表土剝離可識別土層的量化指標(biāo)研究

陳瑤 徐啟榮 萬玉潔 李道林 王曉喬

摘 要：對建設(shè)占用耕地，進(jìn)行表土剝離再利用是目前保證耕地數(shù)量、提高耕地質(zhì)量的有效手段。該文對表土剝離中可識別土層的概念及相應(yīng)的量化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)研究。得出：可識別土層包括耕作層（A）和犁底層（Ap）；一般情況下，當(dāng)可識別土層厚度達(dá)到25cm以上，且滿足以下條件：沒有受到污染、表土石礫含量小于10%、質(zhì)地非松砂土、緊砂土及土壤可溶性鹽含量（EC值）小于4 ds·m-1，即可認(rèn)定該土壤可以剝離。

關(guān)鍵詞：表土剝離；可識別土層；量化指標(biāo)

中圖分類號 S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）08-56-04

Abstract：Topsoil stripping and reusing of farmland used for construction is the efficient measures to protect the amount of farmland and improve the quality of farmland. The definition of recognizable soil layer and corresponding quantified indicators in topsoil stripping are researched in this paper. Conclusions are as follows：Recognizable soil layer includes arable layer（A）and plow pan；Topsoil can be stripped，as a general rule，topsoil thickness of up to 25cm，and topsoil wasnt be polluted，gravel content in topsoil should be below 10 percent，soil texture is not loose sandy soil or tighten sandy soil and topsoils soluble salt（EC）is in below 4 ds·m-1.

Key words：Topsoil stripping；Recognizable soil layer；Quantified indicators

土壤學(xué)中的“土層”指的是在母質(zhì)之上的土壤層，由于土壤剖面是由一些形態(tài)特征各不相同的層次重疊在一起構(gòu)成的，這些層次大致呈水平狀態(tài)，叫做土壤發(fā)生層，簡稱土層。土層的形成是土壤形成過程中物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和積累的結(jié)果。不同的土壤有不同的剖面構(gòu)造，耕作土壤剖面的層次一般分為：耕作層（A）、犁底層（Ap）、心土層（B）、底土層（C）。

劉瑞在不同類型耕作土壤可剝離厚度的研究[1]一文中，第一次提出了可識別土層的概念。指出，可識別土層是針對表土剝離時，為了方便建設(shè)單位在施工時能夠掌握是否需要對表土進(jìn)行剝離而提出來的，意指在建設(shè)占用耕地時，用來識別、判斷是否需要對表土進(jìn)行剝離的土壤表層。

可識別土層通常包括耕作層（A）和犁底層（Ap）[2-3]?！翱勺R別土層的剝離”簡稱表土剝離，就是對滿足要求的可識別土層進(jìn)行剝離。表土剝離（Topsoil stripping），是指將建設(shè)用地或露天開采用地（包括臨時性或永久性用地）所占的適合耕種植物的約30cm厚的表層土壤剝離出來，利用設(shè)備搬運到一個固定的地點對表土進(jìn)行儲存和處理，然后在進(jìn)行土地復(fù)墾時，將儲存的表土搬運回原地或者在廢棄土地上進(jìn)行土地復(fù)墾、土壤改良和其他用途的技術(shù)[4-6]。

1 研究可識別土層的意義

建設(shè)中會大量占用耕地，而耕地的表土部分則是幾千年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造出來的優(yōu)良、寶貴土壤資源[7-8]。該層是土壤中最肥沃的一個層次，農(nóng)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)通常離不開這樣肥沃的土壤層。該層通常有機(jī)質(zhì)含量高，土壤結(jié)構(gòu)體優(yōu)良，水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)，是寶貴的土壤資源。

