宁波市鄞州区耕地土壤酸化趋势分析

杨 波， 杨 潇， 杨文兵， 卞 超， 余 瑾， 王本哲

(湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441000)

土壤酸碱度受成土母质、气候、人为作用等因素的影响和控制,它对微量养分的有效性和有机质的合成与分解、营养元素的转化和释放都产生很大的影响,是影响土壤肥力和植物生长的重要因素[1-4]。土壤酸化使土壤溶液中H+浓度增加,继而增加土壤中钙、镁、磷等营养元素和铁、锰、锌、铜等微量有益元素的淋溶流失，使土壤肥力趋于贫瘠,并随着酸度增加,将使土壤中汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)等重金属溶滤出来,增强土壤重金属元素的活性和毒害性,增加作物吸收累积量,对农产品安全性构成威胁[5-8]。

1 研究区概况

鄞州区为宁波市市辖区,是计划单列市宁波市的中心城区之一(图1),地理坐标位于东经121°08′10″～121°53′35″和北纬29°37′02″～29°57′11″；2017年末,全区总户数34.17万户,户籍总人口87.17万人,其中城镇人口67.92万人,乡村人口19.25万人；全区土地总面积80 158.78 hm2,其中耕地面积18 277.25 hm2；境内地势自东南向西北倾斜,西部为宽广平原,东部为丘陵与山地；气候属亚热带季风性湿润气候,因濒临东海又带有海洋性气候特征；耕地土壤平原区以水稻土、盐土为主,山地丘陵区以红壤为主；成土母质以湖相沉积物、滨海相沉积物以及酸性火山岩类风化物为主,局部地区为酸性侵入岩类风化物。

图1 鄞州区行政区划图Fig.1 Administrative division map of Yinzhou District

2 样品采集与分析测试

2.1 样品采集

2.1.1表层土壤样品采集

全区耕地共采集表层土壤样1 822件,平均采样密度约10点/km2。表层土壤样运用“一样多点”采集,即以定点为中心,向四周辐射20～50 m确定四个分样点,确保每个样品均有5个分样等量均匀混合成一个混合样。采样深度为0～20 cm的耕作层,样品采集原始重量>1 000 g。

根据我国发电厂污染物排放的相关法规限定，发电厂燃机的NOX排放量需要限制为低于50mg/m3，任何火电厂的NOX排放量都必须严格遵守这一标准。然而在实际生产过程当中，以西门子9F燃机为例，虽然该燃机机型装配有低浓度NOX混合燃烧装置，在9F燃机工作过程当中，会在内燃机工作载荷超过一半时自动开启进气导叶片，使得内燃机的工作方式变为均相预混，进而将NOX排放量严格控制在规定范围内。在实际生产过程当中，NOX的排放量并不是一个常态，可能会出现较大幅度的波动，对工业生产造成很大的负面影响。

2.1.2剖面样品采集

垂直于研究区土壤类型走向方向,布设土壤水平剖面30 km,采样点距200 m,采集0～20 cm的表层土,采集土壤样品158件。同时,在不同的功能区测制土壤垂向剖面33条,按照土壤发生层采集土壤剖面样品100件。

化合物7，无色针状结晶，ESI-MS m/z 137 [M-H]-1, 1H NMR (600 MHz, MeOD) δ∶7. 87 (2H, d,J=8. 4 Hz, H-2, 6), 6.80 (2H, d,J=8. 4 Hz, H-3, 5); 13C NMR (150 MHz, MeOD) δ∶123. 7 (C-1), 132. 9 (C-2, 6), 115. 9 (C-3, 5), 163. 1 (C-4), 170. 9 (-COOH)。以上数据与文献[15]报道的对羟基苯甲酸基本一致，故确定化合物7为对羟基苯甲酸。

平原区土地利用类型主要为水田,母质类型主要为坡积物,同时还受海相沉积、湖积等联合影响,母质类型复杂,加上酸雨、工业废水排放等影响,土壤呈弱酸性,pH值在5.5～6.5,是鄞州区主要的农作物生长区。一般来说,土壤pH值在6.5左右时,各种养分的有效度都较高,也适宜于大多数作物的生长。

