统的相互累加。
|
|||
|
|
2.基础数据与系统功能
|
|||
|
|
不论系统功能有多么强大，没有标准化的数据支持，系统将做出错误的决策，系统的对外兼容性和扩充性将难以实现。数据是一切操作的基础，是实现系统功能的保证。
|
|||
|
|
3.详细论证
|
|||
|
|
在每一步开发实施之前进行详细的论证，经过认真讨论分析，确认之后再进入实施阶段。
|
|||
|
|
（三）系统开发原则
|
|||
|
|
1.全局性和整体性原则
|
|||
|
|
在满足总体目标需求的基础上，实现信息资源的共享，使系统能真正地发挥在管理和决策中的作用，从而进一步提高管理与决策的效率、质量和水平。
|
|||
|
|
2.先进性和成熟性原则
|
|||
|
|
系统建设要尽可能采用最先进的技术、方法、软硬件，确保系统的先进性，调试兼顾成熟性，使系统成熟与可靠。系统在满足全局性与整体性要求的同时，能够适应未来技术发展和需求的变化，使系统能够可持续发展。
|
|||
|
|
3.标准化和开发性原则
|
|||
|
|
系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范，并适当考虑与国际接轨；在没有标准和规范的情况下，要参照国家、地方和行业的相关标准与规范，制定相应的标准与规范。系统的分析、设计、实现和测试要严格按照软件工程标准和规范。
|
|||
|
|
4.可维护性和扩展性原则
|
|||
|
|
为了确保系统的可持续发展，为将来的数据扩充做好准备，系统应具有较强的可维护性和扩展性。当机构调整、人事变动、业务内容与流程变更时，能方便地进行系统流程和功能的调整，以适应系统需求变化；系统能够方便地进行管理与维护，软硬件的升级不影响正常运作、系统功能、结构以及数据库能方便的扩展。
|
|||
|
|
5.安全性和保密性原则
|
|||
|
|
因为农产品相关数据的敏感性，为了防止非授权用户的非法侵入和授权用户的越权使用，系统应进行分级权限控制，以防止数据的泄漏。
|
|||
|
|
6.高性能和稳定性原则
|
|||
|
|
在系统设计、开发和应用时，应从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统较高的性能，综合考虑系统应用中最低的故障率，确保系统的良好运行。
|
|||
|
|
第二节 浙江省农产品安全调查背景数据库的设计与实现
|
|||
|
|
一、数据库建设原则
|
|||
|
|
1.数据规范化表示
|
|||
|
|
对野外样品的采集和室内分析结果的表达要遵循国家或行业标准，特别是野外样地的描述、测试数据的单位等。
|
|||
|
|
2.数据标准化存储
|
|||
|
|
强化数据库的前期设计，要考虑数据库的运行平台和构建框架要符合主流技术，要考虑目前的数据交流和将来的数据扩展。
|
|||
|
|
3.减少数据冗余与数据适量冗余原则
|
|||
|
|
从减少资源占用角度，不同数据库以及数据库内部的数据不能有重复，但从数据的利用角度，允许适量重复以提高数据库的工作效率。
|
|||
|
|
二、数据分类编码与标准
|
|||
|
|
1.数据格式和标准
|
|||
|
|
数据采用分层编码和连续编码方法相混合，具体见第三章采样方法部分。
|
|||
|
|
2.数据添加、删除、修改
|
|||
|
|
包括样地调查数据、土壤野外采样数据、作物野外采样数据、样品室内测定数据等的输入，并可对已经输入存储在数据库中的数据进行修改、删除等操作。
|
|||
|
|
三、属性数据库设计与建立
|
|||
|
|
（一）概念结构设计
|
|||
|
|
1.实体分析
|
|||
|
|
本系统涉及的实体有人员管理、土壤和作物采样点、采样样本、测试项目、野外立地照片。
|
|||
|
|
2.关系分析
|
|||
|
|
