潼關(guān)金礦區(qū)不同土地利用現(xiàn)狀表層土壤養(yǎng)分狀況

盧楠李剛

(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建-西安交大土地工程與人居環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新中心，陜西 西安 712000；3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075；5.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

引言

我國(guó)的金礦資源豐富，且分布廣泛，除上海市、香港特別行政區(qū)外，全國(guó)各個(gè)省(區(qū)、市)都有金礦產(chǎn)出。中國(guó)黃金協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)黃金年鑒2021》顯示，截至2020年底，全國(guó)黃金查明資源儲(chǔ)量為14131.06萬(wàn)t，比上年凈增596.1t，同比增長(zhǎng)4.22%。僅2020年我國(guó)黃金產(chǎn)量為365.345t，較去年同期減少14.881t，同比下降3.91%[1]。我國(guó)黃金生產(chǎn)和消費(fèi)量連年上升。金礦這一重要資源，不但對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義，還對(duì)保障國(guó)防安全、規(guī)避金融風(fēng)險(xiǎn)、發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等方面起到重要作用[2,3]。

陜西省潼關(guān)縣北瀕黃河，因盛產(chǎn)黃金遠(yuǎn)近聞名。習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)，要將生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)作為重點(diǎn)工作，也對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提出了具體要求[4]。礦區(qū)多數(shù)分布有農(nóng)田、林地等不同土地利用形式，開(kāi)展金礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，掌握土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，改善土體耕層質(zhì)量，推動(dòng)礦區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)恢復(fù)，促進(jìn)產(chǎn)能提升，也是堅(jiān)定貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的工作落實(shí)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于陜?cè)ソ唤绲男∏貛X金礦區(qū)內(nèi)，地理坐標(biāo)E34°30′56″～34°31′21″，N110°19′23″～110°19′56″。小秦嶺金礦區(qū)是我國(guó)4大黃金產(chǎn)區(qū)之一[5]，主要開(kāi)采石英脈型金礦，家庭作坊式提金一度非常盛行，高投入、高消耗、低效益、粗放式的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致提金尾礦渣多數(shù)未經(jīng)處理，直接排棄，導(dǎo)致河流和土壤受到重金屬不同程度的污染，研究區(qū)內(nèi)土壤類(lèi)型屬黃墡土亞類(lèi)。研究區(qū)位置示意圖如圖1所示。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 土壤樣品采集

為全面掌握潼關(guān)金礦區(qū)不同土地利用現(xiàn)狀表層(0～30cm)養(yǎng)分狀況，采集了土壤樣品，對(duì)其有機(jī)質(zhì)、有效鉀、全氮、pH等指標(biāo)含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而開(kāi)展分級(jí)評(píng)價(jià)。在潼關(guān)金礦區(qū)具有典型尾渣堆存狀況的某村開(kāi)展采樣工作，分別在尾渣區(qū)、農(nóng)田區(qū)和林地區(qū)采用梅花采樣法，隨機(jī)采集0～5cm、5～15cm和15～30cm等不同土層深度土壤樣品合計(jì)9個(gè)，經(jīng)四分法選取不少于1kg去除礫石、雜物及植物根系等進(jìn)行自然風(fēng)干。采樣時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄每一采樣點(diǎn)的GPS信息、土地利用現(xiàn)狀、有無(wú)施肥情況等信息。

2.2 樣品的處理及測(cè)定

風(fēng)干后的土壤樣品研磨后分別過(guò)直徑2mm、1mm和0.149mm的尼龍篩，完成所采土壤樣品的前處理工作。土壤pH測(cè)定方法參照NY/T 1377-2007，有機(jī)質(zhì)測(cè)定方法參照LY/T 1237-1999，速效鉀測(cè)定方法參照NY/T 889-2004，速效鉀測(cè)定方法參照NY/T 53-1987。

2.3 數(shù)據(jù)處理

土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀含量分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用全國(guó)第二次土壤普查，見(jiàn)表1。

