楊清富, 祝莉玲, 徐宏林

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學評價

楊清富, 祝莉玲, 徐宏林

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

基于湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)多目標區(qū)域地球化學調(diào)查成果數(shù)據(jù),建立了由土壤養(yǎng)分指標和環(huán)境指標組成的評價體系,應用《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范(報批稿)》對該地區(qū)進行了土地質(zhì)量地球化學評價及空間分布研究。結果表明:棗陽市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量狀況整體良好,優(yōu)質(zhì)和良好以上等級土地占評價區(qū)的97.92%,其中優(yōu)質(zhì)級土地占38.75%。土地質(zhì)量地球化學評價結果可以為農(nóng)產(chǎn)品種植、土地修復和地方病防治提供依據(jù)。

土地質(zhì)量;地球化學評價;太平鎮(zhèn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資源是作為植物根基與養(yǎng)分供給的土壤。土地質(zhì)量地球化學評價是依據(jù)土地中有益營養(yǎng)元素、有毒有害元素等指標的含量水平,對土地功能影響程度所作的土地質(zhì)量評價和級別劃分[1]。中國取得了大量的土地質(zhì)量地球化學評價的研究成果,如王文俊[2]、趙西強[3]、陶春軍[4]、王丹妮[5]、周小娟[6]等等。湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)是重要的稻麥油農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū),對太平鎮(zhèn)進行土地質(zhì)量地球化學評價,可以了解土地質(zhì)量現(xiàn)狀,有其重要現(xiàn)實意義。

本次工作以湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)作為研究對象,在多目標區(qū)域地球化學調(diào)查的基礎上開展土地質(zhì)量地球化學評價,工作比例尺為1∶5萬,可以基本查明區(qū)內(nèi)的綠色土地,掌握優(yōu)質(zhì)的土地資源;基本查明區(qū)內(nèi)的污染土地,掌握土地質(zhì)量變化情況。為合理調(diào)整農(nóng)業(yè)結構和發(fā)展效益農(nóng)業(yè)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 評價區(qū)概況

湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)是一個具有千年歷史的古鎮(zhèn),北與河南省唐河縣、桐柏縣交界,是鄂北重點門戶。評價區(qū)工作面積240 km2。評價區(qū)位于中國地貌第二階梯東部邊緣,屬南陽盆地南緣,東部與桐柏山系相鄰,構造上屬秦嶺褶皺帶淮陽地盾之間的凹陷地區(qū),為白河下游沖積平原的一部分,地形屬于侵蝕剝蝕型微波狀起伏的平緩漫崗地形。評價區(qū)氣候?qū)俦眮啛釒Т箨懶约撅L氣候,冬干冷,夏濕熱,光照適量,雨量充足,四季分明,日照時間長,嚴冬酷暑時間短,既利于喜溫作物的生長,也利于秋播作物的安全越冬。

1.2 采樣及分析方法

棗陽市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學評價數(shù)據(jù)是采樣湖北省十堰—丹江口地區(qū)1∶5萬多目標區(qū)域地球化學調(diào)查成果數(shù)據(jù),選擇評價區(qū)表層土壤的有益、有害元素和pH值等理化性質(zhì)進行土地質(zhì)量地球化學評價。土壤采樣密度為4個點/km2,采樣點采用網(wǎng)格法進行布設,均勻布點,采樣物質(zhì)能代表采樣單元土壤環(huán)境特征。采樣深度為0～20cm,采用多點采樣組合成一個樣品的方法。

本次樣品分析工作由湖北省地質(zhì)實驗測試中心完成,采用國家一級土壤標準物質(zhì)(GBW系列)進行監(jiān)控,分析的土壤元素有25項,分別是Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、Mo、Mn、B、F、Se、P、OrgC、S、Cl、Fe、Na、K、Ca、Mg、Al、Si、pH等。

1.3 土地質(zhì)量地球化學評價方法

1.3.1 影響土壤質(zhì)量的地球化學內(nèi)部因素評價體系建立

按照2014年12月18日的《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范(報批稿)》,以及根據(jù)土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求:表征土壤養(yǎng)分必需的大量元素K、P、C為必測指標,表征土壤理化性質(zhì)的pH值、有機質(zhì)為必測指標,表征土壤環(huán)境質(zhì)量的Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等有害元素8項為必測指標。調(diào)查區(qū)以土壤養(yǎng)分分等和土壤環(huán)境分等為基礎,經(jīng)疊合產(chǎn)生土壤質(zhì)量地球化學分等。首先確定評價的必選指標為P、K、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等,見表1。

1.3.2 土壤養(yǎng)分地球化學等級劃分

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范(報批稿)》的土壤養(yǎng)分指標等級分級標準,對養(yǎng)分元素P、K2O、B、S、CaO、MgO、Mo、Mn、Cu、Zn、Se、F進行五級劃分。有機質(zhì)分級標準來自湖北省江漢流域經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查項目,對表層土壤其它養(yǎng)分元素Cl、Fe2O3、Na2O、Si2O含量特征進行統(tǒng)計,按照累積頻率曲線法對數(shù)據(jù)進行五級劃分,五級劃分的標準值分別為20%、40%、60%、80%的累積頻率值。

