贵州省七星关区耕地质量地球化学评价成果及意义

王小洪，张钟华，王华斌，肖 波，刘 浩，王 艇，吴 鹏，潘有良

(贵州省地矿局117地质大队，贵州 贵阳 550018)

1 引言

土地是人类赖以生存和发展的物质基础，是宝贵的不可再生的自然资源。随着我国城市化、工业化进程不断快速发展，土地质量问题日益凸显(王立胜等，2012；岳蛟等，2019；张妍等，2018)，当前绿色生态农业和社会可持续发展战略对土地质量提出了更高的要求，开展土地质量评价工作已势在必行。目前全国已有多个省份陆续开展了土地质量调查工作(黄钊等，2017；陈玉茹等，2019)。土地质量地球化学调查是以土壤有益元素、环境元素等指标为基础，通过其对土地基本功能的影响程度而进行系统研究，对土地质量进行等级划分，达到科学量化土地质量的目的(贺灵等，2019；马逸麟等，2015；陶春军等，2014)。

七星关区地处乌蒙山区，国土面积3 414.91 km2，其中耕地面积1 343.33 km2(约201.50万亩)，占全区国土面积的39.37%。500亩以上坝区11个，耕地面积约1.64万亩，主要分布在七星关区中部各乡镇，是区内重要的粮食蔬菜基地。区内属于生态环境脆弱的岩溶山区，山多地少、人口众多，是我国十四个集中连片特殊困难地区之一，也是全国新一轮扶贫攻坚的六大片区之一(何邵麟等，2017)。2017—2018年，按照土地质量地球化学调查评价规范(DZ/T 0295-2016)的要求，在七星关区开展了1∶5万土地质量地球化学调查，评价耕地及园地面积201.50万亩，系统采集了表层土壤样、农作物与根系土样。本文以该数据对七星关区表层土壤养分、环境元素进行了统计分析和评价，圈定了富硒耕地资源，对农产品安全性、特色性进行了评价，为该区发展特色山地高效农业提供依据。

2 研究区概况

2.1 自然地理概况

2.2 区域地质概况

研究区大地构造位置位于上扬子地块—黔北隆起区—毕节弧形褶皱带(图1)。区内地层发育寒武系、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系及第四系，主要发育近北东向构造。岩性主要为碳酸盐岩与碎屑岩，少量峨眉山玄武岩分布。

图1 研究区地质简图(据中国区域地质志 贵州志修改)

3 研究方法

3.1 样品采集

3.2 分析测试

3.3 数据处理

评价软件采用中国地质调查局发展研究中心开发的土地质量地球化学调查与评价数据管理与维护(应用)子系统软件。

4 表层土壤地球化学评价

4.1 土壤酸碱度

按照DZ/T 0295—2016给出的土壤酸碱度分级标准，对全区表层土壤pH分级结果表明见表1，全区表层土壤以酸性为主，酸性土壤面积127.64万亩，占比63.35%；其次为中性土壤，面积39.81万亩，占比19.76%；碱性土壤面积25.19万亩，占比12.28%；强酸性土壤及强碱性土壤占比较小，分别为4.58%、0.03%。

表1 七星关区耕地酸碱度等级统计

4.2 土壤养分质量等级

以有机质、N、P、K等元素(指标)全量作为评价指标，对其进行单指标丰缺等级划分(表2)，在N、P、K单指标地球化学等级划分基础上，按N、P、K权重系数分别为0.4、0.3和0.3划分土壤养分地球化学综合等级。

土壤中有机质、N、P以较丰富及以上等级为主，K中等及以上等级面积占比58.97%，较缺乏、缺乏等级面积占比41.03%。

土壤养分综合质量以较丰富及以上等级为主，占比63.43%，中等等级面积占比31.46%，较缺乏及缺乏等级面积占比5.11%。总体上区内土壤养分综合质量较好，应继续加强测土施肥配方，做好“控氮、稳磷、增钾”工作。

系统包含的回转机构主要功能是控制塞规的旋转，其具体结构如图5所示，在原有的顶尖座基础上安装拨盘和步进电机。步进电机通过一对内啮合齿轮带动拨盘旋转，拨盘再通过鸡心夹带动塞规旋转。

表2 七星关区耕地养分地球化学等级评价统计表

4.3 土壤环境质量等级

土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr对照GB15618—2018中的筛选值和管制值将土壤风险程度分为优先保护类、安全利用类、严格管控类；Cu、Ni、Zn对照GB15618—2018中的筛选值将土壤风险程度分为优先保护类、安全利用类。

在单指标划分的基础上，土壤环境综合等级为各单指标划分出的最差等级叠加。结果表明(表3)，全区Cr、Cu、Ni、Zn、Hg、As、Pb7种环境元素以优先保护类为主；Cd以安全利用类为主，面积为171.39万亩，占全区耕地面积的85.06%，优先保护类、严格管控类面积分别为19.11万亩、11.00万亩，分别占全区评价面积的9.48%、5.46%。