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在有很多地方急需高質(zhì)量的表土覆蓋或者回填。例如，土地整理項目區(qū)新整理出來的農(nóng)用地，多數(shù)表土性質(zhì)非常差：質(zhì)地粘重、有機(jī)質(zhì)含量極低、物理性質(zhì)差、土壤結(jié)構(gòu)體不良、透氣透水性差等不良情況。又例如，在實現(xiàn)耕地占補平衡目標(biāo)的同時，現(xiàn)階段國土資源部已經(jīng)明確了“占優(yōu)補優(yōu)”的策略，這樣針對大量的造地公司來說，優(yōu)質(zhì)的表土資源將是非常緊缺的土壤資源。再例如，在眾多的煤礦塌陷區(qū)，針對部分修復(fù)為耕地的土地，由于當(dāng)?shù)囟嘤嗟耐寥蕾Y源非常稀缺，優(yōu)質(zhì)的耕地表土更是難求。還有，損毀土地的復(fù)綠工程急需高質(zhì)量表土覆蓋。

當(dāng)然，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)工作的滯后，有著幾千年歷史的肥沃耕地表土有些地方已經(jīng)被嚴(yán)重污染，這些表土雖然有機(jī)質(zhì)等含量高，也不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此在建設(shè)占用耕地的時候遇到已被污染的表土?xí)r，就不需要剝離該表土了。然而，建設(shè)占用的肥沃耕地，絕大多數(shù)表土的性質(zhì)是良好的，可以并且需要進(jìn)行表土剝離，但是對于那些表土存在缺陷的耕地，其表土未必就需要進(jìn)行剝離，這就需要去識別它是否需要剝離。

2 什么樣的耕地表土需要剝離

要判斷被建設(shè)占用的耕地的表土是否需要剝離，可以從該耕地是否有限制因子的存在著手，假如沒有這些限制因子之一，即可以進(jìn)行剝離。影響耕地表土是否需要剝離的因素主要有表土是否受到污染、表土層厚度、表土石礫含量、表土質(zhì)地、土壤可溶性鹽含量（EC值）等。

2.1 表土是否受到污染

2.1.1 土壤污染大致可分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物2大類 土壤污染是指人類活動產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤，使得土壤環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)發(fā)生或可能發(fā)生惡化，對生物、水體、空氣或（和）人體健康產(chǎn)生危害或可能有危害的現(xiàn)象。無機(jī)污染物主要包括酸、堿、重金屬、鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物、砷、硒、氟的化合物等。有機(jī)污染物主要包括有機(jī)農(nóng)藥、酚類、氰化物、石油、合成洗滌劑、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等[9]。當(dāng)土壤中含有害物質(zhì)過多，超過土壤的自凈能力，就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動受到抑制，有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累通過“土壤-植物-人體”，或通過“土壤-水-人體”間接被人體吸收，達(dá)到危害人體健康的程度，就是土壤污染。

2.1.2 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 參照GB15618—2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）》，結(jié)合研究的特點，擬采用第二級篩選值執(zhí)行，即采用土壤無機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量第二級標(biāo)準(zhǔn)值和土壤有機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量第二級標(biāo)準(zhǔn)值[9]。當(dāng)土壤中污染物監(jiān)測濃度低于篩選值，一般可認(rèn)為無土壤污染危害風(fēng)險；高于篩選值的土壤是具有污染危害的可能性，但是否有實際污染危害，尚需進(jìn)一步調(diào)研與確定。

2.1.3 全國土壤污染狀況調(diào)查公報 2014年4月17日，環(huán)境保護(hù)部和國土資源部聯(lián)合發(fā)表了《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》，根據(jù)報告中各種污染物的點位超標(biāo)率情況，顯示土壤中主要污染物為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機(jī)污染物，以及六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機(jī)污染物。因此，檢測土壤是否受到污染，重心可放到以上8種無機(jī)污染物和3種有機(jī)污染物上，只要表土中污染物監(jiān)測濃度高于篩選值，一般認(rèn)為土壤是具有污染危害的可能性，就不需要對表土進(jìn)行剝離。

