李明龍, 楊廷安, 楊良策, 曹文勝, 許克元, 郝心宇, 余　威

(湖北省地質(zhì)局 第二地質(zhì)大隊(duì),湖北 恩施　445000)

0　引言

湖北省地質(zhì)局正在積極推進(jìn)全省農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作,開展恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件及工作方法的研究意義重大：①恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件復(fù)雜；②恩施因其天然富硒巖層的分布被譽(yù)為“世界硒都”,發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)具有得天獨(dú)厚的硒資源優(yōu)勢(shì)；③恩施州伍家臺(tái)貢茶、魔芋、地道藥材等馳名中外的特色農(nóng)產(chǎn)品種類較多。本文對(duì)恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件和特色農(nóng)業(yè)進(jìn)行概括,并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)該區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作方法進(jìn)行了探討。

1　恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件

恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件復(fù)雜,具體表現(xiàn)為地形地貌特殊、土地利用率低、土壤類型多樣、成土母巖復(fù)雜、富硒巖層分布廣泛等。

1.1　地形地貌特征

恩施州地處鄂西南山地(圖1),屬于中國(guó)第二階梯東緣,云貴高原東部延伸部分；全州境內(nèi)地勢(shì)西北、東北部高,中部相對(duì)低。恩施州絕大部分是山地,習(xí)稱“八山半水分半田”,以碳酸鹽巖組成的高原型山地為主體,兼有碳酸鹽巖型低山峽谷、砂巖型山間紅色盆地。本區(qū)海拔1 200 m以上的地區(qū)占總面積的29.4%,800～1 200 m的地區(qū)占43.6%,800 m以下的地區(qū)占27%。境內(nèi)地形復(fù)雜,大河、小溪呈枝狀展布,丘原、深谷、伏流、溶洞、石林等各處可見。受新構(gòu)造活動(dòng)影響,境內(nèi)普遍展布海拔2 000～1 700 m、1 500～1 300 m、1 200～1 000 m、900～800 m、700～500 m五級(jí)面積不等的夷平面,并存在一至二級(jí)河谷階地,呈現(xiàn)明顯層狀地貌。

圖1　恩施州交通位置圖Fig.1　Traffic location map of Enshi Prefecture

1.2　土地資源概況

恩施州國(guó)土總面積2 406 125.46 hm2,約占全省面積的13%。其中,農(nóng)用地面積1 984 009.62 hm2,占總面積的82.45%(表1),但耕地面積384 939.02 hm2,僅占總面積的16%[1]。恩施州總體農(nóng)用地占有比例較高,但以林地為主,耕地利用率非常低。

恩施州耕地坡度較大。<2°的平地11 165.11 hm2,僅占耕地總面積2.91%,而>25°的坡地及梯田180 611.49 hm2,占耕地總面積的47.03%(表2),且旱地面積占到耕地總面積的77.6%[2]。

總之,恩施州土地利用率不高,耕地面積小,坡度大,以旱地為主。

表1　恩施州土地利用結(jié)構(gòu)表Table 1　The structure list of land use in Enshi Prefecture

表2　恩施州耕地坡度分布表Table 2　Gradient distribution table of cultivated land in Enshi Prefecture

1.3　土壤類型

恩施州全區(qū)土壤類型有紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、暗棕壤、山地草甸土、山地沼澤土等地帶性土壤和紫色土、石灰(巖)土、潮土、水稻土等非地帶性土壤共11個(gè)土類。黃壤、黃棕壤、棕壤所占比例較高,占全區(qū)比例分別為16.89%、56.19%、16.68%,隨海拔高度變化分帶明顯,從低到高依次由黃壤—黃棕壤—棕壤過渡,分界線分別是海拔800 m和海拔1 500 m左右。

恩施州土壤大多偏酸性,土壤的有機(jī)質(zhì)、含氮量隨海拔升高而增加,耕層有機(jī)質(zhì)一般占2%～4%。但恩施州尚未完成系統(tǒng)的多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查工作,詳細(xì)的土壤地球化學(xué)特征尚不完全明了。

1.4　成土母巖特征

恩施州境內(nèi)土壤成土母巖以灰質(zhì)巖為主,其次為頁(yè)巖、石英砂巖和少量的紫色頁(yè)巖、第四紀(jì)紅色粘土及近代河流沖積物等。土壤通過巖石風(fēng)化形成,其分布受到母巖制約。例如：筆者在恩施市新塘鄉(xiāng)、龍鳳鎮(zhèn)等地進(jìn)行農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作時(shí)發(fā)現(xiàn),紫色土類分布區(qū)與巴東組二段(T2b2)出露區(qū)一致,成土母巖為巴東組含鐵質(zhì)較高的紫色泥巖,而石灰土巖類多來(lái)自大冶組(T1d)、嘉陵江組(T1j)灰?guī)r、白云巖等。受構(gòu)造影響,恩施州地形切割深,地層出露較全,從元古界震旦系至新生界第四系,共出露11個(gè)系,45個(gè)組的地層[3],該州成土母巖復(fù)雜,巖性及元素地球化學(xué)特征也較復(fù)雜。

