湖北省枣阳市太平镇土地质量地球化学评价

杨清富, 祝莉玲, 徐宏林

(湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

湖北省枣阳市太平镇土地质量地球化学评价

杨清富, 祝莉玲, 徐宏林

(湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

基于湖北省枣阳市太平镇多目标区域地球化学调查成果数据,建立了由土壤养分指标和环境指标组成的评价体系,应用《土地质量地球化学评价规范(报批稿)》对该地区进行了土地质量地球化学评价及空间分布研究。结果表明:枣阳市太平镇土地质量状况整体良好,优质和良好以上等级土地占评价区的97.92%,其中优质级土地占38.75%。土地质量地球化学评价结果可以为农产品种植、土地修复和地方病防治提供依据。

土地质量;地球化学评价;太平镇

农业生产的基本资源是作为植物根基与养分供给的土壤。土地质量地球化学评价是依据土地中有益营养元素、有毒有害元素等指标的含量水平,对土地功能影响程度所作的土地质量评价和级别划分[1]。中国取得了大量的土地质量地球化学评价的研究成果,如王文俊[2]、赵西强[3]、陶春军[4]、王丹妮[5]、周小娟[6]等等。湖北省枣阳市太平镇是重要的稻麦油农业经济区,对太平镇进行土地质量地球化学评价,可以了解土地质量现状,有其重要现实意义。

本次工作以湖北省枣阳市太平镇作为研究对象,在多目标区域地球化学调查的基础上开展土地质量地球化学评价,工作比例尺为1∶5万,可以基本查明区内的绿色土地,掌握优质的土地资源;基本查明区内的污染土地,掌握土地质量变化情况。为合理调整农业结构和发展效益农业提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 评价区概况

湖北省枣阳市太平镇是一个具有千年历史的古镇,北与河南省唐河县、桐柏县交界,是鄂北重点门户。评价区工作面积240 km2。评价区位于中国地貌第二阶梯东部边缘,属南阳盆地南缘,东部与桐柏山系相邻,构造上属秦岭褶皱带淮阳地盾之间的凹陷地区,为白河下游冲积平原的一部分,地形属于侵蚀剥蚀型微波状起伏的平缓漫岗地形。评价区气候属北亚热带大陆性季风气候,冬干冷,夏湿热,光照适量,雨量充足,四季分明,日照时间长,严冬酷暑时间短,既利于喜温作物的生长,也利于秋播作物的安全越冬。

1.2 采样及分析方法

枣阳市太平镇土地质量地球化学评价数据是采样湖北省十堰—丹江口地区1∶5万多目标区域地球化学调查成果数据,选择评价区表层土壤的有益、有害元素和pH值等理化性质进行土地质量地球化学评价。土壤采样密度为4个点/km2,采样点采用网格法进行布设,均匀布点,采样物质能代表采样单元土壤环境特征。采样深度为0～20cm,采用多点采样组合成一个样品的方法。

本次样品分析工作由湖北省地质实验测试中心完成,采用国家一级土壤标准物质(GBW系列)进行监控,分析的土壤元素有25项,分别是Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、Mo、Mn、B、F、Se、P、OrgC、S、Cl、Fe、Na、K、Ca、Mg、Al、Si、pH等。

1.3 土地质量地球化学评价方法

1.3.1 影响土壤质量的地球化学内部因素评价体系建立

按照2014年12月18日的《土地质量地球化学评价规范(报批稿)》,以及根据土壤的农业生产要求:表征土壤养分必需的大量元素K、P、C为必测指标,表征土壤理化性质的pH值、有机质为必测指标,表征土壤环境质量的Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等有害元素8项为必测指标。调查区以土壤养分分等和土壤环境分等为基础,经叠合产生土壤质量地球化学分等。首先确定评价的必选指标为P、K、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等,见表1。

1.3.2 土壤养分地球化学等级划分

根据《土地质量地球化学评价规范(报批稿)》的土壤养分指标等级分级标准,对养分元素P、K2O、B、S、CaO、MgO、Mo、Mn、Cu、Zn、Se、F进行五级划分。有机质分级标准来自湖北省江汉流域经济区农业地质调查项目,对表层土壤其它养分元素Cl、Fe2O3、Na2O、Si2O含量特征进行统计,按照累积频率曲线法对数据进行五级划分,五级划分的标准值分别为20%、40%、60%、80%的累积频率值。

