宣恩縣“金土地”成果轉化應用方向探討

吳冬妹, 戴光忠, 楊 軍, 項劍橋, 李春誠

(湖北省地質科學研究院,湖北 武漢 430034)

宣恩縣“金土地”成果轉化應用方向探討

吳冬妹, 戴光忠, 楊 軍, 項劍橋, 李春誠

(湖北省地質科學研究院,湖北 武漢 430034)

宣恩縣“金土地”項目是湖北省“金土地”工程(2014—2016年)項目的子項目。該項目通過采集土壤、水體、大氣、農作物等樣品，取得了大量的元素含量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整理分析后，在土壤養(yǎng)分及環(huán)境元素含量、農作物富硒及安全性等方面取得了大量的成果，但成果推廣應用一直滯后，沒有得到相關部門的重視。通過探討，認為成果將在永久基本農田劃定選區(qū)、農用地環(huán)境類別區(qū)劃及污染防治、地方富硒產業(yè)發(fā)展、科學施肥、特色旅游等方面得到很好的應用。

金土地;成果;轉化應用;宣恩縣

湖北省“金土地”工程——高標準基本農田地球化學調查項目已實施三年,總面積為12 540 km2,與之相似的多目標地球化學調查項目已完成總面積10.63萬km2。采集巖石、土壤、水、大氣、農作物、肥料等樣品,對數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計,取得了豐碩的成果。但成果推廣應用一直滯后,沒有得到相關部門的重視[1],其原因一是對成果缺乏宣傳;二是項目承擔人員未深入研究成果轉化應用方向。為加快“金土地”工程的成果應用轉化,本文以宣恩縣“金土地”工程的成果為例進行探索。

1 主要成果[2]

1.1 評價區(qū)概況

宣恩縣地處武陵山和齊岳山的交接部位,位于恩施州南部,屬山區(qū)。項目區(qū)以中山為主,分兩期已完成曉關侗族鄉(xiāng)、椿木營鄉(xiāng)、萬寨鄉(xiāng)、珠山鎮(zhèn)、椒園鎮(zhèn)土地質量地球化學評價,總面積約1 156 km2。出露地層從震旦系至第四系均有分布,成土母巖主要為灰?guī)r、砂巖、泥巖、頁巖、硅質巖等,調查成果顯示,黑色炭質頁巖、硅質巖及炭質灰?guī)r分布區(qū)的表層土壤均較為富硒。評價區(qū)內土壤類型主要為黃壤、黃棕壤、棕壤。土地利用類型主要為林地,其次為茶園和旱地。種植的農作物主要為茶葉,其次為玉米和水稻。

1.2 數(shù)據(jù)來源及其處理[3]

2015年—2016年,宣恩縣開展了曉關侗族鄉(xiāng)、椿木營鄉(xiāng)、萬寨鄉(xiāng)、椒園鎮(zhèn)、珠山鎮(zhèn)1∶50 000土地質量地球化學調查評價,共采集土壤樣5 256個。區(qū)內采用地質背景優(yōu)先的“三因素”賦值法[4]對未采樣的圖斑進行賦值,采用Mapgis、 Excel統(tǒng)計分析模塊對元素N、P、K、Cd、As、Hg、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Se等進行常規(guī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,并對異常點數(shù)據(jù)進行檢驗。

1.3 取得的主要成果

1.3.1 調查評價技術方法的先進性

宣恩縣地處山區(qū),土壤成因主要為殘坡積物,土壤類型和元素含量受成土母控制強烈。宣恩縣“金土地”項目采用地質界線劃分評價單元,及地質背景優(yōu)先的“三因素”賦值方法,對土地地球化學質量進行評價,此評價方法能更客觀真實地反映土地地球化學現(xiàn)狀,為成果轉化應用提供科學的依據(jù)。同時該評價方法也為全國類似地區(qū)提供借鑒。

1.3.2 土地地球化學質量評價成果

(1) 土壤養(yǎng)分元素質量特征。評價區(qū)土壤總體B、N、Zn、Cu、Mo含量豐富,中等及以上面積百分比達90%以上,尤其是Zn,中等及以上面積百分比達99.22%;P、Sr、SiO2、Na2O、MgO、CaO、Co、Al2O3、Cl較為缺乏,稍缺及缺乏面積百分比達30%以上,其中最缺乏的是CaO,稍缺及缺乏面積百分比達95.82%以上。其他元素為中等。

