東胡林地質(zhì)文化村土地質(zhì)量地球化學(xué)特征

程素珍，徐尚智，宋慶偉，郝春燕，賀瑾瑞，吳家悅

(1.北京市地質(zhì)災(zāi)害防治研究所，北京 100120；2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

地質(zhì)文化村是依托地質(zhì)資源稟賦，通過深度挖掘地質(zhì)科學(xué)和文化，將其與鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)相融合，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)，提升鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活品質(zhì)和文化內(nèi)涵，形成的宜居宜業(yè)的特色村(鎮(zhèn))。隨著“生態(tài)文明”“鄉(xiāng)村振興”等國家戰(zhàn)略的提出，地質(zhì)文化村日益成為拓展服務(wù)領(lǐng)域、促進(jìn)地質(zhì)工作與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展融合的重要抓手。東胡林村地處北京西部生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，地質(zhì)遺跡豐富、人文遺跡眾多，目前正在創(chuàng)建地質(zhì)文化村。對村內(nèi)土地質(zhì)量和富硒、富鋅等優(yōu)質(zhì)特色土地資源進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)是創(chuàng)建地質(zhì)文化村的一項(xiàng)重要工作。土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)是依據(jù)影響土地質(zhì)量的營養(yǎng)有益元素、重金屬元素、土壤理化性質(zhì)等地球化學(xué)指標(biāo)及其對土地基本功能的影響程度而進(jìn)行的土地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)，在保障國家糧食安全、耕地保護(hù)、生態(tài)文明建設(shè)、發(fā)展特色農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等方面都發(fā)揮了重要作用。筆者以東胡林地質(zhì)文化村調(diào)查與建設(shè)示范項(xiàng)目為依托，對東胡林村土壤地球化學(xué)特征和特色土地資源進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為地質(zhì)文化村的創(chuàng)建和發(fā)展提供數(shù)據(jù)資料和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

東胡林村位于北京門市頭溝區(qū)西部，地處清水河畔北側(cè)，地勢平坦，海拔約 300 m，群山環(huán)抱。該村行政區(qū)劃面積為 8.78 km，其中林地和山地占比92%以上。研究區(qū)地處北京西山核心地帶，區(qū)內(nèi)主要出露侏羅系煤系地層和第四系地層，主要為窯坡組、龍門組、九龍山組地層，以及上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層。屬高山溫帶氣候，四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫為 8～10 ℃，夏季高溫多降水，冬季寒冷干燥。多年平均降水量 580 mm。

研究區(qū)表層土壤樣品采用網(wǎng)格布樣法采集，共采集表層土壤樣品6個(gè)，分別為DHLT1、DHLT2、DHLT3、DHLT4、DHLT5和DHLT6。樣品分析測試由國土資源部天津礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。主要測試項(xiàng)目為鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅、氮、磷、鉀、硒和pH共13項(xiàng)指標(biāo)，其測試方法及檢出限見表1。

表 1 東胡林地質(zhì)文化村土壤元素及指標(biāo)分析檢出限Table 1 Detection limits of analysis methods for soil element indexes

土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)方法。選取鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅8種土壤重金屬元素，依據(jù)《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)》規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)篩選值，先進(jìn)行單指標(biāo)評(píng)價(jià)，再對土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)方法。氮、磷和鉀是植物生長所必需的大量營養(yǎng)元素。按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》先對氮、磷和鉀進(jìn)行單指標(biāo)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。其中，單指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)為一等(豐富)，得5分；評(píng)價(jià)等級(jí)為二等(較豐富)，得4分；評(píng)價(jià)等級(jí)三等(中等)，得3分；評(píng)價(jià)等級(jí)為四等(較缺乏)，得2分；評(píng)價(jià)等級(jí)為五等(缺乏)，得1分。

表2 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grading standards of soil nutrients g/kg

再根據(jù)氮、磷和鉀的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合得分，見公式(1)。

(1)

式中,為氮、磷和鉀單指標(biāo)權(quán)重系數(shù)(=0.4,=0.4,=0.2)，為氮、磷和鉀單指標(biāo)評(píng)價(jià)得分，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)依據(jù)得分劃定，4.5分以上為一等(豐富)，>3.5～4.5分為二等(較豐富)，>2.5～3.5為三等(中等)，>1.5～2.5為四等(較缺乏)，≤1.5分為五等(缺乏)。

土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法。將土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)和土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)疊加，形成土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)。

