冀西北小流域農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查設(shè)計(jì)方案的探討
——以張家口蔚縣小棗碾村為例

楊建坤，趙澤南，郭 超，魏 民，倪克慶，高 通，王 強(qiáng)

(河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000)

河北省蔚縣小棗碾村地處冀西北，耕地土質(zhì)多以膠泥土為主，由于氣候干燥少雨使得耕地易鹽堿化[1-2]。村民靠天吃飯現(xiàn)象普遍[3]，未科學(xué)種田和因地制宜種田，農(nóng)業(yè)種類以玉米、谷子為主，缺少經(jīng)濟(jì)作物種植，因經(jīng)濟(jì)效益低而致貧，因經(jīng)濟(jì)效益低而導(dǎo)致年輕人全部外出打工，進(jìn)而造成土地荒廢。

本文針對(duì)小棗碾村的農(nóng)業(yè)地質(zhì)特點(diǎn)，通過將地質(zhì)調(diào)查、農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查、土壤調(diào)查、灌溉水調(diào)查、農(nóng)作物及配套根系土調(diào)查等手段相結(jié)合，因地制宜地對(duì)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。對(duì)其農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)特征進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，摸清農(nóng)業(yè)家底，推進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)資源合理利用、農(nóng)業(yè)規(guī)劃，服務(wù)于小棗碾村耕地資源的利用和管護(hù)，為小棗碾村農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

小棗碾村北依安定河，西傍壺流河，三面環(huán)水，東南靠山。109國道貫穿全村南北（圖1），湖積臺(tái)地—河谷地貌，海拔835~950 m[4]。湖積臺(tái)地頂部1~2 m砂泥土，不耐干旱，種植杏樹園；山坡以泥河灣組富含鈣質(zhì)亞黏土、黏土為主，滲水差不耐旱，植物不扎根，以灌木、草為主（圖1）。

土壤類型單一，主要為淡栗鈣土類、鹽化草甸土類。土地總面積為3.92 km2，農(nóng)用地面積2.91 km2，占74.46%；城鎮(zhèn)村及工礦用地面積為0.28 km2，占7.27%；交通運(yùn)輸?shù)孛娣e0.15 km2，占3.73%；水域及水利設(shè)施用地面積0.09 km2，占2.36%；其他土地面積0.48 km2，占12.2%。

農(nóng)用地中耕地面積1.79 km2，占農(nóng)用地面積61.40%；園地面積0.45 km2，占農(nóng)用地面積15.37%；林地面積0.16 km2，占農(nóng)用地面積0.06%；草地面積0.51 km2，占農(nóng)用地面積17.60%。

工作區(qū)一級(jí)構(gòu)造單元隸屬于柴達(dá)木—華北板塊，二級(jí)構(gòu)造單元屬于華北陸塊（晚三疊世后屬大興安嶺—太行山板內(nèi)造山帶），三級(jí)構(gòu)造單元屬于燕山—遼西裂陷帶，四級(jí)構(gòu)造單元屬于陽原—蔚縣沉積—火山盆地[5]。區(qū)內(nèi)主要出露中更新世郝家臺(tái)組、晚更新世馬蘭組以及全新世沖洪積物[6]（圖2）。

中更新世郝家臺(tái)組，分布于小棗碾村東側(cè)，地貌上構(gòu)成突出地表的平臺(tái)。晚更新世馬蘭組，分布于臺(tái)地頂部，地貌較為平緩。全新世沖洪積，分布于中西部地區(qū)，地貌總體平緩低洼，主要為旱地、林地、設(shè)施農(nóng)用地以及鹽堿地分布區(qū)。