1.3.3 土壤环境地球化学等级划分

计算土壤污染物i的单项污染指数Pi=Ci/Si(式中:Ci为土壤中i指标的实测浓度;Si为污染物i在GB 15618—1995中给出的二级标准值)。在单指标土壤环境地球化学等级划分基础上,每个评价单元的土壤环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境等级最差的等级。如As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn划分出的环境地球化学等级分别为4等、2等、3等、2等、2等、3等、2等和2等,该评价单元的土壤环境地球化学综合等级为4等。

在OrgC、磷、钾等土壤单指标养分地球化学等级划分基础上,按照下列公式计算土壤养分地球化学综合得分f养综。

f养综=Σfi×Ki(i=1,2,3,4……n)

式中:f养综为综合指数;fi为第i个评价指标的单元素等级得分;Ki为第i个评价指标的权重,评价指标为表征土壤养分的各类指标。

1.3.4 土壤酸碱度农作物适宜性分级

本次酸碱度适宜度分级采用农用地分等定级技术规程中的标准,按照其对作物生长的影响程度分为5个等级,标准列于表2。

表2 酸碱度农作物适宜度分级标准Table 2 Criteria of pH grading for crops suitability

对比pH地球化学图可以看出,240 km2评价区的216.5 km2属很适宜—适宜级别,占比90.21%,且大多数为较适宜以上级别;稍不适宜有22 km2,占比9.17%;不适宜仅有1.5 km2,占比0.63%,多为水浇地或旱地,罗桥水库以西的211C样(水田)pH值为4.31全区最低。旱地土壤pH值均值为6.47,属中性,912个样品仅有94个<5.0且多接近于5.0,微酸性;水稻土pH值均值为6.53,属中性,47个样品仅有2个<5.0,微酸性。评价区的pH值范围适宜种植水稻、小麦等大多数农作物。

2 评价区土地质量地球化学评价及空间分布

2.1 土壤养分地球化学综合等级划分及空间分布

土壤养分地球化学综合等级划分见表3。

分等结果统计如下(见图1)。

一等(很丰):f养综≥4.5。面积0.5 km2,占参与评价总面积的0.21%,含量很丰的土壤在全区占比很小,只有罗桥水库南东的郭庄附近有少量零星分布。

表3 土壤养分地球化学综合等级划分表Table 3 Geochemical comprehensive classification of soil nutrient

二等(丰):f养综为4.5～3.5。面积11.5 km2,占参与评价总面积的4.79%,主要零星分布于杨垱—太平镇—姜岗以南。

三等(适中):f养综为3.5～2.5。面积109.75 km2,占参与评价总面积的45.73%,全区各处分布较为零散,夹杂在二等土壤中间,中东部太平镇附近较为集中。

四等(稍缺):f养综为2.5～1.5。面积97.75 km2,占参与评价总面积的40.73%,全区不规则零星分布。

五等(缺):f养综<1.5。面积20.5 km2,占参与评价总面积的8.54%,土壤养分综合缺乏地区主要分布在唐梓山山体林地、黄河水库以北及周桥水库以北,其它地区零星。

图1 湖北省枣阳市太平镇土壤养分地球化学综合等级划分图Fig.1 Geochemical comprehensive classification of soil nutrients in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(很丰);2.二等(丰);3.三等(适中);4.四等(稍缺);5.五等(缺)。

2.2 土壤环境地球化学综合等级划分及空间分布

在单指标土壤环境地球化学等级划分基础上,每个评价单元的土壤环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境等级最差的等级。如 As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn划分出的环境地球化学等级分别为 3 等、3 等、1 等、1 等、3 等、3 等、1 等和 3 等,该评价单元的土壤环境地球化学综合等级为 3 等。

对评价区土壤重金属综合污染指数进行分级,其综合污染分布情况如下(见图2)。

一等(清洁):P环综≤0.7。土壤面积为119.5 km2,占参与评价总面积的49.79%;全区都有分布。

二等(尚清洁):0.7

三等(轻度污染):1.0

经分析发现,主要以一等、二等地即清洁区为主,整体上土壤污染元素中Ni元素的污染趋势较大,需要关注和监测。

图2 湖北省枣阳市太平镇土壤环境地球化学综合等级划分图Fig.2 Geochemical comprehensive classification of soil environment in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(清洁);2.二等(尚清洁);3.三等(轻度污染)。

