董旭 姜明亮 湯明 昂正嬌
摘 要:為了解和縣土地質(zhì)量現(xiàn)狀,明確有益元素、有害元素等指標(biāo)含量水平其及對(duì)土地質(zhì)量的影響程度,開展1∶50000土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià),采集表層土壤樣品5161件,測(cè)定土壤樣品中25項(xiàng)元素指標(biāo),綜合評(píng)價(jià)得到土地質(zhì)量綜合等級(jí)。結(jié)果表明,研究區(qū)內(nèi)土地質(zhì)量總體良好,一等(優(yōu)質(zhì)級(jí))土地143.50km2;二等(良好級(jí))土地576.04km2;三等(中等級(jí))土地為150.55km2;四等(差等級(jí))土地10.79km2;五等(劣等級(jí))土地為1.43km2。富硒土壤資源分布面積為11979hm2;其中有2個(gè)綠色無(wú)公害富硒土壤區(qū),面積為2683hm2;有2個(gè)富硒土壤潛力區(qū),面積為9296hm2。
關(guān)鍵詞:和縣;土地質(zhì)量;富硒;開發(fā)建議
中圖分類號(hào) F301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2021)03-0104-04
隨著人們生活水平的提高,農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全越來(lái)越受到重視,土壤作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的基本資源,為農(nóng)作物提供了養(yǎng)分和根基空間[1]。土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)是土壤調(diào)查為主,并輔以大氣干濕沉降物、農(nóng)作物及灌溉水等地球化學(xué)調(diào)查,通過對(duì)土地中有益、有害元素等指標(biāo)含量水平及對(duì)土地質(zhì)量的影響程度,對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)量化評(píng)價(jià)及級(jí)別劃分(DZ /T 0295-2016)[2]。目前,我國(guó)在土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)方面已取得了大量的研究成果,如:黃祖波等[3]對(duì)信宜縣油山區(qū)土地質(zhì)量進(jìn)行量化評(píng)價(jià),并提出了土地開發(fā)建議;皺勇軍等[4]對(duì)崇義縣上堡梯田土地質(zhì)量地球化學(xué)進(jìn)行了評(píng)估,并提出了土地開發(fā)建議;吳輝明等[5]對(duì)都縣盤古山地區(qū)土地質(zhì)量進(jìn)行了量化評(píng)價(jià);范薇等[6]對(duì)新疆若羌縣土壤質(zhì)量地球化學(xué)進(jìn)行了定量評(píng)價(jià);劉冰權(quán)[7]對(duì)江西豐城董家-尚莊地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)進(jìn)行了評(píng)價(jià)方法的研究;魏靜等[8]對(duì)壩上地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)進(jìn)行了評(píng)估;王文俊等[9]對(duì)福建省壽寧縣土地質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估;陶春軍等[10]對(duì)安徽省滁州地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)進(jìn)行了評(píng)估;于廣成等[11]對(duì)于土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)估方法進(jìn)行了研究。
和縣素有“魚米之鄉(xiāng)”之稱,是中國(guó)蔬菜之鄉(xiāng),年產(chǎn)各種蔬菜110萬(wàn)t,銷往全國(guó)100多個(gè)大中城市,并出口至港澳臺(tái)、韓國(guó)、日本、阿聯(lián)酋等地。對(duì)和縣進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià),及時(shí)了解土壤狀況,對(duì)土地管護(hù)、特色土地資源開發(fā)利用等具有重大意義。為此,本研究以和縣為調(diào)查對(duì)象,開展1∶50000土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作,基本查明土壤、大氣干濕沉降物及灌溉水地球化學(xué)質(zhì)量,劃分土地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí),研究土壤有益、有害元素地球化學(xué)組成、分布分配特征及其影響因素,進(jìn)行生態(tài)環(huán)境及土地利用適宜性評(píng)價(jià)及區(qū)劃,以期為土地管護(hù)、特色土地資源開發(fā)利用等提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況 和縣位于安徽省東部,地處東經(jīng)118°04′29″~118°29′52″,北緯31°22′31″~32°03′46″,國(guó)土總面積為1318km2。該區(qū)地勢(shì)由西北向東南傾斜,南部及沿江一帶地勢(shì)較為平坦,溝河港汊縱橫交錯(cuò),坑塘、水庫(kù)星羅棋布;西北部多為丘陵、崗地。屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū),多年平均氣溫15.8℃,多年平均降水量1067mm,多年平均蒸發(fā)量1487.8mm,光照充分,熱量條件較好,無(wú)霜期長(zhǎng)。夏季以偏南風(fēng)為主,冬季以偏北風(fēng)為主。和縣主要經(jīng)濟(jì)作物有水稻、小麥、蔬菜等。沿長(zhǎng)江一帶土壤pH主要為堿性,其余地區(qū)以酸性為主。成土母質(zhì)類型主要有長(zhǎng)江沖積物、下蜀黃土、河流沖積物、湖積物、石灰?guī)r殘積坡積物、硅質(zhì)巖殘積坡積物、紅色砂巖殘積坡積物等。土壤類型主要有石灰土、黃棕壤、潮土、水稻土等。
