四川烏蒙山區(qū)表層土壤中養(yǎng)分元素地球化學(xué)特征與評價

鄭勇軍 張 華 時章亮 鐘 穎

(1. 四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059)

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四川烏蒙山區(qū)表層土壤中養(yǎng)分元素地球化學(xué)特征與評價

鄭勇軍1張 華1時章亮1鐘 穎2

(1. 四川省地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059)

土壤中養(yǎng)分元素作為植物生命物質(zhì)的來源具有重要作用。四川烏蒙山區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價顯示，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)以較一等和二等土地為主。表層土壤中有效鐵、銅、鋅、硫的含量豐富和很豐富占比超過80%，有效鉬和錳的含量豐富和很豐富占比超過50%。部分地區(qū)磷、有機(jī)質(zhì)、氧化鈣、硼較為缺乏，需要根據(jù)區(qū)域元素缺乏種類，分布范圍，有針對性地補(bǔ)施相應(yīng)的肥料。

養(yǎng)分元素；烏蒙山；土地質(zhì)量

土壤中營養(yǎng)元素的分布特征及豐缺評價，一直都是國內(nèi)外學(xué)者調(diào)查研究的重點(diǎn)[1-3]，因?yàn)橥寥罓I養(yǎng)元素的豐缺與農(nóng)作物的生長、發(fā)育和收成密切相關(guān)。土壤中營養(yǎng)元素作為植物生命物質(zhì)的來源具有重要作用，不同地區(qū)土壤中營養(yǎng)元素含量及分布特征均不相同，不同營養(yǎng)元素在植物體中也起著不同的作用。近些年，大量學(xué)者開始研究土壤肥力元素的含量分布特征，進(jìn)行土壤評價指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如姜月華等[4]就浙江湖州地區(qū)土壤元素含量分布特征對其進(jìn)行豐缺評價，得出該地區(qū)土壤肥力狀況并提出了合理施肥方案。唐將等[5]利用多目標(biāo)地球化學(xué)方法對三峽庫區(qū)土壤營養(yǎng)元素分布特征進(jìn)行研究，并對三峽移民工程中土地資源的合理利用規(guī)劃提供依據(jù)。何愿等[6]通過對土壤中N、P、K、Cu、Zn、Mn等指標(biāo)進(jìn)行肥力評價，完成了萬源市土壤的質(zhì)量分區(qū)，規(guī)劃出了萬源市土壤營養(yǎng)元素優(yōu)勢區(qū)、適宜區(qū)及劣勢區(qū)。四川烏蒙山區(qū)屬于“烏蒙山集中連片特殊困難地區(qū)”，是國家新一輪扶貧開發(fā)攻堅戰(zhàn)主戰(zhàn)場之一。該區(qū)域內(nèi)以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主要經(jīng)濟(jì)來源，農(nóng)業(yè)發(fā)展模式較為單一，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)無規(guī)模化，土地利用率低，因此查明該地區(qū)土壤養(yǎng)分元素含量及分布特征，對于農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃具有重要意義。本文利用四川烏蒙山特色農(nóng)業(yè)區(qū)土地環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評價項(xiàng)目表層土壤樣品分析成果，探討了四川烏蒙山區(qū)麻城-摩尼鎮(zhèn)表層土壤中N、P、K、Ca、Mg、S、B、Fe、Mn、Mo等植物生長必需元素在不同土地利用類型中的含量分布，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級，以及土壤有效態(tài)等地球化學(xué)特征，為當(dāng)?shù)赝恋刭Y源的合理規(guī)劃利用提供了基礎(chǔ)資料。

1 樣品采集、分析與評價方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)處于四川省敘永縣城南面，區(qū)內(nèi)有321國道線大納公路、敘赤路。氣候類型屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，年平均氣溫16 ℃，年降雨量789 mm，無霜期200 d左右。地貌屬盆緣山地，地勢由北向南升高，境內(nèi)有多條溪流，水源豐富。

1.2 研究方法

按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T 0295-2016)，采樣單元以1 km2為采樣大格，500 m × 500 m采樣小格，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)總面積225.5 km2，采集表層土壤樣品1 695件，土壤有效態(tài)樣品30件，其余樣品若干。表層土壤采樣深度0～20 cm，樣質(zhì)量1.5 kg，每件土壤樣品在基本網(wǎng)格內(nèi)的4～5個點(diǎn)上取等量土壤組合，以最大限度地代表基本網(wǎng)格內(nèi)土壤的地球化學(xué)特征。野外采樣時采用專用表格記錄采樣點(diǎn)及附近地層、巖性、土壤、地形、高度、植被、植被覆蓋類型等20余項(xiàng)屬性參數(shù)。

