冀中平原典型區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評價

姜長松 劉進 謝靜博 張建石 康彥科 周加森

摘要 通過在冀中平原選擇典型區(qū)域開展土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查，結(jié)果表明，典型區(qū)土壤整體以堿性土壤為主；表層土壤養(yǎng)分總體較為豐富，呈多樣性分布，其中磷、有機質(zhì)含量較為豐富，氮、鉀、鋅、含量適中，硼、錳、鉬、釩、鈷、銅、鍺含量則相對缺乏；土壤不存在重金屬污染區(qū)域；干濕沉降物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響較??；土地質(zhì)量以一等（優(yōu)質(zhì)）和二等（良好）為主，二者占比為99.61%，極少分布三等（中等）土地。依據(jù)評價結(jié)果，可為研究區(qū)實施土壤環(huán)境保護及進行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，對豐富土地質(zhì)量地球化學(xué)評價體系具有重要意義。

關(guān)鍵詞 土壤養(yǎng)分；土壤環(huán)境；地球化學(xué)評價；冀中平原

中圖分類號 S159-3? ?文獻標識碼 A

文章編號1007-7731（2023）09-0153-04

土地是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要資源和保障，其作用與數(shù)量、質(zhì)量密不可分，是確保糧食生產(chǎn)能力以及糧油農(nóng)產(chǎn)品安全的重要基礎(chǔ)保障[1-4]。土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評價是以表層土壤地球化學(xué)調(diào)查為主，同時兼顧大氣沉降和農(nóng)業(yè)灌溉水地球化學(xué)綜合調(diào)查，以綠色可持續(xù)發(fā)展的土壤地球化學(xué)理論為指導(dǎo)，以土壤基本元素含量來量化土地質(zhì)量，實現(xiàn)土地資源因地制宜高效利用和成果數(shù)據(jù)的查詢及利用為目的的一項綜合評價工程[5]。2021年11月至2022年8月，為摸清冀中平原土壤質(zhì)量情況，華北有色工程勘察院選取部分典型區(qū)作為研究區(qū)，開展了該地區(qū)的土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查。根據(jù)采集的土壤樣品及分析測試結(jié)果，參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準（試行）》（GB15618—2018）和《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T0295—2016），選擇其中部分元素作為評價因子。依據(jù)農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品種植結(jié)構(gòu)，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，為研究區(qū)科學(xué)的利用土地資源提供科學(xué)依據(jù)[6-8]。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于河北省中部，京津石三角中心地帶，地理坐標為38°30′46″～38°48′30″ N、115°01′16″～115°18'13″ E，交通便利。屬太行山前麓坡水區(qū)，總的地勢是西北部高，東南部低，緩傾斜，無明顯起伏變化。研究區(qū)地形相對高差27.8 m，地面縱坡平均為1/800，地面高程30～50 m。屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雪，年平均氣溫11.8℃，多年平均降雨量為507.5 mm，降雨年內(nèi)分布不均。

2 樣品的采集及測試

2.1 樣品采集

2.1.1 土壤樣品采集。土壤樣品采集以研究區(qū)1∶15萬農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)分布圖為基本底圖，結(jié)合研究區(qū)地形地貌及土地利用現(xiàn)狀等特點，按照網(wǎng)格法布設(shè)采樣點，依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T0295—2016），完成采樣面積192.8 km2，共采集土壤表層采樣點位392個（土壤表層采樣392件、平行樣8件），采樣時手持采樣終端進行GPS校準，采用雙對角線法采集表層（0～20 cm）土壤樣品，按四分法取樣，現(xiàn)場記錄土壤樣品信息、點位經(jīng)緯度及海拔[9]。

2.1.2 大氣干濕沉降物樣品采集。大氣干濕沉降點位布設(shè)8個，共采集16件樣品，大氣干濕沉降物采集器布設(shè)在研究區(qū)主要農(nóng)作物種植地塊內(nèi)及其周圍，選擇遠離點狀污染源（如高大煙窗）和線狀污染源（如主干公路）以及四周無高大遮擋物的居民樓或村委會辦工樓樓頂安裝采樣容器。項目采用30 L直徑37.5 cm的塑料膠桶對大氣干濕沉降物進行收集。安裝時嚴格按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》執(zhí)行，并用水泥磚固定，確保長期使用安全。大氣干濕沉降物接塵缸放置9個月，一次回收大氣干濕沉降物樣品。樣品采集時，首先將有干濕沉降物的接沉缸總量準確稱重，做好記錄后，把所有接沉缸樣品直接送到化驗室進行分析測試。

2.2 樣品測試

樣品分析測試工作由承德華勘五一四地礦測試研究有限公司承擔(dān)，根據(jù)《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求（試行）》，土壤樣品共測試有機質(zhì)、氮、磷、鉀、硼、錳、鉬、釩、鈷、鍺、鋅、銅全量和堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫及有效鐵18項土壤養(yǎng)分元素，鎘、汞、砷、鉛、鉻、鎳、銅和鋅8項土壤環(huán)境元素，合計31項。大氣干沉降與濕沉降樣品須分別測試汞、砷、鉛、鎘、鉻5項重金屬元素。