1.2 樣品采集與測(cè)試 本次調(diào)查工作樣品點(diǎn)布置采用1km×1km網(wǎng)格加圖斑的方式,在網(wǎng)格內(nèi)以耕地優(yōu)先的原則下,并結(jié)合地質(zhì)背景進(jìn)行布設(shè)。本次土壤調(diào)查以農(nóng)田為主,山地以了解為主適當(dāng)部署少量樣點(diǎn)。采集表層土壤樣品5161件,采樣深度為0~20cm,農(nóng)田采樣密度為5.18個(gè)/km2,山地局部采樣密度為3.42個(gè)/km2,山地局部采樣密度約為3.42個(gè)/km2。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干、人工磨碎后過20目尼龍篩,稱取200g正樣裝牛皮紙袋內(nèi)送至“安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所”進(jìn)行檢測(cè)分析,稱取450g副樣裝塑料瓶?jī)?nèi),放入庫(kù)房留作備用。本次分析元素檢測(cè)指標(biāo)為:As、B、Cd、Cr、Cu、F、Hg、I、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Se、Zn、TFe2O3、MgO、CaO、K2O、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷共25項(xiàng)。
1.3 數(shù)據(jù)處理 采用重復(fù)樣的相對(duì)誤差及其合格率,評(píng)價(jià)地球化學(xué)樣品采集的質(zhì)量水平。計(jì)算相對(duì)偏差的公式為RD(%)=|(A1-A2)|/(A1+A2)×100。本次采用閾值RD≤33%為合格,小于此值的為合格的分析數(shù)據(jù),要求各元素或指標(biāo)相對(duì)誤差合格率≥85%。標(biāo)準(zhǔn)控制物進(jìn)行質(zhì)量控制,要求標(biāo)準(zhǔn)樣品符合《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T 0295-2016)(以下簡(jiǎn)稱“評(píng)價(jià)規(guī)范”)的誤差要求,內(nèi)檢樣品合格率不低于90%。數(shù)據(jù)處理采用《土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)管理與維護(hù)(應(yīng)用)子系統(tǒng)》、GeoChem Studio1.5.8等進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)分析,剔除異常值后統(tǒng)計(jì)地球化學(xué)特征參數(shù),采用ArcMap 10.2軟件中Kring泛克里格法網(wǎng)格化模型繪制土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)圖。
2 土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
2.1 土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn) 本文評(píng)價(jià)以評(píng)價(jià)規(guī)范及相關(guān)的行業(yè)規(guī)范為評(píng)價(jià)依據(jù),將調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)B、Cu、Mn、Mo、N、P、S、Zn、TFe2O3、K2O、CaO、MgO、Se、I、F、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷等19種有益元素作為本次的評(píng)價(jià)指標(biāo),含量劃分為5個(gè)等級(jí),分別為:1等(豐富)、2等(較豐富)、3等(中等)、4等(較缺乏)、5等(缺乏)。土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分,是在N、P、K土壤指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分的基礎(chǔ)上,采用加法模型,利用下面公式逐層計(jì)算評(píng)價(jià)單元各評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合的指數(shù),計(jì)算土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合得分[f養(yǎng)綜]:
式中:f養(yǎng)綜為綜合指數(shù),[1≤f養(yǎng)綜≤5];ki為N、P、K權(quán)重系數(shù),分別為0.4、0.4、0.2;fi為土壤N、P、K的單元素等級(jí)得分,單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果為1等、2等、3等、4等、5等時(shí)所對(duì)應(yīng)的fi得分分別為5分、4分、3分、2分、1分。土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分為:1等(≥4.5)、2等(4.5~3.5)、3等(3.5~2.5)、4等(2.5~1.5)及5等(<1.5)。
