貴州省七星關區(qū)耕地質量地球化學評價成果及意義

王小洪，張鐘華，王華斌，肖 波，劉 浩，王 艇，吳 鵬，潘有良

(貴州省地礦局117地質大隊，貴州 貴陽 550018)

1 引言

土地是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，是寶貴的不可再生的自然資源。隨著我國城市化、工業(yè)化進程不斷快速發(fā)展，土地質量問題日益凸顯(王立勝等，2012；岳蛟等，2019；張妍等，2018)，當前綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)和社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對土地質量提出了更高的要求，開展土地質量評價工作已勢在必行。目前全國已有多個省份陸續(xù)開展了土地質量調(diào)查工作(黃釗等，2017；陳玉茹等，2019)。土地質量地球化學調(diào)查是以土壤有益元素、環(huán)境元素等指標為基礎，通過其對土地基本功能的影響程度而進行系統(tǒng)研究，對土地質量進行等級劃分，達到科學量化土地質量的目的(賀靈等，2019；馬逸麟等，2015；陶春軍等，2014)。

七星關區(qū)地處烏蒙山區(qū)，國土面積3 414.91 km2，其中耕地面積1 343.33 km2(約201.50萬畝)，占全區(qū)國土面積的39.37%。500畝以上壩區(qū)11個，耕地面積約1.64萬畝，主要分布在七星關區(qū)中部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是區(qū)內(nèi)重要的糧食蔬菜基地。區(qū)內(nèi)屬于生態(tài)環(huán)境脆弱的巖溶山區(qū)，山多地少、人口眾多，是我國十四個集中連片特殊困難地區(qū)之一，也是全國新一輪扶貧攻堅的六大片區(qū)之一(何邵麟等，2017)。2017—2018年，按照土地質量地球化學調(diào)查評價規(guī)范(DZ/T 0295-2016)的要求，在七星關區(qū)開展了1∶5萬土地質量地球化學調(diào)查，評價耕地及園地面積201.50萬畝，系統(tǒng)采集了表層土壤樣、農(nóng)作物與根系土樣。本文以該數(shù)據(jù)對七星關區(qū)表層土壤養(yǎng)分、環(huán)境元素進行了統(tǒng)計分析和評價，圈定了富硒耕地資源，對農(nóng)產(chǎn)品安全性、特色性進行了評價，為該區(qū)發(fā)展特色山地高效農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

2.1 自然地理概況

2.2 區(qū)域地質概況

研究區(qū)大地構造位置位于上揚子地塊—黔北隆起區(qū)—畢節(jié)弧形褶皺帶(圖1)。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育寒武系、奧陶系、志留系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，主要發(fā)育近北東向構造。巖性主要為碳酸鹽巖與碎屑巖，少量峨眉山玄武巖分布。

圖1 研究區(qū)地質簡圖(據(jù)中國區(qū)域地質志 貴州志修改)

3 研究方法

3.1 樣品采集

3.2 分析測試

3.3 數(shù)據(jù)處理

評價軟件采用中國地質調(diào)查局發(fā)展研究中心開發(fā)的土地質量地球化學調(diào)查與評價數(shù)據(jù)管理與維護(應用)子系統(tǒng)軟件。

4 表層土壤地球化學評價

4.1 土壤酸堿度

按照DZ/T 0295—2016給出的土壤酸堿度分級標準，對全區(qū)表層土壤pH分級結果表明見表1，全區(qū)表層土壤以酸性為主，酸性土壤面積127.64萬畝，占比63.35%；其次為中性土壤，面積39.81萬畝，占比19.76%；堿性土壤面積25.19萬畝，占比12.28%；強酸性土壤及強堿性土壤占比較小，分別為4.58%、0.03%。

表1 七星關區(qū)耕地酸堿度等級統(tǒng)計

4.2 土壤養(yǎng)分質量等級

以有機質、N、P、K等元素(指標)全量作為評價指標，對其進行單指標豐缺等級劃分(表2)，在N、P、K單指標地球化學等級劃分基礎上，按N、P、K權重系數(shù)分別為0.4、0.3和0.3劃分土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級。