表1 全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與討論

3.1 研究區(qū)表層土壤pH、電導(dǎo)率

研究區(qū)不同土地利用現(xiàn)狀表層(0～30cm)土壤pH、電導(dǎo)率見(jiàn)表2。由表2可知，研究區(qū)不同土地利用現(xiàn)狀表層土壤中pH的變化范圍為7.48～8.17，pH最小值出現(xiàn)于尾渣樣品，最大值則出現(xiàn)在金礦區(qū)土地利用現(xiàn)狀為林地的表層土壤樣品。對(duì)pH的平均值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，尾渣樣品pH值低于林地表層土壤樣品，農(nóng)田表層土壤樣品pH值最高，可能與原生礦物類(lèi)型以黃鐵礦居多有關(guān)，所以尾渣的酸堿度會(huì)普遍低于農(nóng)田土壤和林地土壤。土壤樣品電導(dǎo)率平均值農(nóng)田高于尾渣，高于林地，在138.50～1171μS·cm-1波動(dòng)，以農(nóng)田土壤樣品電導(dǎo)率的變異系數(shù)最大，這個(gè)結(jié)果與農(nóng)田存在施肥、灌溉等管護(hù)措施等直接相關(guān)。尾渣和林地土壤樣品電導(dǎo)率值的變化范圍則相對(duì)要小，進(jìn)一步說(shuō)明人為管護(hù)對(duì)數(shù)值變化的重要影響。與全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比，不論是尾渣、農(nóng)田或林地表層土壤均屬弱堿性土壤。

表2 研究區(qū)表層土壤pH、電導(dǎo)率含量情況

3.2 研究區(qū)表層土壤總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)

研究區(qū)表層土壤總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)含量不僅代表土壤的碳儲(chǔ)量，碳的活躍狀態(tài)，也是土壤供應(yīng)養(yǎng)分能力以及肥力的主要表征指標(biāo)之一[6]。研究區(qū)表層土壤總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)含量情況見(jiàn)表3。不同土地利用現(xiàn)狀表層土壤中總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)平均含量與種植情況、種植類(lèi)型、種植周期等相關(guān)。農(nóng)田、林地表層土壤總碳(TC)平均含量高于無(wú)任何植被覆蓋的尾渣16.0%～34.5%，總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)含量是尾渣樣品平均含量的2.68～4.03倍。尤其是林地表層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量高于農(nóng)田表層土壤有機(jī)質(zhì)含量50%以上，這個(gè)結(jié)果可能是由于天然林地表層土壤往往累積大量枯落物，是進(jìn)行生物降解的主要發(fā)生層，而農(nóng)田土壤因種植作物及收獲等原因需經(jīng)常翻旋，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)田表層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量可能略低于林地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量。參照全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，尾渣有機(jī)質(zhì)含量極缺乏、農(nóng)田表層土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍均處于很缺乏水平，即最大值也處于很缺乏水平。

表3 研究區(qū)表層土壤總碳(TC)、總有機(jī)碳(TOC)和有機(jī)質(zhì)含量情況

3.3 研究區(qū)表層土壤全氮和速效鉀

研究區(qū)不同土地利用現(xiàn)狀表層(0～30cm)土壤中全氮和速效鉀含量見(jiàn)表4。土壤速效鉀是植物可以直接利用的形態(tài)，因而，評(píng)價(jià)土壤表層速效鉀含量對(duì)于表征土壤鉀肥豐缺情況具有重要意義。研究區(qū)內(nèi)速效鉀平均含量范圍為19.86～85.85mg·kg-1，與有機(jī)質(zhì)平均含量趨勢(shì)相一致，速效鉀、全氮等指標(biāo)最小值均為尾渣樣品，含量最大值均為林地表層土壤樣品。主要原因是尾渣在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)研磨、洗選、藥物浸提等工藝，主要成分以二氧化硅等為主，不具備土壤的吸附、膠結(jié)等功能，導(dǎo)致所含養(yǎng)分元素含量下降。從變異系數(shù)大小情況來(lái)看，農(nóng)田表層土壤各土層深度測(cè)定指標(biāo)含量變化范圍顯著小于尾渣和林地表層土壤樣品。參照全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，尾渣全氮、速效鉀含量均處于極缺乏水平；農(nóng)田表層土壤全氮含量均處于極缺乏水平，速效鉀含量均處于很缺乏水平；林地表層土壤全氮含量均處于很缺乏水平，速效鉀含量均處于缺乏水平。

表4 研究區(qū)表層土壤全氮和速效鉀含量情況

曾有學(xué)者按照冬小麥相對(duì)產(chǎn)量的55%、75%、85%和95%為臨界值，將土壤養(yǎng)分分為極高、高、中、低、極低5個(gè)級(jí)別，建議土壤速效鉀臨界值表分別為>190mg·kg-1、150～190mg·kg-1、110～150mg·kg-1、70～110mg·kg-1、<70mg·kg-1[7]，建議礦區(qū)農(nóng)田按照此建議量合理施用肥料。

4 結(jié)論

研究區(qū)土壤屬弱堿性，但要防止受尾渣所含黃鐵礦成分影響，在堆存缺氧情況下酸化的情況發(fā)生。農(nóng)田土壤主要養(yǎng)分指標(biāo)均處于很缺乏-極缺乏水平，亟需加強(qiáng)水肥管理，提高土壤肥力水平，同時(shí)應(yīng)注意提高化學(xué)肥料的利用效率，改進(jìn)施肥方式，避免因施肥引起環(huán)境污染問(wèn)題。