浙江慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查和評估

劉軍保，陳智淵，潘衛(wèi)豐，謝少娟

(浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江 杭州 311203)

浙江慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查和評估

劉軍保，陳智淵，潘衛(wèi)豐，謝少娟

(浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江 杭州 311203)

土壤、大氣、水和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量共同構(gòu)成土地生態(tài)質(zhì)量的內(nèi)涵。通過慈溪市基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查試點項目，開展了高精度土壤地球化學(xué)調(diào)查和農(nóng)產(chǎn)品、灌溉水、大氣質(zhì)量調(diào)查，建立了土地生態(tài)質(zhì)量評估模型。以土壤地球化學(xué)質(zhì)量評估為基礎(chǔ)，進(jìn)行了大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品綜合質(zhì)量評估，以及慈溪市農(nóng)用地土地生態(tài)質(zhì)量評價。評價顯示，慈溪市農(nóng)用地土地生態(tài)質(zhì)量絕大部分優(yōu)良，只有局部如城市周邊等地存在生態(tài)風(fēng)險。試點成果為浙江省國土資源特別是基本農(nóng)田的數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)管護(hù)并重的精細(xì)化管理提供了示范和依據(jù)。

土地生態(tài)質(zhì)量;地球化學(xué)評估;大氣;灌溉水;農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量;浙江慈溪

0 引言

土地生態(tài)質(zhì)量指在生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)動植物及人類健康和居住，以及保護(hù)改善大氣、水等生態(tài)環(huán)境問題的能力。是土地質(zhì)量內(nèi)涵的重要組成，與土地的自然質(zhì)量、社會經(jīng)濟(jì)屬性共同構(gòu)成土地的價值和質(zhì)量。隨著經(jīng)濟(jì)和文明的發(fā)展，人們越來越重視食品安全和土地生態(tài)質(zhì)量。目前，國土資源部已基本完成全國范圍的農(nóng)用地分級，它是在土地自然質(zhì)量的基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)條件、土地利用和經(jīng)濟(jì)水平而進(jìn)行土地質(zhì)量分等定級(吳克寧等，2010)，向土地數(shù)量-質(zhì)量并重管理邁進(jìn)了重要的一步。浙江省國土資源廳開展了土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查工作，選擇慈溪市為試點之一，通過調(diào)查探索土地數(shù)量和質(zhì)量-生態(tài)并重的精細(xì)化管理方法技術(shù)，為21世紀(jì)的土地質(zhì)量調(diào)查和管理提供技術(shù)支撐。

1 方法和材料

慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查對象為土壤、灌溉水、大氣沉降物和農(nóng)產(chǎn)品，2007年—2009年開展調(diào)查，內(nèi)容以土壤地球化學(xué)調(diào)查為主，灌溉水、大氣、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和土地自然特征、生產(chǎn)環(huán)境調(diào)查為輔，其中，土壤地球化學(xué)調(diào)查精度為1∶5萬，樣品4件/km2，分析測試全量27項、有效態(tài)15項、有機(jī)污染物2項(劉軍保等，2010)。進(jìn)行了土壤養(yǎng)分、環(huán)境質(zhì)量、土壤污染程度、灌溉水質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品安全、富硒土地資源等評價，按中國地質(zhì)調(diào)查局《土地質(zhì)量地球化學(xué)評估技術(shù)要求》(DD 2008-06)進(jìn)行了土地質(zhì)量地球化學(xué)評估，結(jié)合大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)查，完成了對慈溪土地生態(tài)質(zhì)量的評估。

2 土地質(zhì)量地球化學(xué)評估

土地質(zhì)量地球化學(xué)評估依據(jù)土地有益元素、有毒有害元素和有機(jī)污染物含量水平，及其對土地基本功能的影響程度而進(jìn)行的土地質(zhì)量級別評定。其內(nèi)涵包括了土地基礎(chǔ)肥力、環(huán)境和土壤健康質(zhì)量評估。評估模型構(gòu)建包括指標(biāo)篩選、權(quán)重賦值、隸屬函數(shù)模型建立、指數(shù)計算等內(nèi)容。