2.3 土壤质量地球化学综合等级划分及空间分布

土壤质量地球化学综合等级由评价单元的土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级叠加产生。

将土壤质量评价各区土壤养分地球化学综合等级和土壤环境地球化学综合等级,按照表4的方案进行图斑叠加,得到3种不同的土壤质量综合分等结果。将土壤分等结果进行统计,每类等级土地的情况见表4。

土壤质量整体上较好,中等以上土壤占100%。区内总体土壤综合质量以1等优质和2等良好的分布面积最广,基本上全区各地都有分布,面积达235 km2。

1等(优质)土壤面积占评价区总面积的38.75%,为93 km2。

2等(良好)土壤面积占评价区总面积的59.17%,面积为142 km2。

表4 土壤质量综合地球化学分等统计表Table 4 Geochemical comprehensive classification of soil quality

3等(中等)土壤面积占评价区总面积的2.08%,面积为5 km2。

优质和良好的土地主要分布在中部地区,中等土地主要是受重金属污染影响,面积只有20 km2,零星分布在罗桥水库以南、周桥水库北西及姜岗东部,见图3。

从表4可见,评价区土壤质量等级为1等、2等和3等,没有差等和劣等的土壤。

图3 湖北省枣阳市太平镇土地质量地球化学综合等级划分图Fig.3 Geochemical comprehensive classification of soil quality in Taiping Town,Zaoyang City,Hubei Province1.一等(优质);2.二等(良好);3.三等(中等)。

3 结论

本次评价结果表明:枣阳市太平镇土地质量状况整体良好,优质和良好以上等级土地占评价区的97.92%,

其中优质级土地占38.75%。优质和良好的土地主要分布在中部地区,中等土地主要是受重金属轻度污染影响,面积只有5 km2,零星分布在罗桥水库以南、周桥水库北西及姜岗东部,没有差等和劣等的土壤。

本次土地质量地球化学评价结果为土地质量状况整体良好,优质和良好以上等级土地占评价区的97.92%,优势农作物有小麦、玉米、油菜和水稻等。虽然全区农作物样品在安全性评价上都达标了,但本着大力发展绿色优质小麦的宗旨,还是应加强环境的监控和治理,搞好农田基本建设、增施有机肥料、水旱轮作和合理灌排等措施。对小面积的重金属轻度污染情况,建议该区政府及相关部门在加强对工业、农业污染控制的基础上对农田有针对性地进行治理和改良。为这片肥沃的土地创造一个更好的土壤环境,让当地的农业经济有更广阔的发展空间。

[1] 中华人民共和国国土资源部.土地质量地球化学评价规范:DZ/T 0295—2016[S].北京:地质出版社,2016.

[2] 王文俊.福建省寿宁县1∶25万土地质量地球化学评估[J].中国地质,2014,41(2):665-674.

[3] 赵西强.山东省章丘市土地质量地球化学评估[J].科学技术与工程,2014,14(27):16-20.

[4] 陶春军,贾十军,梁红霞,等.安徽省滁州地区土地质量地球化学评估研究[J].地质调查与研究,2014(1):61-67.

[5] 王丹妮,温晓华,李金柱,等.土地质量地球化学调查评价成果转化应用研究——以上海市金山区廊下镇为例[J].上海国土资源,2015(2):83-86.

[6] 周小娟,张嫣,祝莉玲,等.武汉市侏儒—消泗地区农田系统中硒的分布特征及有效性研究[J].地质科技情报,2016,35(4):158-163.

(责任编辑：于继红)

Research on Geochemical Assessment for Land Quality of Taiping Town,in Zaoyang City,Hubei Province

YANG Qingfu, ZHU Liling, XU Honglin

(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

Based on the multi-purpose geochemical survey data of Taiping Town in Zaoyang City,Hubei Province,the evaluation system of soil nutrient and environmental indexes was established. The land of geochemical quality evaluation and spatial distribution were carried out by using the Land Quality Geochemical Evaluation Criteria (draft). The results show that the land quality of Zaoyang Taiping Town is in good condition,with 97.92% of land is above the fine level in which high quality level is about 38.75%. The results of geochemical evaluation of land quality can provide the basis for agricultural cultivation,land restoration and endemic disease prevention and control.

land quality; geochemical assessment; Taiping Town

2016-10-13;改回日期:2016-12-29

杨清富(1970-),男,高级工程师,地矿勘查专业,从事农业地质调查研究工作。E-mail:411819511@qq.com

S158

A

1671-1211(2017)03-0284-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.03.010

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170516.1417.012.html 数字出版日期:2017-05-16 14:17