貴州省貴陽市云巖區(qū)耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價及特色耕地分布特征研究

劉春英，吳 杰，李發(fā)躍

(1.貴州省煤田局水源隊(duì)，貴州 貴陽 550018)

耕地是土地利用類型之一，是指用來耕作并種植農(nóng)作物的土地，是人類賴以生存的基本資源和條件，最基本也是非常有限的自然資源。近年來，隨著人民生活質(zhì)量的提高，人們對耕地的保護(hù)意識越來越淡薄，可用作耕種的土地也繼而被建筑物所占用或因地質(zhì)災(zāi)害損壞，正在逐年減少(李秀彬，1999)。正因如此，清楚了解土地的地球化學(xué)屬性，做到因地制宜，才能科學(xué)、合理的規(guī)劃和利用耕地資源，最大化發(fā)揮耕地資源的利用率。

2017年4月—2018年12月開展的1∶5萬比例尺度的耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查，是迄今為止針對耕地土壤較為全面、系統(tǒng)的專業(yè)調(diào)查，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，精心組織完成(周琦，2020)。建立了以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元的耕地地球化學(xué)質(zhì)量檔案，取得的大量耕地土壤方面的基礎(chǔ)成果，將為各地優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，打造綠色農(nóng)產(chǎn)品品牌，因地制宜地發(fā)展現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)概況

云巖區(qū)隸屬貴州省貴陽市，位于貴陽市中部，由于城市規(guī)劃建設(shè)用地、市區(qū)占地以及林區(qū)等，所以在云巖區(qū)劃出了非研究區(qū)，地處東經(jīng)106°29′47″，北緯26°33′41″，東、南、西、北四面與烏當(dāng)區(qū)、云巖區(qū)接壤，東西長17.5 km，南北寬12.5 km，國土面積93.57 km2，常住半年及以上總?cè)丝?9.59萬人(2017年末)。云巖區(qū)是貴陽市中心城區(qū)之一，是原貴陽老城的主體部分，是貴州省人民政府駐地所在地區(qū)。

圖1 云巖區(qū)土壤類型分布圖Fig.1 Distribution of soil types in Yunyan district1—黃壤；2—水稻土；3—石灰土；4—其它；5—村界；6—粗骨土；7—紫色土；8—評價區(qū)界線；9—云巖區(qū)界線

2 野外樣品采集與測試

研究區(qū)表層土壤樣布設(shè)以1∶5萬云巖區(qū)土地利用類型圖為底圖，采用“網(wǎng)格加耕地圖斑”，以1 km2網(wǎng)格(正方形大格)為編號單元，按大格方里網(wǎng)內(nèi)分成333.3 m×333.3 m的9個正方形布設(shè)采樣小格(王甘露 等，2003)，每個土壤樣分別由同一塊耕地上中心坑及4個分樣坑中地表至20 cm深處土壤，且去除表層植物及土壤內(nèi)雜質(zhì)之后等比例混合組成。研究區(qū)采集各類介質(zhì)樣品82件，其中耕地表層土壤樣64件、土壤剖面樣4件、元素異常檢查樣10件；大氣干濕沉降樣3件；成土母巖樣1件(單承恒 等，2019)，平均樣品密度為9.05點(diǎn)/km2。樣品采集后通過風(fēng)干、壓碎、過篩、拌勻、稱重和裝瓶等工序并送樣檢測。

樣品以郵寄送檢方式送至成都綜合巖礦測試中心，并按DZ/T 0258-2014、DD2005-03、《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130-2006)以及測試中心內(nèi)部質(zhì)量控制要求執(zhí)行，所有元素的分析準(zhǔn)確度和精密度合格率均為100%，各元素的報出率除Mn為99.99%外，其余各元素均達(dá)到100%。

3 耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價方法及綜合等級分布研究

3.1 研究區(qū)耕地土壤養(yǎng)分綜合評價方法及等級及分布特征

本次研究區(qū)耕地土壤養(yǎng)分綜合評價依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T0295-2016)標(biāo)準(zhǔn)，同時結(jié)合貴州省實(shí)際情況，按照貴州省耕調(diào)辦統(tǒng)一要求，選取氮、磷、鉀單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級為基礎(chǔ)(陳武 等，2010)，再按照下面公式計(jì)算土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合得分/養(yǎng)綜：

ki—氮、磷、鉀權(quán)重系數(shù)，分別為0.4，0.3和0.3；

fi—土壤氮、磷、鉀的單元素等級得分，單指標(biāo)評價結(jié)果為五等、四等、三等、二等、一等時所對應(yīng)的fi得分分別為1分、2分、3分、4分、5分。

表1 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級劃分與圖示Table 1 Comprehensible grade division and diagram of soil nutrient geochemistry

