宣恩县“金土地”成果转化应用方向探讨

吴冬妹, 戴光忠, 杨 军, 项剑桥, 李春诚

(湖北省地质科学研究院,湖北 武汉 430034)

宣恩县“金土地”成果转化应用方向探讨

吴冬妹, 戴光忠, 杨 军, 项剑桥, 李春诚

(湖北省地质科学研究院,湖北 武汉 430034)

宣恩县“金土地”项目是湖北省“金土地”工程(2014—2016年)项目的子项目。该项目通过采集土壤、水体、大气、农作物等样品，取得了大量的元素含量数据，对数据进行整理分析后，在土壤养分及环境元素含量、农作物富硒及安全性等方面取得了大量的成果，但成果推广应用一直滞后，没有得到相关部门的重视。通过探讨，认为成果将在永久基本农田划定选区、农用地环境类别区划及污染防治、地方富硒产业发展、科学施肥、特色旅游等方面得到很好的应用。

金土地;成果;转化应用;宣恩县

湖北省“金土地”工程——高标准基本农田地球化学调查项目已实施三年,总面积为12 540 km2,与之相似的多目标地球化学调查项目已完成总面积10.63万km2。采集岩石、土壤、水、大气、农作物、肥料等样品,对数据进行分析统计,取得了丰硕的成果。但成果推广应用一直滞后,没有得到相关部门的重视[1],其原因一是对成果缺乏宣传;二是项目承担人员未深入研究成果转化应用方向。为加快“金土地”工程的成果应用转化,本文以宣恩县“金土地”工程的成果为例进行探索。

1 主要成果[2]

1.1 评价区概况

宣恩县地处武陵山和齐岳山的交接部位,位于恩施州南部,属山区。项目区以中山为主,分两期已完成晓关侗族乡、椿木营乡、万寨乡、珠山镇、椒园镇土地质量地球化学评价,总面积约1 156 km2。出露地层从震旦系至第四系均有分布,成土母岩主要为灰岩、砂岩、泥岩、页岩、硅质岩等,调查成果显示,黑色炭质页岩、硅质岩及炭质灰岩分布区的表层土壤均较为富硒。评价区内土壤类型主要为黄壤、黄棕壤、棕壤。土地利用类型主要为林地,其次为茶园和旱地。种植的农作物主要为茶叶,其次为玉米和水稻。

1.2 数据来源及其处理[3]

2015年—2016年,宣恩县开展了晓关侗族乡、椿木营乡、万寨乡、椒园镇、珠山镇1∶50 000土地质量地球化学调查评价,共采集土壤样5 256个。区内采用地质背景优先的“三因素”赋值法[4]对未采样的图斑进行赋值,采用Mapgis、 Excel统计分析模块对元素N、P、K、Cd、As、Hg、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Se等进行常规数据统计分析,并对异常点数据进行检验。

1.3 取得的主要成果

1.3.1 调查评价技术方法的先进性

宣恩县地处山区,土壤成因主要为残坡积物,土壤类型和元素含量受成土母控制强烈。宣恩县“金土地”项目采用地质界线划分评价单元,及地质背景优先的“三因素”赋值方法,对土地地球化学质量进行评价,此评价方法能更客观真实地反映土地地球化学现状,为成果转化应用提供科学的依据。同时该评价方法也为全国类似地区提供借鉴。

1.3.2 土地地球化学质量评价成果

(1) 土壤养分元素质量特征。评价区土壤总体B、N、Zn、Cu、Mo含量丰富,中等及以上面积百分比达90%以上,尤其是Zn,中等及以上面积百分比达99.22%;P、Sr、SiO2、Na2O、MgO、CaO、Co、Al2O3、Cl较为缺乏,稍缺及缺乏面积百分比达30%以上,其中最缺乏的是CaO,稍缺及缺乏面积百分比达95.82%以上。其他元素为中等。

(2) 土壤环境元素质量评价结果。评价区土壤环境元素质量状况良好,除Cd以外,其他元素清洁区比例均接近80%以上,其中砷、铬、铅、汞、铜、锌清洁区面积比达90%以上,几乎无重度污染;镉污染以轻微污染为主,重度污染面积只占总面积的3.96%。

(3) 土壤环境元素综合质量评价结果。根据8种重金属单指标的评价结果,按照取最低质量等级的原则,经过综合评价,调查区土壤重金属清洁区(一等)面积172.89 km2,占比15.64%;轻微污染区(二等)面积595.72 km2,占比53.87%;轻度污染区(三等)面积181.25 km2,占比16.39%;中度污染区(四等)面积81.28 km2,占比7.35%;重度区(五等)面积74.6 km2,占比6.76%。

