楊永亮

(山西省地質(zhì)調(diào)查院，山西太原 030006)

1 概述

土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，土地的優(yōu)良好壞決定了其產(chǎn)出的農(nóng)作物的質(zhì)量，生態(tài)地球化學(xué)土地質(zhì)量評(píng)估能夠綜合分析土地各項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)，評(píng)價(jià)土地質(zhì)量環(huán)境現(xiàn)狀，為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、土地資源管理利用提供有力的數(shù)據(jù)支撐和合理的發(fā)展建議，可以提高土地潛力的發(fā)揮，增加土地農(nóng)產(chǎn)品附加值。

2 調(diào)查區(qū)概況

高平地處山西省東南部，長(zhǎng)治盆地西南端，四季分明，氣候宜人，共有土地面積978 km2，其中耕地面積632 694畝，占總面積的43%以上，牧草地面積8 805畝，林業(yè)用地40.8萬(wàn)畝，地下水資源豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢(shì)和地理優(yōu)勢(shì)，支柱產(chǎn)業(yè)有:種植、養(yǎng)殖、林果、蔬菜等，主要農(nóng)產(chǎn)品有:玉米、小麥、蘋(píng)果、黃梨、高梁、谷子、大豆、薯類(lèi)等，是國(guó)家級(jí)商品糧生產(chǎn)基地和瘦肉型豬生產(chǎn)基地。

3 樣品采集與分析

采樣介質(zhì)為土壤樣品，采樣深度為地表0～20 cm土柱，在采樣點(diǎn)周?chē)鷪D斑范圍內(nèi)采集3個(gè)～5個(gè)點(diǎn)的土柱組合為1件樣品，各采樣點(diǎn)的土壤類(lèi)型和土地利用類(lèi)型應(yīng)為單元內(nèi)具代表性的類(lèi)型，且盡量做到基本一致。采樣時(shí)應(yīng)去除雜草、草根、礫石、磚塊等雜物，避開(kāi)施肥點(diǎn)、肥料殘塊等。樣品原始重量約1 kg，確保樣品經(jīng)干燥、20目篩過(guò)篩后重量不少于600 g。樣品分析由國(guó)土資源部太原礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心承擔(dān)，分析方法及分析過(guò)程嚴(yán)格按照DD2005-01多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范要求進(jìn)行，分析結(jié)果經(jīng)中國(guó)地調(diào)局驗(yàn)收合格。

4 土壤元素地球化學(xué)特征

本次調(diào)查主要分析了高平縣表層土壤陽(yáng)離子交換量(CEC)、大量元素(N，P，K)、中量元素(CaO，MgO，SiO2，Na2O)、微量元素(Fe2O3，Mn，Cu，Zn，B，Mo，Se)、pH、有機(jī)質(zhì)和有害元素(Hg，Cd，As，Cu，Pb，Cr，Zn，Ni)等指標(biāo)。將分析指標(biāo)平均值與相應(yīng)的長(zhǎng)治盆地背景值，以及山西省背景值做比較，發(fā)現(xiàn)高平地區(qū)有益元素(P，MgO，SiO2，F(xiàn)e2O3，Zn，B，Mo，Se)、有害元素(Hg，Cd，Pb)11 項(xiàng)指標(biāo)平均值高于長(zhǎng)治盆地背景值。K含量與山西省背景值基本相當(dāng)，除P，CaO，MgO，Na2O，pH外，其他15項(xiàng)指標(biāo)平均值均大于山西省背景值，其中，N的含量是山西省背景值的1.6倍，Hg是其山西省背景值的1.7倍，高平地區(qū)Se相對(duì)全省來(lái)說(shuō)，含量非常高，是山西省背景值的2.5倍，說(shuō)明從地球化學(xué)元素指標(biāo)看高平縣的最大特色是Se元素含量豐富，最大的潛在危害是Hg，要在高平縣大力發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)的同時(shí)，要重點(diǎn)研究汞元素生態(tài)效應(yīng)(見(jiàn)表1)。

表1 研究區(qū)土壤各元素含量與長(zhǎng)治盆地背景值及山西省背景值對(duì)比表

5 土壤肥力評(píng)估

5.1 必須大量元素

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，與中量和微量元素相比，N，P，K，有機(jī)質(zhì)是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，保障糧食數(shù)量安全的最重要因素，因此，在肥力指標(biāo)篩選上，無(wú)論是耕地、水果園還是林地，N，P，K，有機(jī)質(zhì)是首選評(píng)估指標(biāo)，采用第二次普查土壤中養(yǎng)分元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)(見(jiàn)表2)。