從表2可以看出：研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量以二等較豐富為主，無五等面積分布，土壤養(yǎng)分含量為二等以上的占到總面積的70%，參與研究區(qū)的土壤養(yǎng)分含量較豐富；耕地土壤肥力總體情況較好，主要評價結(jié)果如下：

表2 云巖區(qū)各村耕地土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級評價表 (單位：萬畝、%)Table 2 Evaluation of Cultivated soil nutrient geochemical comprehensible grade of each village of Yunyan district (unit: mu, %)

(1)耕地土壤養(yǎng)分總體上以較豐富土壤為主，中等次之。豐富、較豐富級面積0.771萬畝，占耕地面積比例為72.624%，其中豐富土壤主要分布在大凹村；較豐富土壤除茶店村以外，其他村均有分布；

(2)耕地土壤養(yǎng)分中等的土壤面積0.222萬畝，占耕地面積比例為20.90%，主要分布于雅關(guān)村、偏坡村和茶店村；

(3)耕地土壤養(yǎng)分較缺乏的土壤面積0.069萬畝，占耕地面積比例為6.490%，主要分布于雅關(guān)村、偏坡村；

(4)評價區(qū)耕地不存在土壤養(yǎng)分缺乏的情況。

3.2 耕地土壤環(huán)境綜合評價方法及等級及分布特征

3.2.1 耕地土壤酸堿度評價

研究區(qū)內(nèi)耕地土壤以酸性-中性為主，分布面積占評價區(qū)耕地面積的84.03%。其中酸性土壤主要分布在楊惠村和大凹村，中性土壤主要分布在大凹村、茶園村。少量耕地土壤表現(xiàn)為堿性及強(qiáng)酸性，且分布分散。

3.2.2 耕地土壤環(huán)境綜合評價方法及等級及分布特征

研究區(qū)耕地土壤中污染物含量(Ci)對照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618-2018)中的篩選值(Si)(表2)和管制值(Gi)(表3)將土壤風(fēng)險程度分為三類：

表3 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值(基本項(xiàng)目)(單位：mg/kg)Table 3 Filter value of agricultural soil pollution risk (basic project)

表4 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值 (單位：mg/kg)Table 4 Control value of agricultural soil pollution risk

Ⅰ類：Ci≤Si，無土壤污染風(fēng)險或風(fēng)險很低可忽略，應(yīng)優(yōu)先保護(hù)類；

Ⅱ類：Si

Ⅲ類：Ci>Gi，風(fēng)險較高，應(yīng)該劃為嚴(yán)格管控類。

環(huán)境綜合等級是在單指標(biāo)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級劃分基礎(chǔ)上(何邵麟，1998)，每個評價單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級等同于單指標(biāo)劃分出的環(huán)境等級最差的等級。不同等級的圖示與色號的R：G：B值同表5。

表5 土壤環(huán)境不同等級劃分及圖示Table 5 Different grade division and diagram of soil environment

云巖區(qū)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量主要評價結(jié)果如下：

圖2 云巖區(qū)耕地土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級圖Fig.2 Comprehensible grade division of cultivated soil nutrient geochemistry in Yunyan district1—行政區(qū)界線；2—村界；3—非評價區(qū)界線；4—村名；5—一等 優(yōu)質(zhì)；6—二等 良好；7—三等 中等；8—四等 差等；9—五等 劣等

圖3 云巖區(qū)耕地土壤酸堿度等級圖Fig.3 Grade of cultivated soil pH value in Yunyan district1—行政區(qū)界線；2—村界；3—非評價區(qū)界線；4—村名；5—強(qiáng)酸性 <5.0；6—酸性 50～6.5；7—中性 6.5～7.5；8—堿性 7.5～8.5；9—強(qiáng)堿性 >8.5

(1)優(yōu)先保護(hù)類的耕地占總面積的71.52%，面積為0.759萬畝。

(2)安全利用類的耕地占評價區(qū)耕地面積的28.481%，面積為0.302萬畝。造成環(huán)境綜合等級為二等的耕地面積

較大的原因是單元素鎘(Cd)、汞(Hg)、銅(Cu)評價等級較差(廖鑄敏 等，2014)。

(3)評價區(qū)不存在嚴(yán)格管控類的耕地。

通過對耕地土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級圖分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量較好，土壤環(huán)境質(zhì)量均為安全利用類及以上類型，且以優(yōu)先保護(hù)類為主。

3.3 研究區(qū)耕地土壤質(zhì)量綜合評價方法及等級及分布特征

利用依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618-2018)評價確定的土壤環(huán)境質(zhì)量結(jié)果，按《按土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T0295-2016)評價確定的土養(yǎng)分綜合質(zhì)量結(jié)果，以及規(guī)范要求的土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級含義，對耕地土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級進(jìn)行劃分，結(jié)果見表6。

