地球化學(xué)方法在耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及其意義

郭敏

地球化學(xué)方法在耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及其意義

郭敏

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴陽 550005）

耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)通過了解和分析土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素、有益元素、有害元素在巖石—成土母質(zhì)—土壤及農(nóng)作物中分布、分配、轉(zhuǎn)化、遷移、富集（貧化）的規(guī)律。評(píng)價(jià)成果應(yīng)用于耕地分等定級(jí)、基本農(nóng)田劃定、土地整治和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。筆者研究以地球化學(xué)方法評(píng)價(jià)耕地質(zhì)量，這對(duì)種植作物的調(diào)整、農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的提高、農(nóng)業(yè)規(guī)劃等方面都具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

地球化學(xué)評(píng)價(jià)；耕地質(zhì)量；可持續(xù)利用

地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生和發(fā)展起來的邊緣學(xué)科。地球化學(xué)方法既可以服務(wù)于地質(zhì)找礦，也可以服務(wù)于生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)。通過地球化學(xué)測(cè)量總結(jié)出水系沉積物、土壤、巖石中元素的分布、分散與富集規(guī)律以及基巖中礦體的聯(lián)系，在此基礎(chǔ)得到圈出異常，通過解譯來達(dá)到找礦的目的；亦可依據(jù)元素地球化學(xué)循環(huán)理論，采取多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查方法和地球系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)路線等。

表1 元素全量分析配套方法

多年來貴州省內(nèi)斷斷續(xù)續(xù)開展的耕地地力調(diào)查工作，由于當(dāng)時(shí)配套資金、元素測(cè)試分析技術(shù)等因素影響，樣品采集密度較低，分析項(xiàng)目相對(duì)較少，同時(shí)缺乏將影響耕地質(zhì)量的地球化學(xué)要素與大氣質(zhì)量、灌溉水質(zhì)量及農(nóng)作物安全等方面的內(nèi)容聯(lián)系起來；很難達(dá)到徹底查清區(qū)域性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量的目的。借助地球化學(xué)手段，通過研究元素在元素地球化學(xué)分布、分配狀態(tài)與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系亦可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)耕地質(zhì)量的目的。

耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)工作可以掌握耕地質(zhì)量地球化學(xué)現(xiàn)狀的成因來源、生態(tài)效應(yīng)及農(nóng)產(chǎn)品安全性。以便研究和了解土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素、有益元素、有害元素在巖石—成土母質(zhì)—土壤及農(nóng)作物中分布、分配、轉(zhuǎn)化、遷移、富集（貧化）的規(guī)律。精確掌握耕地質(zhì)量狀況，為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展優(yōu)勢(shì)、特色、安全的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。

表2 元素有效態(tài)分析配套方法

1 耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法

耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)是土地資源質(zhì)量與生態(tài)管理維護(hù)的一項(xiàng)重要工作，依據(jù)營(yíng)養(yǎng)有益元素、重金屬元素及化合物、有機(jī)污染物、土壤理化性質(zhì)等影響耕地質(zhì)量的地球化學(xué)指標(biāo)，根據(jù)對(duì)耕地基本功能的影響程度，進(jìn)行的耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)評(píng)定（奚小環(huán)，2004）。耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)與耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)劃分、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及特色耕地資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)等。評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)是元素地球化學(xué)循環(huán)原理。

1.1 指標(biāo)體系

耕地在自然環(huán)境中不是獨(dú)立存在的，其地球化學(xué)狀況影響因素較多，灌溉水、大氣、成土母巖、人類活動(dòng)等都影響著其質(zhì)量狀況，耕地利用系統(tǒng)是由社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然三個(gè)系統(tǒng)相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)，涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源、生態(tài)等多方面指標(biāo)。耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)以耕地的環(huán)境生態(tài)屬性、經(jīng)濟(jì)屬性、社會(huì)屬性為主導(dǎo)展開（奚仲偉，2016）。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系必須與耕地利用系統(tǒng)相結(jié)合。

