四川旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土地質(zhì)量及生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)

劉亮 張杰張杰瓊周博趙相國(guó)余長(zhǎng)榮

（1.攀枝花市自然資源和規(guī)劃局，四川 攀枝花 617000；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621010；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

土地是農(nóng)、林、牧業(yè)最基本的生成資料，作為農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究的重要內(nèi)容（張鳳禹等，2010；劉應(yīng)平等，2012；付嵩等，2018），就是對(duì)土地中土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析和評(píng)估，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以為土地合理使用、農(nóng)作物種植、農(nóng)田施肥、土壤污染科學(xué)治理等提供建議和參考（Thornton，1993；張妍等，2018；羅乾周等，2019）。旺蒼縣作為革命老區(qū)，農(nóng)業(yè)是該地區(qū)的支柱，但長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)土壤的研究程度極低，缺乏對(duì)土壤養(yǎng)分的分析。在當(dāng)前脫貧攻堅(jiān)、發(fā)展特色農(nóng)業(yè)的背景之下，對(duì)該區(qū)開(kāi)展了化龍鄉(xiāng)1 ∶5 萬(wàn)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作。本次根據(jù)最新調(diào)查成果，分析該區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)特征，結(jié)合養(yǎng)分、環(huán)境、質(zhì)量對(duì)其劃分等級(jí)。以期為土地資源的改良并合理、高效利用、維持土地資源的可持續(xù)提供依據(jù)（黃勇和楊忠芳，2009），為革命老區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和脫貧攻堅(jiān)提供參考。

1 地質(zhì)背景及樣品采集

化龍鄉(xiāng)位于四川盆地北緣、米倉(cāng)山南麓，屬于構(gòu)造侵蝕中山地貌，距旺蒼縣41 km。地層為白堊系劍門關(guān)組（K1jm）和漢陽(yáng)鋪組（K1h）；構(gòu)造變形表現(xiàn)為典型的地臺(tái)型開(kāi)闊褶皺。屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，溫暖潮濕、雨量充沛、四季分明、冬干少雨、夏熱多雨，年均氣溫16.2℃，年均降水量1209 mm。紫紅色砂泥巖等構(gòu)成了研究區(qū)的成土母巖，土壤耕作層厚12～18 cm，pH 6.8～7.1，有機(jī)質(zhì)含量1.2%～2.3%。種植玉米、水稻、油菜為主，部分柑橘、茶樹(shù)等作物。

本次研究共采集表層土壤樣品300 件；重復(fù)樣樣品9 件；根系土樣品40 件；挖掘縱向剖面10 個(gè)，采集縱向剖面分層土壤樣100 件。送實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析樣品449 件，測(cè)試單位為中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所分析測(cè)試中心。將樣品在50～60℃恒溫干燥箱內(nèi)烘干，采用瑪瑙球磨機(jī)研磨至-0.074 mm（-200 目）。分析配套方案為Pb、Cr、Cu、Zn、P2O5、K2O、Na2O、CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Mn、S、Ga 采用X 熒光光譜法測(cè)定；Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、Mo、I 采用等離子質(zhì)譜儀法測(cè)定；F 運(yùn)用離子選擇性電極法測(cè)定；原子熒光光譜法測(cè)定As、Hg、Se、Ge；凱式定氮法測(cè)定N；氧化熱解-點(diǎn)位法測(cè)定有機(jī)質(zhì)。土壤中除Ge 元素報(bào)出率為99.78%，其余各元素的報(bào)出率均為100%，滿足規(guī)范要求（表1）。

2 參數(shù)統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)方法

土地地球化學(xué)質(zhì)量評(píng)估工作非常復(fù)雜，評(píng)估單元是土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估的最小空間單元，也是土地質(zhì)量評(píng)估的核心內(nèi)容（王洪翠等，2008），評(píng)價(jià)單元的選擇決定了對(duì)土地質(zhì)量評(píng)估是否合理。依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估技術(shù)要求（試行）》，本次研究將土壤類型圖、土地利用現(xiàn)狀圖和地貌圖疊加形成綜合單元評(píng)價(jià)圖，劃分評(píng)估單元。