2.2 分析测试

碱性土主要分布在近东海一侧,土壤类型为滨海盐土,其母质类型为滨海相沉积物,经围垦以后,土壤处于盐渍化或脱钙过程中,整个土体尚有较高的盐分,其质地较黏重,石灰性反应较强烈,土壤呈碱性,pH值在6.5～7.5。

一是积极实行最严格水资源管理制度,率先出台实施方案和考核办法。广东省政府分别于2011年年底和2012年年初印发了 《广东省最严格水资源管理制度实施方案》《广东省实行最严格水资源管理制度考核暂行办法》,明确了“三条红线”控制目标，制定了相应的目标任务和各年度重点任务。目前全省所有地市政府均制定了本市的最严格水资源管理制度实施方案和考核办法。

3 结果与分析

3.1 鄞州区耕地土壤pH值现状

3.1.1酸碱度特征

调查区表层土壤酸碱度特征见表1。

表1 鄞州区耕地表层土壤pH值统计表Table 1 Cultivated land surface soil pH value statistical table of Yinzhou District

鄞州区耕地土壤总体呈酸性,因农业措施和利用程度的差异,土壤中pH值的变化幅度在3.8～8.6。pH的变异系数为0.16,在全区属较均匀分布。

3.1.2不同土壤类型中pH值现状

从统计结果来看,全区土壤酸碱度由表及深整体表现为逐渐升高的趋势。但从综合数据来看,区内土壤1.2 m以上的区域pH值基本在5～6.5浮动,整体仍以酸性土壤为主。

表2 鄞州区耕地各土壤类型中酸碱度特征统计表Table 2 Characteristics of acidity and alkalinity of cultivatedsoil types in Yinzhou District

通过上表可以看出,全区耕地表层土壤在红壤和粗骨土中呈强酸性,这与成土母岩(酸性火山岩、侵入岩)有很大关联,此外由于红壤和粗骨土土类地处山地丘陵区,海拔地势高,在雨水淋溶作用下,土质中钠等碱金属容易淋失,造成土壤酸性增高；在水稻土、潮土和滨海盐土中呈酸性,可能是受到外源输入型物质干扰所致。

3.1.3不同成土母质土壤pH值现状

各成土母质中酸碱度平均值见表3。

表3 鄞州区耕地各成土母质中酸碱度特征统计表Table 3 Statistical table of acidity and alkalinity characteristics ofeach parent material of cultivated land in Yinzhou District

统计结果显示,全区耕地表层土壤在酸性火山岩和侵入岩类风化物中呈强酸性,在滨海相和湖相沉积物中呈酸性,沿海一带呈碱性。根据鄞州区地形地貌特征,结合地层分布,可以推测酸性火山岩与侵入岩区海拔高属于源区,湖相和海相属于汇集区,源区易化学风化的碱金属随雨水进入盆地汇集区,源汇两区的酸碱性变化极有可能为化学风化造成的元素分异。

3.1.4土壤酸碱度空间变化特征

（6）铺设沥青面层。摊铺沥青混合料时，要按照松铺厚度和设计宽度均匀摊铺，同时要保证土工布平整无折皱，对局部摊铺不均匀时采用人工补料的方式进行处理。

(1) 土壤酸碱度水平分布特征。本研究在鄞州区主要农耕区布设了4条土壤水平剖面,每条剖面走向自西向东,用于研究土壤酸碱度在区内整体变化规律,各剖面pH值水平变化特征见图2。

图2 鄞州区耕地土壤水平变化特征Fig.2 Change characteristics of cultivated soil level in Yinzhou District

由图3可知,PM1、PM2位于水网平原区,PM3、PM4位于滨海平原区。从图上pH水平分布来看,水网平原区的土壤整体呈弱酸性,pH值多在5～6.5,近水端pH值普遍高于近山端；滨海平原区土壤整体呈弱碱性,pH值多在6～9,近山端明显低于近海端。这主要是受成土母质的影响。

图3 土壤水平剖面分布位置图Fig.3 Location map of soil horizontal profile distribution1.红壤；2.粗骨土；3.水稻土；4.潮土；5.滨海盐土；6.剖面位置及编号。

