貴州遵義匯川區(qū)耕地質(zhì)量地球化學特征及對土地整治工作的意義

孔鵬飛，劉志臣，郭 宇，任光明，王虎勝，羅永雙，姜先歡

(貴州省地礦局102地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563003)

1 引言

土地對人類食物與生存環(huán)境有著的重要影響，對土地質(zhì)量全世界都引起了高度的重視，我國人口及土地資源現(xiàn)狀，決定了我國土地資源管理方式必然由數(shù)量管護向數(shù)量、質(zhì)量并重、協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一管理方式轉(zhuǎn)變(魏洪斌，2015；丁恩俊，2007)。對土地進行全面科學的調(diào)查評價工作，掌握耕地土壤中元素含量狀況，是制定合理的耕地管護(韓會慶等，2011；張超等，2017)、開發(fā)利用方案的重要基礎(單娜娜，2010；鮑麗然等，2018；黃晶等，2015)。土地整治通過土地平整工程、灌溉與排水工程、道路工程、農(nóng)田防護與生態(tài)環(huán)境保持工程(王軍等，2003；匡麗花，2015)，使耕地理化性質(zhì)、生產(chǎn)條件等重要因素發(fā)生改變(錢鳳魁，2015)，使耕地有效面積增加，耕地質(zhì)量改善，從而提高耕地的綜合生產(chǎn)能力(劉彥，2009)，同時可以實現(xiàn)較好的社會、經(jīng)濟、生態(tài)綜合效益(Dramstad，et al，1996；Rafael，2002；Deininger，2004)。

本文以匯川區(qū)耕地土壤為主要研究對象，通過樣品采集分析，借助“土地質(zhì)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)”，對研究區(qū)耕地進行地球化學評價，同時結(jié)合研究區(qū)內(nèi)耕地利用現(xiàn)狀、立地條件、土地整治項目的開展狀況等，對評價成果在土地整治工作中的意義進行了探索研究。

2 研究區(qū)概況

匯川區(qū)地處遵義市中心城區(qū)以北，貴州高原北部，氣候較溫和，四季分明，種植主要作物為水稻、玉米、油菜、辣椒、烤煙、水果等。研究區(qū)位于揚子準地臺黔北臺隆內(nèi)，為一斷陷山間盆地，屬黔北山原向黔中丘原過渡地帶，地勢特點為西北向東南逐漸降低，呈“撮箕”狀(圖1)。北東向、北北東向褶皺為區(qū)內(nèi)構(gòu)造主體，形態(tài)較狹窄緊密，造成區(qū)內(nèi)地形起伏較大，坡耕地較多，西北部多為旱地，東南多為水田。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系、二疊系、三疊系、侏羅系等時代地層發(fā)育良好，成土母巖主要為有泥(頁)巖、白云巖、灰?guī)r等，主要土壤類型有黃壤、水稻土、石灰土、紫色土。

3 樣品采集與測試

樣品測試由貴州省地礦局中心實驗室按《生態(tài)地球化學評價樣品分析技術要求》執(zhí)行。各元素測試方法及檢出限見表1。準確度和精密度采用國家一級標準物質(zhì)進行控制，每種元素的分析準確度和精密度合格率均高于98%；每種元素報出率均高于99%。

表1 樣品元素檢出方法及檢出限

4 耕地質(zhì)量地球化學評價方法

本次評價依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T0295-2016)、《貴州省耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價總體設計》、貴州省富硒土壤評價分級標準(試行)，基于Arcgis平臺進行數(shù)據(jù)處理和圖件繪制。

4.1 評價指標與評價單元

根據(jù)土地整治項目區(qū)的遴選比較注重的土壤有機質(zhì)含量、養(yǎng)分質(zhì)量等因素，選取耕地土壤有機質(zhì)含量、養(yǎng)分質(zhì)量綜合等級、硒元素質(zhì)量進行評價研究。涉及指標包括Corg、N、P、K、Se。

