地球化學(xué)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用

諶 敏，汪新宇

（1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0三隊(duì),湖南 常德 415000；2.湖南省常德市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,湖南 常德 415000）

一般來說，地球化學(xué)主要是研究地學(xué)范疇相關(guān)的問題，但是當(dāng)大量有害元素存在，影響到農(nóng)業(yè)土壤安全和綠色基地建立，就需要把地球化學(xué)研究轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境問題?！懊褚允碁樘臁薄安目谌搿?，這些流傳了幾千年的俗語生動(dòng)地表明了食物與人類生存和健康的關(guān)系，當(dāng)前我國已基本解決溫飽問題，在此背景下，農(nóng)業(yè)類型正由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)生態(tài)（地質(zhì)）環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品安全體系的構(gòu)建受到了越來越多的關(guān)注。

農(nóng)業(yè) (廣義農(nóng)業(yè)是指農(nóng)、林、牧、漁、副)的發(fā)展受到眾多因素的制約,其中地球化學(xué)因素作為地質(zhì)背景條件已經(jīng)成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。作物依存于水和土壤,而水和土壤的形成及其化學(xué)成分又以地質(zhì)地球化學(xué)背景和環(huán)境為前提。不同的地質(zhì)地球化學(xué)背景和環(huán)境,適合種不同的作物,在我國，相當(dāng)一部分的珍貴土特產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)作物往往只生長在某種巖土體系上。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與地質(zhì)環(huán)境相輔相成，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)又不斷地改變著地質(zhì)環(huán)境。本世紀(jì)以來，隨著綠色、有機(jī)、健康理念深入人心，地球化學(xué)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的作用也就越來越明顯。

1 了解地質(zhì)背景條件，科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

農(nóng)作物的長勢、品質(zhì)等指標(biāo)與地質(zhì)環(huán)境（如巖石、土壤、灌溉水）密切相關(guān)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基地建設(shè)選址時(shí)，會(huì)綜合分析研究相關(guān)區(qū)域的1/20萬水系沉積物、區(qū)域巖石地球化學(xué)特征、土壤地球化學(xué)特征、灌溉水的理化指標(biāo)等，了解選區(qū)基本農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件，了解劃定的基本農(nóng)田和建設(shè)的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田土壤中有益元素(包括微量元素)、有害元素的含量分布，以此來明晰土地質(zhì)量問題，確定其污染邊界，為合理選擇農(nóng)作物種類提供依據(jù)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

巖石-土壤-水體-作物是一個(gè)統(tǒng)一的整體，植物的生長發(fā)育，不能缺少各自所具有的獨(dú)特的植物生理功能的微量元素,一旦作物所依存的生長環(huán)境中缺少這些微量元素則會(huì)發(fā)育不良,直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。如土壤和水源缺乏Zn、Ca元素的地區(qū)，水稻就會(huì)白葉倒苗，玉米和小麥則會(huì)減產(chǎn)；在缺乏B元素的地方，棉花蕾而不花,油菜花而不實(shí),蔬菜易爛心等等。這就是說,環(huán)境介質(zhì)中微量元素的賦存形式、含量狀況與分布組合特征在一定的程度上決定著農(nóng)作物的生長發(fā)育及其產(chǎn)量、品質(zhì)。

通過了解區(qū)域農(nóng)業(yè)地質(zhì)地球化學(xué)特征，建立土地地球化學(xué)質(zhì)量檔案，可以知道并且能夠進(jìn)一步研究所處的土地更適應(yīng)于發(fā)展哪種特色農(nóng)業(yè)，為綠色農(nóng)業(yè)基地建設(shè)實(shí)施提供科學(xué)保障。

2 因地制宜，充分利用優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地

地球化學(xué)方法發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢,與環(huán)境學(xué)、農(nóng)學(xué)相結(jié)合，可以客觀的、合理的評價(jià)農(nóng)業(yè)劣一中一優(yōu)勢地質(zhì)背景的指標(biāo),對優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地因勢利導(dǎo)、充分利用。

我國地域遼闊,發(fā)育著多種多樣的地球化學(xué)環(huán)境,一些獨(dú)特的地球化學(xué)環(huán)境已經(jīng)成為一種特殊的資源。而我們現(xiàn)在要做的就是運(yùn)用地球化學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)并充分利用這種擁有特殊資源的優(yōu)質(zhì)農(nóng)用地，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的一些富硒地球化學(xué)環(huán)境,這是因?yàn)榻?jīng)過了長期的風(fēng)化作用，富硒地質(zhì)體出露地表,構(gòu)成了富硒的巖石-土壤(水體)-作物體系,使該地區(qū)的作物也出現(xiàn)富硒的生態(tài)效應(yīng),如富硒大米、玉米、茶葉等，可以改善我國廣大缺硒地區(qū)人們的健康狀態(tài),對于防治因?yàn)槿蔽鴮?dǎo)致的克山病、大骨節(jié)病等意義重大。

因此，查明土壤中富Se、富Cr、富Zn地球化學(xué)指標(biāo)，就可以圈定優(yōu)質(zhì)特色土地區(qū)，對重要農(nóng)業(yè)名優(yōu)特產(chǎn)等進(jìn)行地質(zhì)地球化學(xué)特征研究，建立地質(zhì)地球化學(xué)模式和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究保持、繁殖和擴(kuò)大途徑，對于選擇優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種類、發(fā)展特色農(nóng)業(yè)、推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)建設(shè)和保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的發(fā)展有積極的意義。