耕地土壤重金属清洁区(一等)面积63.45 km2,占比22.29%;轻微污染区(二等)面积148.35 km2,占比52.12%;轻度污染区(三等)面积36.83 km2,占比12.94%;中度污染区(四等)面积18.08 km2,占比6.35%;重度污染区(五等)面积17.9 km2,占比6.29%。

1.3.3 丰富的地化数据资料

(1) 土壤富硒评价结果。按土壤Se≥0.4 mg/kg为富硒土壤,评价区土壤富硒率为79.15%;按土壤0.4≤Se<3 mg/kg且土壤综合环境质量为清洁圈定绿色富硒土壤区,评价区绿色富硒土壤面积占比为5.52%。

(2) 农作物安全性及富硒评价结果。区内共采集茶叶、水稻、玉米、蔬菜等农作物若干件,分析结果表明,农作物安全性总体较好,农作物重金属超标率不到5%;农作物总体较为富硒,茶叶、水稻、玉米等大宗农作物富硒率达60%以上。

1.3.4 硒镉元素在土壤、农作物等迁移转化机理及赋存形态研究

(1) 硒镉元素在土壤、农作物等迁移转化机理规律。通过采样水稻、玉米大宗农作物根、茎叶及籽实样和茶叶根、茎、老叶及新叶不同部位的样品,并对应采集根系土样,分别测试其根系土及不同部位硒镉含量。分析结果表明,硒镉含量在根系土及不同部位迁移转化总体呈现出由土壤→根→茎叶(老叶)→籽实(新叶)递减的趋势。

(2) 硒镉元素赋存形态。宣恩“金土地”项目在不同的成土母和土壤类型中分别采集土壤形态样,采用七步提取法测试硒和镉元素的水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰结合态、强有机结合态、残渣态,其中水溶态和离子交换态是易被生物利用的,碳酸盐结合态、腐殖酸结合态和铁锰结合态是中等被生物利用的,而强有机结合态和残渣态是不易被利用的。分析结果表明硒元素以强有机结合态和残渣态为主,也就是说土壤中硒的活性不是很强,大多数不易被生物利用。镉元素主要以水溶态和离子交换态为主,活性较强,易被生物利用。

2 成果转化应用方向探讨

2.1 服务于永久基本农田划定选区

基本农田是指按照一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求,依据土地利用总体规划确定的不得占用的耕地,是老百姓称的“吃饭田”、“保命田”。永久基本农田即对基本农田实行永久性保护,划定城市周边永久基本农田,能够进一步倒逼节约集约用地,对落实藏粮于地战略、稳定和提升粮食生产能力、切实保障国家粮食安全、维护农民土地权益都将发挥重要作用。

但在以往基本农田划定时主要依据是土地的自然属性,未参考土壤元素含量特征,尤其是土壤重金属污染和农产品安全性情况。

依据《基本农田划定技术规程》(TD/T1032—2011),并且结合本次农用地调查评价结果,对评价区提出基本农田划定选区建议:分为3个区,原则以土壤环境综合质量为清洁(无污染)且富硒(Se≥0.4 mg/kg)的,作为基本农田划定优选区,其中将绿色富硒土壤划为永久基本农田;土壤环境综合质量为重度污染且大宗农作物安全性差的作为基本农田划定限制区,该区不建议划为基本农田,已划为基本农田保护的建议退出;其他区域作为基本农田划定适宜区(图1)。并且根据国土资源基本农田管理工作的需要,建立基本农田质量档案,将质量纳入一张图平台进行实时查询(图2)。