1.3.3 土壤環(huán)境地球化學等級劃分

計算土壤污染物i的單項污染指數(shù)Pi=Ci/Si(式中:Ci為土壤中i指標的實測濃度;Si為污染物i在GB 15618—1995中給出的二級標準值)。在單指標土壤環(huán)境地球化學等級劃分基礎上,每個評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級等同于單指標劃分出的環(huán)境等級最差的等級。如As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn劃分出的環(huán)境地球化學等級分別為4等、2等、3等、2等、2等、3等、2等和2等,該評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級為4等。

在OrgC、磷、鉀等土壤單指標養(yǎng)分地球化學等級劃分基礎上,按照下列公式計算土壤養(yǎng)分地球化學綜合得分f養(yǎng)綜。

f養(yǎng)綜=Σfi×Ki(i=1,2,3,4……n)

式中:f養(yǎng)綜為綜合指數(shù);fi為第i個評價指標的單元素等級得分;Ki為第i個評價指標的權重,評價指標為表征土壤養(yǎng)分的各類指標。

1.3.4 土壤酸堿度農(nóng)作物適宜性分級

本次酸堿度適宜度分級采用農(nóng)用地分等定級技術規(guī)程中的標準,按照其對作物生長的影響程度分為5個等級,標準列于表2。

表2 酸堿度農(nóng)作物適宜度分級標準Table 2 Criteria of pH grading for crops suitability

對比pH地球化學圖可以看出,240 km2評價區(qū)的216.5 km2屬很適宜—適宜級別,占比90.21%,且大多數(shù)為較適宜以上級別;稍不適宜有22 km2,占比9.17%;不適宜僅有1.5 km2,占比0.63%,多為水澆地或旱地,羅橋水庫以西的211C樣(水田)pH值為4.31全區(qū)最低。旱地土壤pH值均值為6.47,屬中性,912個樣品僅有94個<5.0且多接近于5.0,微酸性;水稻土pH值均值為6.53,屬中性,47個樣品僅有2個<5.0,微酸性。評價區(qū)的pH值范圍適宜種植水稻、小麥等大多數(shù)農(nóng)作物。

2 評價區(qū)土地質(zhì)量地球化學評價及空間分布

2.1 土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級劃分及空間分布

土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級劃分見表3。

分等結果統(tǒng)計如下(見圖1)。

一等(很豐):f養(yǎng)綜≥4.5。面積0.5 km2,占參與評價總面積的0.21%,含量很豐的土壤在全區(qū)占比很小,只有羅橋水庫南東的郭莊附近有少量零星分布。

表3 土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級劃分表Table 3 Geochemical comprehensive classification of soil nutrient

二等(豐):f養(yǎng)綜為4.5～3.5。面積11.5 km2,占參與評價總面積的4.79%,主要零星分布于楊垱—太平鎮(zhèn)—姜崗以南。

三等(適中):f養(yǎng)綜為3.5～2.5。面積109.75 km2,占參與評價總面積的45.73%,全區(qū)各處分布較為零散,夾雜在二等土壤中間,中東部太平鎮(zhèn)附近較為集中。

四等(稍缺):f養(yǎng)綜為2.5～1.5。面積97.75 km2,占參與評價總面積的40.73%,全區(qū)不規(guī)則零星分布。

五等(缺):f養(yǎng)綜<1.5。面積20.5 km2,占參與評價總面積的8.54%,土壤養(yǎng)分綜合缺乏地區(qū)主要分布在唐梓山山體林地、黃河水庫以北及周橋水庫以北,其它地區(qū)零星。

圖1 湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級劃分圖Fig.1 Geochemical comprehensive classification of soil nutrients in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(很豐);2.二等(豐);3.三等(適中);4.四等(稍缺);5.五等(缺)。

2.2 土壤環(huán)境地球化學綜合等級劃分及空間分布

在單指標土壤環(huán)境地球化學等級劃分基礎上,每個評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級等同于單指標劃分出的環(huán)境等級最差的等級。如 As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn劃分出的環(huán)境地球化學等級分別為 3 等、3 等、1 等、1 等、3 等、3 等、1 等和 3 等,該評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級為 3 等。

對評價區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)進行分級,其綜合污染分布情況如下(見圖2)。

一等(清潔):P環(huán)綜≤0.7。土壤面積為119.5 km2,占參與評價總面積的49.79%;全區(qū)都有分布。

二等(尚清潔):0.7

三等(輕度污染):1.0

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),主要以一等、二等地即清潔區(qū)為主,整體上土壤污染元素中Ni元素的污染趨勢較大,需要關注和監(jiān)測。

圖2 湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)土壤環(huán)境地球化學綜合等級劃分圖Fig.2 Geochemical comprehensive classification of soil environment in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(清潔);2.二等(尚清潔);3.三等(輕度污染)。

2.3 土壤質(zhì)量地球化學綜合等級劃分及空間分布

土壤質(zhì)量地球化學綜合等級由評價單元的土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級與土壤環(huán)境地球化學綜合等級疊加產(chǎn)生。

