黑龙江省甘南县河间地块典型地段土地质量地球化学评估

2014-07-24孙梓耀张立东

绥化学院学报 2014年6期

孙梓耀王菲张立东

(黑龙江省地质调查研究总院黑龙江哈尔滨 150036)

本文所研究区域位于黑龙江省西北部，地处甘南县中部地带的阿伦河与音河之间，属松嫩平原西北部的山前扇形平原区，面积600km2。区内土壤有暗棕壤、黑土、黑钙土、草甸土、沼泽土5种类型，以草甸土为主。土地利用类型主要为旱田、水田、林地，以水田为主。

一、表层土壤样品采集与分析测试元素

研究区按1:5万表层土壤测量精度要求采集样品，采样点密度4点/km2，共采集表层土壤样品2450件(含平行样)，分析测试指标见表1。

表1 表层土壤样品分析测试指标

二、表层土壤地球化学特征

(一)肥力因素指标

必须大量元素，表层土壤中氮、磷、硫、钼含量以适宜——丰富区为主，全钾、全钙、全镁含量缺乏严重。必须微量元素，表层土壤中全铁、全锰、全锌、全铜、全硼、全氯含量缺乏面积较大。有益元素，表层土壤中硅含量普遍较低，全钴、全镍、全钠含量缺乏面积较大。

(二)环境因素指标

有害金属元素，表层土壤中砷含量普遍较低，其中一、二级区面积占65%，四、五级区占13.71%；铬，四、五级区面积占17.50%，一、二级区占34.17%；镉，含量较高，其中四、五级区面积占14.96%，一、二级区占46.42%；铅，含量较高，其中四、五级区面积占55.92%，一、二级区占4.46%；汞，整体含量偏高，其中四、五级区面积占22.96%，一、二级区占13.76%。

健康元素，表层土壤中氟四、五级区面积占23.84%，一、二级区占49.30%；碘含量普遍较低，其中四、五级区面积占83.83%，一、二级区仅占0.96%；硒，四、五级区面积占21.50%，一、二级区占18.96%。

有机质及PH指标，表层土壤整体偏酸性，其中弱酸性和酸性土壤面积占60.75%，弱碱性、碱性土壤占14.59%。有机质含量，丰富区面积占44.16%，缺乏区占9.54%。

研究区表层土壤中各项指标含量范围，见表2

表2 表层土壤中元素含量统计表单位：mg/kg或百分量

(三)土壤中有机污染物地球化学特征

主要检测了表层土壤中的六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)两种，只有6个样品残留有机农药，且每个样品的农药残留量都非常低，六六六为0.006—0.015mg/kg，滴滴涕为 0.002—0.004mg/kg；其它大多数样品的有机农药残留量都在检出限以下。

三、评估体系的建立

(一)评估指标筛选范围与筛选原则

对表1中的各项指标，遵循主导性、系统性、独立性、生产性、空间变异性、定量与定性相结合、评估指标实用性、指标相对稳定性、指标体系区域性等原则进行筛选。

(二)评估指标的确定

根据评估指标筛选范围、原则及各指标的分布特征、丰缺程度及空间变异性(表3)，确定的土地质量地球化学评估值，见表4。

表3 研究区表层土壤各指标半方差函数参数统计表

表4 土地质量地球化学指标筛选结果

(三)评估指标隶属函数值计算

评估所采用模型以线性模型为基础，采用峰值型、戒上型、戒下型模型三种函数模型进行评估指标隶属函数值计算。对应的隶属函数公式，见表5。

表5 评估指标隶属函数模型及隶属值计算公式

(四)评估指标隶属函数模型及L值、U值、O1和O2值确定

利用SPSS软件进行指标统计，对于不服从正态分布或对数正态分布的数据，进行平均值±3倍离差剔除异常数据，直至服从正态分布或对数正态分布为止。对于服从正态分布的数据，按照累积频率曲线法对数据进行五级划分，从而确定各隶属函数的界限值。隶属函数界限值与分级标准对应关系，见表6。

表6 分级与隶属函数界限值对应表

(五)评估指标隶属函数值计算

在SPSS13中做出各评估指标频率分布直方图，在统计中按照20%、40%、60%、80%的累积频率值将各评估指标进行分级。土壤pH按照酸碱性分类标准进行分级，然后将界限值填入对应指标的函数模型中，构成各指标的隶属度函数，见表7。

表7 隶属度函数模型及隶属度函数界限值

(六)评估指标权重值确定

运用层次分析法软件获得的各层次指标间的权重，见表8。

表8 评估不同层次指标权重

四、评估指标综合参数计算及等级划分

(一)计算公式

采用加法模型，对各评估指标实测值进行权重和隶属度计算，获得各项地球化学综合指数。计算公式如下：

式中：P－综合指数；

fi－第i个评估指标的隶属函数值；

Ci－第i个评估指标的权重，为表征土地环境健康或土地肥力的各类指标。

(二)土地环境健康质量等级划分

研究区有害元素一等土壤和二等土壤面积分别占整个研究区面积的33.13%和38.04%，三等土壤面积占28.83%。研究区健康元素一等、二等及三等土壤分布面积所占比例分别为28.71%、22.04%和49.25%。分等标准，见表9。

土壤环境健康质量，研究区环境健康质量一等土壤占评估区面积的32.63%，二等土壤所占面积为34.13%，三等土壤所占面积为33.25%。见图1。

表9 土壤环境分等综合参数对应表

(三)土地肥力质量等级划分

研究区表层土壤必需大量元素一等土壤面积所占比例为38.92%，二等土壤面积占28.88%，三等土壤面积占32.20%。表层土壤必需微量元素一等土壤、二等土壤、三等土壤面积所占比例分别为36.46%、42.04%、21.50%。有益元素一等土壤面积占39.92%，二等土壤面积占27.29%，三等土壤面积占32.79%。分等标准，见表10。

土壤肥力综合评估，研究区表层土壤肥力属于一等的土壤面积占32.83%，二等土壤面积约为34.58%，三等土壤面积占32.59%，见图2.

表10 土壤肥力分等综合参数对应表

图1 土壤环境健康质量分等图

图2 土壤肥力综合分等图

(四)土地质量综合评估

对地肥力分等与土地环境健康分等结果叠置，进行土地质量地球化学等划分。研究区土壤分为优质、优良、良好、中等级差等五个等级，见表11。研究区良好及良好以上等级的土壤面积占全区面积的66.75%，其中优质级占2.29%；优良级土壤面积占34.75%，良好级土壤占29.71%，中等级别土壤占总面积的30.37%，差等级土壤在评估区所占面积为2.88%。25%；土地肥力质量分为三等，一等面积占32.83%，二等占34.58%，三等占32.59%；土地质量地球化学综合评估分等，分为优质、优良、良好、中等、差等五个等级，优质级面积占2.29%，优良级占34.75%，良好级占29.71%，中等级占30.37%，差等级占2.88%。