图1 基本农田划定选区建议Fig.1 Delineation of basic farmland

基本情况编号XENT063地理位置珠山镇双龙湖村耕地面积(km2)基本农田面积(km2)土地整治面积(km2)土地利用现状利用情况■水田 ■旱地 ■茶园 ■果园 作物种类■茶 ■玉米 ■水稻 ■蔬菜 ■果 □其他( )土地自然性状海拔(m)500～800耕层厚度(cm)20潜水埋深(m)0.5～2坡度0～30常年积温/极低温度15.8℃/-12.7℃地貌□平原■山地□丘陵□谷地□平原□岗地平整度□平整(<3°) □基本平整(3°～5°)■不平整(>5°)土壤颜色■浅黄□灰□灰黑■黄棕■黄绿□紫红土壤结构■团粒■团块□柱状□棱柱状质地■砂土■砂壤土■壤土■粘土障碍因素■黏着层□卵石层□白浆层□潴育层□沙层土壤类型□水稻土■黄壤■黄棕壤□棕壤□石灰土□紫色土□红黄壤□潮土□草甸土□其他成土母质■第四纪沉积物□碎屑岩沉积物■碳酸岩沉积物□火山岩沉积物□变质岩沉积物□侵入岩沉积物侵蚀程度■无明显侵蚀□轻度侵蚀□中度侵蚀□强度侵蚀□剧烈侵蚀农业生产条件及周边环境条件灌溉水源灌溉保证率基础设施■降水□河流■地下水□湖泊□水库灌溉方式□沟灌□淹灌□喷灌□滴灌■其他□充分满足■基本满足□一般满足□无条件灌溉排涝能力□强■中□弱□齐全□基本齐全■不齐全农用化学品使用未知周边环境及可能污染未污染土壤养分全量(mg/kg)有效量(mg/kg)氦磷氧化钾(%)有机质碳(%)硒氟碘氯锗1666.7627.72.11.60.41195.33.055.31.5较丰富中等中等中等高过剩适量较丰富丰富锶钼硼锰钴硫61.61.5120.6966.717.3270.3中等丰富丰富丰富丰富较丰富氧化铝(%)氧化硅(%)氧化铁(%)氧化镁(%)氧化钙(%)氧化钠(%)12.470.25.22.01.00.3缺乏较丰富较丰富较丰富较缺乏较丰富有效硒(μg/kg)碱解氮有效磷速效钾有效硅有效锌有效锰有效硼5.5513845.1125531.2762.30.18中等较丰富丰富中等较缺乏较丰富丰富缺乏土壤环境全量(mg/kg)pH铅镉砷汞铬镍铜锌7.534.70.516.80.179.629.426.191.0碱性清洁轻微污染清洁清洁清洁清洁清洁清洁土地评价及保护利用建议土壤自性状条件较好,土壤养分较丰富,土壤环境总体较好,污染元素主要为镉,土地综合质量中等。建议优先种植茶叶、土豆特色农作物:将优质耕地调入基本农田,对优质基本农田施行永久保护。

图2基本农田土地质量档案示例
Fig.2 Example of land quality archives of basic farmland 1.土壤采样点;2.土壤有效态采样点;3.基本农田范围;4.土地整治范围;5.居民点;6.水域。

2.2 服务于农用地环境类别区划及污染防治

根据“土十条”中第三条要求,按照污染程度将农用地划分为三个类别:清洁和轻微污染的划为优先保护类;轻度和中度污染的划为安全利用类;重度污染的划为严格管控类(图3)。严格管控类地块为土壤重污染区,根据污染具体情况可以提出土壤污染防治措施。

图3 农用地土壤环境类别图Fig.3 Soil environmental category map of agricultural land

2.3 服务于地方富硒产业发展

硒是恩施地区特色资源,富硒产业发展是地方政府的重点工作之一,虽然已取得了一定的经济效益,但不成规模。一方面根据已采集水稻、土豆、茶叶、蔬菜等农作物样品分析测试结果,选择聚硒能力强且重金属在安全限值内的农产品作为富硒产业规模发展的首选。另一方面根据硒和镉元素形态特征,利用科学的方法增加硒的活性,降低镉的活性,培育出更多富硒又低镉的农产品。在富硒产业发展区配套土地整理项目,引进有实力的企业进行现代化生产。

2.4 服务于科学施肥,提升农产品质量

农作物生长所需的元素主要来自于土壤,土壤中所缺乏的元素可以通过施肥加以补充。根据土壤氮、磷、钾调查成果,对区内大宗种植农作物提出科学施肥建议。以玉米为例:肥素折纯量=[(玉米单位产量养分吸收量×目标产量)-(土壤养分测定值×225×校正系数)]/肥料当季利用率。式中,养分量单位为mg/kg,产量单位为kg,系数225为该养分在每平方千米15万kg表土中换算成kg/km2的系数。氮素按照玉米目标产量400 kg计算每类地块所需补施的肥料。通过科学施肥,能提升农产品的质量,增加其产量,从而提高其经济效益。

图4 农产品产地土地质量追溯系统Fig.4 Land quality traceability system of agricultural products producing area1.水田;2.旱地;3.茶园;4.林地;5.裸地;6.农村居民点;7.土壤采样点及编号;8.有效态采样点及编号;9.茶叶采样点;10.种植范围。

