农用地土壤污染调查中采样和布点方法

李明辉 高海英 赵恒

(吉林省农业环境保护与农村能源管理总站，吉林 长春 130000)

农用地布点采样是一种常用的农业调查方法，通过在农用地中选取一定数量的样本点进行调查和分析，可以有效了解农用地的土壤肥力、作物生长情况、农业生产水平等情况。农用地是农业生产的基础，是保障国家粮食安全的重要资源。为了解农用地的分布情况、利用状况以及土地利用变化等信息，需进行农用地调查和监测。农用地布点采样是农业调查和监测的重要手段之一，其目的是通过对农用地样本的采集和分析，推断出整个农用地的情况。

1 农用地采样布点背景介绍

目前，全国布设4万个耕地土壤环境质量国控监测点，持续开展动态跟踪监测。广东、福建、江西、吉林等省份在国控监测点的基础上布设了省控监测点，开展加密调查监测，为精准治污提供基础数据支撑。总体来看，我国受污染耕地占比较低，污染程度以轻中度为主，绝大多数污染耕地可通过农艺调控等措施实现安全利用，无法种植食用农作物的耕地占比很少[1]。2020年吉林省完成耕地土壤环境质量类别划分，建立以县为单元的“一图一表”分类治理清单。因地制宜落实耕地分类管理措施，在轻中度污染耕地推广品种替代、水肥调控、土壤调理等安全利用措施，确保农产品达标生产；在重度污染耕地推进种植结构调整或退耕还林还草，逐步改善耕地土壤环境质量。

从数据库采样点分布上看，很多农用地采样点分布缺少规律性，布点不科学性，点位与点位之间相关性较差，参考价值不大，造成数据结果意义不大。对于分析、管理、预测全省农用地情况造成了一定的影响。

这种情况的原因是多方面的，布点方面不合理，样品采集等方面的误差[2]。科学布点和规范采样能反映出土壤各项指标的变化规律，实现动态的监管。

因此，在样点布设上要尽可能结合土壤普查、祥查的取样点，这样才能更好地反映吉林省各地耕地地力的变化趋势，进行动态监测，提高工作效率、节省人力和资金。但目前很多样点布设由于没有专业人员的参与或技术支持薄弱，在采样点设置上缺少多方面考虑，重复工作较多，专业性不强，造成数据资源的浪费。

2 农用地土壤样本点的原则

基于国控监测点、省控监测点与分类划分成果，各县市区布点疏密程度有所不同，样点分布疏密是否科学，对于农用地土壤属性等有重要的影响。同一个行政区域内、同一个图斑内大量布点会造成资源的浪费，反之，过少则代表性不足，采样前需要合理规划布点数目，避免布点太过随意或布点过多或过少，注意布点抽样的合理性、科学性，为后续土壤数据库完善、优化、统一打好基础，方便土壤信息管理与调查，对于农用地布点过多区域的数据，要在布点采样过程中对数据进行优化、筛选，对农用地布点过少区域，要在布点采样中进行科学合理的补充布点，是吉林省布点的基本原则[3]。

样本点的选择是农用地布点采样的第1步，目的是保证样本点的代表性和可比性。样本点的选择应遵循原则具体如下。

2.1 样本点布点要有广泛的代表性

样本点布点应充分代表农用地的不同类型和不同地段。对于当地特色、产量高、有代表性的农作物原则上要进行布点。布点要兼顾行政区划、土壤类型、土地利用、管理水平、点位已有信息的完整性等因素，覆盖所有农业县(区、市、旗、场)和主要土壤类型，根据种植作物种类、产量水平、梯田化水平等因素的不同，并与耕地质量区域评价样点、测土配方施肥取土样点、耕地质量长期定位监测点相衔接。调查样点布设后基本固定，作为每年度开展耕地质量等级调查评价的点位。

2.2 样本点布点应兼顾周围环境

样本点布点应尽量避免受到人为干扰和自然灾害的影响。布点采样要与污染调查(面源污染与点源污染)兼顾，科学合理地规划布点。

2.3 样本点布点应兼顾数据库信息

样本点布点原则上可以在各县(市、区)自选点位，做好点位登记信息。但实际上建议农用地采样点位农作物要尽可能与历史采样点农作物相一致，同时要兼顾土壤类型及种植面积、农户、合作社等因素。依据各县(市、区)曾开展的农产品产地土壤环境质量相关监测与调查为基础，“农产品产地土壤重金属污染普查”监测点位(2012—2015)，“主要农产品产地土壤-农作物重金属污染协同监测”(2019—2021)，国控例行监测点位为候选范围。

2.4 样本点布点的数量应符合统计学原理

样本点布点可以在ArcGIS软件上进行模拟，科学规划布点采样的区域或地块，科学设计布点数量，形成耕地质量等级调查点位图。当采样区域图斑数量过多、面积小时，可以根据分类划分结果或者在ArcGIS软件中进行现状图叠加，形成评价单元[4]。可以根据省耕地土壤环境类别划分结果，在优先保护类耕地、安全利用类耕地，严格管控类耕地布设土壤农产品协同监测点位。目前，“吉林省实施优先保护类耕地平均10万～100万亩1个点位，每个县布点10～70个；安全利用类耕地平均200～1000亩1个点位，每个县布点20～50个；严格管控耕地平均50～200亩1个点位，每个县布点5～20个”。

3 农用地布点方式介绍

布点方式是指在农用地中确定样本点的位置和数量。常用的布点方式具体如下。

3.1 随机布点

将农用地划分为若干个小区域，然后在每个小区域内随机选择1个样本点。

3.2 等距布点

将农用地划分为若干个小区域，在每个小区域内按照一定距离等距布置样本点。等距布点是最简单、最常用的采样方法之一。其原理是将整个调查区域划分为若干个网格，在每个网格中随机选择1个点作为样本点。该方法的优点是简单易行，适用于大面积的调查区域。但是，等距抽样容易出现样本点分布不均、样本点不具有代表性等问题，因此在实际应用中需要注意[5]。