（1）人员管理和样地关系分析。管理人员对全省范围的样地进行管理，管理人员与样地之间是一对多的管理关系。图8-1是人员对样地管理的E—R图。其中，样地包括样地编号、采样地所在的县（市）、乡（镇）、村、小地名、经度、纬度、海拔、地貌等九个属性。
|
|||
|
|
图8-1 人员管理与样地关系E—R图
|
|||
|
|
（2）样地和采样样本关系分析。根据采样对象的不同，采样样本分为土壤样本和作物样本两个类别。样地与样本之间形成一对多的采样关系。图8-2是样地与样本的E—R图。其中两个样本单元的共同属性包括样品编号、样地编号、照片编号、采样日期和采样人员。土壤样本的特殊属性为：采样层次、采样深度、利用现状和土壤类型。作物样本的特殊属性为样品类别、样品名称、采样部位、生长势。
|
|||
|
|
图8-2 样地与采样样本关系E—R图
|
|||
|
|
3.样本与测试项目关系分析
|
|||
|
|
根据实际情况，由于采样样本的品种差异对其进行测试的项目也有这不同，因此，将测试项目分为土壤测试、蔬菜测试、粮油测试、果品测试、茶叶测试等五个单元。样本与测试项目形成一对一的测试关系。图8-3是土壤样本与土壤测试项目的E—R图。其中，土壤测试的属性包括采样序号、样地编号、样品编号、砷、镉、铬、汞、铅、锌、铜、镍、硒、氟、有机质、敌敌畏、甲基对硫磷、对硫磷、氧乐果、乐果等46个属性；粮油测试的属性37个、果品属性35个、蔬菜37个、茶叶25个。由于篇幅的关系，土壤测试实体的属性和其他E—R图都不一一列出。
|
|||
|
|
图8-3 样本与测试项目关系E—R图
|
|||
|
|
4.照片与样地关系分析
|
|||
|
|
照片可以反映采样地周围的地形、地貌、植被状况、环境状况等信息，形成一对一的记录关系。
|
|||
|
|
5.关系集成
|
|||
|
|
根据系统中实体与关系分析的结果，进行系统关系的集成，生成全局概念模式。在进行关系集成时，可以采用两两依次集成或整体一次集成的方法。在集成时要解决关系之间的冲突，并消除不必要的冗余。
|
|||
|
|
本系统的全局概念模式如图8-4所示。
|
|||
|
|
图8-4 系统全局概念模式
|
|||
|
|
（二）逻辑结构设计
|
|||
|
|
1.实体类型的转换
|
|||
|
|
将每个实体类型转换成一个关系模式，实体的属性即为关系模式的属性，实体标识符即为关系模式的键。
|
|||
|
|
2.联系类型的转换
|
|||
|
|
根据不同情况做不同的处理。
|
|||
|
|
根据以上原则进行本数据库关系模式的设计。项目采用Microsoft Access2000提供的设计器创建表，可以对每个字段的数据类型、长度、约束条件和主键及其他细节等进行直接设置。以样地表为例，如图8-5所示。
|
|||
|
|
图8-5 Site表设计视图
|
|||
|
|
（三）物理结构设计
|
|||
|
|
数据库物理设计的主要任务是为数据库在物理设备上选择合适的存储结构和存取路径。目前的DBMS一般都提供了各种存储结构和存取路径的事项方法。设计人员只要就DBMS所提供的各种机制，根据实际应用需求做适当的选择就可完成相应的数据库的物理设计。具体的说，DBMS向数据库设计人员提供了进行物理设计所需要的文件结构选择、簇集设计、索引选择及分区设计等手段。其中，文件结构选择和簇集设计用于确定记录的存储方式。索引选择可以为具体应用提供一种高效访问相关记录的机制；分区设计则考虑如何使数据合理地分布在多个磁盘组上，以提高事务执行的并发度。
|
|||
|
|
本数据库的数据存储采用Microsoft Access提供的.dbf文件，存储在根目录下的database文件夹中。照片以.jpg格式保存在根目录下的picture文件夹中，文件以样地号命名。由于是单机执行，所以不考虑分区问题。
|
|||
|
|
（四）运行设计
|
|||
|
|
1.数据字典
|
|||
|
|
数据字典提供对数据库数据描述的集中管理。它的功能是存储和检索各种数据描述（简称元数据Metadata），如叙述性的数据定义等，并且为数据库管理员提供有关的报告。本项目提交的数据字典的内容包括数据库名称、表名、字段名称及其数据类型和数据长度、特殊值（如仪器未检出项，就用特殊数字来表示和存储）。