2 設(shè)計(jì)原則

（1）首先對(duì)工作區(qū)開展1∶1萬地質(zhì)調(diào)查，查明區(qū)內(nèi)地質(zhì)地貌特征，為調(diào)查單元的劃分提供地質(zhì)依據(jù)；（2）以調(diào)查單元為基本單位開展調(diào)查農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查；（3）以調(diào)查單元為基本單位在全區(qū)開展1∶1萬土壤地球化學(xué)調(diào)查，大致查明工作區(qū)內(nèi)各類元素、有害元素、污染元素的分布、變化情況；（4）開展農(nóng)作物配套樣品的采集及化驗(yàn)工作，大致查明農(nóng)作物有益元素、有害元素、污染元素及其在植物中的分布狀況、富集規(guī)律等情況；（5）最后通過綜合整理分析研究，對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、土壤污染防治、特色農(nóng)產(chǎn)品的打造提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

3 總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)工作的研究內(nèi)容包括農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查、土壤地球化學(xué)調(diào)查、灌溉水調(diào)查、農(nóng)作物及配套根系土調(diào)查。

農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查、土壤地球化學(xué)調(diào)查均以地塊為基本調(diào)查單元開展工作，因此本項(xiàng)工作首要任務(wù)就是進(jìn)行地塊劃分。

3.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查設(shè)計(jì)

為大致查明農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境問題，對(duì)全區(qū)進(jìn)行1∶1萬生態(tài)環(huán)境地質(zhì)測量工作。

以地質(zhì)地貌特征為基礎(chǔ)，劃出地塊第一級(jí)邊界，本區(qū)可劃分為以馬蘭組為代表的臺(tái)地區(qū)，以郝家臺(tái)組為代表的坡地區(qū)，以全新世沖洪積物為代表的平原區(qū)。平原區(qū)可據(jù)實(shí)際地貌情況進(jìn)一步細(xì)分為亞區(qū)，如河心灘亞區(qū)、一級(jí)階地亞區(qū)等；以土地利用類型劃分第二級(jí)邊界，如耕地、園地、林地、草地等；最后以調(diào)查目的為導(dǎo)向，依據(jù)調(diào)查及表層樣取樣密度，網(wǎng)格化在土地利用現(xiàn)狀圖上(圖3)。

在每個(gè)調(diào)查單元內(nèi)均進(jìn)行農(nóng)業(yè)生態(tài)背景調(diào)查，包括土地自然性狀的調(diào)查和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的調(diào)查（圖4）。

3.2 土壤地球化學(xué)調(diào)查設(shè)計(jì)

為大致查明工作區(qū)內(nèi)各類土壤化學(xué)元素、營養(yǎng)元素和微量元素的分布。在全區(qū)開展1∶1萬表層土壤樣品采集。

3.2.1 采樣點(diǎn)設(shè)計(jì)。根據(jù)目標(biāo)需求，對(duì)不同的土地利用類型，樣品布設(shè)密度各有不同。其中耕地61件、園地12件、林地4件、草地11件，其他土地21件。特別說明住宅用地布設(shè)樣品1件，以便對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，共布設(shè)采樣點(diǎn)110點(diǎn)。

平均采樣點(diǎn)布設(shè)密度為110點(diǎn)÷3.39 km2≈32點(diǎn)/km2，滿足《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》規(guī)定的采樣密度范圍(20～64點(diǎn)/km2)要求。

3.2.2 取樣工作設(shè)計(jì)。樣品采集要求在上茬作物成熟或收獲之后，下茬作物尚未施用底肥和種植之前采集。通過采集多點(diǎn)子樣，組合成一個(gè)樣品的方法。

表層土樣的子樣均在采樣點(diǎn)周圍15 m范圍內(nèi)，等量采集3個(gè)子樣。每個(gè)采樣地塊內(nèi)的子樣需要具有相同的土壤類型，能夠代表所采集地塊內(nèi)的主體土壤。

3.3 灌溉水調(diào)查設(shè)計(jì)

為大致查明地下水對(duì)土壤元素遷移、富集、消散的途徑及農(nóng)耕對(duì)水土的污染和途徑等，對(duì)全區(qū)內(nèi)有代表性的水體進(jìn)行灌溉水樣的采集工作(平水期、枯水期各1次)。