土壤中有機質、N、P以較豐富及以上等級為主，K中等及以上等級面積占比58.97%，較缺乏、缺乏等級面積占比41.03%。

土壤養(yǎng)分綜合質量以較豐富及以上等級為主，占比63.43%，中等等級面積占比31.46%，較缺乏及缺乏等級面積占比5.11%?？傮w上區(qū)內(nèi)土壤養(yǎng)分綜合質量較好，應繼續(xù)加強測土施肥配方，做好“控氮、穩(wěn)磷、增鉀”工作。

系統(tǒng)包含的回轉機構主要功能是控制塞規(guī)的旋轉，其具體結構如圖5所示，在原有的頂尖座基礎上安裝撥盤和步進電機。步進電機通過一對內(nèi)嚙合齒輪帶動撥盤旋轉，撥盤再通過雞心夾帶動塞規(guī)旋轉。

表2 七星關區(qū)耕地養(yǎng)分地球化學等級評價統(tǒng)計表

4.3 土壤環(huán)境質量等級

土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr對照GB15618—2018中的篩選值和管制值將土壤風險程度分為優(yōu)先保護類、安全利用類、嚴格管控類；Cu、Ni、Zn對照GB15618—2018中的篩選值將土壤風險程度分為優(yōu)先保護類、安全利用類。

在單指標劃分的基礎上，土壤環(huán)境綜合等級為各單指標劃分出的最差等級疊加。結果表明(表3)，全區(qū)Cr、Cu、Ni、Zn、Hg、As、Pb7種環(huán)境元素以優(yōu)先保護類為主；Cd以安全利用類為主，面積為171.39萬畝，占全區(qū)耕地面積的85.06%，優(yōu)先保護類、嚴格管控類面積分別為19.11萬畝、11.00萬畝，分別占全區(qū)評價面積的9.48%、5.46%。

表層土壤環(huán)境綜合質量以安全利用類為主，面積174.05萬畝，占全區(qū)評價面積的86.38%，優(yōu)先保護類、嚴格管控類面積分別為16.30萬畝、11.15萬畝，分別占全區(qū)評價面積的8.09%、5.53%。

整體而言，區(qū)內(nèi)環(huán)境元素中，Cd元素平均含量較高，形成原因應與成土母質有關，高背景區(qū)主要分布在寒武系、二疊系碳酸鹽巖成土母巖區(qū)。

表3 七星關區(qū)耕地環(huán)境地球化學等級評價統(tǒng)計表

4.4 土壤綜合質量等級

土壤綜合質量等級由GB15618—2018評價確定的土壤環(huán)境綜合等級與DZ/T 0295—2016評價確定的土壤養(yǎng)分綜合等級疊加產(chǎn)生，劃分標準見表4。

表4 土壤綜合質量等級劃分標準

結果表明(表5)，全區(qū)耕地土壤綜合質量以中等為主。中等耕地面積為177.88萬畝，占全區(qū)耕地面積的88.28%；優(yōu)質和良好耕地分別為4.91萬畝、7.30萬畝；分別占全區(qū)評價面積的2.43%、3.62%，其分布零星、分散，主要集中分布在區(qū)內(nèi)北東部靠近赤水河流域的生機、清水鋪鎮(zhèn)一帶。

表5 七星關區(qū)耕地質量地球化學綜合等級

5 富硒耕地

結果表明(圖2)，七星關區(qū)富硒耕地面積177.02萬畝，占總評價面積的87.85%，安全富硒耕地面積為165.89萬畝，占總評價面積82.38%，表明七星關區(qū)富硒資源分布廣，面積大。