(2) 土壤環(huán)境元素質量評價結果。評價區(qū)土壤環(huán)境元素質量狀況良好,除Cd以外,其他元素清潔區(qū)比例均接近80%以上,其中砷、鉻、鉛、汞、銅、鋅清潔區(qū)面積比達90%以上,幾乎無重度污染;鎘污染以輕微污染為主,重度污染面積只占總面積的3.96%。

(3) 土壤環(huán)境元素綜合質量評價結果。根據(jù)8種重金屬單指標的評價結果,按照取最低質量等級的原則,經過綜合評價,調查區(qū)土壤重金屬清潔區(qū)(一等)面積172.89 km2,占比15.64%;輕微污染區(qū)(二等)面積595.72 km2,占比53.87%;輕度污染區(qū)(三等)面積181.25 km2,占比16.39%;中度污染區(qū)(四等)面積81.28 km2,占比7.35%;重度區(qū)(五等)面積74.6 km2,占比6.76%。

耕地土壤重金屬清潔區(qū)(一等)面積63.45 km2,占比22.29%;輕微污染區(qū)(二等)面積148.35 km2,占比52.12%;輕度污染區(qū)(三等)面積36.83 km2,占比12.94%;中度污染區(qū)(四等)面積18.08 km2,占比6.35%;重度污染區(qū)(五等)面積17.9 km2,占比6.29%。

1.3.3 豐富的地化數(shù)據(jù)資料

(1) 土壤富硒評價結果。按土壤Se≥0.4 mg/kg為富硒土壤,評價區(qū)土壤富硒率為79.15%;按土壤0.4≤Se<3 mg/kg且土壤綜合環(huán)境質量為清潔圈定綠色富硒土壤區(qū),評價區(qū)綠色富硒土壤面積占比為5.52%。

(2) 農作物安全性及富硒評價結果。區(qū)內共采集茶葉、水稻、玉米、蔬菜等農作物若干件,分析結果表明,農作物安全性總體較好,農作物重金屬超標率不到5%;農作物總體較為富硒,茶葉、水稻、玉米等大宗農作物富硒率達60%以上。

1.3.4 硒鎘元素在土壤、農作物等遷移轉化機理及賦存形態(tài)研究

(1) 硒鎘元素在土壤、農作物等遷移轉化機理規(guī)律。通過采樣水稻、玉米大宗農作物根、莖葉及籽實樣和茶葉根、莖、老葉及新葉不同部位的樣品,并對應采集根系土樣,分別測試其根系土及不同部位硒鎘含量。分析結果表明,硒鎘含量在根系土及不同部位遷移轉化總體呈現(xiàn)出由土壤→根→莖葉(老葉)→籽實(新葉)遞減的趨勢。

(2) 硒鎘元素賦存形態(tài)。宣恩“金土地”項目在不同的成土母和土壤類型中分別采集土壤形態(tài)樣,采用七步提取法測試硒和鎘元素的水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、腐殖酸結合態(tài)、鐵錳結合態(tài)、強有機結合態(tài)、殘渣態(tài),其中水溶態(tài)和離子交換態(tài)是易被生物利用的,碳酸鹽結合態(tài)、腐殖酸結合態(tài)和鐵錳結合態(tài)是中等被生物利用的,而強有機結合態(tài)和殘渣態(tài)是不易被利用的。分析結果表明硒元素以強有機結合態(tài)和殘渣態(tài)為主,也就是說土壤中硒的活性不是很強,大多數(shù)不易被生物利用。鎘元素主要以水溶態(tài)和離子交換態(tài)為主,活性較強,易被生物利用。

2 成果轉化應用方向探討

2.1 服務于永久基本農田劃定選區(qū)

基本農田是指按照一定時期人口和社會經濟發(fā)展對農產品的需求,依據(jù)土地利用總體規(guī)劃確定的不得占用的耕地,是老百姓稱的“吃飯?zhí)铩?、“保命田”。永久基本農田即對基本農田實行永久性保護,劃定城市周邊永久基本農田,能夠進一步倒逼節(jié)約集約用地,對落實藏糧于地戰(zhàn)略、穩(wěn)定和提升糧食生產能力、切實保障國家糧食安全、維護農民土地權益都將發(fā)揮重要作用。