將土壤質(zhì)量評價各區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級和土壤環(huán)境地球化學綜合等級,按照表4的方案進行圖斑疊加,得到3種不同的土壤質(zhì)量綜合分等結果。將土壤分等結果進行統(tǒng)計,每類等級土地的情況見表4。

土壤質(zhì)量整體上較好,中等以上土壤占100%。區(qū)內(nèi)總體土壤綜合質(zhì)量以1等優(yōu)質(zhì)和2等良好的分布面積最廣,基本上全區(qū)各地都有分布,面積達235 km2。

1等(優(yōu)質(zhì))土壤面積占評價區(qū)總面積的38.75%,為93 km2。

2等(良好)土壤面積占評價區(qū)總面積的59.17%,面積為142 km2。

表4 土壤質(zhì)量綜合地球化學分等統(tǒng)計表Table 4 Geochemical comprehensive classification of soil quality

3等(中等)土壤面積占評價區(qū)總面積的2.08%,面積為5 km2。

優(yōu)質(zhì)和良好的土地主要分布在中部地區(qū),中等土地主要是受重金屬污染影響,面積只有20 km2,零星分布在羅橋水庫以南、周橋水庫北西及姜崗東部,見圖3。

從表4可見,評價區(qū)土壤質(zhì)量等級為1等、2等和3等,沒有差等和劣等的土壤。

圖3 湖北省棗陽市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學綜合等級劃分圖Fig.3 Geochemical comprehensive classification of soil quality in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(優(yōu)質(zhì));2.二等(良好);3.三等(中等)。

3 結論

本次評價結果表明:棗陽市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量狀況整體良好,優(yōu)質(zhì)和良好以上等級土地占評價區(qū)的97.92%,

其中優(yōu)質(zhì)級土地占38.75%。優(yōu)質(zhì)和良好的土地主要分布在中部地區(qū),中等土地主要是受重金屬輕度污染影響,面積只有5 km2,零星分布在羅橋水庫以南、周橋水庫北西及姜崗東部,沒有差等和劣等的土壤。

本次土地質(zhì)量地球化學評價結果為土地質(zhì)量狀況整體良好,優(yōu)質(zhì)和良好以上等級土地占評價區(qū)的97.92%,優(yōu)勢農(nóng)作物有小麥、玉米、油菜和水稻等。雖然全區(qū)農(nóng)作物樣品在安全性評價上都達標了,但本著大力發(fā)展綠色優(yōu)質(zhì)小麥的宗旨,還是應加強環(huán)境的監(jiān)控和治理,搞好農(nóng)田基本建設、增施有機肥料、水旱輪作和合理灌排等措施。對小面積的重金屬輕度污染情況,建議該區(qū)政府及相關部門在加強對工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染控制的基礎上對農(nóng)田有針對性地進行治理和改良。為這片肥沃的土地創(chuàng)造一個更好的土壤環(huán)境,讓當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟有更廣闊的發(fā)展空間。

[1] 中華人民共和國國土資源部.土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范:DZ/T 0295—2016[S].北京:地質(zhì)出版社,2016.

[2] 王文俊.福建省壽寧縣1∶25萬土地質(zhì)量地球化學評估[J].中國地質(zhì),2014,41(2):665-674.

[3] 趙西強.山東省章丘市土地質(zhì)量地球化學評估[J].科學技術與工程,2014,14(27):16-20.

[4] 陶春軍,賈十軍,梁紅霞,等.安徽省滁州地區(qū)土地質(zhì)量地球化學評估研究[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2014(1):61-67.

[5] 王丹妮,溫曉華,李金柱,等.土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價成果轉(zhuǎn)化應用研究——以上海市金山區(qū)廊下鎮(zhèn)為例[J].上海國土資源,2015(2):83-86.

[6] 周小娟,張嫣,祝莉玲,等.武漢市侏儒—消泗地區(qū)農(nóng)田系統(tǒng)中硒的分布特征及有效性研究[J].地質(zhì)科技情報,2016,35(4):158-163.

(責任編輯：于繼紅)

Research on Geochemical Assessment for Land Quality of Taiping Town,in Zaoyang City,Hubei Province

YANG Qingfu, ZHU Liling, XU Honglin

(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

Based on the multi-purpose geochemical survey data of Taiping Town in Zaoyang City,Hubei Province,the evaluation system of soil nutrient and environmental indexes was established. The land of geochemical quality evaluation and spatial distribution were carried out by using the Land Quality Geochemical Evaluation Criteria (draft). The results show that the land quality of Zaoyang Taiping Town is in good condition,with 97.92% of land is above the fine level in which high quality level is about 38.75%. The results of geochemical evaluation of land quality can provide the basis for agricultural cultivation,land restoration and endemic disease prevention and control.

land quality; geochemical assessment; Taiping Town

2016-10-13;改回日期:2016-12-29

楊清富(1970-),男,高級工程師,地礦勘查專業(yè),從事農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查研究工作。E-mail:411819511@qq.com

S158

A

1671-1211(2017)03-0284-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.03.010

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170516.1417.012.html 數(shù)字出版日期:2017-05-16 14:17