1.5　恩施州富硒巖層分布特征

恩施州雖然成土母巖復(fù)雜,但發(fā)育多套富硒巖層,該區(qū)因其下二疊統(tǒng)孤峰組硒含量居世界之首,被譽(yù)為“世界硒都”[4]。其中,恩施市雙河漁塘壩地區(qū)孤峰組產(chǎn)出世界唯一的沉積型獨(dú)立硒礦床。

恩施州富硒巖層的產(chǎn)出導(dǎo)致富硒土壤廣泛分布,硒元素來(lái)自成土母巖的風(fēng)化,可分為兩種類型：石煤型和燃煤型。其中,石煤型富硒土壤是由寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)、奧陶系上統(tǒng)—志留系下統(tǒng)龍馬溪組(O3S1l)、二疊系下統(tǒng)孤峰組(P1g)、二疊系上統(tǒng)大隆組(P2d)[5]等黑色巖系中的石煤風(fēng)化作用與成壤作用而形成的(表3)；此外,中國(guó)燃煤層中硒含量總體偏高,是地球上富集硒的主要地質(zhì)體[6],該州燃煤型富硒土壤是由二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、二疊系下統(tǒng)梁山組(P1l)、侏羅系下統(tǒng)桐竹園組(J1t)等煤系地層風(fēng)化作用與成壤作用而形成的。

表3　恩施地區(qū)富硒石煤地層特征表Table 3　Selenium-ultra anthracite ages and characteristics of Enshi Prefecture

恩施州黑色巖系與煤系地層出露較廣,富硒巖石、富硒土壤、富硒動(dòng)植物資源聚集形成了天然富硒地質(zhì)環(huán)境與富硒生物圈,恩施州發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)具有得天獨(dú)厚的硒資源優(yōu)勢(shì)。

2　恩施州特色農(nóng)業(yè)

恩施州是農(nóng)業(yè)部定點(diǎn)扶貧地區(qū),生物資源富集,特色農(nóng)產(chǎn)品種類較多。加之,恩施具有天然的富硒地質(zhì)環(huán)境,發(fā)展富硒特色農(nóng)業(yè)條件極佳。

2.1　魔芋

魔芋為喜陰、喜濕、怕熱、不耐寒、怕漬水的作物,生長(zhǎng)環(huán)境要求特殊,全世界范圍內(nèi)適宜種植的區(qū)域極為有限。恩施州夏無(wú)酷暑,冬少嚴(yán)寒,土壤微酸性,自然條件得天獨(dú)厚,魔芋是恩施州極具優(yōu)勢(shì)的特色資源,恩施州魔芋產(chǎn)量、產(chǎn)值均占全國(guó)的1/4以上。魔芋制品絕大部分出口日本、韓國(guó)等國(guó)家,需求量巨大,市場(chǎng)前景十分廣闊。

2.2　茶葉

恩施州為中國(guó)茶葉重要產(chǎn)區(qū),茶產(chǎn)業(yè)已成為其優(yōu)勢(shì)支柱產(chǎn)業(yè)。該州享有“世界硒都” 美譽(yù),是世界上罕見的高硒地區(qū),是天然富硒茶的最佳產(chǎn)地,恩施玉露、恩施富硒茶、伍家臺(tái)貢茶、鶴峰茶、馬坡茶等均為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品。而飲用含硒茶又被認(rèn)為是缺硒地區(qū)人們補(bǔ)硒的重要途徑,富硒茶不僅受到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)歡迎,而且在國(guó)際市場(chǎng)亦具較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,恩施發(fā)展富硒茶產(chǎn)業(yè)具有資源優(yōu)勢(shì)。

2.3　藥材

恩施的行政區(qū)域早年為巴蜀管轄之地,恩施藥材具有“川藥”地道性毋庸置疑。且恩施州藥材資源十分豐富,全州藥用植物資源達(dá)到2 088種,被稱為“華中藥庫(kù)”。歷史上已形成了“雞爪黃連”、“紫油厚樸”、“湖北貝母”、“板橋黨參”、“窯歸”等著名品牌,是傳統(tǒng)出口創(chuàng)匯品種。隨著國(guó)家中藥現(xiàn)代綱要的實(shí)施,生物醫(yī)藥蓬勃發(fā)展,天然植物藥物走俏全球,地道藥材產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。