2.5 农产品产地土地质量溯源

随着人民生活水平的不断提高,食品安全已备受人们关注❶汪庆华、董岩翔、宋明义等,土地质量地球化学评估与农用地分等成果整合方法研究,“资源保障 环境安全——地质工作使命”华东六省一市地学科技论坛文集,2011。。为了保证农产品从田间到餐桌的安全,首先要保证农产品产地土地的安全。土地质量地球化学评价成果落实到田间地块,可以较好地解决土地质量地球化学调查与应用“两张皮”的问题。可以与农业企业合作,设计农产品产地土地质量二维码,印在农产品的外包装上或田块标识牌上,用于标识农产品产地实际位置及土壤质量状况,建立“省农产品产地土地质量追溯系统”,为农产品产地源头安全追溯体系建设提供服务,同时可有效提高农产品商品率、资源转化率以及现代农业建设,实现“物产增值、农民增收” 的目标[5]。对实现土地质量管理由定性向定量、由粗放到精细、由传统到现代转变,以及基本农田质量保护制度建设提供依据和抓手(图4)。

2.6 应用于特色旅游

宣恩县地处鄂西南,在世界“硒都”——恩施的南部,生态环境质量好。据《恩施日报》报道,2016年通过调查,宣恩县生态环境质量公众满意度位居全省第一。旅游已逐渐成为宣恩县的主要产业之一,宣恩县“金土地”项目着重对旅游景点周边的土壤和农作物进行了加密采样调查,并将其成果应用于特色旅游。以锣圈岩天坑景区为例,该景点主要依托椒园片区特色产业、自然山水、民族文化等优势资源,重点对椒园镇水田坝、锣圈岩、洗草坝等地进行开发。调查成果显示,锣圈岩及其周边庆阳坝凉亭街、黄坪黄金梨生态农业示范村、水田坝明清文化旅游区、洗草坝“江南草原”景点的土地质量较好,土壤富硒,茶叶、玉米、水稻等农产品安全且富硒率高。鉴于该区耕地面积少且较为分散,大规模发展富硒产业不太合适,但可以建设富硒生态农产品种植园,供游客参观和采摘。以锣圈岩天坑景区为核心,将调查成果与旅游资源相结合,打造富硒+旅游的特色旅游模式(图5)。

图5 宣恩县锣圈岩天坑富硒旅游综合开发建议图Fig.5 Suggestion on comprehensive development of selenium-rich tourism in Xuanen County1.三叠系;2.二叠系;3.泥盆系;4.志留系;5.奥陶系;6.建设用地;7.富硒资源综合利用区;8.高速公路;9.规划旅游线路;10.旅游景点;11.科教基地。

3 结语

本文分析宣恩县“金土地”成果,结合当地产业发展及相关部门管理工作需求,从国土资源管护、农业发展区划、特色旅游等方面探讨成果转化应用方向,通过探讨,认为宣恩县“金土地”成果能很好地应用于国土、农业、旅游、政府决策等方面,能较好地推动地方经济发展,同时也可以为湖北省“金土地”成果转化应用起示范作用。

[1] 康占军,冯立新,黄春雷,等.海盐县土地质量地球化学调查成果报告[R].杭州:浙江省地质调查院,2016.

[2] 吴冬妹,邹辉,李春诚,等.湖北省宣恩县土地质量地球化学评价(二期)报告[R].武汉:湖北省地质科学研究院,2017.

[3] 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[J].上海国土资源,2015,19(2):83-95.

[4] 刘国栋,崔玉军,刘立芬,等.土地质量地球化学评价方法研究与应用——以黑龙江省宏胜镇为例 [J].现代地质,2017,31(1):167-176.

[5] 刘玉池.宣恩生态环境质量公众满意度位居全省第一[EB/OL].恩施新闻网,(2016-07-19)[2017-08-21].http://www.enshi.cn/20150717/ca343063.htm.

Discussion on Transformation and Application of “Golden Land” in Xuan’en County

WU Dongmei, DAI Guangzhong, YANG Jun, XIANG Jianqiao, LI Chuncheng

(GeologicalScienceResearchInstituteofHubeiProvince,Wuhan,Hubei430034)

The “gold land” project in Xuanen county is a sub project of the “gold land” project (2014—2016) in Hubei.By collecting samples of soil,water,atmosphere,and crops,the project obtained a large amount of element content data.After sorting out and analyzing the data,a lot of achievements have been made in soil nutrient and environmental element content,selenium and safety of crops,However,the application of the results has been lagging behind,and it has not been paid much attention by the relevant departments.Through discussion,it is believed that the results will be applied to permanent basic farmland delineation,area classification,pollution prevention and control,local selenium industry development,scientific fertilization and characteristic tourism.

Golden land; results; conversion application; Xuan’en county

S159.2; P595

A

1671-1211(2017)06-0723-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.011

2017-08-21;改回日期2017-10-09

吴冬妹(1968-),女,高级工程师,地质矿产专业,从事农业地质及硒资源研究工作。E-mail:497534072@qq.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171114.1038.002.html数字出版日期2017-11-14 10:38

于继红)