2.1 土壤質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)

（1）評(píng)價(jià)單元賦值

土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)、土壤環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)與土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分的最小空間單位為評(píng)價(jià)單元。當(dāng)評(píng)價(jià)單元中有1 個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)即為該評(píng)價(jià)單元的數(shù)據(jù)；當(dāng)評(píng)價(jià)單元中有2個(gè)以的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值對(duì)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行賦值。當(dāng)單元中沒(méi)有評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)時(shí)，用插值法或?qū)傩再x值法獲得每個(gè)評(píng)價(jià)單元相應(yīng)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)插值時(shí)，一個(gè)網(wǎng)格或一個(gè)圖斑中有2 個(gè)以上數(shù)據(jù)時(shí)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)平均，用原始數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值。對(duì)通過(guò)插值獲得的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)圖斑，應(yīng)在成土母質(zhì)、土壤類型、土地利用現(xiàn)狀等方面與相鄰圖斑土壤實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)明顯不合理的數(shù)據(jù)查找原因。

（2）土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)

土壤中氮、磷、鉀、硼、鉬、錳、銅、鐵、鋅、硒等元素的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是在按照全國(guó)A 層土壤元素含量進(jìn)行劃分（表2、3）。據(jù)此進(jìn)行土壤單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分。

表1 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤樣元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤中養(yǎng)分指標(biāo)及等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤硒等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)值

在氮、磷、鉀土壤單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分基礎(chǔ)上，按照如下公式計(jì)算土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合得分f養(yǎng)綜。

式（1）中，f養(yǎng)綜為土壤N、P、K評(píng)價(jià)總得分，其值在1～5 之間；Ki為N、P、K權(quán)重系數(shù)，分別為0.4、0.4 和0.2；fi分別為土壤N、P、K的單元素等級(jí)得分。5 等、4 等、3 等、2 等、1 等所對(duì)應(yīng)的fi得分分別為1、2、3、4、5 分。土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級(jí)劃分見(jiàn)表4。

表4 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤養(yǎng)分綜合等級(jí)劃分表

2.2 土壤環(huán)境化學(xué)等級(jí)

土壤環(huán)境評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最常用的方法之一（Zhang et al.，2018）。土壤中砷、鎘、鉻、鉛、汞、鎳、銅、鋅和六六六、滴滴涕的環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)同GB15618 中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（陳丹青和謝志宜，2012）。計(jì)算土壤污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)Pi：Pi=Ci/Si，式中，Ci為土壤中i指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度；Si為污染物i在GB15618 中給出的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。按照土壤單項(xiàng)污染指數(shù)環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)劃分界限值，各評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)等同于單指標(biāo)劃分出的環(huán)境等級(jí)最差的等級(jí)。如As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn 劃分出的環(huán)境地球化學(xué)等級(jí)分別為4 等、2 等、3 等、2 等、2 等、3 等、2 等和2 等，評(píng)價(jià)單元的土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級(jí)為4 等（表5）。

表5 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤環(huán)境等級(jí)劃分界限

表6 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤質(zhì)量綜合等級(jí)劃分表

2.3 土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)

利用土壤養(yǎng)分指標(biāo)將土壤分為豐富、較豐富、中等、較缺乏、缺乏（黃勇和楊忠芳，2009）；利用土壤環(huán)境指標(biāo)將土壤分為清潔、輕度污染、中度污染、重度污染（武春林等，2019），將調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量劃分為一等至五等共5 個(gè)等級(jí)（表6）。

2.4 土壤質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)統(tǒng)計(jì)與適宜性評(píng)價(jià)