2.4　蔬菜

恩施州獨(dú)特的自然氣候和環(huán)境條件,孕育了豐富的特色蔬菜資源,其中人工種植蔬菜以鳳頭姜、白皮大蒜、山藥等為主,山野菜以薇菜、粉葛、莼菜為主,很多產(chǎn)品不僅暢銷國(guó)內(nèi),還走向了海外市場(chǎng)。同時(shí),該州二高山以上地區(qū)發(fā)展蔬菜也具有優(yōu)勢(shì)和特色,在大山頂?shù)鹊貐^(qū)種植蔬菜,無(wú)污染且品質(zhì)良好,又能在季節(jié)上和上市時(shí)間與平原南北蔬菜錯(cuò)開,目前已成為湖北省重要的蔬菜基地。

2.5　山羊

恩施州牧草資源十分豐富,草山草坡面積達(dá)到106萬(wàn)hm2,理論載畜量100萬(wàn)個(gè)牛單位。隨著草場(chǎng)改良和退耕還草工程的實(shí)施,草山草坡面積還將進(jìn)一步擴(kuò)大。山羊在該州養(yǎng)殖歷史悠久,有宜昌白山羊、狗頭山羊等獨(dú)具特色的地方良種,發(fā)展養(yǎng)羊業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯。

3　恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作方法探討

首先農(nóng)業(yè)地質(zhì)要以地質(zhì)為基礎(chǔ)。系統(tǒng)收集工作區(qū)內(nèi)的構(gòu)造、地層、區(qū)域地球化學(xué)特征與成土母巖的分布資料,以地質(zhì)圖、土壤類型圖以及土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ),找出各種土壤形成的地質(zhì)背景,以確定農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景,然后開展農(nóng)業(yè)地質(zhì)野外工作。農(nóng)業(yè)地質(zhì)野外工作是否合理,是得到全面客觀農(nóng)業(yè)地質(zhì)資料的基礎(chǔ),是農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作的重中之重。

3.1　農(nóng)業(yè)地質(zhì)野外工作

主要由農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)填圖、農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)剖面測(cè)量、農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查樣品采集三種手段完成,結(jié)合恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件,每種工作手段注意如下要點(diǎn)：

3.1.1農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)填圖

具體包括填圖路線布置、觀測(cè)點(diǎn)定點(diǎn)、填圖記錄、農(nóng)業(yè)綜合調(diào)查。針對(duì)恩施州高原型山地為主的地貌特征,調(diào)查工作必須與地形圖相結(jié)合,填圖路線要垂直于區(qū)域構(gòu)造地貌單元,以便穿越不同的基巖、土壤和植被類型分布區(qū),盡量做到不同農(nóng)業(yè)區(qū)的全面覆蓋；由于本區(qū)基巖出露面積大,土壤堆積類型以殘坡積為主,殘坡積土壤的元素地球化學(xué)性質(zhì)很大程度上取決于母巖的元素地球化學(xué)特征,在選取觀測(cè)點(diǎn)時(shí)要仔細(xì)觀察界線點(diǎn)(土壤界線點(diǎn)和地層界線點(diǎn)),尤其要重點(diǎn)觀察地層界線,最后圈出地層界線和土壤界線；由于本區(qū)富硒巖層出露廣泛,在填圖記錄中尤其要加強(qiáng)對(duì)富硒巖層分布區(qū)相關(guān)農(nóng)業(yè)地質(zhì)因素的描述,以便在布點(diǎn)時(shí)更有針對(duì)性；農(nóng)業(yè)綜合調(diào)查包括土地利用現(xiàn)狀、農(nóng)藥化肥使用情況、單面積產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)情況、農(nóng)產(chǎn)品加工及開發(fā)前景,筆者認(rèn)為本區(qū)調(diào)查工作要加強(qiáng)與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的交流,因?yàn)楸镜剞r(nóng)業(yè)種植調(diào)整頻繁,例如農(nóng)田水改旱、旱改水情況很常見,加強(qiáng)交流有助于我們更全面了解調(diào)查區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況,避免工作人員在野外“一葉障目”,主觀臆斷。

3.1.2農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)剖面

具體包括巖石地球化學(xué)剖面和土壤剖面,土壤剖面又分為水平剖面和垂直剖面,剖面應(yīng)盡量布置在巖石類型、土壤類型和地貌單元發(fā)育相對(duì)齊全的區(qū)域。恩施是“世界硒都”,本區(qū)巖石地球化學(xué)剖面強(qiáng)調(diào)涵蓋富硒巖層,土壤水平剖面要穿越不同土壤類型分布區(qū)和不同母巖分布區(qū),土壤垂直剖面也要在不同土壤類型區(qū)域分別布置,每種類型至少有1～2條剖面控制,在剖面上取樣進(jìn)行測(cè)試,得出不同類型母巖、不同類型土壤、不同深度土壤的硒含量及有用有害元素含量,研究各種元素在表生環(huán)境下的擴(kuò)散特征。