2.1 指標(biāo)篩選

2.1.1 肥力因子 N、P、K、有機(jī)質(zhì)是土地肥力的主導(dǎo)因素，依據(jù)主導(dǎo)性原則都應(yīng)入選。但N和有機(jī)碳關(guān)聯(lián)性較好，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.92，具有較好的線性函數(shù)關(guān)系(圖1)，依據(jù)獨立性和空間分異原則，選擇OrgC。P、K對土地質(zhì)量的影響是它們的有效態(tài)，依據(jù)慈溪土壤有效態(tài)評價速效K和有效P都處于缺乏和比較缺乏的狀況，因此選擇速效K、有效P作為參評指標(biāo)。土壤微量有益元素 Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B的有效態(tài)地方分級評價，依據(jù)慈溪土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B都處于豐富和相對豐富狀態(tài)，因此選擇有效Mo為參評指標(biāo)。

圖1 慈溪市土壤N與OrgC散點圖

2.1.2 環(huán)境因子 土壤環(huán)境質(zhì)量評價顯示有毒有害重金屬元素Cd、Hg情況突出，DDT在局部殘留也已超標(biāo)，因此根據(jù)主導(dǎo)性原則選擇Cd、Hg、DDT為有害元素參評指標(biāo)。另外，慈溪為濱海平原區(qū)，pH和含鹽量是土地質(zhì)量的重要理化指標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)性原則選擇pH和含鹽量參評。

2.1.3 健康因子 環(huán)境健康指標(biāo)I、F、Se中，I、F雖都處于高背景下，但地方生態(tài)沒有發(fā)現(xiàn)威脅。Se作為土壤健康的重要指標(biāo)，調(diào)查顯示，慈溪分布大面積的富硒土壤和楊梅、水稻等富硒農(nóng)產(chǎn)品，因此選擇Se為參評指標(biāo)。

綜上所述，建立了慈溪土地質(zhì)量地球化學(xué)評估指標(biāo)體系(表1)。

表1 慈溪市土地質(zhì)量地球化學(xué)評估指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重賦值

評價指標(biāo)權(quán)重值的大小，實質(zhì)是該項指標(biāo)對土地質(zhì)量影響程度的衡量，對土地質(zhì)量的影響主要是由元素對作物生長和安全質(zhì)量的貢獻(xiàn)大小、研究區(qū)的豐缺程度以及空間的變異情況等決定的。慈溪市土地質(zhì)量地球化學(xué)評估指標(biāo)權(quán)重賦值采用層次分析法(AHP)進(jìn)行。

2.2.1 層次構(gòu)建 土地質(zhì)量地球化學(xué)評估指標(biāo)體系共分3個層次：第1層為目標(biāo)層，即土地質(zhì)量地球化學(xué)評估;第2層為決策層，包含土壤養(yǎng)分要素、土壤環(huán)境要素等;第3層為指標(biāo)層，包含pH、OrgC、有效 P、速效 K、Cd、Hg、Se、有效 Mo、含鹽量等評估指標(biāo)。

2.2.2 矩陣判斷 層次分析法通過兩兩比較構(gòu)建判斷矩陣，如在肥力指標(biāo)層中，有機(jī)碳是決定土地基本質(zhì)量的主要因素，絕對重要;有害元素中Cd的污染比重大于Hg、DDT，Cd比較重要。pH和含鹽量，pH相對重要。

2.2.3 權(quán)重分析 通過層次構(gòu)建和矩陣判斷，通過計算構(gòu)建層次指標(biāo)的權(quán)重值見表2。

表2 層次分析法指標(biāo)權(quán)重

2.3 隸屬函數(shù)模型

隸屬函數(shù)模型共有戒上型、戒下型和峰值型3種(DD 2008-06)(圖2)。

圖2 隸屬函數(shù)模型圖

OrgC、速效K、有效P、有效Mo等肥力指標(biāo)采用戒上型。由于研究區(qū)硒元素較為缺乏，因此也采用戒上型模型。

Cd、Hg、DDT采用戒下型?？紤]到本地區(qū)靠近海域，含鹽量普遍較高，已普遍構(gòu)成影響慈溪土地質(zhì)量的重要因素，采用戒下型模型。

pH采用峰值型模型。

2.4 隸屬函數(shù)計算

應(yīng)用研究區(qū)L、U、O1、O2閾值確定采用背景值法。指標(biāo)的隸屬函數(shù)歸屬采用慈溪土壤背景(汪慶華等，2005)20%、40%、60%、80%累積頻率分級;但肥力指標(biāo)參考第二次土壤普查肥力分級標(biāo)準(zhǔn)，有害元素參考 GB 15618—1995標(biāo)準(zhǔn)，pH、O1、O2根據(jù)慈溪實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局和作物耐受適應(yīng)情況采用值6.0～8.0(表3)。

