新疆莎車縣白什坎特鎮(zhèn)一帶土壤質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)

滕宇翔，馬宏超，涂其軍，安永剛

（新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊 830000）

土壤中的化學(xué)元素,有一部分對(duì)于動(dòng)植物是必須的微量營養(yǎng)素,對(duì)人類的健康也至關(guān)重要[1-2]。從自然環(huán)境中攝入的微量元素帶來一定的經(jīng)濟(jì)和身體健康問題已經(jīng)引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注[3-5]，同時(shí)使得土壤對(duì)于元素吸附過程的作用[6],以及如何影響植物生長等[7]問題成為熱點(diǎn)。新疆莎車縣作為新疆巴旦木主要產(chǎn)地之一，開展的土壤質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)[8],對(duì)莎車縣的土地質(zhì)量狀況和評(píng)價(jià)，促進(jìn)莎車巴旦木產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)莎車縣的巴旦木種植起到幫助作用。本次以莎車縣巴旦木種植區(qū)1∶5萬土壤質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)土壤養(yǎng)分、環(huán)境、整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，為研究區(qū)土地資源規(guī)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃、土壤配方施肥等提供建議，為研究區(qū)土壤改良、配方施肥提供決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆喀什地區(qū)，葉爾羌河平原核心區(qū)域，海拔高程1100～1650m，東西跨度25km，南北跨度30km，屬典型的大陸性暖溫帶干旱氣候，四季分明，年均氣溫11.4℃～12.5℃；年降水量為46.1～50.0mm；年蒸發(fā)量2259～2320mm；春季升溫快而不穩(wěn)定，常有春寒出現(xiàn)，多大風(fēng)、沙暴、浮塵；夏季長而炎熱，光照充足；秋季降溫迅速，日溫差大，降水稀少，大風(fēng)浮塵天氣少；冬季略長，風(fēng)小，降雪少，低溫持續(xù)時(shí)間長。研究區(qū)內(nèi)主要分布有葉爾羌河、提孜那甫河，兩河均發(fā)源于昆侖山北麓，主要由山區(qū)的大氣降水和冰雪融水補(bǔ)給。地表堆積物以砂質(zhì)—粘質(zhì)土為主，土地肥沃。東北部沿沙漠邊緣土壤鹽漬化分布面積較大。主要農(nóng)作物糧食作物為小麥和玉米，特色林果為巴旦木和核桃，經(jīng)濟(jì)作物主要為棉花、萬壽菊等各類農(nóng)作物套種種植。

1.2 樣品采集與處理

2019年7～9月在研究區(qū)采集表層土壤樣點(diǎn)3765件，平均密度9點(diǎn)/km2，采樣深度為0～20cm，原始樣品重量大于2kg，樣品裝于聚乙烯塑料袋，現(xiàn)場填寫采樣記錄卡并標(biāo)注采樣標(biāo)記。采樣區(qū)見圖1。

圖1 莎車縣土壤質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)采樣區(qū)

1.3 檢測項(xiàng)目及分析方法

樣品分析測試工作由自然資源部烏魯木齊礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心承擔(dān)。土壤樣品分析pH、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Ni、Zn、Cu、Co、V、Sb、Tl、Sn、N、P、K、B、Mn、Se、Mo、CaO、MgO、Fe2O3、F、I、S、SiO2、有機(jī)質(zhì)、全鹽量、質(zhì)地、堿解氮、速效磷、速效鉀共分析測試34項(xiàng)指標(biāo)；所有的測試結(jié)果都滿足《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》（DD2005-03）規(guī)定的分析準(zhǔn)確度和精密度等質(zhì)量要求，樣品分析合格率100%，異常抽查檢驗(yàn)樣的合格率99.11%。

1.4 土壤地球化學(xué)等級(jí)劃分

按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295-2016），土地養(yǎng)分單元素等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分見表1。

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

鹽漬化采用新疆土壤含鹽量分級(jí)指標(biāo)見表2。

表2 土壤含鹽量分級(jí)指標(biāo)（%）

重金屬元素參考值采用《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)》（GB 15618-2018）中給出的篩選值和管控值作為土壤有害元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

