孫梓耀 王 菲 張立東

(黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院 黑龍江哈爾濱 150036)

本文所研究區(qū)域位于黑龍江省西北部，地處甘南縣中部地帶的阿倫河與音河之間，屬松嫩平原西北部的山前扇形平原區(qū)，面積600km2。區(qū)內(nèi)土壤有暗棕壤、黑土、黑鈣土、草甸土、沼澤土5種類型，以草甸土為主。土地利用類型主要為旱田、水田、林地，以水田為主。

一、表層土壤樣品采集與分析測試元素

研究區(qū)按1:5萬表層土壤測量精度要求采集樣品，采樣點(diǎn)密度4點(diǎn)/km2，共采集表層土壤樣品2450件(含平行樣)，分析測試指標(biāo)見表1。

表1 表層土壤樣品分析測試指標(biāo)

二、表層土壤地球化學(xué)特征

(一)肥力因素指標(biāo)

必須大量元素，表層土壤中氮、磷、硫、鉬含量以適宜——豐富區(qū)為主，全鉀、全鈣、全鎂含量缺乏嚴(yán)重。必須微量元素，表層土壤中全鐵、全錳、全鋅、全銅、全硼、全氯含量缺乏面積較大。有益元素，表層土壤中硅含量普遍較低，全鈷、全鎳、全鈉含量缺乏面積較大。

(二)環(huán)境因素指標(biāo)

有害金屬元素，表層土壤中砷含量普遍較低，其中一、二級區(qū)面積占65%，四、五級區(qū)占13.71%；鉻，四、五級區(qū)面積占17.50%，一、二級區(qū)占34.17%；鎘，含量較高，其中四、五級區(qū)面積占14.96%，一、二級區(qū)占46.42%；鉛，含量較高，其中四、五級區(qū)面積占55.92%，一、二級區(qū)占4.46%；汞，整體含量偏高，其中四、五級區(qū)面積占22.96%，一、二級區(qū)占13.76%。

健康元素，表層土壤中氟四、五級區(qū)面積占23.84%，一、二級區(qū)占49.30%；碘含量普遍較低，其中四、五級區(qū)面積占83.83%，一、二級區(qū)僅占0.96%；硒，四、五級區(qū)面積占21.50%，一、二級區(qū)占18.96%。

有機(jī)質(zhì)及PH指標(biāo)，表層土壤整體偏酸性，其中弱酸性和酸性土壤面積占60.75%，弱堿性、堿性土壤占14.59%。有機(jī)質(zhì)含量，豐富區(qū)面積占44.16%，缺乏區(qū)占9.54%。

研究區(qū)表層土壤中各項指標(biāo)含量范圍，見表2

表2 表層土壤中元素含量統(tǒng)計表 單位：mg/kg或百分量

(三)土壤中有機(jī)污染物地球化學(xué)特征

主要檢測了表層土壤中的六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)兩種，只有6個樣品殘留有機(jī)農(nóng)藥，且每個樣品的農(nóng)藥殘留量都非常低，六六六為0.006—0.015mg/kg，滴滴涕為 0.002—0.004mg/kg；其它大多數(shù)樣品的有機(jī)農(nóng)藥殘留量都在檢出限以下。

三、評估體系的建立

(一)評估指標(biāo)篩選范圍與篩選原則

對表1中的各項指標(biāo)，遵循主導(dǎo)性、系統(tǒng)性、獨(dú)立性、生產(chǎn)性、空間變異性、定量與定性相結(jié)合、評估指標(biāo)實(shí)用性、指標(biāo)相對穩(wěn)定性、指標(biāo)體系區(qū)域性等原則進(jìn)行篩選。

(二)評估指標(biāo)的確定

根據(jù)評估指標(biāo)篩選范圍、原則及各指標(biāo)的分布特征、豐缺程度及空間變異性(表3)，確定的土地質(zhì)量地球化學(xué)評估值，見表4。

表3 研究區(qū)表層土壤各指標(biāo)半方差函數(shù)參數(shù)統(tǒng)計表

表4 土地質(zhì)量地球化學(xué)指標(biāo)篩選結(jié)果

(三)評估指標(biāo)隸屬函數(shù)值計算

評估所采用模型以線性模型為基礎(chǔ)，采用峰值型、戒上型、戒下型模型三種函數(shù)模型進(jìn)行評估指標(biāo)隸屬函數(shù)值計算。對應(yīng)的隸屬函數(shù)公式，見表5。

表5 評估指標(biāo)隸屬函數(shù)模型及隸屬值計算公式

(四)評估指標(biāo)隸屬函數(shù)模型及L值、U值、O1和O2值確定

利用SPSS軟件進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計，對于不服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，進(jìn)行平均值±3倍離差剔除異常數(shù)據(jù)，直至服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布為止。對于服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，按照累積頻率曲線法對數(shù)據(jù)進(jìn)行五級劃分，從而確定各隸屬函數(shù)的界限值。隸屬函數(shù)界限值與分級標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)關(guān)系，見表6。