特色元素及健康元素評(píng)價(jià)方法。硒是植物生長的有益元素。土壤中硒含量不足或過量及其存在的形態(tài)直接影響植物的生長狀況和含硒量，又進(jìn)一步通過食物鏈而影響人的健康。研究區(qū)土壤樣品中的硒元素含量評(píng)價(jià)等級(jí)參照中國地質(zhì)調(diào)查局批準(zhǔn)印發(fā)的《天然富硒土地劃定與標(biāo)識(shí)(試行)》進(jìn)行劃分。

鋅也是人體必需的微量元素之一，在人體的生長發(fā)育、內(nèi)分泌、免疫等重要生理過程中都發(fā)揮著十分重要的作用。研究區(qū)土壤樣品中的鋅元素含量等級(jí)參照黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)《富鋅土壤評(píng)價(jià)技術(shù)要求》進(jìn)行劃分。

2 結(jié)果與分析

研究區(qū)土壤樣品DHLT1～DHLT6的pH分別為8.20、8.37、8.35、8.53、8.06、8.03，表明研究區(qū)土壤呈弱堿性。其中，DHLT2、DHLT3、DHLT4的pH超出了耿玉清等研究指出的北京山地土壤pH分布范圍(5.06～8.24)。土壤樣品中鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅等元素含量均遠(yuǎn)低于《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)》規(guī)定的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值(表3)，表明研究區(qū)土壤符合一等(無污染風(fēng)險(xiǎn))土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤環(huán)境質(zhì)量狀況極好，為東胡林地質(zhì)文化村發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。

研究區(qū)土壤養(yǎng)分單指標(biāo)測試結(jié)果(表4)與土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2)對比表明，土壤樣品中氮含量以三等(中等)為主，其中DHLT5為一等(豐富)，DHLT6為二等(較豐富)，DHLT1～4均為三等(中等)；土壤樣品中磷含量以一等(豐富)和二等(較豐富)為主，其中DHLT2、DHLT5、DHLT6為一等(豐富)，DHLT1、DHLT3、DHLT4為二等(較豐富)；土壤樣品中鉀含量以二等(較豐富)為主，DHLT1～4均為二等(較豐富)，DHLT5和DHLT6為三等(中等)。

表3 土壤樣品重金屬元素含量及農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值Table 3 Heavy metal contents in soil samples and screening values of soil pollution risk in agricultural land mg/kg

土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)較高，以二等為主，其中DHLT5為一等，其他樣品均為二等。

研究區(qū)土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)均為一等，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)為二等以上，土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)與土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)一致，全部為二等以上。

表4 土壤樣品中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量Table 4 Nutrient contents of nitrogen, phosphorus and potassium in soil samples g/kg

富硒土壤。從表5可以看出，土壤樣品中僅DHLT5硒含量為0.330 mg/kg，達(dá)到中國地質(zhì)調(diào)查局批準(zhǔn)印發(fā)的《天然富硒土地劃定與標(biāo)識(shí)(試行)》富硒標(biāo)準(zhǔn)0.30 mg/kg(土壤pH>7.5);其余土壤樣品均未達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。

表5 土壤樣品中特色元素硒和鋅含量及評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Contents and evaluation grades of characteristic elements selenium and zinc in soil samples mg/kg

富鋅土壤。從表5可以看出，土壤樣品DHLT2、DHLT5和DHLT6中鋅元素含量達(dá)到黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)《富鋅土壤評(píng)價(jià)技術(shù)要求》規(guī)定的土壤富鋅(二級(jí))標(biāo)準(zhǔn)74 mg/kg(土壤pH>7.5);其余樣品均未達(dá)到富鋅標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論與討論

研究區(qū)土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)為二級(jí)以上，土壤質(zhì)量較好，為當(dāng)?shù)匕l(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)，開發(fā)無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品提供了良好的土地資源條件，對推動(dòng)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要意義。

多個(gè)土壤樣品中特色硒和鋅元素達(dá)到富硒和富鋅標(biāo)準(zhǔn)。但由于研究區(qū)土壤樣品數(shù)量較少，建議今后開展大比例尺土壤調(diào)查，進(jìn)一步摸清富硒和富鋅土地資源數(shù)量，劃定天然富硒地和天然富鋅地，為今后開發(fā)富硒和富鋅特色農(nóng)產(chǎn)品、提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品附加值奠定基礎(chǔ)。

充分發(fā)揮特色土壤資源優(yōu)勢，積極探索地質(zhì)文化村建設(shè)新模式。實(shí)現(xiàn)東胡林地質(zhì)文化村建設(shè)與綠色發(fā)展、生態(tài)富民和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)相融合，增強(qiáng)當(dāng)?shù)卮迕竦男腋８泻瞳@得感。