3 科學(xué)治理，提高土地綜合效益

根據(jù)全國多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)，目前我國土地質(zhì)量的問題主要表現(xiàn)在兩方面：一是有害元素分布廣泛，導(dǎo)致一些地區(qū)農(nóng)作物有害元素超標(biāo)，如現(xiàn)在披露出來的“鎘大米”等農(nóng)作物，一旦食用，對人體危害極大；二是有益元素在廣大地區(qū)匱乏，普遍影響農(nóng)作物品質(zhì)，不利于農(nóng)作物生長，市場效益低下。這些問題之所以會(huì)產(chǎn)生，主要受到了地質(zhì)地球化學(xué)作用和人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響。

工業(yè)“三廢”，采礦、金屬冶煉，城市生活污染物排放，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥、除草劑、污水灌溉等化學(xué)物質(zhì)的大量使用，使得農(nóng)業(yè)土壤中重金屬、硝酸鹽、有機(jī)氯以及持久性有機(jī)污染物含量急劇上升，這些有害物質(zhì)具有潛伏性、不能降解和長期性等特點(diǎn)，致使農(nóng)業(yè)生態(tài)（地質(zhì)）環(huán)境遭受嚴(yán)重污染，在這種土地上種植農(nóng)作物，不僅會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，而且會(huì)跟隨食物鏈在人體內(nèi)富集，直接威脅著人類健康。根據(jù)國土部門數(shù)據(jù)顯示，中國每年受重金屬污染的糧食高達(dá)1200萬噸，這表明我國已經(jīng)進(jìn)入土壤重金屬污染集中多發(fā)期。

肥料能夠提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但是不當(dāng)使用也會(huì)帶來系列問題導(dǎo)致環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)。清潔的土壤是產(chǎn)出人類所需要健康食品的保障，當(dāng)土壤受到污染時(shí)，就需要通過適當(dāng)?shù)男迯?fù)、科學(xué)的施肥，減少其對環(huán)境介質(zhì)造成污染，促進(jìn)土地生態(tài)的自我修復(fù)。

“肥料”這種物料，主要用來調(diào)節(jié)植物與土壤間養(yǎng)分供需矛盾，為植物生長提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，其實(shí)質(zhì)上也是一種人為的土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素對作物的遷移集散的地球化學(xué)過程。肥料一般分為直接肥料和間接肥料，直接肥料指含有植物所需的營養(yǎng)元素，對植物具有直接營養(yǎng)作用的肥料；間接肥料是用來調(diào)節(jié)土壤酸堿度、改善土壤理化性質(zhì)、改良土壤結(jié)構(gòu)為主要功能的一類肥料。

在有益元素貧乏區(qū)，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)施肥能有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量。如對于豆科植物來說，施適量鉬肥可以促進(jìn)根瘤菌生長，把大氣中的氮固定下來；硼肥對油菜生長有利，能促使開花結(jié)果。促使水稻生長，增加果實(shí)的飽滿度，則可以施鋅肥；在缺鈣區(qū)為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，可以多施能改變土壤結(jié)構(gòu)的石灰。對不利人體健康和農(nóng)作物生長的化學(xué)元素提出治理方案及解決措施，如含鉛過高的農(nóng)作物對人體有害，在鉛過剩區(qū)要注意改良土壤，減少鉛含量。

“合理施肥”適度提高土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素以保障作物所需養(yǎng)分，是基于作物營養(yǎng)診斷上的。在沒有認(rèn)識當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境與土壤元素狀態(tài)的情況下，盲目播種作物與濫施肥料是有悖于科學(xué)規(guī)律的，不易達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的。

4 促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地資源的可持續(xù)發(fā)展

把地球化學(xué)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以制定出完備的發(fā)展戰(zhàn)略及解決方案，為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、基本農(nóng)田生產(chǎn)保護(hù)、土地的合理規(guī)劃和利用、生態(tài)農(nóng)業(yè)總體規(guī)劃及預(yù)測提供方向，更好地服務(wù)農(nóng)業(yè)、保護(hù)耕地。地球化學(xué)對土地資源的可持續(xù)發(fā)展也有積極意義，它可以優(yōu)化國土資源利用方式、提高土地利用價(jià)值。

政府部門在了解農(nóng)業(yè)生態(tài)（地質(zhì)）環(huán)境現(xiàn)狀及質(zhì)量變化并進(jìn)行長期實(shí)時(shí)性監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過掌握土壤中元素含量及遷移變化規(guī)律，了解土地質(zhì)量及元素在水—土壤—農(nóng)作物之間的循環(huán)特征，可以研究耕地退化、水土流失的原因，科學(xué)改良并建設(shè)一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。加緊探索制定保護(hù)和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、防治農(nóng)產(chǎn)品污染的政策和技術(shù)措施，能正確評估農(nóng)用地資源的價(jià)值，合理規(guī)劃利用土地資源，確保土地資源的可持續(xù)發(fā)展，以適應(yīng)國際農(nóng)產(chǎn)品一體化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)全球化趨勢。

5 結(jié)論

在多學(xué)科融合共同發(fā)展的大背景下，地球化學(xué)服務(wù)于農(nóng)業(yè)發(fā)展是大勢所趨，通過地球化學(xué)的思路和方法，可以更好地利用農(nóng)業(yè)環(huán)境自身凈化能力與環(huán)境的承載量為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造一個(gè)健康的環(huán)境；能為農(nóng)業(yè)區(qū)域合理規(guī)劃、生產(chǎn)布局、結(jié)構(gòu)調(diào)整、土壤污染防治、土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)提供重要的科學(xué)依據(jù)；為改善發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、安全和生態(tài)農(nóng)業(yè)做貢獻(xiàn)，對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了極大促進(jìn)作用，地球化學(xué)研究在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中前景非常廣闊。