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土壤作为源和汇，其环境和健康现状与大气、水体质量，食品安全以及人类健康关系密切。城郊菜地土壤由于靠近城市，人类活动强烈，是农田中接纳污染物的种类和数量较多且较集中的土壤。另一方面，多数菜农为了获得高产，在高经济利益的驱动下，长期过量地施用化肥、农药等，加上蔬菜种植过程中高灌溉、高复种的影响，直接导致了土壤质量退化、氮磷流失加剧与土壤重金属大量累积等环境健康问题。
本论文选取长沙市郊不同种植年限的菜地土壤，研究土壤有效态氮、磷和全量重金属累积的时空变异性，同时分析土壤氮、磷累积及与浅层地下水硝酸盐污染、土壤磷素淋失风险之间的关系，并进一步通过主成分分析和聚类分析方法探讨菜地土壤重金属的可能来源。主要研究结果如下：
(1)随着种植年限的延长，长沙市郊菜地土壤NO3--N和Olsen-P累积量不断增加。蔬菜种植1～2年(夏泽铺镇)、10～15年(黄兴镇)和30年(陈家渡)后土壤NO3--N平均含量分别达21.12、41.97和49.49mgkg-1；Olsen-P平均含量分别达31.94、146.93和219.89mgkg-1。
(2)长沙县蔬菜基地新、老菜地区域土壤剖面和浅层地下水NO3--N含量均显著高于农田区域(p＜0.05)，且随着种菜年限的增加而增加，预测露天种菜0.3、2.2年即达到世界卫生组织(WHO)和我国地下水NO3--N质量标准；区域内部不同菜地浅层地下水NO3--N含量还受交通位置的影响。蔬菜种植导致的NO3--N累积淋溶到下层造成了浅层地下水的NO3--N污染。
(3)土壤磷淋溶进入水体的浓度随Olsen法提取态磷(Olsen-P)浓度的增加而增加，但增加速率存在一个明显的突变点，超过该点淋溶风险迅速增大。本研究确定80mgkg-1为长沙市郊菜地土壤磷淋失的临界值(即突变点)。以临界值为评价标准，结合GIS统计和指示克吕格插值，评价蔬菜种植年限稍长的陈家渡、黄兴镇菜地土壤属高强度磷淋失风险等级：而新开垦的夏泽铺镇菜地土壤几乎不存在磷淋失风险。长期种植蔬菜导致的土壤磷累积直接造成了磷淋失的高风险。
(4)与种菜年限仅1～2年的夏泽铺镇菜地土壤相比，种菜年限较长的黄兴镇、陈家渡菜地土壤重金属均存在不同程度的累积，增幅显著(p＜0.05)，其中以Cd的累积最为明显。所有样品按单累积指数排序依次为：Cd＞＞Cu＞Pb＞Ni＞Zn;按综合累积指数排序依次为：陈家渡＞黄兴镇＞夏泽铺镇。以背景值为标准，通过重金属累积风险评价，陈家渡、黄兴镇和夏泽铺镇蔬菜基地分别有100％，87.76%和6.5%的土壤处于高风险的重金属累积。
(5)Olsen-P、NO3--N和重金属是长沙市郊菜地土壤环境变异的主要形式。与EXT.K(速效钾)、pH、OM(有机质)和NH4+-N等自然因素决定占主导的因子相比，Olsen-P和NO3--N等人为施肥决定的因子在土壤中表现出与重金属更为相似的累积特性，尤其在Olsen-P与Cu和Cd之间最为明显。
综上所述，长沙市郊菜地土壤环境和健康现状不容乐观，种植年限越长，菜地土壤氮磷和重金属累积量越高，继而加重了土壤中氮磷淋溶损失和重金属累积的环境风险。菜地土壤重金属与氮、磷来源相似，可能与菜地长期农业实践中各种含重金属农用物资(尤其是磷肥)的投入有关。