3 評價方法

本文土地質(zhì)量地球化學(xué)評價主要包括土壤酸堿度、土壤養(yǎng)分、土壤環(huán)境、土壤質(zhì)量評價及土地質(zhì)量地球化學(xué)等級評價等。評價方法參照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范（DZ/T0295—2016）》等相關(guān)評價。本次評價工作屬市縣級土地質(zhì)量地球化學(xué)評價，評價比例尺為1∶5萬。評價圖斑是土地質(zhì)量地球化學(xué)評價的最小空間單位，也是布樣的依據(jù)，評價圖斑以研究區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整分布圖圖斑劃分。

4 評價結(jié)果與分析

4.1 土壤酸堿度評價

土壤酸堿度在作物生長方面的影響表現(xiàn)極為顯著，適宜的土壤酸堿度不僅能提高土壤養(yǎng)分的有效性，而且能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[10]。從圖1可以看出，研究區(qū)土壤整體以堿性土壤為主，研究區(qū)土壤pH平均值為7.8，值域范圍在5.8～8.5。研究區(qū)內(nèi)的1.02%的樣點為酸性土壤，10.71%的樣點為中性土壤，88.27%的樣點呈現(xiàn)堿性土壤，研究區(qū)無強酸性、強堿性的樣點。

4.2 土壤養(yǎng)分元素地球化學(xué)評價

土壤養(yǎng)分與植物生長密切相關(guān)，影響著整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[11]。土壤養(yǎng)分元素分級統(tǒng)計結(jié)果見表1，由表1可知，研究區(qū)土壤中氮元素含量以三等（中等）和二等（良好）為主，二者占比達95.12%；磷元素含量以一等（優(yōu)質(zhì)）和二等（良好）為主，二者占比達94.98%；鉀元素含量以三等（中等）為主，占比達99.31%；土壤有機質(zhì)含量以三等（中等）和四等（差等）為主，二者占比達97.36%。微量元素對農(nóng)作物生長具有重要作用，特別是鍺等有益微量元素的表生帶地球化學(xué)循環(huán)具有重要的生態(tài)服務(wù)價值。研究區(qū)土壤有益微量元素方面，硼元素含量以四等（差等）為主，占比達76.17%；釩元素含量以四等（差等）和五等（劣等）為主，二者占比達96.58%；鉬元素、錳元素、鈷元素、銅元素、鋅元素和鍺元素含量均以三等（中等）和四等（差等）為主，二者占比分別為74.4%、99.74%、99.36%、78.27%、84.90%和87.92%。

4.3 土壤環(huán)境元素地球化學(xué)評價

由表2可知，研究區(qū)土壤均為清潔，不存在重金屬污染區(qū)域，研究區(qū)土壤汞、鎘、砷、鉛、鉻、鎳、銅及鋅含量均總體較低，土壤汞、鎘、砷、鉛、鉻、鎳、銅及鋅清潔（一等）等級面積均為179 km2，占比為100%，不存在重金屬污染的地區(qū)。

4.4 大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學(xué)特征

大氣干濕沉降是元素從外源進入土壤的主要途徑之一，跨區(qū)域性和長距離傳輸是大氣干濕沉降的重要特征[12]。從表3可以看出，大氣干濕沉降物樣品中砷、鎘、鉻、汞、鉛、硒6種重金屬元素的年沉降通量密度的平均值從大到小依次為鉛>鉻>硒>鎘>砷>汞，其中鉛年沉降通量相對最高，年沉降通量平均值為0.326 1 mg·m-2·a-1；與全國大氣干濕沉降通量平均值對比分析可以得出，研究區(qū)各元素年沉降通量值均遠低于全國水平，說明研究區(qū)大氣重金屬污染水平較小。各重金屬元素變異系數(shù)由高到低為砷>硒>鉛>汞>鉻>鎘，其中鎘、鉻、汞變異系數(shù)在0.5～1.0，含量空間分布變化大，鉛、硒及砷的變異系數(shù)大于1.0，含量空間分布變化極大。

4.5 土地質(zhì)量化學(xué)評價

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》，在土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級基礎(chǔ)上，疊加大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學(xué)綜合等級，形成土地質(zhì)量地球化學(xué)等級。該地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級為一等（優(yōu)質(zhì)）的總面積約為106.95 km2，占面積比例為59.68%；二等（良好）的土壤總面積約為71.56 km2，占比為39.93%；三等（中等）的總面積約為0.71 km2，占比為0.39%；四等（差等）和五等（劣等）的總面積均為0（表4）。

5 結(jié)論

研究區(qū)土壤整體以堿性土壤為主，土壤pH的平均值為7.8，范圍在5.8～8.5；研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分總體較為豐富，呈多樣性分布，其中磷、有機質(zhì)含量較為豐富，氮、鉀、鋅、含量適中，硼、錳、鉬、釩、鈷、銅、鍺含量則相對缺乏；研究區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量較好，土壤環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量8種重金屬元素的地球化學(xué)綜合等級均為清潔（一等），不存在重金屬污染區(qū)域。研究區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量良好，干濕沉降物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響較小。土地質(zhì)量以一等（優(yōu)質(zhì)）和二等（良好）為主，二者占比99.61%，極少分布三等（中等）土地，不存在四等（差等）和五等（劣等）的土地。

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（責(zé)編：張宏民）

作者簡介 姜長松（1996—），男，河北承德人，碩士，助理工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)水土工程理論與技術(shù)。