表3 元素形態(tài)分析配套方法

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)遵循系統(tǒng)性、主導(dǎo)性、差異性、定量性等原則：耕地作為一個(gè)整體生態(tài)系統(tǒng)，其質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該能全面地表達(dá)反映其自然條件、生態(tài)環(huán)境等資源利用的各個(gè)方面，系統(tǒng)的表達(dá)其質(zhì)量情況，即系統(tǒng)性原則；評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)從諸多影響耕地質(zhì)量的指標(biāo)中，選取最具代表性，且影響最深的主要因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，不僅減少評(píng)價(jià)的測(cè)試成本，亦增強(qiáng)評(píng)價(jià)工作的科學(xué)性，即主導(dǎo)性原則；耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)劃分，應(yīng)選擇含量相差大的指標(biāo),即要求系統(tǒng)全面，又要求客觀地劃分等級(jí)，即差異性原則；定量性原則以減少通過定性主導(dǎo)判斷的影響因子，將其定量化，以便提高精度，減少地區(qū)之間人為影響。

1.2 配套分析方法

1.2.1表層土壤樣品、根系土樣品、垂向剖面土壤樣品、土壤元素異常成因樣品、成土母巖樣品元素全量分析方法

根據(jù)樣品分析依據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用以等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）、等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）和X射線熒光光譜法（XRF）為主，原子熒光光譜法（AFS）、離子選擇性電極法（ISE）和容量法（VOL）等為輔的樣品元素全量分析配套方法，見表1。

1.2.2土壤有效態(tài)分析方法

土壤元素有效態(tài)分析方法等效采用LY/T系列《森林土壤分析方法》，分析方法見表2。

1.2.3土壤重金屬元素形態(tài)分析方法

表4 土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留分析方法

土壤環(huán)境元素形態(tài)分析采用《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求（試行）》（DD2005-03）附錄A中相關(guān)方法，見表3。

1.2.4土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留分析方法

土壤樣品中六六六和滴滴涕的分析采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，其技術(shù)指標(biāo)見表4。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)工作應(yīng)以環(huán)境生態(tài)指標(biāo)作為依據(jù)，以土壤養(yǎng)分有益元素、土壤有害重金屬元素、土壤酸堿度和有機(jī)質(zhì)含量等為主，以土地灌溉水和大氣干濕沉降為輔助，同時(shí)針對(duì)具體的評(píng)價(jià)單元選取特殊的指標(biāo)作為耕地質(zhì)量的參評(píng)因子（周勇等，2003）。

耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)，既要全面掌握環(huán)境影響因素，又要突出調(diào)查重點(diǎn)，既遵循主導(dǎo)性，又保證系統(tǒng)性從耕地土壤中化學(xué)元素的分布來看，既要考慮區(qū)域上與地質(zhì)背景的關(guān)系，又要考慮元素在成土母巖—深層土壤—表層土壤—農(nóng)作物間的遷移轉(zhuǎn)化。從耕地土壤化學(xué)組成對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響來看，既要考慮耕地土壤的肥力指標(biāo)，又要考慮其環(huán)境健康指標(biāo)，局部區(qū)域還要考慮特色元素指標(biāo)，因此，在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇上盡量針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行全面考慮，以保證評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性。

1.4 耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)劃分

圖1 耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)圖示與含義

在土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)基礎(chǔ)上，疊加大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)、灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)，形成耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)。它是土壤養(yǎng)分狀況、土壤環(huán)境質(zhì)量與大氣質(zhì)量、灌溉水質(zhì)量的綜合體現(xiàn)。其表現(xiàn)形式如下：

1）當(dāng)耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)圖斑較大時(shí)，在評(píng)價(jià)圖斑上，土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)以顏色示出，灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)和大氣環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)分別以十位和個(gè)位上的數(shù)字表示，即個(gè)位上的數(shù)字表示大氣環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)，十位上的數(shù)字表示灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)，耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)圖示與含義見圖1。