(2) 土壤酸碱度垂向分布特征。对全区33条垂向剖面按照土壤深度进行采样,从上至下总体分为3个层次,各层次pH均值统计情况见表4。

表4 鄞州区土壤各发生层中酸碱度平均值统计表Table 4 Average pH value of soil in each soil layer in Yinzhou District

各土壤类型中酸碱度平均值见表2。

3.1.5土壤酸碱度地球化学分布特征

全区耕地土壤的酸碱度主要受母质、地形、降水、施肥及农业措施的影响,呈现出一定的规律性(图4)。由图4可以看出,区内土壤整体呈酸性,由于地形的变化,土壤酸碱度呈现出由强酸性向酸性、碱性的垂直变化规律。其中,水网及山前平原区土壤呈酸性—中性反应,酸性土壤(5

图4 鄞州区耕地表层土壤酸碱度等级图(2018年调查数据)Fig.4 Surface soil pH level of cultivated land in Yinzhou District

面对男孩的发问，我真的有几分欣慰。在有些人包括一些老师和家长的眼里，孩子在与异性同学交往的时候，面对初恋之情，一点儿也不会拒绝或根本没想过拒绝，以为孩子只会盲目地跳进“爱河”。但事实上并非如此，在我接待的来访学生中，那些涉足“爱河”的少男少女几乎都想从“爱河”里挣脱出来，不想过早地摘取爱的花朵，所以他们都会主动地前来寻求帮助。而且，即使是那些看似沉溺“爱河”的少男少女，其实有很多也是身不由己，不知道怎样才能不被“爱河”所淹溺，不知道向谁求助。

3.2 耕地土壤pH各时期变化情况

3.2.11978年(全国第二次土壤普查)土壤酸碱度特征

据《鄞县土壤志》记载,鄞州区土壤滨海平原属微碱性外,其余区域为酸、微酸—中性。水稻土耕作层的pH值多在5.6～6.5,属微酸性,总面积约占水稻土的79.2%；旱地土壤酸碱度范围较分散；山地土壤酸碱性多为酸性、微酸性。

在土壤同一剖面上,pH值有从上至下递增趋势。

3.2.22002年(浙江省多目标区域地球化学调查)土壤酸碱度特征

浙江省多目标区域地球化学调查涵盖了鄞州区西部的水网平原区,通过表层土壤酸碱度地球化学图(图5)可以看出,以姜山镇为代表的水网平原区土壤酸碱性多呈微酸性(pH5.5～6.5),约占80%的区域；靠近山区的部分地区呈酸性(pH4.5～5.5),分布区域约20%。与全国第二次土壤普查时期相比,土壤酸碱度几乎没有发生变化。

图5 多目标区域地球化学调查表层土壤酸碱度地球化学图Fig.5 Geochemical map of surface soil pH inmulti-objective regional geochemical survey

3.2.32012年(宁波市土地资源地质环境调查)土壤酸碱度特征

宁波市土地资源地质环境调查成果显示(图6),鄞州区土壤地球化学分带性非常明显,由东部的滨海平原—中部的山地丘陵—西部的水网平原区依次表现为弱碱性—中性—弱酸性—酸性—弱酸性—酸性—中性,整体呈中间低、两端高的特征。

总体来看,酸性土壤在区内所占比例仍是最高,酸性与强酸性土壤约占耕地总面积的89%。

图6 鄞州区土壤酸碱度地球化学图Fig.6 Soil pH geochemical map of Yinzhou District

其中,中部的山地丘陵区土壤类型主要为红壤和粗骨土,土地利用类型为旱地,土壤成土母质主要为中酸性火山岩和酸性侵入岩,岩石盐基含量低,经风化作用后盐基不断被淋溶,而高岭土化黏粒和其他次生矿物不断形成[9],使铁铝氧化物相对聚集,土壤以酸性为主,受成土母质和风化作用支配。