表6 分級與隸屬函數(shù)界限值對應(yīng)表

(五)評估指標(biāo)隸屬函數(shù)值計算

在SPSS13中做出各評估指標(biāo)頻率分布直方圖，在統(tǒng)計中按照20%、40%、60%、80%的累積頻率值將各評估指標(biāo)進(jìn)行分級。土壤pH按照酸堿性分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，然后將界限值填入對應(yīng)指標(biāo)的函數(shù)模型中，構(gòu)成各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，見表7。

表7 隸屬度函數(shù)模型及隸屬度函數(shù)界限值

(六)評估指標(biāo)權(quán)重值確定

運(yùn)用層次分析法軟件獲得的各層次指標(biāo)間的權(quán)重，見表8。

表8 評估不同層次指標(biāo)權(quán)重

四、評估指標(biāo)綜合參數(shù)計算及等級劃分

(一)計算公式

采用加法模型，對各評估指標(biāo)實(shí)測值進(jìn)行權(quán)重和隸屬度計算，獲得各項地球化學(xué)綜合指數(shù)。計算公式如下：

式中：P－綜合指數(shù)；

fi－第i個評估指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；

Ci－第i個評估指標(biāo)的權(quán)重，為表征土地環(huán)境健康或土地肥力的各類指標(biāo)。

(二)土地環(huán)境健康質(zhì)量等級劃分

研究區(qū)有害元素一等土壤和二等土壤面積分別占整個研究區(qū)面積的33.13%和38.04%，三等土壤面積占28.83%。研究區(qū)健康元素一等、二等及三等土壤分布面積所占比例分別為28.71%、22.04%和49.25%。分等標(biāo)準(zhǔn)，見表9。

土壤環(huán)境健康質(zhì)量，研究區(qū)環(huán)境健康質(zhì)量一等土壤占評估區(qū)面積的32.63%，二等土壤所占面積為34.13%，三等土壤所占面積為33.25%。見圖1。

表9 土壤環(huán)境分等綜合參數(shù)對應(yīng)表

(三)土地肥力質(zhì)量等級劃分

研究區(qū)表層土壤必需大量元素一等土壤面積所占比例為38.92%，二等土壤面積占28.88%，三等土壤面積占32.20%。表層土壤必需微量元素一等土壤、二等土壤、三等土壤面積所占比例分別為36.46%、42.04%、21.50%。有益元素一等土壤面積占39.92%，二等土壤面積占27.29%，三等土壤面積占32.79%。分等標(biāo)準(zhǔn)，見表10。

土壤肥力綜合評估，研究區(qū)表層土壤肥力屬于一等的土壤面積占32.83%，二等土壤面積約為34.58%，三等土壤面積占32.59%，見圖2.

表10 土壤肥力分等綜合參數(shù)對應(yīng)表

圖1 土壤環(huán)境健康質(zhì)量分等圖

圖2 土壤肥力綜合分等圖

(四)土地質(zhì)量綜合評估

對地肥力分等與土地環(huán)境健康分等結(jié)果疊置，進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)等劃分。研究區(qū)土壤分為優(yōu)質(zhì)、優(yōu)良、良好、中等級差等五個等級，見表11。研究區(qū)良好及良好以上等級的土壤面積占全區(qū)面積的66.75%，其中優(yōu)質(zhì)級占2.29%；優(yōu)良級土壤面積占34.75%，良好級土壤占29.71%，中等級別土壤占總面積的30.37%，差等級土壤在評估區(qū)所占面積為2.88%。25%；土地肥力質(zhì)量分為三等，一等面積占32.83%，二等占34.58%，三等占32.59%；土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合評估分等，分為優(yōu)質(zhì)、優(yōu)良、良好、中等、差等五個等級，優(yōu)質(zhì)級面積占2.29%，優(yōu)良級占34.75%，良好級占29.71%，中等級占30.37%，差等級占2.88%。

表11 土地質(zhì)量地球化學(xué)評估分等表

圖3 土地質(zhì)量地球化學(xué)評估綜合分等圖

六、結(jié)論

(一)表層土壤整體偏酸性，有機(jī)質(zhì)較豐富；氮、磷、硫、鉬含量以適宜—豐富為主，全鉀、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、硼、氯、鈷、鎳、鈉、硅含量較缺乏；碘、砷含量普遍較低，鎘、鉛、汞整體含量偏高；基本未受到有機(jī)污染物污染。

(二)研究區(qū)土地環(huán)境健康質(zhì)量分為三等，一等面積占32.63%，二等占34.13%，三等占33.

(三)研究區(qū)東部及東南部存在一片富硒區(qū)域，適宜大面積種植水稻，以發(fā)展當(dāng)?shù)孛貎?yōu)農(nóng)產(chǎn)品，可以加快當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。

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