2）當(dāng)耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)圖斑較小時(shí)，或大氣干濕沉積物與灌溉水采集樣本點(diǎn)較少時(shí)，可不采用在圖斑上用數(shù)字表示大氣環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)與灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)的方法，只用文字或表格進(jìn)行大氣環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)、灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)的統(tǒng)計(jì)與描述。

2 耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)存在的問題

2.1 指標(biāo)體系的建立

指標(biāo)體系的建立是進(jìn)行耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的基礎(chǔ)，然而由于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)王作非常復(fù)雜，這種多樣性不僅表現(xiàn)在不同土壤組別之間，即使是同一種土壤也存在差異性，因而目前國(guó)內(nèi)外仍無明確的標(biāo)準(zhǔn)和因定的指標(biāo)和體系可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是它包含了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境在內(nèi)的一系列土地屬性等（尹君，2001；黃勇和楊忠芳，2008；鮑麗然等，2018；汪海城，2016）。

2.2 圖斑賦值問題

耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)比例尺從1∶25000到1∶2000均有涉及，是通過多種采樣介質(zhì)組成的系統(tǒng)立體評(píng)價(jià)工作（桑玲玲等，2014；曾琴琴等，2019）。圖斑賦值問題仍然為亟待要解決的的問題之一。隨著耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)工作的不斷深入，將不同調(diào)查精度的地球化學(xué)數(shù)據(jù)賦值于評(píng)價(jià)圖斑中，如何判別賦值誤差，總結(jié)出合理的評(píng)定方法是一個(gè)亟待解決的難題。

2.3 耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)成果應(yīng)用問題

耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作的目的在于應(yīng)用，要能充分發(fā)揮成果的應(yīng)用價(jià)值，成果表達(dá)是關(guān)鍵。項(xiàng)目中考慮采用目前先進(jìn)的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，按照調(diào)查資料子庫、分析評(píng)價(jià)資料子庫和圖形子庫形成耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫。使成果能廣泛應(yīng)用于全省的農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、高效山地特色農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、耕地污染防治、耕地污染修復(fù)、糧食安全、地方病防治等方面，為我省的扶貧攻堅(jiān)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)提供基礎(chǔ)服務(wù)。

3 結(jié)論與建議

耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤的可持續(xù)發(fā)展有著重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。總結(jié)出合理的耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法，依據(jù)耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出特色耕地資源開發(fā)、耕地資源管護(hù)、耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、耕地污染防治、現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展等建議，為耕地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

奚小環(huán)．2004．生態(tài)地球化學(xué)與生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)[J]．物探與化探，28(1)：10-15．

奚仲偉．2016．上海市典型地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)[D]．北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)．

周勇，田有國(guó)，任意，朱海燕．2003．定量化土地評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法探討[J]．生態(tài)環(huán)境，12(1):37-41．

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黃勇，楊忠芳．2008．中國(guó)上地質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀及展望[J]．地質(zhì)通報(bào)，5(2):207-211．

鮑麗然，李瑜，賈中民，嚴(yán)明書，鄧海．2018．鄧海耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)及應(yīng)用研究——以重慶市榮昌區(qū)為例[J]．地球與環(huán)境，46(01):96-105.

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The Application of Geochemical Method to the Cultivated Land Quality Evaluation and Its Significance

GUO Min

(The 7th General Party, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology, Guiyang 550005)

By geochemical evaluation of cultivated land quality is meant clarification of content, distribution, regularities of transformation, migration, enrichment (impoverishment) of nutrient elements, beneficial elements, harmful elements in Rock-parent material-soil and crops. The evaluation results are applied to classification and grading of cultivated land, demarcation of basic farmland, land rehabilitation and agricultural production activities. Geochemical evaluation of cultivated land quality is of great importance to adjustment of crops, increase of agricultural output and agricultural planning.

geochemical evaluation; cultivated land quality; sustainable utilization

2020-09-05

貴州省自然資源廳：貴州省黃平縣耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)（黔耕調(diào)2017-03-09）

郭敏（1987—），女，陜西省安康人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與管理工作

S153.1

A

1006-0995（2021）02-0326-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.029