|
|||
|
|
2.安全保密设计
|
|||
|
|
根据本项目数据库单机执行和用户为特定管理人员的特定，在安全保密设计上直接采用数据库加密的办法。本数据库数据的添加、删除、修改等操作只能由数据库管理人员执行，而普通用户只能实现对数据的浏览、查询、报表统计等操作。
|
|||
|
|
（五）数据库平台选择
|
|||
|
|
1.利用改进界面的优点
|
|||
|
|
Access 2000数据库窗口使数据库组件操作更容易。使用垂直Objects工具条在表单、表格、报表之间切换。把数据库对象组织成组，并对常用的内容创建快捷方式。
|
|||
|
|
2.在数据表视图中浏览相关记录
|
|||
|
|
Access 2000在一个窗口中可使您以图中图方式查看所有相关数据，不必进行查询。即时查看表格间的联系以便快速做出相应决策。显示深层信息，以使记录之间关系可视化。而您只需用鼠标选取您感兴趣的记录。
|
|||
|
|
3.与SQL Server无缝集成
|
|||
|
|
Microsoft Access2000包含了内置的Microsoft SQL Server，这使它能够对熟悉的Access环境进行高端管理。需要时可以利用可调整大小的SQL Server技术创建企业级数据库。这样，使用一个可按需调整大小的数据库，系统就可以随业务扩展了。
|
|||
|
|
（六）数据录入
|
|||
|
|
利用浙江省农业地质与农产品安全调查背景数据库管理系统平台，将野外调查及室内分析数据存入数据库中。
|
|||
|
|
入库室内分析数据记录（单位：条）详细情况见表8-1。
|
|||
|
|
表8-1 入库记录数目统计
|
|||
|
|
此外，入库野外采样样地记录917条，总计7万多个数据。
|
|||
|
|
四、空间数据库设计与建立
|
|||
|
|
（一）空间数据库内容
|
|||
|
|
1.矢量数据
|
|||
|
|
包括浙江省2002年版（包括市级行政区域、水系、公路、铁路、地名、县级行政区域、省界等），专题现状信息包括项目GPS定位的土壤和作物采样点点位图、全省土壤图以及数字高程（DEM）以由1∶25万数字地形图信息提取的专题现状信息等，这部分数据按ArcGIS的Shape格式进行组织。
|
|||
|
|
2.影像数据
|
|||
|
|
遥感影像数据库是农业土壤环境遥感调查项目生产的数字产品进行必要的修整后集成到系统库中。主要使用20世纪90年代和2002年两个时段的影像资料，包括SPOT和ETM两种数据。SPOT4覆盖全省，SPOT5共14景，ETM覆盖全省。经过相应的图像处理后，作为管理系统中浙江省农产品生产重点县市显示的地图，在上面叠加相应的图层，方便对重点县市的管理。
|
|||
|
|
（二）元数据库
|
|||
|
|
元数据是“关于数据的数据”，描述现有数据的位置、来源、内容、属性和状态。建立元数据的作用是可以通过它检索、访问数据库。可以有效利用计算机的系统资源，满足社会各行各业的用户对不同类型数据的需求以及交换、更新、检索、数据库集成等操作。确定元数据的内容时，要以数据服务为目标，同时提供有关的评价信息。元数据的内容主要包括：
|
|||
|
|
（1）对数据集的描述。
|
|||
|
|
（2）对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及生产历史等的说明。
|
|||
|
|
（3）对数据质量的描述。如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、数据的比例尺等；对数据处理信息的说明。
|
|||
|
|
（4）对数据转换方法的描述。
|
|||
|
|
（5）对数据库的更新、集成方法的描述。
|
|||
|
|
（6）对数据潜在应用领域的描述等。