但在以往基本農田劃定時主要依據(jù)是土地的自然屬性,未參考土壤元素含量特征,尤其是土壤重金屬污染和農產品安全性情況。

依據(jù)《基本農田劃定技術規(guī)程》(TD/T1032—2011),并且結合本次農用地調查評價結果,對評價區(qū)提出基本農田劃定選區(qū)建議:分為3個區(qū),原則以土壤環(huán)境綜合質量為清潔(無污染)且富硒(Se≥0.4 mg/kg)的,作為基本農田劃定優(yōu)選區(qū),其中將綠色富硒土壤劃為永久基本農田;土壤環(huán)境綜合質量為重度污染且大宗農作物安全性差的作為基本農田劃定限制區(qū),該區(qū)不建議劃為基本農田,已劃為基本農田保護的建議退出;其他區(qū)域作為基本農田劃定適宜區(qū)(圖1)。并且根據(jù)國土資源基本農田管理工作的需要,建立基本農田質量檔案,將質量納入一張圖平臺進行實時查詢(圖2)。

圖1 基本農田劃定選區(qū)建議Fig.1 Delineation of basic farmland

基本情況編號XENT063地理位置珠山鎮(zhèn)雙龍湖村耕地面積(km2)基本農田面積(km2)土地整治面積(km2)土地利用現(xiàn)狀利用情況■水田 ■旱地 ■茶園 ■果園 作物種類■茶 ■玉米 ■水稻 ■蔬菜 ■果 □其他( )土地自然性狀海拔(m)500～800耕層厚度(cm)20潛水埋深(m)0.5～2坡度0～30常年積溫/極低溫度15.8℃/-12.7℃地貌□平原■山地□丘陵□谷地□平原□崗地平整度□平整(<3°) □基本平整(3°～5°)■不平整(>5°)土壤顏色■淺黃□灰□灰黑■黃棕■黃綠□紫紅土壤結構■團?！鰣F塊□柱狀□棱柱狀質地■砂土■砂壤土■壤土■粘土障礙因素■黏著層□卵石層□白漿層□潴育層□沙層土壤類型□水稻土■黃壤■黃棕壤□棕壤□石灰土□紫色土□紅黃壤□潮土□草甸土□其他成土母質■第四紀沉積物□碎屑巖沉積物■碳酸巖沉積物□火山巖沉積物□變質巖沉積物□侵入巖沉積物侵蝕程度■無明顯侵蝕□輕度侵蝕□中度侵蝕□強度侵蝕□劇烈侵蝕農業(yè)生產條件及周邊環(huán)境條件灌溉水源灌溉保證率基礎設施■降水□河流■地下水□湖泊□水庫灌溉方式□溝灌□淹灌□噴灌□滴灌■其他□充分滿足■基本滿足□一般滿足□無條件灌溉排澇能力□強■中□弱□齊全□基本齊全■不齊全農用化學品使用未知周邊環(huán)境及可能污染未污染土壤養(yǎng)分全量(mg/kg)有效量(mg/kg)氦磷氧化鉀(%)有機質碳(%)硒氟碘氯鍺1666.7627.72.11.60.41195.33.055.31.5較豐富中等中等中等高過剩適量較豐富豐富鍶鉬硼錳鈷硫61.61.5120.6966.717.3270.3中等豐富豐富豐富豐富較豐富氧化鋁(%)氧化硅(%)氧化鐵(%)氧化鎂(%)氧化鈣(%)氧化鈉(%)12.470.25.22.01.00.3缺乏較豐富較豐富較豐富較缺乏較豐富有效硒(μg/kg)堿解氮有效磷速效鉀有效硅有效鋅有效錳有效硼5.5513845.1125531.2762.30.18中等較豐富豐富中等較缺乏較豐富豐富缺乏土壤環(huán)境全量(mg/kg)pH鉛鎘砷汞鉻鎳銅鋅7.534.70.516.80.179.629.426.191.0堿性清潔輕微污染清潔清潔清潔清潔清潔清潔土地評價及保護利用建議土壤自性狀條件較好,土壤養(yǎng)分較豐富,土壤環(huán)境總體較好,污染元素主要為鎘,土地綜合質量中等。建議優(yōu)先種植茶葉、土豆特色農作物:將優(yōu)質耕地調入基本農田,對優(yōu)質基本農田施行永久保護。