样品的采集、加工和保存等环节均严格按照《区域生态地球化学评价规范》(DZ/T 0289—2015)执行。

宋代磁州窑创烧的“白地黑花”瓷，是最早以毛笔在瓷上彩绘纹饰的瓷种。匠师们把日常生活中喜闻乐见的事物予以概括，用简练的笔墨画在瓷器上，让人感觉非常亲切。瓷上的纹饰或人物、或山水、或翎毛、或花草、或虫鱼，都蕴涵了人类祈盼生活美好的思想情感。如1969年北京市房山区良乡元代窖藏出土的《磁州窑白地黑花凤纹罐》就以寓意吉祥、长寿的菊花和象征祥瑞的凤，来表达祝福人们生活美好的愿望。

中性土壤分布面积小,呈窄带状分布于水网平原和滨海平原间的潮土和滨海盐土过渡带,成土母质类型较为复杂,受坡积、海积、湖积联合影响,pH值在6.5～7.5。

样品的分析测试工作由湖北省地质实验测试中心承担。分析测试表层土壤样品pH等28项元素或指标，以及剖面样品pH指标。土壤pH值的测定采用离子电极法(ISE)分析,通过称取10.0 g试样于50 mL烧杯中,加无二氧化碳蒸馏水浸溶,采用精密pH计仪器测定。所有的测试结果都满足《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》(DD 2005—03)等技术要求规定的分析准确度和精密度等质量要求。所有样品分析合格率100%,重复性检验合格率均>98%,各元素异常抽查合格率均>95%。

上一次被问类似的问题，是在新东方附近的茶餐厅，熙来攘往，隔邻多有洋人，外文单词单句混在中文的洪流里，像甜点上嵌的杏仁。与我同桌的是个15岁的女孩子，托福刚考了113。我问：“听得懂？”她眉睫一拍，是微风下的檐雨，笑容里全是自负。

从该时期鄞州区土壤酸碱度地球化学总体分布图来看,酸性土壤仍占据主导地位,以pH≤6.5作为划定界限,全区酸性土壤约占土地总面积的88%。

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3.3 耕地土壤pH变化趋势分析

3.3.1土壤pH变化特征

通过对鄞州区近40年土壤酸碱度变化情况分析,对比各时期土壤酸性变化趋势(图7)可以看出,自1978年到2002年,鄞州区经济模式以传统农业为主,该阶段土壤酸碱度主要受成土母质和气候条件影响,酸性土壤仅呈现约1%的增长趋势；2002年—2012年,这10年时间内,区内经济模式发生重大改变,工业迅速取代传统农业,成为区内经济快速发展的支柱产业,城镇范围逐渐扩大,人为作用加速了土壤酸化速度,平均每年呈0.8%的增长速率；2012年—2018年,随着当地政府环保宣传力度的加强,人们的环保意识也逐渐增强,一些小的工厂、作坊被逐步取代,6年间土壤酸化仅呈约1%的增长趋势,土壤酸化险情得到了有效控制。

第二，塌孔[4]。塌孔也是施工建设常见的问题，究其原因，未在石块层位置埋深护筒。特别是在操作方面，应根据图纸具体要求完成操作任务，使得桩基有效固定且转盘处于水平状态，转杆处于垂直状态。如果孔壁倒塌，应当及时采取拆卸的措施，在护筒重新安装以后再次钻孔作业。

图7 鄞州区近40年土壤酸化趋势图Fig.7 Trend of soil acidification in Yinzhou District in recent 40 years

3.3.2土壤酸化成因

(1) 施肥结构不合理。造成土壤酸化主要因素在于：农业生产中长期过量施用酸性肥料是导致土壤酸化的重要原因。相关资料显示,2000年,浙江省化肥实际施用433.94万t,平均443.26 kg/hm2,全部超过发达国家,为防止水污染而设定的225 kg/hm2限制值,不少地区超过其10倍以上。施肥结构、配比不合理和方法不科学,导致土壤营养元素不均衡,破坏了土壤胶体,土壤缓冲能力弱化,外源H+与土壤盐基离子进行交换,加快了盐基离子淋失,导致土壤酸化。目前的研究已经确认,化学氮肥的长期过量施用是中国农田土壤加速酸化的主要原因,并且土壤酸化是一个持续进行的过程,若仍广泛沿用目前的农田管理模式,中国亚热带地区农田土壤酸化问题还将进一步加剧[6]。