2.5 評估指數(shù)模型

根據(jù)指標(biāo)篩選、隸屬度函數(shù)值計算模型和權(quán)重值結(jié)果，采用加法模型，對各參評指標(biāo)的實測值進(jìn)行權(quán)重和隸屬度計算，獲得土壤肥力和土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合指數(shù)P。式(1)中，P為綜合指數(shù);fi為第i個評估指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Ci為第i個評估指標(biāo)的權(quán)重;評估指標(biāo)為表征土地肥力和土地環(huán)境健康的各類指標(biāo)。

表3 土地質(zhì)量評估參評指標(biāo)隸屬函數(shù)模型值

2.6 評估方案

依據(jù)土地肥力綜合參數(shù)(P肥綜)和土地環(huán)境綜合參數(shù)(P環(huán)綜)分別進(jìn)行土地肥力和土地環(huán)境等級劃分，分為3等。每等對應(yīng)的綜合參數(shù)值見表4。

表4 土地肥力分等和土地環(huán)境分等與綜合參數(shù)對應(yīng)表

依據(jù)土地肥力質(zhì)量等級和土地環(huán)境質(zhì)量等級評估結(jié)果，采用表5所示的分等方案，對評估圖斑進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)分等評估。

表5 土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合分等表

2.7 評估結(jié)果

慈溪土地質(zhì)量綜合評估結(jié)果為：優(yōu)質(zhì)一等地面積22.7km2，占評估區(qū)耕地面積的3.40%，分布于橫河、匡堰等一塘內(nèi)水網(wǎng)平原區(qū);優(yōu)良二等地面積537.9km2，占評估面積80.65%;良好三等地主要零散分布在一塘—七塘之間，面積105.9km2，占15.87%;中等四等地面積0.5km2，占0.08%。五等地未現(xiàn)(圖3)。總體土地質(zhì)量地球化學(xué)評估顯示良好。

圖3 慈溪土地生態(tài)質(zhì)量地球化學(xué)綜合評估圖

3 土地生態(tài)質(zhì)量評估

在土地質(zhì)量地球化學(xué)評估基礎(chǔ)上，綜合考慮大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等生態(tài)質(zhì)量構(gòu)成土地生態(tài)質(zhì)量評估。大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等評估在專項生態(tài)評價基礎(chǔ)上進(jìn)行等級評估，采用表6的方案。

土地生態(tài)質(zhì)量綜合評估具體方案采用疊加法，即在不影響土地質(zhì)量地球化學(xué)評估分等基礎(chǔ)上疊加，在土地質(zhì)量地球化學(xué)評估上，疊加上不同代號表示不同級和生態(tài)評估的指標(biāo)種類。用數(shù)字表達(dá)評估結(jié)果，第一位1～5組成，分別表示土地質(zhì)量地球化學(xué)評估的5個等別。第二位表示大氣，第三位表示灌溉水，第四位表示農(nóng)作物安全，每位數(shù)字由0～3組成，分別表示不同參評因素所劃分出的評估結(jié)果。圖示和說明見表7。慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量評估結(jié)果統(tǒng)計見表8。

表6 土地質(zhì)量生態(tài)因素質(zhì)量分級與綜合參數(shù)對應(yīng)表

表7 土地生態(tài)質(zhì)量等級圖示及含義

從圖3和表8中可以看出，慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量總體良好。土地質(zhì)量地球化學(xué)評估以一、二、三級優(yōu)質(zhì)—優(yōu)良等級土地為主;大氣質(zhì)量總體較好，只在慈溪市城區(qū)周邊出現(xiàn)3級質(zhì)量;灌溉水質(zhì)量普遍下降，在周巷、庵東等地出現(xiàn)3級，內(nèi)江河道污染嚴(yán)重;農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量大部分符合食品衛(wèi)生安全要求，只在龍山等局部地方出現(xiàn)稻米鎘超標(biāo)。因此，局部土壤、大氣、水和農(nóng)產(chǎn)品存在生態(tài)威脅，影響土地生態(tài)質(zhì)量，應(yīng)引起高度重視，一方面要加強(qiáng)監(jiān)測，另一方面對局部生態(tài)質(zhì)量問題區(qū)采取污染治理和土壤修復(fù)等工作。