3.3 分层抽样布点

将农用地按照不同比例划分为若干个小区域，在每个小区域内按照比例选择相应数量的样本点。分层抽样是将整个调查区域按照某种特征分为若干个层次，在每个层次中进行抽样。该方法的优点是可以考虑到不同层次的差异性，提高采样的代表性和准确性。但是，分层抽样需要事先对调查区域进行划分，而且划分的层次和标准需要根据具体情况进行选择，不同的划分方法可能会导致不同的采样结果。

3.4 聚类布点

将农用地按照相似性划分为若干个小区域，在每个小区域内选择1个样本点[6]。具体方法根据实际情况选择。也可以分区域划分，根据数据库信息，利用分类划分成果，将大于等于某一浓度的区域划分为高值区，小于某一浓度的区域划分为低值区；反复划分，叠加结果，将调查区划分低浓度区、过渡区和高浓度区。根据每个区域情况布设点位。

3.5 遥感数据的布点方法

随着遥感(remote sensing，RS)、地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS)和全球定位系统(Global Positioning System，GPS)等技术的不断发展，利用新科技进行农用地布点[7]。根据数据库信息或者利用分类划分成果或利用分类遥感提取成果布设采样点，根据斑块、国控点、省控点分布密度进行布设；原则上对于布点密度集中的区域进行筛选，对于布点密度分散的区域进行补充布点，并最终确定采样点的个数。

农用地布点采样的主要问题是如何选择样本点。传统的方法是采用等距抽样或分层抽样等方法，但这些方法存在一定的局限性，容易出现样本点分布不均、样本点不具有代表性等问题。为了解决这些问题，近年来提出了一些新的采样方法，如基于遥感数据的采样方法、基于地理信息系统的采样方法等[8]。

这些方法在一定程度上提高了农用地布点采样的准确性和效率。布点方式的选择应根据实际情况和调查目的灵活选择。合理的布点方案对于农用地土壤采样有至关重要的作用，推动农用地土壤数据的建立，完善农用地动态管控和保障农产品质量安全有重要的意义。

4 农用地采样方法

应了解采样地块农业生产情况，根据布点原则确定是否符合布点要求，用GPS定位仪进行定位，与以往数据相对比，正确填写采样信息，拍照，后续需要建立台账[9]。

取土壤-混合样取样步骤：清除土壤表面植物残骸和石块等；用铁铲切割大于取土量的20cm土柱(果树、山药等根系较深农产品深度为60cm耕层样采样深度为0～25cm，亚耕层样采样深度为25～50cm)；用木(竹)铲去掉铁铲接触面，并用木(竹)铲取样装袋；多点混均，四分法弃取(将小石块、植物根系等杂物去除)；当砂石等杂质、水分较高时增加采样量[10]。

采样方法分为对角线法(对角线分5等分，以等分点为采样分点，≥5个，适用于污灌农田土壤)，梅花点法(≥6个，适用采样点位代表面积较小)，棋盘式法(≥9个，适用于采样点位代表中等面积)，蛇形法(≥15个，适用于采样点位代表面积较大)；采样人员可以根据采样点位代表面积选择采样方法。

目前国家布点采样主要分成3类：地力点、农药点、测土配方调查数据等，这是当前农用地釆样调查数据的主要来源。普通循环监测点(混合样≥1.5kg)，17项，土壤重金属8项、农产品重金属5项、土壤理化性质4项；耕地地力监测点(混合样≥2.5kg)，34项，土壤重金属8项，农产品重金属5项，耕地地力指标21项；农药监测点(混合样≥2.5kg)(水稻、小麦、玉米、蔬菜4种农产品)，34项，土壤重金属8项，农产品重金属5项，耕地地力指标21项，土壤与农产品农药指标7～15项(分作物)。各个县(市、区)也可以根据采样的目的、用途按照这3类采样的要求进行采样。

根据采样土壤种植作物不同，可以分为一般农田土壤、蔬菜地土壤、茶园、果园、牧场等，吉林省农用地主要以一般农田土壤、蔬菜地土壤为主。一般农田土壤采样主要应用对角线法、梅花点法、棋盘式法中的任何一种方法，均匀随机采取布设采样点，充分混合后，按要求取样。做好采样记录(采样深度、采样地点、采样时间、采样人)；蔬菜地土壤采样方法主要应用对角线法、梅花点法、棋盘式法中的任何一种方法，要注意蔬菜地的沟、垄面积比，根据沟、垄取土点位的数量进行合理取土，采样人员可以根据采样点位代表面积进行选择采样方法。如在蔬菜、果品的收获期采样，采样方式主要采用棋盘法；如需打环刀，需注意取土的位置；另外，对于污水灌溉或受污染的水灌溉的土壤取样，一般采用对角线法布点采样。

5 结论与展望

农用地布点科学与否直接影响农业基础数据和信息安全，科学的农用地布点采样对农业未来发展有着重要的作用。在各地区的采样过程中，应该结合各地的特点(气候、风向、作物生长规律等因素)做到因地制宜，以项目的实际需要为导向，制定合理的技术规范、操作手册，并充分利用现有的App(采样平台)等科技手段，提高采样效率，为农用地安全做好保障。

农用地科学的布点和采样是农业地地力调查的基础，根据土壤的情况为农民提供改良方法或调整种植结构，为农业各项目的建设发展提供科学、可靠的依据[11]。