3.1.3農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查樣品采集

主要包括土壤樣品、農(nóng)作物樣品、水樣的采集。恩施地區(qū)淺層土壤樣取樣深度一般為0～20 cm,深層樣取樣深度視土壤深度而定,能達(dá)到200 cm的土壤分布區(qū)要連續(xù)采集到200 cm,恩施州很多區(qū)域基巖埋深淺,土壤甚至不足50 cm,在這種區(qū)域采集深層樣,除了連續(xù)采集土壤樣品外,至少要取一件與土壤直接接觸的下伏基巖樣品進(jìn)行測(cè)試,以便對(duì)比研究基巖對(duì)土壤元素地球化學(xué)特征的影響；農(nóng)作物樣品應(yīng)根據(jù)不同的采樣對(duì)象具體設(shè)計(jì),主要采取農(nóng)作物直接被利用部分和根系土,進(jìn)行元素遷移規(guī)律研究；本區(qū)水樣采集條件亦較特殊,筆者實(shí)地調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)本區(qū)山泉特別發(fā)育,山泉匯入小溪,小溪再匯入大河或水庫(kù),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者普遍將同一泉眼流出的泉水同時(shí)用于飲用和灌溉,在本區(qū)采集水樣,應(yīng)在不同基巖出露區(qū)進(jìn)行布置,以了解流經(jīng)不同基巖的泉水地球化學(xué)性質(zhì),樣品可以布置在農(nóng)村居民直接使用的泉水出露點(diǎn),也可以布置在用于農(nóng)業(yè)和生活用水的水庫(kù)或大河。

3.2　為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)

向農(nóng)業(yè)部門系統(tǒng)收集區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本情況、農(nóng)作物分布規(guī)律、所處的地理環(huán)境、氣候水文等生態(tài)環(huán)境也是必要的工作。在此項(xiàng)工作中,尤其強(qiáng)調(diào)要建立完善的農(nóng)作物采樣規(guī)劃,恩施州各地區(qū)地形和氣候條件差異較大,即使相同的農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)期也不一致,農(nóng)作物采樣是該區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作中的難點(diǎn)工作,應(yīng)多向農(nóng)業(yè)部門收集資料并進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)地調(diào)查,建立完善的農(nóng)作物采樣規(guī)劃。

3.3　深入分析總結(jié)調(diào)查結(jié)果

在對(duì)所采取的母巖、土壤、水系、植物樣品的調(diào)查結(jié)果基礎(chǔ)上,繪制各種圖件,進(jìn)行有關(guān)元素遷移和分布的研究,按照地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)原理進(jìn)行估計(jì)評(píng)價(jià)。

總之,農(nóng)業(yè)地質(zhì)總的技術(shù)路線應(yīng)以基礎(chǔ)地質(zhì)為依托,以地球化學(xué)調(diào)查為手段,以土壤環(huán)境和農(nóng)作物質(zhì)量評(píng)價(jià)為核心。在系統(tǒng)收集區(qū)內(nèi)地質(zhì)、地球化學(xué)成果和土壤及農(nóng)業(yè)利用方面的成果資料,結(jié)合野外的母質(zhì)、土壤、農(nóng)作物的實(shí)地調(diào)查,評(píng)價(jià)土壤環(huán)境和農(nóng)作物質(zhì)量,并研究其相關(guān)性。

4　恩施州農(nóng)業(yè)地質(zhì)工作建議

(1) 盡快開展并完成恩施州多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作：恩施州各項(xiàng)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作的開展急需該工作的成果資料,建議盡快開展并完成各種比例尺的多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查工作。

(2) 立項(xiàng)開展專項(xiàng)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作：農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)良品質(zhì)的形成與其農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景的關(guān)系密切[7],恩施州被譽(yù)為“世界硒都”,開發(fā)富硒農(nóng)業(yè)具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì),建議充分利用農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)理論進(jìn)行特色農(nóng)產(chǎn)品的合理布局規(guī)劃,結(jié)合多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查成果,重點(diǎn)開展恩施州名優(yōu)茶葉、魔芋、地道藥材等特色農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)的專項(xiàng)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作。

(3) 加大對(duì)恩施州富硒巖層的勘查力度：加大對(duì)恩施州富硒巖層,尤其是孤峰組富硒巖層的勘查力度,為湖北省甚至全國(guó)的富硒農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供硒肥原料,促進(jìn)富硒農(nóng)業(yè)全面發(fā)展。

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