(2) 工业“三废”影响。鄞州区工业十分发达,酸性物质的废弃排放(如矿山开采酸性矿坑水、含硫矿物及工业酸性物质等)；石化燃料(如煤、石油)燃烧排放的酸性物质如SO2、NOx等。

(3) 成土母质及淋溶作用。鄞州区气候属亚热带季风性湿润气候,因濒临东海又带有海洋性气候特征,高温多雨,降水量大且集中,山地丘陵区酸性成土母质受淋溶和水流搬运作用影响,发生地球化学迁移,导致土壤酸化扩张。

(4) 长年连作的影响。相关研究发现,长期在同一土壤种植单一作物的土壤pH值要低于轮作不同作物的土壤pH值[10]。如区内茶园土壤pH值普遍低于耕地土壤,除受成土母质影响外,还有两方面原因：一是茶农偏施肥料造成作物从土壤中吸收的一些盐基离子没有得到及时补充；二是茶树生长过程中根系分泌的有机酸导致土壤pH值下降。

3.3.3土壤酸化趋势预测

依据鄞州区1978年、2002年、2012年、2018年四年对应点pH分析数据,求取每个点的年变化率,据年变化率计算预测年份含量,再根据预测数据制作成图(图8),分析其变化趋势。

图8 鄞州区土壤酸化预测图Fig.8 Forecast map of soil acidification in Yinzhou District

通过图8可以看出,从1978至2018年,鄞州区耕地土壤酸化比例整体呈“S”形,其中1978年—2002年,鄞州区土壤几乎未发生酸化改变,2002年—2012年是一个快速酸化的时期,2012年—2018年,土壤酸化速度变得比较缓慢。沿pH变化曲线,添加上下两条渐近线,初步预测到2020年以后,随着国家和地方政府各项环保政策的落实和人们环保意识的加强,土壤酸化将趋于平稳,酸化范围将最终维持在89.4%左右。

4.2.2 居住小区级医养结合养老设施的类型与项目 居住小区级包含的设施(表2)主要应设置支撑辐射型养老设施,为自理或部分自理能力的老年人提供生活协助、文体活动和医疗服务等,主要包括小区老年服务站、医疗服务站等,发挥为家庭养老必要的支撑作用．

从处理结果看，测量的反射光强度分布与用高斯分布拟合的结果较好，并与几何光学近似的计算结果吻合较好，说明所设计的测量装置的探测阵列一致性较好，对散射光强的测量结果误差较小，验证了该实验装置用于粗糙表面BRDF特性研究的可靠性。同时，所选材料表面工艺处理及测量装置信号采集都可能对测量结果带来一定误差。

专家共识推荐:泌尿外科、麻醉手术科、病理科等基本学科设置是TURBT开展的基础，有条件的单位可进一步完善其他相关科室的配置，以保证患者围手术期安全与综合管理。

4 结论与建议

(1) 研究区土壤酸化程度较高,表层土壤pH均值在5.0左右,深层土壤约6.0左右。土壤酸化范围较广,酸性土壤约占鄞州区耕地总面积的89%。

(2) 通过鄞州区近40年土壤酸化变化情况分析,发现土壤酸化除受成土母质影响外,与工业发展和人类活动有直接联系,如工业“三废”、不合理施肥、不科学使用农药等等，这些因素加剧了土壤酸化的速度。

(3) 随着国家和地方政府各项环保政策的落实,对耕地保护的重视(如“土十条”等),人们的环保意识也逐步加强,预测到2020年,土壤酸化将会得到有效控制。

2、从农业机械维修的经济方面看，即设备的使用、维修、更新只能以经济寿命为依据。经济寿命是指设备还具有一定的生产能力，但由于有形损耗和无形损耗，使设备的使用经济性下降，如果继续使用这种设备，将会造成经济损失。也就是设备运行到一定时间由于费用急剧上升，就必须进行修理，这样才能在合理费用支出下保证设备的正常运转。设备每进行一次这样的循环，费用就较前一次上升一些，运转周期就短一些。经过数次循环后，就必须考虑更新设备。

(4) 建议研究区在今后的农业生产中科学施肥,以施用有机肥为主,同时改进耕作方式,优化种植结构,对于酸化较严重的农田可适当施用石灰,防止土壤酸化的加剧。