過埠-杰壩地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)及建議*

姜智東，李昌龍，汪成缽

（江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330001）

土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)是以表層土壤地球化學(xué)調(diào)查為主，同時(shí)兼顧大氣沉降、農(nóng)業(yè)灌溉水和主產(chǎn)農(nóng)作物微量元素的地球化學(xué)綜合調(diào)查，以綠色可持續(xù)發(fā)展的土壤地球化學(xué)理論為指導(dǎo)，以土壤基本元素含量來量化土地質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)土地資源因地制宜高效利用和成果數(shù)據(jù)的查詢及利用為目的的一項(xiàng)綜合評(píng)價(jià)工程[1]。2016～2018年，為摸清贛南蘇區(qū)土壤質(zhì)量情況，服務(wù)贛南蘇區(qū)精準(zhǔn)脫貧以及鄉(xiāng)村振興工作，由中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心組織江西省煤田地質(zhì)勘察研究院實(shí)施了“江西省贛縣沙地、崇義上堡與信豐縣油山調(diào)查區(qū)1:5 萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目。筆者根據(jù)采集的土壤樣品及分析測試結(jié)果，選取崇義縣過埠- 杰壩地區(qū)作為研究區(qū)，參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn) （ 試行）》（GB15618-2018）和《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295-2016），選擇其中的23 種元素作為評(píng)價(jià)因子。一是在劃分土壤養(yǎng)分以及土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步劃分土地質(zhì)量優(yōu)劣等級(jí)；二是根據(jù)本地經(jīng)濟(jì)作物種植以及富硒土壤的分布情況，從中優(yōu)選具有本地特色的農(nóng)業(yè)基地，建立農(nóng)業(yè)基地土地質(zhì)量檔案卡片，為研究區(qū)建設(shè)優(yōu)勢(shì)特色農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)基地、 科學(xué)利用土地資源提供科學(xué)依據(jù)[2]。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于贛州崇義縣城西北方向過埠鎮(zhèn)和杰壩鄉(xiāng)境內(nèi)，面積125 km2，含上猶江庫區(qū)水域及河流12.60 km2。區(qū)內(nèi)平均海拔+600 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫度適宜，雨量充沛，無霜期較長。農(nóng)業(yè)以水稻、油茶、臍橙為主，土壤類型以砂壤土、水稻土為主[2]。

1.2 樣品采集

研究區(qū)共采集表層土壤樣品1 056 件，樣品布設(shè)以1 km2為單位，均分成500 m×500 m 進(jìn)行網(wǎng)格化布點(diǎn)?；静蓸用芏葹?～16 個(gè)點(diǎn)/km2，平均采樣密度9 個(gè)/km2，在集中連片農(nóng)用地適量加密控制，在林地、陡坡地適度放稀。野外采集時(shí)以主樣點(diǎn)為中心，在四周20～50 m 內(nèi)采集3-4個(gè)子樣點(diǎn)，主、子樣品等重組合成一件混合樣，主樣點(diǎn)與子樣點(diǎn)一般按照“X”形分布，采樣深度0～20 cm[1、3]。另外采集湖泊底泥樣28 件、灌溉水及水系沉積物9 件、農(nóng)作物及其根系土各30 件。采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 過埠-杰壩地區(qū)土壤采樣點(diǎn)分布

1.3 樣品處理與測試

土壤樣品在室內(nèi)進(jìn)行自然風(fēng)干，碾碎后過10目篩，取500 g 篩下樣品裝袋送檢，其余樣品作副樣保存。分析測試工作由陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所完成，該單位持有中國地質(zhì)調(diào)查局多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查樣品分析測試資質(zhì)。樣品測試N、P、K2O、S、B、Se、Mo、Mn、Co、V、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH 值共15 項(xiàng)土壤養(yǎng)分元素和Cd、Cr、As、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni 共8 項(xiàng)土壤環(huán)境元素，合計(jì)23 項(xiàng)。主要分析方法為：VOL 測定N、 有機(jī)質(zhì)、堿解氮；XRF 測定P、K2O、S、Mn、Cu、Pb、Zn；OES 測定B；AFS 測定As、Hg；ICP-AES 測定Co、V、Ni、速效磷、速效鉀；ICP-MS 測試元素B。

樣品測試質(zhì)量控制分為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部監(jiān)控和外控樣監(jiān)控兩部分： 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部控制是經(jīng)隨機(jī)抽取土壤樣、 根系土、 農(nóng)作物樣品進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度、報(bào)出率、重復(fù)性檢查樣以及備異常樣重復(fù)性檢察等工作查證，合格率均達(dá)到100%；外控樣檢測均為合格，本次工作樣品測試質(zhì)量合格。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展中心研發(fā)的土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)管理與維護(hù)（應(yīng)用）系統(tǒng)軟件，建立和管理土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查原始數(shù)據(jù)。極端異常高值經(jīng)核實(shí)后方能使用，低于檢出限的數(shù)據(jù)用檢出限的一半來代替，全部數(shù)據(jù)均參與評(píng)價(jià)。