評價單元為匯川區(qū)1∶5萬耕地圖斑。借助土地質(zhì)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)，運用區(qū)域生態(tài)地球化學評價數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，使用面積性調(diào)查數(shù)據(jù)進行區(qū)域生態(tài)地球化學評價原理(楊忠芳，2007；奚小環(huán)2004)，即插值法，使每個耕地圖斑都具有可以進行評價的數(shù)值。

4.2 土壤養(yǎng)分地球化學評價

依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0295-2016)、貴州省土壤富硒標準等級劃分標準(表2)，將營養(yǎng)元素指標劃分為五個等級；硒元素劃分為七個等級，其中特級、一級、二級、三級四個級別為富硒；選取氮、磷、鉀三種養(yǎng)分元素等級，按0.4、0.3、0.3的權重系數(shù)計算得出土壤養(yǎng)分地球化學綜合得分，土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級劃分(見表3)。

表2 貴州省富硒土壤劃分標準 (單位：mg/kg)

表3 土壤養(yǎng)分綜合等級劃分表

5 結(jié)果與討論

5.1 耕地土壤有機質(zhì)地球化學等級特征

匯川區(qū)耕地土壤有機質(zhì)含量總體較高(圖2，表4)，三等及以上等級耕地面積占全區(qū)比例為95.22%。一等、二等耕地主要分布于東部的板橋鎮(zhèn)、泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)、團澤鎮(zhèn)、董公寺鎮(zhèn)，中部的沙灣鎮(zhèn)，西部的山盆鎮(zhèn)。四等、五等耕地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有少量分布，其中山盆鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)、毛石鎮(zhèn)分布較多。

5.2 耕地土壤養(yǎng)分綜合等級特征

匯川區(qū)耕地土壤養(yǎng)分綜合質(zhì)量較好(圖3，表5)，一等、二等耕地占全區(qū)耕地的67.8%。山盆鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)耕地養(yǎng)分綜合等級以三等為主，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均以二等為主。四等、五等耕地主要分布在山盆鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)，其他各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有零星分布。

表4 耕地土壤有機質(zhì)等級統(tǒng)計表 (單位：公頃)

圖2 耕地土壤有機質(zhì)等級圖

圖3 耕地土壤養(yǎng)分綜合等級圖

表5 耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量等級統(tǒng)計表 (單位：公頃)

5.3 土壤中特色元素硒等級特征及富硒農(nóng)作物分布

匯川區(qū)耕地土壤硒元素含量較高，富硒耕地占全區(qū)耕地的93%，耕地硒含量等級以二級為主，三級次之，硒元素評價結(jié)果見圖4、表6。富硒耕地比例均較高，其中二疊系分布范圍較廣的山盆鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)、董公寺鎮(zhèn)、寒武系黑色巖系分布較廣的高橋鎮(zhèn)耕地富硒水平整體較高。

圖4 耕地土壤硒元素等級分布圖

表6 耕地土壤硒元素地球化學等級統(tǒng)計表 (單位：公頃)

5.4 耕地質(zhì)量評價成果對土地整治工作的意義

區(qū)內(nèi)土地整治項目一般分為三類，分別為：(1)一般土地整治項目；(2)高標準農(nóng)田建設項目，項目區(qū)條件符合高標準農(nóng)田建設標準；(3)500畝以上壩區(qū)建設項目。

由于立地條件、耕作模式以及成土母巖中元素含量的差異性等原因(張瑜，2019)，使得局部耕地土壤有機質(zhì)含量以及養(yǎng)分綜合質(zhì)量較低。通過本次工作，掌握了區(qū)內(nèi)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地的分布情況，對區(qū)內(nèi)耕地養(yǎng)分質(zhì)量有了全面的掌握，同時對耕地中硒元素的含量等級及成因和分布有了初步的了解，對區(qū)內(nèi)土地整治項目的選址和規(guī)劃設計等具有指導意義。