2.2 土壤環(huán)境等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn) 土壤中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn的環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分按照公式[Pi=Ci/Si]計(jì)算土壤中污染物指標(biāo)i的單項(xiàng)污染指數(shù)[Pi],[Ci]為土壤中i指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度;[Si]為污染物i在《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618)[12]中給出的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。綜合等級(jí)劃分是在單指標(biāo)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)劃分的基礎(chǔ)上,每個(gè)評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)等同于單指標(biāo)劃分出的環(huán)境等級(jí)最差的等級(jí)。具體劃分為5個(gè)等級(jí),分別為:1等清潔(P≤1)、2等尚清潔(1
3 土地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果
3.1 土壤養(yǎng)分化學(xué)評(píng)價(jià)等級(jí) 和縣地區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)以2等和3等為主,面積之和為778.20km2,兩者比例占到了評(píng)價(jià)區(qū)面積的88.2%;其次是4等面積為93.14km2,占到了評(píng)價(jià)區(qū)面積的10.56%;1等和5等最少,面積之和為10.99km2,兩者比例占到了評(píng)價(jià)區(qū)面積的0.75%??傮w來(lái)說,調(diào)查區(qū)土壤中N、P、K組成的土壤養(yǎng)分綜合含量適宜,丘陵崗地缺乏,土壤肥力情況較好。Mn、Mo、S以及有效磷總體上適中,但部分地區(qū)存在缺乏;Se、I含量宜,F(xiàn)含量較豐富,且部分地區(qū)存在F過剩。
3.2 土壤環(huán)境地球化學(xué)評(píng)價(jià)等級(jí) 和縣地區(qū)土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分以1等(清潔)為主,面積為814.34km2,占到了評(píng)價(jià)區(qū)總面積的92.29%;2等(較豐富)面積為60.66km2,占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的6.87%;存在極少量的3等(輕度污染)、4等(中度污染)的評(píng)價(jià)區(qū),占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的不到1%。從空間分布來(lái)看,土壤3等(輕度污染)、4等(中度污染)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)區(qū)主要分布于西北部丘陵地局部地區(qū)。
3.3 土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合評(píng)價(jià)等級(jí) 土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果見表1和圖1。1等(優(yōu)質(zhì))面積為143.50km2,占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的16.26%;2等(良好)面積為576.04km2,占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的65.29%;3等(中等)面積為150.55km2,占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的17.06%;4等(差等)和5等(劣等)較少,兩者總面積為12.22km2,僅占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的1.38%。從空間上看,1等(優(yōu)質(zhì))土壤主要分布在沿江一帶及石楊鎮(zhèn)的北部,其他地區(qū)存在零星分布;2等(良好)土壤分布在縣域內(nèi)的大部分地區(qū),3等(中等)土壤主要分布在西北部的丘陵區(qū)和功橋鎮(zhèn)北部的長(zhǎng)建村-考塘村一帶,4等(差等)和5等(劣等)零星分布在縣域內(nèi)。
4 富硒資源開發(fā)與土地規(guī)劃利用
4.1 富硒資源 和和縣地區(qū)經(jīng)評(píng)價(jià)具有富硒(硒含量≥0.4mg/kg)土壤資源分布面積為11979hm2,其中優(yōu)質(zhì)的富硒資源為6803hm2,占全部富硒面積的57.79%。富硒士壤分布及開發(fā)建議圖是依據(jù)土壤富硒集中連片且土壤環(huán)境等級(jí)均為清潔等級(jí)劃分為綠色無(wú)公害富硒土壤區(qū),其他富硒地區(qū)劃分為富硒土壤區(qū),為開發(fā)利用優(yōu)質(zhì)富硒資源提供建議(見圖2)。依據(jù)以上富硒土壤劃分原則,和縣地區(qū)共劃分2個(gè)綠色無(wú)公害富硒土壤區(qū)分別為:SY1(木林村富硒產(chǎn)業(yè)開發(fā)適宜區(qū)),面積1283hm2,可開發(fā)富硒產(chǎn)業(yè)有旅游開發(fā)、農(nóng)產(chǎn)品種植、農(nóng)牧業(yè)等;SY2(新塘村富硒產(chǎn)業(yè)開發(fā)適宜區(qū)),面積1400hm2,可開發(fā)富硒水稻、經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物熟菜瓜果等;2個(gè)富硒土壤潛力區(qū)分別為:QL1(半月湖富硒產(chǎn)業(yè)開發(fā)潛力區(qū)),面積8707hm2,可開發(fā)富硒產(chǎn)業(yè)有旅游開發(fā)、農(nóng)產(chǎn)品種植、農(nóng)牧業(yè)等;QL2(城東富硒產(chǎn)業(yè)開發(fā)潛力區(qū)),面積589hm2,可開發(fā)富硒水稻、經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物等。