2.2 表土層厚度 表土層厚度是確定是否需要進(jìn)行表土剝離的重要指標(biāo)之一。耕作土壤中表土層厚度指的是耕作層（A）與犁底層（Ap）的厚度之和。對于山地、丘陵和平原地區(qū)，耕作土壤表土層厚度存在明顯差異。本研究以安徽省現(xiàn)有的部分農(nóng)業(yè)土壤為例進(jìn)行分析。

2.2.1 皖南、皖西南山地耕作土壤表土層厚度 山地耕作土壤表土層厚度通常比較薄，多數(shù)沒有心土層，土壤發(fā)育不全，土體構(gòu)型為A-Ap-C或A-（Ap）-C。見表1。

表1通過分析17個山地耕作土壤表土層厚度，得出山地耕作土壤A層平均土層厚度比較薄，平均15.6cm，在20cm以內(nèi)居多。A層+Ap層厚度平均25.1cm，極少超過30cm。其中A層+Ap層厚度≥25cm的剖面數(shù)為8個，20～25cm的剖面數(shù)9個。

山地耕作土壤在利用上有旱地和水田之分，旱地表土石礫成分相對較多，當(dāng)>1mm的石礫含量超過10%，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮一般不適宜進(jìn)行表土剝離作業(yè)。因此，在建設(shè)占用山地旱地時，耕作土壤表層厚度，即A層+Ap層厚度≥20cm，且無其他限制條件時，一般必須剝離。對于水田土壤，當(dāng)表土厚度超過25cm時，在建設(shè)占用時需要剝離。

2.2.2 江淮丘陵崗地耕作土壤表土層厚度 丘陵地區(qū)耕作土壤表土層厚度與山地類似，土體構(gòu)型通常也是A-Ap-C或A-（Ap）-C，見表2。

表2通過分析15個江淮丘陵土壤表土層厚度，得出，丘陵地區(qū)耕作土壤A層平均土層厚度同樣比較薄，平均15.7cm，A層+Ap層厚度平均25.5cm，極少超過30cm。其中A層+Ap層厚度≥25cm的剖面數(shù)為5個，20～25cm的剖面數(shù)10個。

對丘陵地區(qū)的耕作土壤做表土剝離時，要做兩方面考慮處理。當(dāng)處于丘陵地區(qū)相對比較平坦區(qū)域的耕地，且A層+Ap層厚度之和達(dá)到25cm時，應(yīng)該考慮表土剝離；當(dāng)A層+Ap層厚度小于25cm，且為旱地時，可以放棄表土剝離。

丘陵地區(qū)也經(jīng)常出現(xiàn)建設(shè)占用耕地的情況，因此，在對丘陵地區(qū)進(jìn)行表土剝離時，應(yīng)該著重考慮相對平坦的耕地。

2.2.3 淮北與沿淮平原耕作土壤表土層厚度 平原地區(qū)耕作表土層厚度相對較厚。見表3。表3通過分析14個土壤剖面，得出，A層平均厚度17.3cm，A層+Ap層厚度平均達(dá)到28.4cm，其中A層+Ap層厚度大于30cm的剖面數(shù)為3個，20～30cm的剖面數(shù)11個。

因此，理論上，當(dāng)建設(shè)占用平原地區(qū)耕地時都應(yīng)該進(jìn)行表土剝離，剝離厚度30cm～40cm。當(dāng)A層+Ap層厚度在20cm，且沒有其他障礙因素，也盡可能剝離。

2.2.4 沿江平原耕作土壤表土層厚度 沿江平原地區(qū)耕作表土層厚度相對較薄。見表4。表4通過分析13個土壤剖面，得出，A層平均厚度15.7cm，A層+Ap層厚度平均達(dá)28cm，其中A層+Ap層厚度大于30cm的剖面數(shù)為3個，大于25cm的剖面數(shù)為6個，小于25cm的剖面數(shù)6個。