5.4.1 對土地整治項目選址及規(guī)劃設計的意義

土地整治工作是針對農(nóng)村地區(qū)低效利用和不合理利用的土地，通過田、水、路、林、村綜合整治，增加有效耕地面積，提高耕地質(zhì)量、改善農(nóng)村生活條件和生態(tài)環(huán)境的土地利用活動。

通過匯川區(qū)土地整治后備資源分布圖(圖5)，可知全區(qū)基本滿足土地整治條件的耕地分布情況，結(jié)合區(qū)內(nèi)耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果、以及土地整治工作的開展情況，提出以下建議：(1)在地形起伏較大、坡耕地占比較高的沙灣鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)、毛石鎮(zhèn)、松林鎮(zhèn)，在項目區(qū)的選址的實地踏勘過程中，要與地方政府相關職能部門溝通，掌握項目區(qū)最新退耕還林的資料，結(jié)合最新的生態(tài)紅線，確定項目區(qū)范圍。(2)西部的山盆鎮(zhèn)、芝麻鎮(zhèn)，耕地土壤有機質(zhì)含量以及耕地土壤養(yǎng)分綜合質(zhì)量均較其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)稍低，山盆鎮(zhèn)土地整治后備資源較多，在山盆鎮(zhèn)中東部，存在耕地土壤有機質(zhì)含量以及養(yǎng)分綜合質(zhì)量為四等的區(qū)域，建議山盆鎮(zhèn)的土地整治項目規(guī)劃設計中應布置相應的土壤培肥工程，針對性的提高土壤肥力，提高耕地質(zhì)量和產(chǎn)能。(3)區(qū)內(nèi)耕地土壤硒元素含量較高，富硒耕地比例達93%，土壤肥力較好，本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)存在富硒水稻、富硒辣椒樣品，其中東部的板橋鎮(zhèn)、泗渡鎮(zhèn)、高坪鎮(zhèn)、團澤鎮(zhèn)，水稻種植面積較大，沙灣鎮(zhèn)辣椒種植面積較大，中東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)山間谷地和丘陵分布面積較多，具有優(yōu)越的交通區(qū)位優(yōu)勢，和發(fā)展特色高效農(nóng)業(yè)的潛力(陳銘等，2018)，建議對這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地進行詳細的調(diào)查核實，對于滿足條件且未開展土地整治工作的區(qū)域，在充分征求地方政府及百姓的意見后，積極開展相關工作。

圖5 研究區(qū)土地整治后備資源分布圖(底圖來自匯川區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局)

5.4.2 對500畝以上壩區(qū)規(guī)劃建設的意義

貴州省于2019年頒布的《貴州省500畝以上壩區(qū)種植土地保護辦法》中，對500畝以上壩區(qū)種植土地的定義為：位于地形坡度小于6度的壩區(qū)范圍內(nèi)，相對集中連片的耕地、園地。保護辦法中明確了對壩區(qū)耕地的嚴格保護制度，確保壩區(qū)種植土地面積不減少，質(zhì)量不降低。

壩區(qū)為山地地區(qū)耕地資源中的精華，政府鼓勵經(jīng)營主體參與或者成立農(nóng)業(yè)合作社，通過土地流轉(zhuǎn)，對壩區(qū)耕地進行統(tǒng)一的經(jīng)營管理，實現(xiàn)機械化、規(guī)模化生產(chǎn)。通過本次工作發(fā)現(xiàn)，在沙灣鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)、泗渡鎮(zhèn)、團澤鎮(zhèn)，存在立地條件符合壩區(qū)的耕地分布區(qū)域，且這些區(qū)域耕地富硒比例均在90%以上，有機質(zhì)含量均為中等及以上等級，土壤肥力較好，調(diào)查成果可以為500畝以上壩區(qū)申報工作提供有力的支撐。同時通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中東部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中已有的500畝以上壩區(qū)、以及符合壩區(qū)條件的耕地區(qū)域，水田占比較大，但在經(jīng)營主體或者合作社的經(jīng)營下，或者原水田灌溉已無法保障，造成部分田塊荒蕪或者現(xiàn)狀地類發(fā)生了改變，無法使水田發(fā)揮出其富硒等級高、土壤肥力好的資源優(yōu)勢，建議中東部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)積極申報500畝壩區(qū)，利用政府專項獎勵性補助，對壩區(qū)排灌、交通等基礎設施進行完善升級，改善耕作條件，充分發(fā)揮壩區(qū)發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的有利條件和資源優(yōu)勢，還可以帶動周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進農(nóng)民增收。