|
|||
|
|
在ArcInfo 8中可以管理其所支持的所有数据类型的属性和文档。具体地，ArcCatalog应用可以对元数据进行编辑和浏览，可以建立本身支持的数据类型的元数据。同时，可以建立用户定义数据的元数据（如文本、CAD、脚本等）。ArcCatalog直接支持多种常用的元数据，提供了元数据编辑器以及用来浏览的特性页，这些都是完全客户化的，所以任何格式的元数据都可以编辑和存储。元数据的存储采用了XML标准。对元数据可以使用所有的管理操作（如复制、删除、重命名等）。
|
|||
|
|
第三节 浙江省农业土壤环境与农产品安全管理咨询系统的研制
|
|||
|
|
一、系统总体设计
|
|||
|
|
（一）系统目标分析
|
|||
|
|
地理信息系统（GIS）不仅可以存取和管理空间数据，而且还提供了与关系型数据库管理系统的接口，从而可以做到空间数据与属性数据的双向查询与分析。此外，还可通过GIS技术直观形象地管理和查询这些信息（宁方贵等，2007）。本系统以“3S”（GIS、GPS、RS）技术，特别是地理信息系统技术（GIS）为核心，结合数据库技术和计算机模型模拟技术，充分利用实地调研和室内测试分析的各类数据，在建立农产品管理基础数据库的基础上，紧扣农产品安全管理的各个环节，建立可视化的、可以动态进行数据查询、编辑和显示的浙江省农业土壤环境与农产品安全管理咨询系统。通过系统的各个功能模块充分挖掘土壤和农产品安全基础数据的潜在价值，并进行分析和管理，为农业结构调整优化和农业发展区划提供科学依据，也为农产品安全监测和预警提供必要的决策支持。针对农业管理部门和广大农户的不同需求提供农产品安全生产的各类信息，并提供各类数据的条件查询、空间几何查询以及各辅助统计分析功能。
|
|||
|
|
（二）系统模块子系统设计
|
|||
|
|
根据浙江省农业土壤环境与农产品安全管理系统总体目标及设计原则，结合MapObjects的二次开发平台的特点，将整个系统分成4大功能子系统。分别为基础数据库维护子系统、基础数据管理子系统、行业标准管理子系统以及查询报表子系统。每个子系统由若干个模块组成。
|
|||
|
|
（三）系统环境配置
|
|||
|
|
1.系统硬件环境
|
|||
|
|
系统开发基础为高档微机，内存512M、CPU566MH2、硬盘10G以上，结合输入、输出设备建立硬件支持环境。
|
|||
|
|
2.系统软件环境
|
|||
|
|
操作系统：Windows 2000 Professional或Windows XP。
|
|||
|
|
3.系统开发工具
|
|||
|
|
（1）开发软件：Visual Basic 6.0。
|
|||
|
|
（2）GIS组件：ERSI公司MapObjects 2.0。
|
|||
|
|
（3）数据库平台：MicroSoft Access。
|
|||
|
|
（四）用户界面设计
|
|||
|
|
系统以数据管理为核心，以图属关联和交互一体化为目标，采用Windows界面，集菜单、控制面板、统计面板、图形显示等可视区域于一体，各种输入、输出界面与日常使用习惯完全一致，以图形化的方式提供各种操作手段，充分发挥GIS以图形面对用户的特点，信息的表现方式更加直观，效率更高，摆脱过去那种面对大量枯燥的表格、文字信息进行数据挖掘的情况，并充分考虑工作人员的习惯，方便易学、易操作，采用全菜单式处理和各种快捷操作，提供美观实用、友好直观的中文图形化用户管理界面，具有极强的可操作性。
|
|||
|
|
系统主界面见图8-6。主要包括：基础数据库维护子系统、基础数据管理子系统、行业标准管理子系统和查询报表子系统4个子系统。各个子系统的界面主要包括工具条区、表单区、地图区、统计报表区和状态条区，采用统一主框架下的各子框架嵌套设计。
|
|||
|
|
图8-6 系统主界面
|
|||
|
|
二、系统功能设计
|
|||
|
|
（一）基础数据管理子系统
|
|||
|
|