樣品分析：樣品分析由國土資源部成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。CaO、K2O、MgO、Na2O、TFe2O3、SiO2、Mn、P采用X熒光法(XRF)，N采用酸堿滴定容量法，B采用發(fā)射光譜法(ES)， Mo采用等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)。測試過程中密碼控制樣測試結(jié)果的合格率、相關(guān)系數(shù)r、F檢驗(yàn)值、中位數(shù)等測試質(zhì)量均符合《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》(1：250 000)DZ/T 0258-2014和《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求》(試行)DD2005-03。

評價方法：按照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評估技術(shù)要求》，采用戒上型隸屬函數(shù)模型對表層土壤中N、P、K、有機(jī)質(zhì)、CaO、B、Mo等元素和指標(biāo)進(jìn)行分級評價。依據(jù)各種元素的貢獻(xiàn)大小，按照經(jīng)驗(yàn)法，確定權(quán)重，采用加法模型，對單指標(biāo)的隸屬值按照給定權(quán)重進(jìn)行綜合，獲得土壤大量元素(N、P、K、有機(jī)質(zhì))、中量元素(CaO、MgO、S)、微量元素(B、Mo、Mn、Cu、Zn)、有益元素化合物(Na2O、SiO2)綜合評價指數(shù)。其函數(shù)式為：

P大綜=Σfi×Ci(i=1，2，3，4，…，n)

式中：P大綜為土壤大量元素綜合評價指數(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。

對獲得的各綜合評價指數(shù)勾繪等值線，得到土壤大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物綜合評價圖。在此基礎(chǔ)上，選取大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物進(jìn)行土壤養(yǎng)分綜合評價，根據(jù)各種元素對土壤養(yǎng)分的貢獻(xiàn)大小，采用加法模型，對各評估單元各評估指標(biāo)的實(shí)測值進(jìn)行權(quán)重(表1)和隸屬度計算，獲得土壤養(yǎng)分綜合評價指數(shù)，共劃分為五級。其函數(shù)式為：

P養(yǎng)綜=ΣFi×Ci(i=1,2,3,4,…n)

式中：P養(yǎng)綜為土壤養(yǎng)分綜合評價指數(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。

表1 土壤養(yǎng)分元素權(quán)重值

對獲得的土壤養(yǎng)分綜合評價指數(shù)按照0.3、0.4、0.5、0.6、0.7的界限勾繪等值線，按照表2劃分方法，得到土壤養(yǎng)分綜合評價圖。

表2 土壤養(yǎng)分綜合評價分級

2 結(jié) 果

2.1 表層土壤元素含量特征

麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)表層土壤背景值與成都經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤背景值比較，表層土壤中Mn、Org、Mo、B、K2O含量明顯較高，Na2O、CaO含量明顯較低(圖1)，TFe2O3、Zn、P、Cu、S、N、SiO2、MgO含量則相關(guān)不大。

圖1 工作區(qū)表土與四川土壤A層、成都經(jīng)濟(jì)區(qū)表土背景比值圖

2.2 不同土地利用類型中元素含量特征

將麻城、摩尼鎮(zhèn)不同土地利用方式中元素指標(biāo)平均值分別與全區(qū)平均值進(jìn)行比較，比值結(jié)果見表3。

表3 不同土地利用類型表層土壤中各元素指標(biāo)平均值與全區(qū)平均值比值

水田中S、Org、N含量高于全區(qū)平均值，Mn、CaO含量明顯低于全區(qū)平均值。旱地中Mn明顯高于全區(qū)平均值，其它元素含量與全區(qū)差異不大。園地中CaO、Mn、P、Na2O、K2O平均含量明顯高于全區(qū)平均值，Mo和Org明顯低于全區(qū)平均值。林地中Org、CaO平均含量明顯高于全區(qū)平均值，P、Cu、Mn明顯低于全區(qū)平均值。草地中Mo、CaO、Cu、Mn、MgO平均含量明顯高于全區(qū)平均值，S明顯低于全區(qū)平均值。

2.3 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級

2.3.1 氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)綜合評價 氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)綜合評價結(jié)果顯示，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)以豐富和較豐富土地為主，面積達(dá)210.21 km2，占93.21%；含量中等土地面積15.32 km2，占6.79%。

2.3.2 氧化鈣、氧化鎂、硫綜合等級 氧化鈣、氧化鎂、硫地球化學(xué)綜合評價結(jié)果顯示，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)以中等土地為主，面積169.85 km2，占75.31%；豐富和較豐富土地面積僅36.21 km2，占16.06%，且較為分散；缺乏和較缺乏土地面積19.48 km2，占8.64%。

2.3.3 硼、鉬、錳、銅、鋅綜合等級 硼、鉬、錳、銅、鋅地球化學(xué)綜合評價結(jié)果顯示，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)以豐富和較豐富土地為主，面積222.59 km2，占98.70%；中等土地面積僅2.94 km2，占1.30%。