地球化學(xué)土壤養(yǎng)分等級(jí)綜合劃分按照公式(1)計(jì)算地球化學(xué)土壤養(yǎng)分綜合得分f養(yǎng)綜。

式中：f——土壤養(yǎng)綜為N、P、K評(píng)價(jià)指標(biāo)總得分，1≤f養(yǎng)綜≤5；

Ki——N、P、K權(quán)重系數(shù)，分別為0.4、0.4和0.2；

fi——土壤N、P、K單元素等級(jí)得分，單指標(biāo)結(jié)果評(píng)價(jià)為：一等、二等、三等、四等、五等時(shí)所對(duì)應(yīng)fi得分為5分、4分、3分、2分、1分。

土壤地球化學(xué)環(huán)境劃分等級(jí)參照GB15618（2018）中污染物土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，依照公式(2)計(jì)算污染物土壤i的污染單項(xiàng)指數(shù)Pi：

式中：Ci——污染物土壤中指標(biāo)i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（實(shí)測）；

Si——污染物土壤中指標(biāo)i在GB15618（2018）中污染物土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，見表4。

表4 土壤地球化學(xué)環(huán)境等級(jí)界限劃分

1.5 土壤綜合質(zhì)量等級(jí)劃分

土壤地球化學(xué)質(zhì)量綜合等級(jí)由土壤地球化學(xué)養(yǎng)分綜合等級(jí)與土壤地球化學(xué)環(huán)境綜合等級(jí)疊加表示，評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加分等，表示為5個(gè)等級(jí)的含義，分別為：一等表示優(yōu)質(zhì)，表示土壤環(huán)境清潔，土壤養(yǎng)分豐富—較豐富；二等表示良好，表示土壤環(huán)境清潔，土壤養(yǎng)分中等；三等表示中等，表示土壤環(huán)境清潔，但土壤養(yǎng)分較缺乏與土壤環(huán)境輕微污染，土壤養(yǎng)分豐富—較缺乏；四等表示差等，表示土壤環(huán)境清潔或者輕微污染，土壤養(yǎng)分缺乏或者土壤環(huán)境輕度污染，土壤養(yǎng)分豐富至缺乏或者土壤鹽漬化等級(jí)強(qiáng)；五等表示劣等，表示土壤環(huán)境中度與重度污染，土壤養(yǎng)分豐富—缺乏或者土壤鹽漬化等級(jí)強(qiáng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤地球化學(xué)養(yǎng)分評(píng)價(jià)

土壤肥力直接或間接影響作物生長發(fā)育、產(chǎn)量和抗病蟲害，是影響農(nóng)作物生產(chǎn)力的重要因素。而全氮、全磷、全鉀含量對(duì)土壤肥力及植物生長有重要作用。研究區(qū)土壤N元素含量總體以“較缺乏”和“缺乏”為主，分別占全區(qū)面積的56.53%、41.03%。從空間分布來看，“較缺乏”、“缺乏”區(qū)域主要分布在調(diào)查區(qū)中部和東北部大面積范圍；P元素含量“豐富”、“較豐富”、“中等”區(qū)域分別占全區(qū)面積的12.57%、80.36%、6.54%，分布于研究區(qū)的中南部；K元素含量總體以“較豐富”為主，部分“中等”。K元素含量“較豐富”、“中等”分布于本區(qū)大部分區(qū)域，占總區(qū)域面積的60.01%、39.96%，分布于研究區(qū)的中南部。土壤綜合養(yǎng)分結(jié)果評(píng)價(jià)表明(圖2)，研究區(qū)土壤養(yǎng)分主要以“中等”為主，“較豐富”、“中等”、“較缺乏”面積占比分別為9.03%、84.44%、6.51%,全區(qū)未出現(xiàn)“豐富”、“缺乏”土壤。“較豐富”區(qū)主要分布在調(diào)查區(qū)依蓋爾其鎮(zhèn)、阿熱勒鄉(xiāng)北、恰熱巴格鄉(xiāng)西區(qū)域。調(diào)查區(qū)土壤養(yǎng)分“較缺乏”區(qū)分布在調(diào)查區(qū)北部區(qū)域。