1.全省和重点县市分级显示
|
|||
|
|
对全省和重点县市分别进行显示，满足用户对二者的不同需求。
|
|||
|
|
2.视图管理
|
|||
|
|
系统提供了全景、放大、缩小、漫游、鹰眼跟踪等基本地图操作。
|
|||
|
|
3.图层管理
|
|||
|
|
对组成地图的各地理要素的管理，包括图层的新建、添加、删除以及隐藏和显示图层等功能。
|
|||
|
|
4.空间定位查询
|
|||
|
|
系统提供地图点击查询功能，通过对需要查询的地理要素的点击查看该要素的属性，并可通过设置一定的查询条件，通过与属性数据库的关联，查询作物和土壤样品某一检测指标是否超标，显示该样品点所有检测指标值以及对应的背景图片，并将该点在图上高亮显示，从而提供高效、准确、快速的查询，实现从图形到属性和属性到图形的双向查询功能。
|
|||
|
|
5.地图打印
|
|||
|
|
该功能是将分析或查询后显示的地图进行打印输出。
|
|||
|
|
6.属性统计分析
|
|||
|
|
该功能主要是对各个地理要素的属性进行统计和分析，了解与农产品安全相关的各种背景信息。
|
|||
|
|
（二）评价咨询子系统
|
|||
|
|
1.国家或行业标准查询
|
|||
|
|
系统内录入与本项目相关的农产品品种的国家和农业部标准文本，并提供相关标准的查询。用户可以输入想要查询的农产品品种或者某项污染指标名称，系统可显示相关标准的详细信息。
|
|||
|
|
2.农产品安全国家或行业标准咨询
|
|||
|
|
系统提供蔬菜、水果和茶叶的标准咨询。用户可以选择、输入需要咨询的农产品品种的一些相关参数，例如样品采集地的经纬度以及查询的某些污染要素的值，系统将根据相关的标准来判断该样品的这些要素是否超标，并提供鉴定报告；系统还会根据此样品点的位置，查询一定的距离内数据库内已经存在的一些采样点，在表中列出这些点的相关的污染要素检测值，并在地图上高亮显示这些点，实现对相近采样点的比较分析功能。
|
|||
|
|
3.标准文本打印功能
|
|||
|
|
用户可将查询到的标准文本打印出来。
|
|||
|
|
（三）报表统计子系统
|
|||
|
|
1.表单查询功能
|
|||
|
|
系统提供表单模糊查询功能。用户可自行选择合适的查询条件，以满足不同用户的不同查询需求，将符合查询条件的记录在表中列出。
|
|||
|
|
2.统计报表
|
|||
|
|
系统对项目采集土壤和作物样品的室内检测值以县为单位做出统计，并以报表形式显示。用户可根据需要选择某一县市对其所采样品进行统计分析，报表显示该类样品检测要素的最大、最小和平均值，并且可以将统计结果导出或者打印出来。
|
|||
|
|
（四）数据维护子系统
|
|||
|
|
1.管理人员账号、密码管理
|
|||
|
|
可以对管理人员账号和密码进行设定与修改，系统还设置了访问权限，进行分级权限控制。不同权限用户名进入系统所能使用的功能不同。
|
|||
|
|
2.数据输入
|
|||
|
|
包括样地调查数据、土壤野外采样数据、作物野外采样数据、样品室内测定数据等的输入，并可对已经输入存储在数据库中的数据进行修改、删除等操作。
|
|||
|
|
三、系统分模块开发与集成
|
|||
|
|
（一）基础数据管理子系统开发
|
|||
|
|
基础数据库管理子系统提供浙江省和重点县市两种尺度的选择，界面分为菜单、工具条、图例、鹰眼、地图显示窗口以及查询窗口等。空间数据管理由ESRI Mapobjects插件开发完成，用户图形界面、分析和应用部分模块由Visual Basic6.0完成，实现系统操作菜单化、功能模块化，并采用数据仓库技术，将属性数据库按主题组织，满足不同操作者的需要；功能模块通过ADO与底层数据库进行接口对其进行查询分析。根据项目的计划，将浙江省优势农产品主要产地作为重点县市，采用最新的ETM+卫星影像作为地图，再运用ERDAS软件进行前期的处理如校正、融合等基础上进行重点县市采集的数据进行操作，对重点县市农产品的管理将更加直观。省级尺度空间定位查询界面和杭州市萧山区遥感影像及农产品样点分布分别见图8-7和图8-8所示。