圖4 云巖區(qū)耕地土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級圖Fig.4 Comprehensible grade of cultivated soil environment geochemistry in Yunyan district1—行政區(qū)界線；2—村界；3—非評價區(qū)界線；4—村名；5—優(yōu)先保護(hù)類；6—安全利用類；7—嚴(yán)格管控類

表6 耕地土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級劃分及圖示含義Table 6 Comprehensible grade division of cultivated soil environment geochemistry and diagram

評價區(qū)耕地土壤質(zhì)量總體較好，耕地土壤質(zhì)量為優(yōu)質(zhì)至中等，主要評價結(jié)果如下：

(1)評價區(qū)優(yōu)良土壤耕地占耕地總面積的65.038%，其中優(yōu)質(zhì)耕地土壤質(zhì)量分布于金關(guān)村、蔡家關(guān)村、楊惠村和安井村；良好耕地土壤質(zhì)量主要分布于雅關(guān)村、偏坡村和茶店村。

(2)除優(yōu)良土壤外，評價區(qū)內(nèi)土壤質(zhì)量均為中等，占總耕地面積的34.971%，全區(qū)均有分布。

4 富硒富鍺特色耕地分布特征

將硒(Se)>0.4 mg/kg的土壤劃定為富硒土壤的標(biāo)準(zhǔn)，通過硒(Se)元素單指標(biāo)評價及土壤環(huán)境風(fēng)險評價統(tǒng)計(jì)了云巖區(qū)評價區(qū)內(nèi)各村可安全利用的富硒耕地面積(黃春雷 等，2013；夏學(xué)齊 等，2012；酈逸根 等，2005；宋明義 等，2013；張東威，1994；王金元 等，2020；云巖區(qū)富硒耕地面積0.743萬畝，富硒耕地主要分布于云巖區(qū)西南地區(qū)楊惠村、茶園村、大凹村、金關(guān)村及蔡家關(guān)村(張光弟 等，2001)。

將鍺(Ge)>1.6 mg/kg的土壤劃定為富鍺土壤的標(biāo)準(zhǔn)，通過鍺(Ge)元素單指標(biāo)評價及土壤環(huán)境風(fēng)險評價統(tǒng)計(jì)了云巖區(qū)評價區(qū)內(nèi)各村可安全利用的富鍺耕地面積(曾妍妍 等，2017；溫漢捷 等，2020)，云巖區(qū)富鍺耕地面積0.60萬畝，占耕地面積的56.54 %。

圖5 云巖區(qū)耕地土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級圖Fig.5 Comprehensible grade of cultivated soil quality geochemistry in Yunyan district1—行政區(qū)界線；2—村界；3—非評價區(qū)界線；4—村名；5—一等 優(yōu)質(zhì)；6—二等 良好；7—三等 中等；8—四等 差等；9—五等 劣等

圖6 云巖區(qū)耕地土壤富硒分布圖Fig.6 Distribution of Se-rich cultivated land in Yunyan district1—行政區(qū)界線；2—村界；3—非評價區(qū)界線；4—村名；5—富硒耕地；6—非富硒耕地

5 結(jié)論

(1)云巖區(qū)耕地土壤養(yǎng)分總體上以養(yǎng)分較豐富和中等土壤為主，占耕地面積91.573%。其中，養(yǎng)分較豐富土壤面積0.750萬畝，占耕地面積70.62%，分布面積大，云巖區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)皆有分布；養(yǎng)分中等土壤，面積0.222萬畝，占耕地面積20.90%。

(2)云巖區(qū)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量總體良好，云巖區(qū)耕地以優(yōu)先保護(hù)類(Ⅰ類)耕地為主，其次為安全利用類(Ⅱ類)，兩類耕地面積合計(jì)1.061萬畝，占耕地面積100%，云巖區(qū)不存在嚴(yán)格管控類耕地。

(3)基本查明區(qū)內(nèi)耕地土壤酸堿度以酸性-中性為主，分布面積占評價區(qū)耕地面積的84.03%，其中酸性土壤只要分布在楊惠村和大凹村，中性土壤主要分布在大凹村、茶園村。少量耕地土壤表現(xiàn)為堿性及強(qiáng)酸性，且分布分散。

(4)云巖區(qū)特色耕地資源豐富，云巖區(qū)富硒耕地面積0.743萬畝，主要分布于云巖區(qū)西南地區(qū)楊惠村、茶園村、大凹村、金關(guān)村及蔡家關(guān)村；云巖區(qū)富鍺耕地面積0.60萬畝，占耕地面積的56.54 %。

(5)云巖區(qū)耕地土壤質(zhì)量總體上以一等優(yōu)質(zhì)土壤為主，耕地面積0.500萬畝，占耕地面積比例為47.167%，分布面積大且分散，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)皆有分布。耕地土壤質(zhì)量良好以上耕地有0.69萬畝，占耕地面積比例為65.046%。無四等差等和五等劣等耕地面積。