表8 慈溪土地生態(tài)質(zhì)量評估分級統(tǒng)計

4 結(jié)語

(1)慈溪市是本次浙江省開展的土地質(zhì)量調(diào)查5個試點中面積最大的試點區(qū)，是在土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合土地生態(tài)質(zhì)量概念開展了大氣、灌溉水、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等綜合調(diào)查，采用的都是當(dāng)今國內(nèi)較先進(jìn)的技術(shù)手段。開展的土地生態(tài)質(zhì)量評估是在土地質(zhì)量地球化學(xué)評估的基礎(chǔ)上疊加大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量評估等進(jìn)行的生態(tài)質(zhì)量相對等級劃分，是以地球化學(xué)手段對土地生態(tài)質(zhì)量的闡釋，具有創(chuàng)新性。

(2)土地生態(tài)質(zhì)量是土地質(zhì)量的重要組成內(nèi)容，是土地資源數(shù)量-質(zhì)量(生態(tài))并重管理的不可缺少的重要內(nèi)容，與土地的自然屬性、社會、經(jīng)濟(jì)屬性構(gòu)成土地概念和價值的內(nèi)涵，是土地定級估價不可缺少的組成部分，可為農(nóng)用地定級估價的完善提供依據(jù)和資料。

(3)土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查和評估是慈溪市基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查試點成功的經(jīng)驗總結(jié)，為推動浙江全省土地質(zhì)量調(diào)查工作提供了依據(jù)，也為實現(xiàn)土地精細(xì)化管理奠定了基礎(chǔ)。

劉軍保，陳智淵，潘衛(wèi)豐，等.2010.慈溪市基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查報告［R］.杭州：浙江省地質(zhì)調(diào)查院.

翁祖山，俞方明，酈逸根，等.2004.慈溪市農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與綠色農(nóng)產(chǎn)品基地評價［R］.杭州：浙江省國土資源廳.

汪慶華，董巖翔，周國華，等.2005.浙江省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查報告［R］.杭州：浙江省國土資源廳.

吳克寧，高碩，趙哲遠(yuǎn)，等.2010.浙江省基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查試點土地質(zhì)量地球化學(xué)評估與農(nóng)用地分等整合報告［R］.杭州：浙江省土地規(guī)劃勘測院.

GB 15618—1995.土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

DD 2008-06.土地質(zhì)量地球化學(xué)評估技術(shù)要求(試行)［S］.

Investigation and evaluation of land ecological quality in Cixi City of Zhejiang

LIU Jun-bao，CHEN Zhi-yuan，PAN Wei-feng，XIE Shao-juan

(Zhejiang Institute of Geological Survey，Hangzhou 311203，China)

Soil，air，water and agricultural products quality constitute the contents of land ecological quality.Through pilot projects of basic farmland quality survey in Cixi City，the authors carried out soil geochemical survey of high precision in lights of agricultural products，irrigation water and air quality，and established the ecological quality of land evaluation model.Based on soil geochemical quality evaluation，the authors conducted comprehensive quality assessment on air，water and agricultural products，ecological quality of agricultural land in Cixi City.The evaluation showed most of the land quality was fine in Cixi City，some areas like the surroundings of the city existed ecological risks.The above study results provided basic data in terms of quantity，quality and ecological management and protection of the refinement of both model and basis for management.

Land ecological quality;Geochemical assessment;Atmosphere;Irrigation water;Agricultural products quality;Cixi，Zhejiang

F301.2;S159

A

1674-3636(2011)03-0296-06

10.3969/j.issn.1674-3636.2011.03.296

2011-03-16;

2011-03-21;編輯：侯鵬飛

浙江省國土資源廳“浙江省基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查試點”項目

劉軍保(1966—)，男，高級工程師，從事區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查研究工作，E-mail：liujbao@sina.com