依據(jù)養(yǎng)分元素或有害元素異常組合與分布特征，查明土壤中異常元素來(lái)源及遷移途徑。結(jié)合農(nóng)作物各項(xiàng)有益與有害元素分析結(jié)果，從生態(tài)效應(yīng)方面對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行地球化學(xué)適宜性評(píng)價(jià)，按照土壤質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)分布，分別統(tǒng)計(jì)不同土壤類型、利用方式和成土母質(zhì)所占面積和比例。

3 土壤評(píng)價(jià)

3.1 土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)

土壤養(yǎng)分是土壤的基本屬性和本質(zhì)特征，是土壤為植物生長(zhǎng)供應(yīng)和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣、熱量的能力（石小華等，2006；吳宇等，2007；李娟，2007），是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的綜合反映（周國(guó)華等，2015，趙燕等2020）。研究區(qū)土壤養(yǎng)分、環(huán)境綜合評(píng)價(jià)見(jiàn)表7。

表7 旺蒼縣化龍鄉(xiāng)土壤養(yǎng)分、環(huán)境、土地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

（1）大量元素P、K

P 以四等土壤為主（圖1），面積為19.61 km2；次為三等和五等土壤，面積分別為5.66 km2、6.11 km2；一等和二等土壤小面積分布在化龍埡南面及油樹(shù)埡附近，分別為0.14 km2、0.48 km2。K 以二等土壤為主（圖2），面積21.72 km2；次為三等土壤，面積為9.07 km2；一等和四等土壤零星分布，一等土壤分布在亭子村東部、石川村中咀水庫(kù)及油樹(shù)埡附近，面積1.07 km2，四等土壤分布在石川村肖家河及石埡村油樹(shù)埡西面，面積0.16km2。

（2）中量元素

中量元素等級(jí)評(píng)價(jià)圖顯示（圖3～5）。CaO 以四等土壤為主，面積為21.40 km2，次為三等土壤，面積為9.12 km2；二等土壤零星分布，面積為1.24 km2；一等土壤面積僅為0.02 km2，分布化龍村南面；五等土壤面積為0.23 km2，分布在石川村肖家河及石埡村油樹(shù)埡西面。MgO 以一等、二等土壤為主，面積分別為7.35 km2、17.02 km2，含量較豐富；三等土壤含量適中，面積為7.24 km2；四等土壤分布于肖家河，面積為0.40 km2。S 以二等、三等土壤為主，面積分別為10.68 km2、13.52 km2；一等土壤分布在石埡村油樹(shù)埡及石川寨—觀音堂東面，面積為2.64 km2；四等土壤面積為4.05 km2；五等土壤面積為1.13 km2，分布在茅草坪、中咀水庫(kù)、斷埡子及肖家河附近。

（3）微量元素

微量元素等級(jí)評(píng)價(jià)圖顯示（圖6～10）：B 以二等、三等土壤為主，面積分別為6.67 km2、9.06 km2；一等土壤分布在奶頭寨一帶，面積為3.75 km2；四等土壤面積為4.05 km2；五等土壤面積為2.17 km2。

TFe2O3以一、二等土壤為主，面積分別為7.32 km2、17.70 km2；三、四等面積分別為5.48 km2、1.41 km2；五等面積僅0.09 km2。Cu 一等土壤在單青梁及化龍埡呈帶狀分布，面積為6.61 km2；二、三、四、五等面積分別為15.30 km2、5.82 km2、3.81 km2、0.46 km2。Zn 以二等土壤為主，面積為16.57 km2，一等和三等面積分別為6.62 km2、6.74 km2；四等、五等土壤在茅草坪及肖家河零星分布，面積分別為1.86 km2、0.23 km2。Mo 以五等土壤為主，面積14.92 km2；三、四等面積分別為4.38 km2、9.59 km2；一、二等土壤零星分布在彭家灣水庫(kù)南及中咀水庫(kù)，面積分別為0.90 km2、2.21 km2，占6.99%。

