湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)

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(yáng)市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)

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(yáng)市太平鎮(zhèn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查成果數(shù)據(jù),建立了由土壤養(yǎng)分指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)組成的評(píng)價(jià)體系,應(yīng)用《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(報(bào)批稿)》對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)及空間分布研究。結(jié)果表明:棗陽(yáng)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(jí)土地占評(píng)價(jià)區(qū)的97.92%,其中優(yōu)質(zhì)級(jí)土地占38.75%。土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果可以為農(nóng)產(chǎn)品種植、土地修復(fù)和地方病防治提供依據(jù)。

土地質(zhì)量;地球化學(xué)評(píng)價(jià);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(xué)評(píng)價(jià)是依據(jù)土地中有益營(yíng)養(yǎng)元素、有毒有害元素等指標(biāo)的含量水平,對(duì)土地功能影響程度所作的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)和級(jí)別劃分[1]。中國(guó)取得了大量的土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)的研究成果,如王文俊[2]、趙西強(qiáng)[3]、陶春軍[4]、王丹妮[5]、周小娟[6]等等。湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)是重要的稻麥油農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū),對(duì)太平鎮(zhèn)進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià),可以了解土地質(zhì)量現(xiàn)狀,有其重要現(xiàn)實(shí)意義。

本次工作以湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)作為研究對(duì)象,在多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上開(kāi)展土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià),工作比例尺為1∶5萬(wàn),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(jié)構(gòu)和發(fā)展效益農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 評(píng)價(jià)區(qū)概況

湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)是一個(gè)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(diǎn)門戶。評(píng)價(jià)區(qū)工作面積240 km2。評(píng)價(jià)區(qū)位于中國(guó)地貌第二階梯東部邊緣,屬南陽(yáng)盆地南緣,東部與桐柏山系相鄰,構(gòu)造上屬秦嶺褶皺帶淮陽(yáng)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(píng)價(jià)區(qū)氣候?qū)俦眮啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候,冬干冷,夏濕熱,光照適量,雨量充足,四季分明,日照時(shí)間長(zhǎng),嚴(yán)冬酷暑時(shí)間短,既利于喜溫作物的生長(zhǎng),也利于秋播作物的安全越冬。

1.2 采樣及分析方法

棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)是采樣湖北省十堰—丹江口地區(qū)1∶5萬(wàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查成果數(shù)據(jù),選擇評(píng)價(jià)區(qū)表層土壤的有益、有害元素和pH值等理化性質(zhì)進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)。土壤采樣密度為4個(gè)點(diǎn)/km2,采樣點(diǎn)采用網(wǎng)格法進(jìn)行布設(shè),均勻布點(diǎn),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(diǎn)采樣組合成一個(gè)樣品的方法。

本次樣品分析工作由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成,采用國(guó)家一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW系列)進(jìn)行監(jiān)控,分析的土壤元素有25項(xiàng),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(xué)評(píng)價(jià)方法

1.3.1 影響土壤質(zhì)量的地球化學(xué)內(nèi)部因素評(píng)價(jià)體系建立

按照2014年12月18日的《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(報(bào)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(cè)指標(biāo),表征土壤理化性質(zhì)的pH值、有機(jī)質(zhì)為必測(cè)指標(biāo),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(xiàng)為必測(cè)指標(biāo)。調(diào)查區(qū)以土壤養(yǎng)分分等和土壤環(huán)境分等為基礎(chǔ),經(jīng)疊合產(chǎn)生土壤質(zhì)量地球化學(xué)分等。首先確定評(píng)價(jià)的必選指標(biāo)為P、K、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等,見(jiàn)表1。

1.3.2 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(報(bào)批稿)》的土壤養(yǎng)分指標(biāo)等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)養(yǎng)分元素P、K2O、B、S、CaO、MgO、Mo、Mn、Cu、Zn、Se、F進(jìn)行五級(jí)劃分。有機(jī)質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自湖北省江漢流域經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目,對(duì)表層土壤其它養(yǎng)分元素Cl、Fe2O3、Na2O、Si2O含量特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì),按照累積頻率曲線法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行五級(jí)劃分,五級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)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(xué)等級(jí)劃分

計(jì)算土壤污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)Pi=Ci/Si(式中:Ci為土壤中i指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度;Si為污染物i在GB 15618—1995中給出的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值)。在單指標(biāo)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)劃分基礎(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)。如As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn劃分出的環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)分別為4等、2等、3等、2等、2等、3等、2等和2等,該評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)為4等。

在OrgC、磷、鉀等土壤單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分基礎(chǔ)上,按照下列公式計(jì)算土壤養(yǎng)分地球化學(xué)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(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單元素等級(jí)得分;Ki為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,評(píng)價(jià)指標(biāo)為表征土壤養(yǎng)分的各類指標(biāo)。