表层土壤环境综合质量以安全利用类为主，面积174.05万亩，占全区评价面积的86.38%，优先保护类、严格管控类面积分别为16.30万亩、11.15万亩，分别占全区评价面积的8.09%、5.53%。

整体而言，区内环境元素中，Cd元素平均含量较高，形成原因应与成土母质有关，高背景区主要分布在寒武系、二叠系碳酸盐岩成土母岩区。

表3 七星关区耕地环境地球化学等级评价统计表

4.4 土壤综合质量等级

土壤综合质量等级由GB15618—2018评价确定的土壤环境综合等级与DZ/T 0295—2016评价确定的土壤养分综合等级叠加产生，划分标准见表4。

表4 土壤综合质量等级划分标准

结果表明(表5)，全区耕地土壤综合质量以中等为主。中等耕地面积为177.88万亩，占全区耕地面积的88.28%；优质和良好耕地分别为4.91万亩、7.30万亩；分别占全区评价面积的2.43%、3.62%，其分布零星、分散，主要集中分布在区内北东部靠近赤水河流域的生机、清水铺镇一带。

表5 七星关区耕地质量地球化学综合等级

5 富硒耕地

结果表明(图2)，七星关区富硒耕地面积177.02万亩，占总评价面积的87.85%，安全富硒耕地面积为165.89万亩，占总评价面积82.38%，表明七星关区富硒资源分布广，面积大。

表6 土壤硒养分等级统计

6 500亩以上坝区富硒耕地

坝区富硒耕地资源见表7，全区500亩以上坝区富硒耕地面积1.54万亩，占坝区面积93.85%，安全富硒耕地面积1.52万亩，占坝区面积93.14%，除501号坝区富硒耕地较少外，其余10个坝区富硒耕地占比较高，坝区位置详见图2。

表7 七星关区500亩以上坝区富硒耕地统计表

图2 七星关区富硒耕地及富硒农产品分布图

7 农产品安全性及富硒评价

全区共采集玉米、萝卜、白菜、马铃薯和四季豆共5类农产品，由表8可知，5类农产品重金属的平均含量较低，依据GB 2762—2017标准，全部农产品中铅、汞、砷、铬含量均未超标，仅1件玉米与3件马铃薯镉含量轻度超标。

采集的农作物中8件样品达到富硒标准(表9)，其中白菜3件，富硒率14.29%；萝卜3件，富硒率14.29%；马铃薯1件，富硒率5.26%；玉米1件，富硒率2.78%。从对应采集的根系土样来看，除1件四季豆、2件白菜与4件玉米的根系土硒含量<0.4 mg/kg外，其余农作物样对应的根系土含量均≥0.4 mg/kg。土壤总硒含量整体较高，但农产品富硒率偏低，建议在今后的科研工作中加强土壤-农作物硒的吸收富集规律研究。

表8 七星关区农产品重金属平均含量

表9 七星关区耕地富硒农作物参数统计表

8 结论

(1)全区表层土壤养分综合质量以较丰富及以上等级为主，占比63.43%。有机质、氮、磷以较丰富及以上等级为主，钾中等及以上等级面积占比58.97%，较缺乏、缺乏等级面积占比41.03%，区内在今后的农业生产中，应根据具体情况科学施肥。

(2)全区表层土壤以酸性为主，面积127.64万亩，占比63.35%，土壤环境地球化学综合等级以安全利用类为主。镉元素等级评价以安全利用类为主，严格管控类面积11.00万亩，占全区评价面积的5.46%，同时采集农产品中已有1件玉米、3件马铃薯镉含量轻度超标，今后应进一步加强土壤-农作物中镉元素迁移富集规律的研究。

(3)全区表层土壤耕地质量以中等等级为主，中等等级耕地面积为177.88万亩，占全区评价面积的88.28%；优质和良好等级耕地分别为4.91万亩、7.30万亩，分别占全区评价面积的2.43%、3.62%，其分布较为零星分散，主要集中分布在区内北东部靠近赤水河流域的生机、清水铺镇一带。

(4)区内表层土壤富硒耕地177.02万亩，占全区评价面积的87.85%，安全富硒耕地165.89万亩，占全区评价面积的82.33%，500亩以上坝区安全富硒耕地面积1.52万亩，占坝区评价面积93.14%，全区富硒耕地资源丰富。采集的农产品中已发现1件玉米、3件萝卜、3件白菜及1件马铃薯富硒，开发富硒特色产业前景广阔。

致谢：本文撰写过程中得到何邵麟、曾昭光研究员的悉心指导，以及七星关区耕地质量地球化学调查评价项目部全体同仁的帮助，在此表示衷心感谢!