表6 土壤硒養(yǎng)分等級統(tǒng)計

6 500畝以上壩區(qū)富硒耕地

壩區(qū)富硒耕地資源見表7，全區(qū)500畝以上壩區(qū)富硒耕地面積1.54萬畝，占壩區(qū)面積93.85%，安全富硒耕地面積1.52萬畝，占壩區(qū)面積93.14%，除501號壩區(qū)富硒耕地較少外，其余10個壩區(qū)富硒耕地占比較高，壩區(qū)位置詳見圖2。

表7 七星關區(qū)500畝以上壩區(qū)富硒耕地統(tǒng)計表

圖2 七星關區(qū)富硒耕地及富硒農(nóng)產(chǎn)品分布圖

7 農(nóng)產(chǎn)品安全性及富硒評價

全區(qū)共采集玉米、蘿卜、白菜、馬鈴薯和四季豆共5類農(nóng)產(chǎn)品，由表8可知，5類農(nóng)產(chǎn)品重金屬的平均含量較低，依據(jù)GB 2762—2017標準，全部農(nóng)產(chǎn)品中鉛、汞、砷、鉻含量均未超標，僅1件玉米與3件馬鈴薯鎘含量輕度超標。

采集的農(nóng)作物中8件樣品達到富硒標準(表9)，其中白菜3件，富硒率14.29%；蘿卜3件，富硒率14.29%；馬鈴薯1件，富硒率5.26%；玉米1件，富硒率2.78%。從對應采集的根系土樣來看，除1件四季豆、2件白菜與4件玉米的根系土硒含量<0.4 mg/kg外，其余農(nóng)作物樣對應的根系土含量均≥0.4 mg/kg。土壤總硒含量整體較高，但農(nóng)產(chǎn)品富硒率偏低，建議在今后的科研工作中加強土壤-農(nóng)作物硒的吸收富集規(guī)律研究。

表8 七星關區(qū)農(nóng)產(chǎn)品重金屬平均含量

表9 七星關區(qū)耕地富硒農(nóng)作物參數(shù)統(tǒng)計表

8 結論

(1)全區(qū)表層土壤養(yǎng)分綜合質量以較豐富及以上等級為主，占比63.43%。有機質、氮、磷以較豐富及以上等級為主，鉀中等及以上等級面積占比58.97%，較缺乏、缺乏等級面積占比41.03%，區(qū)內(nèi)在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應根據(jù)具體情況科學施肥。

(2)全區(qū)表層土壤以酸性為主，面積127.64萬畝，占比63.35%，土壤環(huán)境地球化學綜合等級以安全利用類為主。鎘元素等級評價以安全利用類為主，嚴格管控類面積11.00萬畝，占全區(qū)評價面積的5.46%，同時采集農(nóng)產(chǎn)品中已有1件玉米、3件馬鈴薯鎘含量輕度超標，今后應進一步加強土壤-農(nóng)作物中鎘元素遷移富集規(guī)律的研究。

(3)全區(qū)表層土壤耕地質量以中等等級為主，中等等級耕地面積為177.88萬畝，占全區(qū)評價面積的88.28%；優(yōu)質和良好等級耕地分別為4.91萬畝、7.30萬畝，分別占全區(qū)評價面積的2.43%、3.62%，其分布較為零星分散，主要集中分布在區(qū)內(nèi)北東部靠近赤水河流域的生機、清水鋪鎮(zhèn)一帶。

(4)區(qū)內(nèi)表層土壤富硒耕地177.02萬畝，占全區(qū)評價面積的87.85%，安全富硒耕地165.89萬畝，占全區(qū)評價面積的82.33%，500畝以上壩區(qū)安全富硒耕地面積1.52萬畝，占壩區(qū)評價面積93.14%，全區(qū)富硒耕地資源豐富。采集的農(nóng)產(chǎn)品中已發(fā)現(xiàn)1件玉米、3件蘿卜、3件白菜及1件馬鈴薯富硒，開發(fā)富硒特色產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

致謝：本文撰寫過程中得到何邵麟、曾昭光研究員的悉心指導，以及七星關區(qū)耕地質量地球化學調(diào)查評價項目部全體同仁的幫助，在此表示衷心感謝!