淺析土壤地球化學(xué)調(diào)查及其建議

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610000)

一、引言

土壤地球化學(xué)資料是農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)依據(jù),土壤元素含量及其分布是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與土地利用規(guī)劃、土壤肥力評(píng)價(jià)及科學(xué)施肥、綠色無(wú)公害與特色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)種植布局調(diào)整、第四紀(jì)地質(zhì)以及地方病等研究的基礎(chǔ),資料的準(zhǔn)確可靠性是后續(xù)各項(xiàng)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的前提條件。

樣品采集和分析測(cè)試是決定地球化學(xué)調(diào)查資料質(zhì)量的關(guān)鍵,樣品代表性是其首要因素。科學(xué)的采樣調(diào)查方法需要以不同空間尺度上土壤元素的分布特征與分異規(guī)律為理論依據(jù),以調(diào)查成果資料滿足科學(xué)研究和應(yīng)用服務(wù)需要為考核準(zhǔn)則。當(dāng)然,采樣方法的制定還需要考慮科學(xué)性。

二、開(kāi)展“土壤生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”的意義

土壤地球化學(xué)調(diào)查是一項(xiàng)涉及資源利用、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)生態(tài)保護(hù)、環(huán)境治理、土地保護(hù)、食品安全等眾多領(lǐng)域的基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性的地質(zhì)調(diào)查與研究工作,其研究成果與地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展關(guān)系密切,且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,不僅對(duì)地方國(guó)土資源管理和資源開(kāi)發(fā)綜合決策、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、山地資源開(kāi)發(fā)、水土流失治理、難降解有機(jī)物和重金屬沼染治理、地方病防治、名優(yōu)土特產(chǎn)開(kāi)發(fā)和反季節(jié)種植、生態(tài)旅游規(guī)劃和生態(tài)觀光農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源勘查等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,而且對(duì)改善人民的生存環(huán)境、提高人民的健康水平、維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

三、樣品采集

一般認(rèn)為土壤元素分布具有從亞米級(jí)至大區(qū)域的多種尺度的空間分異，為保證樣品的代表性并盡量減少測(cè)試工作量,通常采用“多坑點(diǎn)”采集、“多子樣組合”的方法。即在采樣單元格內(nèi)或定點(diǎn)位置附近,等量采集多個(gè)坑點(diǎn)的土壤,混均后縮分,作為一件樣品,以改善樣品的代表性;由多坑法或單坑法采集的多件樣品(子樣),按照一定的規(guī)則(如公里網(wǎng)格單元、土壤類型或土地利用方式),組合成分析樣,以減少測(cè)試工作量。針對(duì)現(xiàn)行的土壤采樣方法,為研究田塊和局部小尺度上土壤元素含量分布均勻性,對(duì)比現(xiàn)行的面積性調(diào)查方法的差異性,采取7種試驗(yàn)方案。

(1)田塊內(nèi)元素含量變化。以“S”型布設(shè)采樣點(diǎn),單坑法采集15件樣品,樣重500g/件。

(2)田塊間元素含量變化。在典型農(nóng)業(yè)區(qū)選擇兩個(gè)1單元格(分別命名為公里網(wǎng)格單元Ⅰ和Ⅱ),分別以“S”型布設(shè)采樣點(diǎn),單坑法采集15件樣品,樣重500g/件。

(3)1多坑采集、多件組合樣品的代表性。如果選擇典型農(nóng)業(yè)區(qū)的2×4范圍作為研究區(qū),每個(gè)公里網(wǎng)格單元?jiǎng)澐譃?個(gè)0.125的小格,作為分析樣單元。在每個(gè)小格中心點(diǎn)周圍50m范圍內(nèi)2～3坑采集,組成1個(gè)樣品,樣重500g/件。共采樣品32件。

(4)1∶50000尺度調(diào)查方法之一:隨機(jī)點(diǎn)位多點(diǎn)組合采樣法(簡(jiǎn)稱方法A)。以64為研究區(qū),以1作為分析樣單元,在1內(nèi)2～3點(diǎn)采集構(gòu)成1個(gè)組合樣(通常將采樣點(diǎn)布設(shè)于公里網(wǎng)格中心點(diǎn)附近),樣重500g/件,共64件。這是多目標(biāo)區(qū)域土壤地球化學(xué)調(diào)查所規(guī)定的方法。