圖2基本農田土地質量檔案示例
Fig.2 Example of land quality archives of basic farmland 1.土壤采樣點;2.土壤有效態(tài)采樣點;3.基本農田范圍;4.土地整治范圍;5.居民點;6.水域。

2.2 服務于農用地環(huán)境類別區(qū)劃及污染防治

根據(jù)“土十條”中第三條要求,按照污染程度將農用地劃分為三個類別:清潔和輕微污染的劃為優(yōu)先保護類;輕度和中度污染的劃為安全利用類;重度污染的劃為嚴格管控類(圖3)。嚴格管控類地塊為土壤重污染區(qū),根據(jù)污染具體情況可以提出土壤污染防治措施。

圖3 農用地土壤環(huán)境類別圖Fig.3 Soil environmental category map of agricultural land

2.3 服務于地方富硒產業(yè)發(fā)展

硒是恩施地區(qū)特色資源,富硒產業(yè)發(fā)展是地方政府的重點工作之一,雖然已取得了一定的經濟效益,但不成規(guī)模。一方面根據(jù)已采集水稻、土豆、茶葉、蔬菜等農作物樣品分析測試結果,選擇聚硒能力強且重金屬在安全限值內的農產品作為富硒產業(yè)規(guī)模發(fā)展的首選。另一方面根據(jù)硒和鎘元素形態(tài)特征,利用科學的方法增加硒的活性,降低鎘的活性,培育出更多富硒又低鎘的農產品。在富硒產業(yè)發(fā)展區(qū)配套土地整理項目,引進有實力的企業(yè)進行現(xiàn)代化生產。

2.4 服務于科學施肥,提升農產品質量

農作物生長所需的元素主要來自于土壤,土壤中所缺乏的元素可以通過施肥加以補充。根據(jù)土壤氮、磷、鉀調查成果,對區(qū)內大宗種植農作物提出科學施肥建議。以玉米為例:肥素折純量=[(玉米單位產量養(yǎng)分吸收量×目標產量)-(土壤養(yǎng)分測定值×225×校正系數(shù))]/肥料當季利用率。式中,養(yǎng)分量單位為mg/kg,產量單位為kg,系數(shù)225為該養(yǎng)分在每平方千米15萬kg表土中換算成kg/km2的系數(shù)。氮素按照玉米目標產量400 kg計算每類地塊所需補施的肥料。通過科學施肥,能提升農產品的質量,增加其產量,從而提高其經濟效益。

圖4 農產品產地土地質量追溯系統(tǒng)Fig.4 Land quality traceability system of agricultural products producing area1.水田;2.旱地;3.茶園;4.林地;5.裸地;6.農村居民點;7.土壤采樣點及編號;8.有效態(tài)采樣點及編號;9.茶葉采樣點;10.種植范圍。

2.5 農產品產地土地質量溯源

隨著人民生活水平的不斷提高,食品安全已備受人們關注?汪慶華、董巖翔、宋明義等,土地質量地球化學評估與農用地分等成果整合方法研究,“資源保障 環(huán)境安全——地質工作使命”華東六省一市地學科技論壇文集,2011。。為了保證農產品從田間到餐桌的安全,首先要保證農產品產地土地的安全。土地質量地球化學評價成果落實到田間地塊,可以較好地解決土地質量地球化學調查與應用“兩張皮”的問題?？梢耘c農業(yè)企業(yè)合作,設計農產品產地土地質量二維碼,印在農產品的外包裝上或田塊標識牌上,用于標識農產品產地實際位置及土壤質量狀況,建立“省農產品產地土地質量追溯系統(tǒng)”,為農產品產地源頭安全追溯體系建設提供服務,同時可有效提高農產品商品率、資源轉化率以及現(xiàn)代農業(yè)建設,實現(xiàn)“物產增值、農民增收” 的目標[5]。對實現(xiàn)土地質量管理由定性向定量、由粗放到精細、由傳統(tǒng)到現(xiàn)代轉變,以及基本農田質量保護制度建設提供依據(jù)和抓手(圖4)。