2.3.4 氧化鈉、二氧化硅綜合等級 氧化鈉、二氧化硅地球化學(xué)綜合評價結(jié)果顯示，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)以中等土地為主，面積116.02 km2，占51.44%；豐富和較豐富土地面積78.68 km2，占34.89%，主要分布于雙橋村、李紅村、東柴村和旗燕村；缺乏和較缺乏面積30.84 km2，占13.67%，主要分布于田林村、麻城村和摩尼社區(qū)。

2.3.5 土壤養(yǎng)分綜合等級 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合評價結(jié)果顯示(圖2)，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分綜合以豐富(一等)和較豐富(二等)為主，面積210.97 km2，占93.54%；中等面積14.57 km2，占6.46%；養(yǎng)分綜合無缺乏和較缺乏土壤。

圖2 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合評價圖

2.4 土壤有效態(tài)地球化學(xué)特征

土壤中的大量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素凡能夠被植物直接吸收利用的部分就稱之有效態(tài)。土壤中的無效態(tài)元素可以通過化學(xué)風(fēng)化作用或有機(jī)質(zhì)的礦化作用轉(zhuǎn)化為有效態(tài)元素，有效態(tài)一般主要是指提取的水溶態(tài)和交換態(tài)等，這部分元素在土壤中具有較大的活性，容易被植物所吸收利用。因此，利用有效態(tài)評價土壤肥力。

本次調(diào)查工作采集有效態(tài)樣品30件，從圖3可見，營養(yǎng)元素有效Mo占比最高，達(dá)到36.40%；水解性N、有效S占相對較高，分別為11.31%和10.12%；有效P、有效Fe、有效Cu、有效Mn占比介于1.64%～6.55%；速效K、緩效K、有效Si占比相當(dāng)?shù)汀?/p>

按土壤有效量等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，表層土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量豐富和很豐富占比超過80%，有效Mo和有效Mn豐富和很豐富占比超過50%。有效Si和有效K有30件樣品均缺，有效B有22件樣品稍缺和缺乏。

圖3 有效態(tài)與全區(qū)表層土壤各指標(biāo)比值(%)

3 結(jié) 論

(1)與成都經(jīng)濟(jì)區(qū)表層土壤比較，麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)表土壤中I、Mn、Org、Mo、B含量明顯較高；Na2O、CaO含量明顯較低。

(2)麻城鄉(xiāng)、摩尼鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分以豐富(一等)和較豐富(二等)為主，土地養(yǎng)分充足。部分地區(qū)有益元素P、有機(jī)質(zhì)、CaO、B較為缺乏，需要根據(jù)區(qū)域元素缺乏種類，分布范圍，有針對性地補(bǔ)施相應(yīng)的肥料。

(3)表層土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量豐富，有效Si、有效K、有效B含量缺乏。

[1]WANDER M M,WALTER G L.Soil quality: science and process[J].Agronomy Journal,2002,94(1):23-32.

[2]劉錚.中國土壤微量元素[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

[3]KINSMAN D.Assessing your soil using science to improve the soil[J].The Garden,2002,127(2):104-108.

[4]姜月華，鄭善喜.等浙江湖州地區(qū)土壤營養(yǎng)元素分布狀況與豐缺評價[J].2003,24(3):211-217.

[5]唐將，李勇,鄧富銀，等.三峽庫區(qū)土壤營養(yǎng)元素分布特征研究[J].土壤學(xué)報，2005,42(3)：473-478.

[6]何愿，張成江，徐爭啟，等.萬源市土壤質(zhì)量初步評價[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2008,14(11)：51-54.

Sichuan WuMeng Mountain District Surface Soil Nutrient Element Geochemical Characteristics and Evaluation

ZHENG Yongjun1， ZHANG Hua1， SHI Zhangliang1, ZHONG Ying2

(1.Sichuan Geological Survy, Chengdu 610081， China；2.School of Earth Science Chengdu University of Technology, Chengdu 610059， China)

The soil nutrient elements play an important role in the plant life. The reasults of WuMeng mountain areas land quality geochemical survey evaluation show that : The first-class and second-class land take the most proportion in Macheng and Moni, The proportion of effective Fe, Cu,Zn and S who’s content are rich or very rich are more than 80%, Mo and Mn are more than 50%. Parts of land is lack of beneficial elements, organic matter, CaO and B. According to the deficiency elements and distribution range,it’s better to fertilize in these area pertinently.

nutrient elements; WuMeng mountain; land quality

1006-446X(2016)12-0001-06

2016 - 10 - 25

四川烏蒙山特色農(nóng)業(yè)區(qū)土地環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評價(項(xiàng)目編碼：12120113051400)

鄭勇軍(1981—)男，工程師，碩士，主要從事生態(tài)地球化學(xué)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查評價及地球化學(xué)勘查。E-mail:17772807@qq.com

S 158.3

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