(5)1：50000尺度調(diào)查方法之二:小網(wǎng)格多點(diǎn)組合法(簡(jiǎn)稱方法B)。研究區(qū)范圍和面積同方法A。將12分析樣單元?jiǎng)澐譃?個(gè)0.125采樣格子,采集4件子樣組成分析樣,樣重500g/件,共64件。

(6)1：50000尺度調(diào)查方法之三:土壤類型與土地利用分類采集法(簡(jiǎn)稱方法C)。研究區(qū)范圍和面積同方法A。根據(jù)土地利用方式確定采樣密度,大田1件/2000畝,蔬菜地1件/1000畝。盡量在未施肥的單個(gè)田塊中采集樣品,采樣深度為0～15cm。每件樣品均以“S”法采集15個(gè)子樣,混勻后以四分法留取500g,共采集52件。

(7)1∶250000網(wǎng)格組合樣的代表性。將方案(3)中2×4的采樣研究區(qū),歸并為3個(gè)2×2的大單元格,它們分別是大單元格1、大單元格2和單元大格3。每4的大單元格有16個(gè)0.125的采樣格組成。計(jì)算4的大單元格中代表性組合樣的子樣數(shù)要求。

以上各類樣品,除方案(6)中已作特別說(shuō)明外,其他均為刮去地表薄層浮土后,采集地表至20cm深度的土柱。

四、測(cè)試元素及指標(biāo)

土壤及淺海沉積物樣品測(cè)試、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、TOC、有機(jī)碳和pH值,共54項(xiàng)指標(biāo)。樣品采用X射線熒光光譜、等離子光譜、石墨爐原子吸收光譜、氫化物原子熒光光譜、發(fā)射光譜等一整套大型精密儀器進(jìn)行測(cè)試。

五、討論與建議

(1)土壤地球化學(xué)調(diào)查作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性、公益性、全局性的地質(zhì)調(diào)查工作，可為研究農(nóng)業(yè)地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、人民健康、土地資源利用等問(wèn)題提供比較有針對(duì)性的第一手素材，如何充分發(fā)掘土壤地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境信息，使之更好地服務(wù)地方的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展需要，是擺在相關(guān)地學(xué)科技人員面前的一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。

(2)將土壤硒元素作為富硒區(qū)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的考量因子之一，不僅可以更加客觀反映富硒耕地質(zhì)量狀況，還可充分體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

(3)應(yīng)用土壤地球化學(xué)調(diào)查資料下一步要重點(diǎn)解決的技術(shù)問(wèn)題之一仍然是土壤中元素含量之總量與其有效態(tài)含量的關(guān)系問(wèn)題。目前階段的土壤地球化學(xué)填圖數(shù)據(jù)大多局限于元素含量的總量，一旦補(bǔ)充了必要的元素有效態(tài)含量數(shù)據(jù)，其應(yīng)用價(jià)值必然會(huì)另有一番前景。

(4)根據(jù)區(qū)域調(diào)查成果,對(duì)重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地的土壤質(zhì)量、名特優(yōu)稀農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)地球化學(xué)和特需元素特征進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)。查明土壤中營(yíng)養(yǎng)與有益元素全量、有效量與土壤分布的關(guān)系;毒害元素的全量、可溶量及有機(jī)污染物含量與分布特征;各類土壤中元素全量與生物有效量間的關(guān)系及其主要影響因素;土壤營(yíng)養(yǎng)和有益元素的供給潛力;土壤中元素全量與農(nóng)作物、人和動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)量、危害量間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,對(duì)土壤質(zhì)量和肥力現(xiàn)狀作出評(píng)價(jià),從生態(tài)地球化學(xué)角度劃分出各特色農(nóng)作物種植的適宜區(qū)和限制區(qū),從特需元素的角度提出增產(chǎn)和增質(zhì)的微肥施用方案,對(duì)已種植在限制區(qū)的農(nóng)作物提出土壤改良措施。