當(dāng)建設(shè)占用沿江平原地區(qū)耕地時，當(dāng)A層+Ap層厚度大于25cm時，都應(yīng)該進(jìn)行表土剝離。

2.3 表土石礫含量 石礫是指粒徑大于1mm的顆粒。對于含石礫的土壤，卡慶斯基的標(biāo)準(zhǔn)是：對于土壤中1～3mm的小圓礫含量計入物理性砂粒中。對于大于1mm的石礫，按其含量多少，劃分級別見表5土壤石礫含量與土壤冠名[11]。

對于表土石礫含量>10%的耕地，由于石礫含量過多，剝離后把>1mm的石礫全部去除工作量龐大，不建議進(jìn)行表土剝離；對于表土石礫含量<5%的耕地，則需要進(jìn)行，但是剝離后必須把粒徑>1mm的石礫全部清理出土壤；對于表土石礫含量5%～10%的耕地，視情況剝離。

2.4 表土質(zhì)地 土壤質(zhì)地分為砂土類、壤土類和粘土類，見表6。

砂土中的松砂土和緊砂土，多數(shù)分布在平原河谷地區(qū)和丘陵山地，由于砂粒含量極多（其物理性砂粒含量>90%），粘粒極少（其物理性粘粒含量<10%），粒間多為大孔隙，土壤缺乏有機(jī)質(zhì)，透氣良好，透水排水快，土壤持水量小，蓄水保水抗旱能力低，土壤物理性質(zhì)惡劣，因此在建設(shè)占用到這部分耕地的時候，可以不考慮表土剝離。其他質(zhì)地類型的表土都可以剝離。

2.5 土壤EC值 土壤水溶性鹽是鹽堿土的一個重要屬性，是限制植物生長的障礙因素。在大面積鹽（下轉(zhuǎn)61頁）（上接58頁）堿土地區(qū)的表土剝離工作中，要考慮表土的水溶性鹽總量（土壤EC值）。

EC值是用來測量溶液中可溶性鹽濃度的，高濃度的可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡。EC值的單位用ds·m-1表示，測量溫度通常為25℃。正常的EC值范圍在1～4ds·m-1之間?；|(zhì)中可溶性鹽含量（EC值）過高，可能會形成反滲透壓，將根系中的水分置換出來，使根尖變褐或者干枯。一般要求灌溉水EC值小于0.8ds·m-1（通常用于灌溉的水，其電導(dǎo)率為0.1～0.75ds·m-1）。

土壤飽和浸出液的電導(dǎo)率與鹽分和植物生長的關(guān)系見表7?？梢?，土壤飽和浸出液的電導(dǎo)率數(shù)值可以反映土壤鹽分的數(shù)量。

由表7可知，當(dāng)EC值大于4ds·m-1（即鹽化程度達(dá)到中度及以上）時，對鹽分敏感的作物產(chǎn)量會受到影響，所以，一般而言，中度鹽化及其以上鹽化強度的土壤在利用時，存在嚴(yán)重缺陷，故建議中度鹽化土壤、重鹽土壤、極重鹽土不進(jìn)行表土剝離。

3 結(jié)論

識別表土層是否需要剝離，可從下列指標(biāo)認(rèn)定。只要滿足下列指標(biāo)之一者，即可放棄表土剝離。

（1）表土受到污染且土壤污染物達(dá)到第二級環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。常規(guī)監(jiān)測項目為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機(jī)污染物，六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機(jī)污染物。

（2）可識別土層厚度。皖南及皖西南山地耕作土壤土層厚度小于20cm，江淮丘陵耕作土壤土層厚度小于25cm、淮北及沿淮平原耕作土壤土層厚度小于20cm，沿江平原耕作土壤土層厚度小于25cm。

（3）表土石礫含量大于10%。

（4）土壤質(zhì)地為松砂土和緊砂土。

（5）EC值大于4ds·m-1。

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