|
|||
|
|
图8-7 空间定位查询界面
|
|||
|
|
图8-8 萧山区遥感影像及农产品样点分布
|
|||
|
|
（二）评价咨询子系统开发
|
|||
|
|
本子系统采用MS Rtf格式将与本项目调查涉及的农产品品种有关的国家和农业部即行业标准存储到数据库中，并且采用ADO方式与其进行连接，以对本项目农产品样品室内检测数据进行咨询，根据相应的标准来判断样品的某一检测指标是否超标，系统会根据此样品点的位置，查询一定的距离内数据库内已经存在的一些采样点，在表中列出这些点的相关的污染要素检测值，并在地图上闪烁显示这些点，实现对相近采样点的比较分析。行业标准咨询界面如图8-9所示；并可根据污染元素的检测值，对土壤样点进行单因子和综合因子污染评价（程街亮等，2006）。土壤环境质量评价界面如图8-10所示。
|
|||
|
|
图8-9 行业标准咨询界面
|
|||
|
|
图8-10 土壤环境质量评价界面
|
|||
|
|
（三）统计子系统开发
|
|||
|
|
查询报表统计子系统主要分为统计报表和查询两个功能模块，采用ADO方式与样品检测数据库连接。统计报表功能实现对项目调查县市所有样品按土壤、茶叶、水果、粮油、蔬菜五大类进行检测结果的统计分析；查询功能通过选择某一字段并设置一定的查询条件，通过与数据库的关联，查询作物和土壤样品某一检测指标是否超标实现。统计报表和查询操作界面分别图8-11和图8-12所示。
|
|||
|
|
图8-11 统计报表界面
|
|||
|
|
图8-12 查询界面
|
|||
|
|
（四）基础数据库维护子系统开发
|
|||
|
|
基础数据库维护子系统与数据库的连接采用Ado方式，所有数据将保存到Access中，首先启动标示和密码认证界面（图8-13），在系统确认了用户以后，进入系统。系统界面分为表单、工具条、操作窗口。用户可自行选择不同的操作满足自身的需求。系统在数据录入时，将进行自动校验，如样品编号，将自动参照编码规则对用户的输入进行判别，同时判断有无重复，方便用户的输入；用户可以添加、删除及修改数据，提供查询功能，可以依据采样序号，样品编号，采样人等进行查询，查询到该记录后，用户可以进行修改、删除等操作，提供查询、添加，修改按钮，及提供登记表类型的选择以便确定是土壤登记表，还是作物登记表。右边登记表将作为子窗体，界面采用常见的表格形式，一个表一个子窗体，对于表中多项可选的字段用选择框（如土地利用现状）以便用户选择。如对项目作物测试分析结果数据的输入界面（图8-13）。
|
|||
|
|
图8-13 系统标示和密码认证界面
|
|||
|
|
（五）成果展示子系统开发
|
|||
|
|
本子系统采用.Jpg格式存储项目成果图集，并将技术报告集成到系统中。其中成果图集分为“序图”、“土壤重金属含量分布评价图”、“农产品重金属含量评价图”、“土壤重金属有效态含量分布图”以及“农产品布局规划图”五大类。用户可以选择浏览成果图件，并且可以浏览MS Rtf格式的技术报告。如浏览土壤重金属含量综合评价图界面如图8-14所示。
|
|||
|
|
图8-14 系统成果图件浏览界面
|
|||
|
|
主要参考文献
|
|||
|
|
[1]程街亮，叶禾，史舟等.GIS组件的农产品安全管理信息系统的设计与应用.地球信息科学，2006，8（1）：50～54
|
|||
|
|
[2]李洪义，程街亮，杨大志等.浙江省主要农产品安全调查背景数据库的设计与实现.浙江农业学报，2005，17（3）：138～142
|
|||
|
|
[3]宁方贵，韩俊山，左海洋等.基于GIS技术的松花江洪水管理信息系统的构建.东北水利水电，2007，6（25）：37～42
|
|||
|
|
[4]杨大志，史舟，李洪义等.3S技术在农产品安全背景调查中的应用.浙江农业科学，2005，2：84～85
|