1.3.4 土壤酸堿度農(nóng)作物適宜性分級(jí)

本次酸堿度適宜度分級(jí)采用農(nóng)用地分等定級(jí)技術(shù)規(guī)程中的標(biāo)準(zhǔn),按照其對(duì)作物生長(zhǎng)的影響程度分為5個(gè)等級(jí),標(biāo)準(zhǔn)列于表2。

表2 酸堿度農(nóng)作物適宜度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria of pH grading for crops suitability

對(duì)比pH地球化學(xué)圖可以看出,240 km2評(píng)價(jià)區(qū)的216.5 km2屬很適宜—適宜級(jí)別,占比90.21%,且大多數(shù)為較適宜以上級(jí)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(kù)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(gè)樣品僅有94個(gè)<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(gè)樣品僅有2個(gè)<5.0,微酸性。評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)及空間分布

2.1 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分及空間分布

土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分見(jiàn)表3。

分等結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下(見(jiàn)圖1)。

一等(很豐):f養(yǎng)綜≥4.5。面積0.5 km2,占參與評(píng)價(jià)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(kù)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(xué)綜合等級(jí)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(kù)以北及周橋水庫(kù)以北,其它地區(qū)零星。

圖1 湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)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(xué)綜合等級(jí)劃分及空間分布

在單指標(biāo)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)劃分基礎(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)。如 As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn劃分出的環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)分別為 3 等、3 等、1 等、1 等、3 等、3 等、1 等和 3 等,該評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)為 3 等。

對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)土壤重金屬綜合污染指數(shù)進(jìn)行分級(jí),其綜合污染分布情況如下(見(jiàn)圖2)。

一等(清潔):P環(huán)綜≤0.7。土壤面積為119.5 km2,占參與評(píng)價(jià)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(shì)較大,需要關(guān)注和監(jiān)測(cè)。

圖2 湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)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(xué)綜合等級(jí)劃分及空間分布

土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)由評(píng)價(jià)單元的土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)與土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)疊加產(chǎn)生。

將土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)各區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)和土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí),按照表4的方案進(jìn)行圖斑疊加,得到3種不同的土壤質(zhì)量綜合分等結(jié)果。將土壤分等結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),每類等級(jí)土地的情況見(jiàn)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(dá)235 km2。

1等(優(yōu)質(zhì))土壤面積占評(píng)價(jià)區(qū)總面積的38.75%,為93 km2。

2等(良好)土壤面積占評(píng)價(jià)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(xué)分等統(tǒng)計(jì)表Table 4 Geochemical comprehensive classification of soil quality

3等(中等)土壤面積占評(píng)價(jià)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(kù)以南、周橋水庫(kù)北西及姜崗東部,見(jiàn)圖3。

從表4可見(jiàn),評(píng)價(jià)區(qū)土壤質(zhì)量等級(jí)為1等、2等和3等,沒(méi)有差等和劣等的土壤。

圖3 湖北省棗陽(yáng)市太平鎮(zhèn)土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)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(jié)論

本次評(píng)價(jià)結(jié)果表明:棗陽(yáng)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(jí)土地占評(píng)價(jià)區(qū)的97.92%,

其中優(yōu)質(zhì)級(jí)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(kù)以南、周橋水庫(kù)北西及姜崗東部,沒(méi)有差等和劣等的土壤。

本次土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果為土地質(zhì)量狀況整體良好,優(yōu)質(zhì)和良好以上等級(jí)土地占評(píng)價(jià)區(qū)的97.92%,優(yōu)勢(shì)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(píng)價(jià)上都達(dá)標(biāo)了,但本著大力發(fā)展綠色優(yōu)質(zhì)小麥的宗旨,還是應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境的監(jiān)控和治理,搞好農(nóng)田基本建設(shè)、增施有機(jī)肥料、水旱輪作和合理灌排等措施。對(duì)小面積的重金屬輕度污染情況,建議該區(qū)政府及相關(guān)部門在加強(qiáng)對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染控制的基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)田有針對(duì)性地進(jìn)行治理和改良。為這片肥沃的土地創(chuàng)造一個(gè)更好的土壤環(huán)境,讓當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)有更廣闊的發(fā)展空間。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)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(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估[J].中國(guó)地質(zhì),2014,41(2):665-674.

[3] 趙西強(qiáng).山東省章丘市土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估[J].科學(xué)技術(shù)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(xué)評(píng)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(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究——以上海市金山區(qū)廊下鎮(zhèn)為例[J].上海國(guó)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(bào),2016,35(4):158-163.

(責(zé)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(jí)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