5.4.3 對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及特色農(nóng)業(yè)規(guī)劃的意義

本次工作發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)耕地土壤中養(yǎng)分元素分布具有一定的差異性。區(qū)內(nèi)耕地土壤養(yǎng)分綜合質(zhì)量總體較好，以二等為主，其中三等及以下等級的耕地主要分布于山盆鎮(zhèn)大部、芝麻鎮(zhèn)大部、松林鎮(zhèn)中部、高坪鎮(zhèn)東部、泗渡鎮(zhèn)中東部、團澤鎮(zhèn)東部和西部。區(qū)內(nèi)大量養(yǎng)分元素中總體較缺乏的元素為鉀元素，耕地土壤養(yǎng)分綜合質(zhì)量等級較低區(qū)域的分布主要受控于鉀元素的含量。通過研究發(fā)現(xiàn)，土壤鉀元素含量較低的耕地分布區(qū)域，與二疊系龍?zhí)督M、長興組、茅口組，三疊系夜郎組、關嶺組、二橋組等地層的分布區(qū)域關聯(lián)性較強。合理補充土壤中缺乏的作物所需的元素，能提高耕地產(chǎn)能，建議在土壤養(yǎng)分綜合等級較低的區(qū)域增施鉀肥，其他區(qū)域適當補施鉀肥，從而提高土壤中速效鉀含量，促進作物增產(chǎn)，農(nóng)民增收。

本次工作在板橋鎮(zhèn)、泗渡鎮(zhèn)、團澤鎮(zhèn)采集的水稻樣品中，發(fā)現(xiàn)富硒水稻樣本，在沙灣鎮(zhèn)采集的辣椒樣品中發(fā)現(xiàn)比例較高的富硒辣椒樣本(圖4)，建議對區(qū)域內(nèi)水稻、辣椒以及其他農(nóng)作物進行進一步調(diào)查工作，查明富硒水稻、辣椒等作物的分布規(guī)律以及富硒機理，充分利用區(qū)內(nèi)富硒耕地的特色資源優(yōu)勢(侯現(xiàn)慧等，2015)，打造富硒水稻、辣椒等富硒農(nóng)產(chǎn)品品牌，促進現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

6 結(jié)論

(1)研究區(qū)耕地土壤有機質(zhì)含量總體較好，中等及以上等級耕地占比達95.22%；耕地土壤養(yǎng)分綜合質(zhì)量較好，一等、二等耕地占全區(qū)耕地的67.8%；耕地土壤硒元素含量較高，富硒耕地占全區(qū)耕地的93%，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)、特色山地農(nóng)業(yè)的潛力。

(2)通過對農(nóng)作物的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)水稻、辣椒樣品中有富硒樣本，且富硒樣品分布較集中，其中，富硒水稻樣品集中分布于板橋鎮(zhèn)、泗渡鎮(zhèn)、團澤鎮(zhèn)500畝以上壩區(qū)范圍內(nèi)

(3)耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果對土地整治工作具有重要的意義，可為土地整治的選址規(guī)劃提供精準性，也可為壩區(qū)規(guī)劃發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的土地整治工作提供科學性，特別是富硒耕地和農(nóng)作物的發(fā)現(xiàn)，還可為土地整治中特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃提供指導性。