圖2 土壤綜合養(yǎng)分評(píng)價(jià)圖

2.2 土壤地球化學(xué)質(zhì)量環(huán)境評(píng)價(jià)

重金屬不僅會(huì)影響土壤中農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，隨著環(huán)境變化還會(huì)發(fā)生遷移并進(jìn)入生物系統(tǒng)直接危害人體健康［6］。研究區(qū)總體土壤環(huán)境質(zhì)量較好，8種重金屬元素地球化學(xué)等級(jí)均為一等為主，土壤環(huán)境干凈清潔，受環(huán)境及人為影響較少。研究區(qū)土壤地球化學(xué)質(zhì)量環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)（圖3），研究結(jié)果表示：研究區(qū)全部的土壤環(huán)境總體等級(jí)一等，土壤環(huán)境干凈清潔。

圖3 土壤地球化學(xué)環(huán)境質(zhì)量圖

2.3 土壤地球化學(xué)綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

土壤地球化學(xué)養(yǎng)分綜合等級(jí)與土壤地球化學(xué)環(huán)境綜合等級(jí)相互疊加得到土壤地球化學(xué)評(píng)價(jià)質(zhì)量結(jié)果(圖4)。研究區(qū)優(yōu)質(zhì)（一等）土壤面積整體占比9.04%，良好（二等）土壤面積整體占比84.44%，中等（三等）土壤面積整體占比6.51%。調(diào)查區(qū)土壤質(zhì)量總體以良好為主，全區(qū)未出現(xiàn)差等及劣等土壤。

圖4 土壤地球化學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)圖

2.4 土壤鹽漬化評(píng)價(jià)

土壤中鹽分離子的集聚會(huì)引起植物生理性缺水，土壤鹽分離子的增加會(huì)抑制植物對(duì)其他養(yǎng)分的吸收，導(dǎo)致植物發(fā)育不良進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)或死亡[9-10]。區(qū)內(nèi)土壤鹽漬化分布與土壤酸堿度分布整體相似，北部土壤鹽漬化程度明顯高于調(diào)查區(qū)內(nèi)南部區(qū)域，土壤鹽漬化背景值較高地區(qū)主要位于調(diào)查區(qū)伯什坎特鎮(zhèn)北部、澤普縣依瑪鄉(xiāng)—依蓋爾其鎮(zhèn)西部、葉爾羌河兩側(cè)等位置，尤其在伯什坎特鎮(zhèn)奧依巴格村—伯什坎特鎮(zhèn)青格力克村，土壤鹽漬化程度較強(qiáng)，部分土壤呈鹽土類型，很大程度抑制農(nóng)作物生長(表4，圖5)。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)土壤地球化學(xué)養(yǎng)分整體呈現(xiàn)“中等”、“缺乏”，“缺乏”以N、有機(jī)質(zhì)為主，依蓋爾其鎮(zhèn)周邊養(yǎng)分“較豐富”。對(duì)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)來說，土壤肥力指標(biāo)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說意義重大，應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)“缺乏”、“較缺乏”地塊適度增施有機(jī)肥、氮肥，增加土壤肥力，針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)。

（2）研究區(qū)土壤地球化學(xué)環(huán)境質(zhì)量總體較好，土壤環(huán)境整體等級(jí)均為一等，土壤環(huán)境干凈清潔。無輕、中、重度污染區(qū)，適合開發(fā)綠色食品種植基地。

（3）研究區(qū)內(nèi)土壤總體以無鹽漬化土壤為主，表層土壤中全鹽量含量范圍0.18～51.66g/kg，平均值1.88g/kg。土壤鹽漬化需要在進(jìn)一步完善現(xiàn)有土壤鹽漬化研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上對(duì)鹽漬土出現(xiàn)的新問題給予更多關(guān)注。