表2 土壤養(yǎng)分元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) %

從表3可看出，高平地區(qū)有機(jī)質(zhì)、鉀的肥力都相對(duì)較好，而全氮和全磷的肥力較差，特別是磷，大部分地區(qū)屬于四級(jí)和五級(jí)水平。由搜集資料可知，高平地區(qū)的肥料主要是氨基酸肥和硝酸磷肥，目的是補(bǔ)充土壤的氮肥和磷肥。研究區(qū)的土壤肥力處于三級(jí)、四級(jí)水平。

表3 研究區(qū)土壤養(yǎng)分元素含量分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

5.2 必須大量元素評(píng)估

采用內(nèi)梅羅指數(shù)法計(jì)算評(píng)價(jià)指數(shù):

其中，Pi為元素i的評(píng)價(jià)指數(shù);Ci為元素i在土壤中的含量，即土壤采樣的分析結(jié)果;S1，S2，S3，S4，S5分別為元素 i的土壤肥力元素一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。肥力評(píng)估參數(shù)采用四個(gè)評(píng)估指標(biāo)參數(shù)的算術(shù)平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表4)。

表4 研究區(qū)土壤肥力評(píng)價(jià)指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由以上分析可知，研究區(qū)的肥力處于中等水平，主要集中在三等和四等，面積分別為472.5 km2和415 km2，占全區(qū)面積的93.81%(見(jiàn)圖1)，面積主要分布城鎮(zhèn)及周邊地區(qū)。與沁縣相鄰的西部地區(qū)相對(duì)來(lái)說(shuō)，肥力水平較低。

圖1 研究區(qū)土地大量肥力元素評(píng)估圖

5.3 必須微量元素

B，Mo，Mn，Zn和Cu是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，需要量雖少，但對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有決定作用，采用山西省黃土高原盆地經(jīng)濟(jì)帶土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估中所得出的山西省土壤肥力元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)表5對(duì)研究區(qū)的肥力元素進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6所示。

表5 山西省土壤養(yǎng)分元素含量分級(jí)表 mg/kg

表6 高平縣土壤養(yǎng)分元素含量分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

5.4 土壤綜合肥力評(píng)估

由于大量元素的肥力重要性要高于微量元素，因此，土地肥力評(píng)估賦于微量元素和大量元素權(quán)重值分別為0.4和0.6(見(jiàn)表7)。綜合計(jì)算出土壤肥力質(zhì)量分級(jí)參數(shù)(P肥力)，計(jì)算公式如下:

其中，P肥力為肥力評(píng)估指數(shù);P大量元素為大量元素肥力評(píng)估指數(shù);P微量元素為微量元素肥力評(píng)估指數(shù)。

表7 研究區(qū)肥力評(píng)估指標(biāo)元素權(quán)重表

通過(guò)式(1)，根據(jù)研究區(qū)大量元素和微量元素評(píng)價(jià)參數(shù)指數(shù)分析得出研究區(qū)土壤肥力質(zhì)量等級(jí)參數(shù)表見(jiàn)表8。

表8 研究區(qū)肥力評(píng)估指標(biāo)指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)分析可知，高平地區(qū)土壤肥力處于中等水平。其中二等土壤土地面積645 km2，約占全區(qū)的65.95%，主要分布于各個(gè)城鎮(zhèn)及周邊地區(qū)。其次是三等土壤，面積約253.5 km2，主要分布在西部和北部地區(qū)。全區(qū)肥力特別貧乏的五等土壤土地極少，僅占0.08%(見(jiàn)圖2)。

圖2 研究區(qū)土地綜合肥力評(píng)估圖

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高平土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合肥力評(píng)估，發(fā)現(xiàn)高平地區(qū)土壤綜合肥力處于中等水平，二等土壤面積為645 km2，約占全區(qū)的65.95%，主要分布于石末、河西鎮(zhèn)、高平市、北詩(shī)鎮(zhèn)、米山鎮(zhèn)、馬村鎮(zhèn)等，其次是三等土壤，面積約253.5 km2，主要分布在西部和北部地區(qū)。全區(qū)肥力特別貧乏的五等土壤土地極少，僅占0.08%。建議在農(nóng)業(yè)發(fā)展時(shí)注意對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行套種或者對(duì)土地進(jìn)行適時(shí)的休種，以保持土壤的肥力，讓土地可持續(xù)發(fā)展。本文只對(duì)土壤肥力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，未對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)(重金屬元素及健康元素指標(biāo))進(jìn)行討論評(píng)價(jià)。

［1］奚小環(huán).生態(tài)地球化學(xué)與生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)［J］.物探與化探，2001，28(1)：10-15.

［2］劉文輝.甘肅省張掖—永昌地區(qū)土地質(zhì)量評(píng)估［J］.物探與化探，2013，37(1)：132-137.

［3］DD 2005-01，多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250000)［S］.