4.2 土地利用規(guī)劃
4.2.1 蔬菜基地建設(shè)區(qū) 在江心洲及城南蔬菜區(qū)中水網(wǎng)發(fā)育、交通便利、養(yǎng)分適中等適合進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展蔬菜種植基地分布面積;以堿性環(huán)境種植的辣椒各項(xiàng)重金屬并未超標(biāo)。經(jīng)評(píng)價(jià)在蔬菜種植區(qū)已存在825hm2(占蔬菜種植面積的11%),輕微重金屬及有機(jī)物污染的土壤,應(yīng)加強(qiáng)土壤及農(nóng)作物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
4.2.2 優(yōu)質(zhì)糧油分布區(qū) 中東部沿功橋鎮(zhèn)-西埠鎮(zhèn)-香泉鎮(zhèn)一線及沿滁河流域善厚鎮(zhèn)-石楊鎮(zhèn)的大片平原水稻主產(chǎn)區(qū),交通便利,水源豐富,土壤養(yǎng)分適中,尚無(wú)重金屬污染的廣大地區(qū)均可以作為重要的糧食生產(chǎn)基地,部分區(qū)養(yǎng)分豐缺差異明顯應(yīng)參照調(diào)查成果合理施肥,實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的目的。
4.2.3 林業(yè)及旅游開發(fā)區(qū) 西北部丘陵區(qū)土地質(zhì)量相對(duì)較差,地勢(shì)偏高,交通不便,建議在地勢(shì)較高的地區(qū)種植林木,既可以防止水土流失,又可以作為工業(yè)原料林基地,可以發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)林、果林。局部輕微鎘污染與富硒同源,加強(qiáng)研究開發(fā)差異化擇優(yōu)吸收的農(nóng)作物。結(jié)合生態(tài)城市建設(shè)和居民消費(fèi)需求增長(zhǎng),區(qū)域與半月湖-雞籠山生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)重疊生產(chǎn)具有較好的旅游和養(yǎng)生發(fā)展前景。
5 調(diào)查評(píng)價(jià)
(1)調(diào)查區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)以2等和3等為主,面積之和為778.20km2,兩者比例占到了評(píng)價(jià)區(qū)面積的88.2%;其次是4等,面積為93.14km2,占到了評(píng)價(jià)區(qū)面積的10.56%;1等和5等最少,面積之和為10.99km2,兩者比例僅占評(píng)價(jià)區(qū)面積的0.75%。土壤中N、P、K綜合含量適宜,丘陵崗地缺乏,土壤肥力總體情況較好。堿解氮、速效鉀及有機(jī)質(zhì)等較豐富;Mn、Mo、S及有效磷總體適中,但部分地區(qū)缺乏;Se、I含量適宜,F(xiàn)含量豐富,且少數(shù)地區(qū)過剩。
(2)調(diào)查區(qū)土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分以1等(清潔)為主,面積為814.34km2,占到了評(píng)價(jià)區(qū)總面積的92.29%;2等(較豐富)面積為60.66km2,占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的6.87%;存在極少量的3等(輕度污染)、4等(中度污染)的評(píng)價(jià)區(qū),占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的不足1%。從空間分布來(lái)看,土壤3等(輕度污染)、4等(中度污染)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)區(qū)主要分布于西北部丘陵地局部地區(qū)。
(3)調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,一等(優(yōu)質(zhì)級(jí))土地143.50km2;二等(良好級(jí))土地576.04km2;三等(中等級(jí))土地為150.55km2;四等(差等級(jí))土地10.79km2;五等(劣等級(jí))土地為1.43km2,影響區(qū)內(nèi)土地地球化學(xué)質(zhì)量的主要環(huán)境因素以土壤環(huán)境鎘元素為主,與養(yǎng)分缺乏,兩者疊加后造成土地地球化學(xué)質(zhì)量差等級(jí)和劣等級(jí)的出現(xiàn)。
(4)調(diào)查區(qū)富硒土壤資源分布面積為11979hm2,其中優(yōu)質(zhì)的富硒土地資源為6803hm2,占全部富硒面積接57.79%。富硒土地主要分布在石楊鎮(zhèn)和善厚鎮(zhèn),其次是功橋鎮(zhèn)。土地利用現(xiàn)狀以林地和耕地為主,優(yōu)質(zhì)富硒資源多分布在耕地中。有2個(gè)綠色無(wú)公害富硒土壤區(qū),面積為2683hm2;2個(gè)富硒土壤潛力區(qū),面積為9296hm2。
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(責(zé)編:張宏民)
基金項(xiàng)目:安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2015-g-10)。
作者簡(jiǎn)介:董旭(1986—),男,安徽利辛人,碩士,工程師,從事礦產(chǎn)地質(zhì)、水工環(huán)地質(zhì)工作。? 收稿日期:2020-12-24