2.6 應用于特色旅游

宣恩縣地處鄂西南,在世界“硒都”——恩施的南部,生態(tài)環(huán)境質量好。據(jù)《恩施日報》報道,2016年通過調查,宣恩縣生態(tài)環(huán)境質量公眾滿意度位居全省第一。旅游已逐漸成為宣恩縣的主要產業(yè)之一,宣恩縣“金土地”項目著重對旅游景點周邊的土壤和農作物進行了加密采樣調查,并將其成果應用于特色旅游。以鑼圈巖天坑景區(qū)為例,該景點主要依托椒園片區(qū)特色產業(yè)、自然山水、民族文化等優(yōu)勢資源,重點對椒園鎮(zhèn)水田壩、鑼圈巖、洗草壩等地進行開發(fā)。調查成果顯示,鑼圈巖及其周邊慶陽壩涼亭街、黃坪黃金梨生態(tài)農業(yè)示范村、水田壩明清文化旅游區(qū)、洗草壩“江南草原”景點的土地質量較好,土壤富硒,茶葉、玉米、水稻等農產品安全且富硒率高。鑒于該區(qū)耕地面積少且較為分散,大規(guī)模發(fā)展富硒產業(yè)不太合適,但可以建設富硒生態(tài)農產品種植園,供游客參觀和采摘。以鑼圈巖天坑景區(qū)為核心,將調查成果與旅游資源相結合,打造富硒+旅游的特色旅游模式(圖5)。

圖5 宣恩縣鑼圈巖天坑富硒旅游綜合開發(fā)建議圖Fig.5 Suggestion on comprehensive development of selenium-rich tourism in Xuanen County1.三疊系;2.二疊系;3.泥盆系;4.志留系;5.奧陶系;6.建設用地;7.富硒資源綜合利用區(qū);8.高速公路;9.規(guī)劃旅游線路;10.旅游景點;11.科教基地。

3 結語

本文分析宣恩縣“金土地”成果,結合當?shù)禺a業(yè)發(fā)展及相關部門管理工作需求,從國土資源管護、農業(yè)發(fā)展區(qū)劃、特色旅游等方面探討成果轉化應用方向,通過探討,認為宣恩縣“金土地”成果能很好地應用于國土、農業(yè)、旅游、政府決策等方面,能較好地推動地方經濟發(fā)展,同時也可以為湖北省“金土地”成果轉化應用起示范作用。

[1] 康占軍,馮立新,黃春雷,等.海鹽縣土地質量地球化學調查成果報告[R].杭州:浙江省地質調查院,2016.

[2] 吳冬妹,鄒輝,李春誠,等.湖北省宣恩縣土地質量地球化學評價(二期)報告[R].武漢:湖北省地質科學研究院,2017.

[3] 王丹妮,溫曉華,李金柱,等.土地質量地球化學調查評價成果轉化應用研究[J].上海國土資源,2015,19(2):83-95.

[4] 劉國棟,崔玉軍,劉立芬,等.土地質量地球化學評價方法研究與應用——以黑龍江省宏勝鎮(zhèn)為例 [J].現(xiàn)代地質,2017,31(1):167-176.

[5] 劉玉池.宣恩生態(tài)環(huán)境質量公眾滿意度位居全省第一[EB/OL].恩施新聞網(wǎng),(2016-07-19)[2017-08-21].http://www.enshi.cn/20150717/ca343063.htm.

Discussion on Transformation and Application of “Golden Land” in Xuan’en County

WU Dongmei, DAI Guangzhong, YANG Jun, XIANG Jianqiao, LI Chuncheng

(GeologicalScienceResearchInstituteofHubeiProvince,Wuhan,Hubei430034)

The “gold land” project in Xuanen county is a sub project of the “gold land” project (2014—2016) in Hubei.By collecting samples of soil,water,atmosphere,and crops,the project obtained a large amount of element content data.After sorting out and analyzing the data,a lot of achievements have been made in soil nutrient and environmental element content,selenium and safety of crops,However,the application of the results has been lagging behind,and it has not been paid much attention by the relevant departments.Through discussion,it is believed that the results will be applied to permanent basic farmland delineation,area classification,pollution prevention and control,local selenium industry development,scientific fertilization and characteristic tourism.

Golden land; results; conversion application; Xuan’en county

S159.2; P595

A

1671-1211(2017)06-0723-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.011

2017-08-21;改回日期2017-10-09

吳冬妹(1968-),女,高級工程師,地質礦產專業(yè),從事農業(yè)地質及硒資源研究工作。E-mail:497534072@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171114.1038.002.html數(shù)字出版日期2017-11-14 10:38

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