2 評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

2.1 土壤植物營養(yǎng)元素和有益元素等級(jí)劃分原則

土壤養(yǎng)分選擇氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)以及錳、銅、鋅、硼、鉬、堿解氮、速效鉀、有效磷等12 種植物營養(yǎng)元素和生命健康元素硒（Se）作為評(píng)價(jià)因子。依據(jù)評(píng)價(jià)規(guī)范的要求，土壤中養(yǎng)分元素含量劃分為一等（豐富）、二等（較豐富）、三等（中等）、四等（較缺乏）、五等（缺乏）。

在劃分土壤氮、磷、鉀單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)基礎(chǔ)上，按照下列公式（1）計(jì)算土壤養(yǎng)分綜合得分f養(yǎng)綜，劃分土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)。

式中：f養(yǎng)綜為土壤氮、磷、鉀評(píng)價(jià)總得分，1≤f養(yǎng)綜≤5；ki為氮、 磷、 鉀權(quán)重系數(shù)，分別為0.4、0.4 和0.2；fi為土壤氮、磷、鉀的單元素等級(jí)得分。單指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果為一等時(shí)fi=5、二等時(shí)fi=4、三等時(shí)fi=3、四等時(shí)fi=2、五等時(shí)fi=1。

2.2 土壤環(huán)境等級(jí)劃分原則

土壤中As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn 等8 種重金屬元素的土壤環(huán)境質(zhì)量分級(jí)評(píng)價(jià)，單一元素評(píng)級(jí)按照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）[4]，考慮土壤pH值計(jì)算該元素質(zhì)量等級(jí)。在對(duì)各評(píng)價(jià)單元進(jìn)行單指標(biāo)等級(jí)劃分后，遵照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295-2016），采用一票否決法劃分綜合環(huán)境質(zhì)量等級(jí)，即每個(gè)評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)等同于該單元最差的單指標(biāo)環(huán)境等級(jí)。

3 土壤地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)

3.1 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

過埠-杰壩地區(qū)土壤養(yǎng)分分等統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，土壤Se（硒）生態(tài)景觀界限值及分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

由表1、表2可知，研究區(qū)(不含水庫區(qū)及河流12.6 km2水面范圍) 大部分土壤大量營養(yǎng)元素N（氮）、K（鉀）、有機(jī)質(zhì)為中等以上水平，而大部分地區(qū)P（磷）為缺乏—較缺乏；Cu（銅）、Mo（鉬）和Zn（鋅）等微量養(yǎng)分元素較豐富，其中Cu（銅）較豐富以上面積84.45 km2，占全區(qū)面積75.40%；Mo 較豐富以上面積54.59 km2，占全區(qū)面積48.56%；Zn（鋅）較豐富以上面積40.92 km2，占全區(qū)面積36.40%。富硒及潛在富硒面積101.94 km2，占全區(qū)面積90.70%；其中同時(shí)富硒、富鋅土地面積達(dá)35 000 余畝，有利于區(qū)內(nèi)開發(fā)富Se（硒）和富Zn（鋅）特色農(nóng)產(chǎn)品。

表1 過埠-杰壩地區(qū)土壤養(yǎng)分分等統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 過埠-杰壩地區(qū)硒元素生態(tài)景觀界限值及分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

綜合養(yǎng)分分等統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)較豐富以上土壤區(qū)占全區(qū)的11.8%，適量區(qū)占全區(qū)的67%，較缺乏區(qū)占全區(qū)的20.25%，說明區(qū)內(nèi)土壤養(yǎng)分總體水平較好，基本滿足植物的正常生長需要，但大量營養(yǎng)元素中缺乏—較缺乏P（磷）、微量營養(yǎng)元素中缺乏B（硼）和Mn（錳），建議在全區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充含B（硼）和Mn（錳）的復(fù)合磷肥。

3.2 土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

過埠-杰壩地區(qū)土壤重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 過埠-杰壩地區(qū)土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

結(jié)果表明，研究區(qū)土壤(不含水庫區(qū)及河流12.6 km2水面范圍)基本未受到重金屬污染，土壤環(huán)境質(zhì)量總體較好，影響土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)超標(biāo)的因素主要是As（砷）、Cd（鎘）超標(biāo)。經(jīng)野外調(diào)查，大部分超標(biāo)采樣點(diǎn)均位于山林坡地，且未受到人類影響，應(yīng)屬于局部土壤背景值較高所致；過埠鎮(zhèn)南部地塊由于人類活動(dòng)密集，造成As（砷）超標(biāo)；過埠鎮(zhèn)北水庫灘涂Cd（鎘）超標(biāo)，應(yīng)與長期水產(chǎn)養(yǎng)殖及魚藥的使用有關(guān)。