3.3.1 采樣點(diǎn)設(shè)計(jì)。根據(jù)灌溉水天然和人工水源分布情況，收集到了“小棗碾村飲水安全井水抽樣水質(zhì)監(jiān)測報(bào)告”。故本次樣品均布設(shè)在地表水，本次工作布設(shè)水樣10個(gè)。

3.3.2 取樣工作設(shè)計(jì)。取樣工作于平水期1次、豐水期1次。即平水期壺流河2件，定安河3件；再豐水期壺流河2件，定安河3件。

3.4 農(nóng)作物、根系土調(diào)查設(shè)計(jì)

為大致了解農(nóng)作物適應(yīng)土壤及農(nóng)作物元素含量測定，需進(jìn)行區(qū)內(nèi)農(nóng)作物配套樣品（根系土、籽實(shí)）的采集工作。

3.4.1 樣品布設(shè)。采集小棗碾村有廣普性的農(nóng)作物和特色農(nóng)產(chǎn)品小米、杏扁，選取產(chǎn)品成熟季節(jié)進(jìn)行采摘，本次設(shè)計(jì)農(nóng)作物及配套根系土30件。

3.4.2 農(nóng)作物及根系土取樣工作。本次工作選取小棗碾村具有代表性的兩種經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行采集，在成熟期，一個(gè)樣點(diǎn)選3～5棵農(nóng)作物，均等選采，混合重量不少于500 g。采集量一般在1 kg左右（按檢測項(xiàng)目需求的2～3倍），用食品保鮮包封存。每一個(gè)農(nóng)作物樣采集時(shí)同步采集該農(nóng)作物的根系土樣1個(gè)，方法同表層土壤樣。

3.5 樣品分析設(shè)計(jì)

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范(DZ/T 0295—2016)》，以及打造特色農(nóng)產(chǎn)品品牌的需要。本次樣品分析種類如下。

3.5.1 表層土壤分析。有機(jī)質(zhì)、Pb、Cd、Hg、As、Cr、Zn、Ni、V、Co、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Mo、Si、F、I、Se、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、全鹽量、陽離子交換量（選測）、硫酸根。

3.5.2 灌溉水分析?？偵?、總汞、總鎘、六價(jià)鉻、總鉛、總銅、總鋅、總硒、總磷、pH、總硼、全鹽量、氯化物、硫化物、鋅、氮、氟、鉀。

3.5.3 農(nóng)作物分析。Pb、Cd、Hg、As、Cr、Se、Sn、Ni、Cu、Zn、農(nóng)作物品質(zhì)（1.小米選測5件，測蛋白質(zhì)、脂肪、維生素B1、維生素E；2.杏扁選測3件，測蛋白質(zhì)、脂肪、維生素E、谷物苯并[a]芘）；選測8件。

3.5.4 根系土分析。N、P、K、Ca、Mg、S、Cl、F、Se、As、Cd、Pb、Cr、Hg、Mo、Mn、B、Fe、Cu、Zn、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、有機(jī)質(zhì)、全鹽量、陽離子交換量、有效鐵、有效硼、有效錳、有效鋅、有效銅、有效鉬、有效硅、有效硫、有效鈣、有效鎂。

4 結(jié)論

農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查以地質(zhì)調(diào)查、農(nóng)業(yè)背景調(diào)查、土壤調(diào)查、灌溉水調(diào)查、農(nóng)作物及配套根系土調(diào)查、農(nóng)作調(diào)查為工作手段。

地質(zhì)調(diào)查面積3.39 km2,農(nóng)業(yè)背景調(diào)查110個(gè)基本單元，土壤調(diào)查110件樣品，灌溉水調(diào)查10件樣品，農(nóng)作物調(diào)查30件（杏扁10件、小米20件）及配套根系土30件。

綜上所述，對(duì)地質(zhì)調(diào)查、農(nóng)業(yè)背景調(diào)查、土壤調(diào)查的設(shè)計(jì)、灌溉水樣品的設(shè)計(jì)、農(nóng)作物及配套根系土以及樣品測試方法和內(nèi)容的設(shè)計(jì)，能夠滿足本次農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查的要求。