過埠- 杰壩地區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)，林業(yè)、旅游業(yè)、漁業(yè)為主。土壤以一等（清潔）為主，主要農(nóng)業(yè)用地均未受到重金屬污染。

3.3 土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

過埠- 杰壩地區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 （在圖2中用軟件按圖斑直接讀取面積數(shù)據(jù)），研究區(qū)優(yōu)質(zhì)土壤面積0.31 km2，占0.28%；良好土壤面積13.27 km2，占11.80% ；中等土壤面積84.10 km2，占74.83%，研究區(qū)各地分布廣泛；差等土壤面積12.14 km2，占10.80%，差等土壤主要是由于養(yǎng)分元素P（磷）、B（硼）、Mn（錳）缺乏所致；劣等土壤面積2.57 km2，占2.29%，劣等土壤全部由于環(huán)境元素As（砷）、Cd（鎘）超標(biāo)所致。

圖2 過埠-杰壩地區(qū)土地質(zhì)量綜合等級(jí)評(píng)價(jià)

4 開發(fā)建議

根據(jù) 《無公害食品大田作物產(chǎn)地環(huán)境條件》（NY5332-2006）[5]，過埠- 杰壩地區(qū)共圈出符合無公害產(chǎn)地環(huán)境條件的面積102.44 km2（在圖3中用軟件按圖斑直接讀取面積數(shù)據(jù)），達(dá)不到無公害標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域面積9.77 km2（均不含水域面積）。通過對(duì)無公害圖斑疊加富硒標(biāo)準(zhǔn)條件，篩選出無公害富硒土壤面積69.41 km2，無公害潛在富硒土壤面積30.60 km2，合計(jì)100.01 km2，其中水田8.13 km2，園地0.58 km2，旱地0.37 km2，林地90.47 km2，自然保留地0.02 km2，灘涂0.23 km2，其他0.03 km2。

圖3 過埠-杰壩地區(qū)無公害富硒土地資源開發(fā)基地分布

根據(jù)調(diào)查評(píng)價(jià)成果，本區(qū)絕大部分土地為富硒或足硒含量的土壤。綜合考慮林區(qū)地形、土地利用、庫區(qū)管理等因素，可進(jìn)一步劃分出集中連片無公害富硒基地3 處，分別為：Ⅰ-胡屋灣重點(diǎn)富硒區(qū)，Ⅱ-長慶-園田重點(diǎn)富硒區(qū)，Ⅲ-長潭重點(diǎn)富硒區(qū)，總面積18 095 畝，其中水田4 916 畝，緩坡林12 746 畝。建議政府加快編制上述3 個(gè)富硒區(qū)土地利用專項(xiàng)開發(fā)規(guī)劃，綜合研究富硒土地資源開發(fā)的前景，加快農(nóng)作物基地建設(shè)工作，通過對(duì)這些基地的擴(kuò)容，提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，服務(wù)鄉(xiāng)村振興事業(yè)。

5 結(jié)論

1）由表1、表2可知，研究區(qū)內(nèi)農(nóng)用地土壤養(yǎng)分元素含量總體較好，土壤中N（氮）、K（鉀）、有機(jī)質(zhì)大部分為適中以上水平，P（磷）較缺乏；微量養(yǎng)分元素Se（硒）、Mo（鉬）、Cu（銅）和Zn（鋅）較豐富，B（硼）、Mn（錳）缺乏。建議在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，適量增施含B（硼）、Mn（錳）的磷肥。

2）由表3可知，研究區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量總體較好，基本未受到重金屬污染。一是在土壤重金屬單指標(biāo)中，Hg（汞）和Zn（鋅）指標(biāo)均為清潔，Cd（鎘）、As（砷）、Cr（鉻）、Ni（鎳）、Cu（銅）和Pb（鉛）等指標(biāo)以清潔為主，占比93%以上。二是區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境綜合等級(jí)以一等 （清潔）為主，占比達(dá)90.27%，二等（輕微污染）占比7.43%，三等（輕度污染）占比2.30%，無四等（中度污染）及五等（重度污染）土壤。

3）由圖2可知，研究區(qū)內(nèi)土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)以中等為主，其中優(yōu)質(zhì)土壤面積0.31 km2，占0.28%；良好土壤面積13.27 km2，占11.80%；中等土壤84.10 km2，占74.83%； 差等土壤面積12.14 km2，占10.80%，劣等土壤面積2.57 km2，占2.29%。

4）由圖3可知，研究區(qū)劃分出集中連片無公害富硒基地3 處，共18 095 畝，其中水田4 916畝，緩坡林12 746 畝。建議政府加快編制富硒區(qū)土地利用專項(xiàng)開發(fā)規(guī)劃，加快富硒水稻、高山油茶等農(nóng)作物基地建設(shè)工作，提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，服務(wù)鄉(xiāng)村振興事業(yè)。