（4）健康元素

硒對(duì)人體健康具有重要作用（王顯煒等，2018），鍺能夠使人體體能保持充足的氧氣，尋找富Se、Ge 成為當(dāng)今熱點(diǎn)（程柱生，2017；呂林等，2019，孫厚云等，2020，段軼仁等，2020）。健康元素Ge、Se 等級(jí)評(píng)價(jià)圖顯示（圖11～12）。Ge 以五等土壤為主，面積15.20 km2；一等到四等面積分別為3.78 km2、3.35 km2、5.07 km2、4.61 km2；一等和二等土壤分布在旱地及茶園中，具富Ge 土壤。Se 以三等、四等土壤為主，面積分別為9.52 km2、19.57 km2；次為五等，面積為2.89 km2；無(wú)一等土壤；二等面積為0.04 km2，土地種植柑橘；三等土壤分布在茶園及果園。

（5）土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)圖（圖13）沒(méi)有豐富的土壤分布。二等土壤面積為3.69 km2，占11.52%，分布在5 個(gè)片區(qū)，石埡村中部及油樹(shù)埡，用地類型為茶園及果園，種植綠茶、柑橘；化龍村北面及東面，用地類型為茶園及果園，種植綠茶、柑橘；長(zhǎng)樂(lè)村南面，用地類型為旱地及水田，種植水稻及玉米；亭子村東面，用地類型為旱地及水田，種植水稻及玉米；石川村中咀水庫(kù)東面，用地類型為茶園及果園，種植綠茶、柑橘及李子；三等土壤面積為25.96 km2，占81.13%，分布廣泛。四等土壤面積2.35 km2，占7.37%，分布在茅草坪、肖家河及斷埡子。五等土壤面積為0.01 km2，占0.03%。

3.2 土壤環(huán)境評(píng)價(jià)

土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)顯示（圖14）。一等清潔土壤面積為0.93 km2，用地類型主要為林地，在石埡村中部及南部，種植綠茶、柑橘；石川村斷埡子，用地類型為園地及茶園，種植綠茶及柑橘。二等輕微污染土壤分布廣，面積為17.32 km2，占54.11%。三等輕度污染土壤面積13.63 km2，占42.55%，用地類型為旱地及水田。四等中度污染土壤面積為0.08 km2，占0.25%，分布于石埡村奶頭寨垃圾場(chǎng)附近，主要為重金屬鎘及鎳污染。

3.3 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

圖1 P 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖2 K 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖3 CaO 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖4 MgO 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖5 S 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖6 B 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖7 TFe2O3 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖8 Cu 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖9 Zn 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)顯示（圖15、表6），一等優(yōu)質(zhì)土壤面積為0.02 km2，占0.06%，分布于亭子村東面，土地利用類型以旱地及水田為主，種植水稻及玉米，地形坡度等級(jí)15°～25°，以梯田為主，土壤清潔，養(yǎng)分豐富。

二等良好土壤面積為0.44 km2，占1.37%，分布在3 個(gè)片區(qū)：石埡村中部，土地利用類型以水田及旱地為主，部分地方有園地，種植水稻、小麥、玉米、柑橘、核桃及綠茶，地形坡度3°～6°，土壤清潔，養(yǎng)分中等—較豐富。石埡村南面，土地利用類型旱地及水田，種植水稻及油菜等，地形坡度等級(jí)15°～25°，出露白堊系劍門關(guān)組一段（K1jm1）砂巖，土壤清潔，養(yǎng)分中等。亭子村北部，土地利用類型以園地為主，種植柑橘，地形坡度6°～15°，土壤清潔，養(yǎng)分中等—較豐富。

圖10 Mo 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖11 Ge 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖12 Se 分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖13 養(yǎng)分綜合分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖14 環(huán)境綜合分級(jí)評(píng)價(jià)圖

圖15 土壤質(zhì)量綜合分級(jí)評(píng)價(jià)圖

三等中等土壤面積為17.84 km2，占55.78%，環(huán)境輕微污染，養(yǎng)分較缺乏。四等差等土壤面積為13.64 km2，占42.61%，環(huán)境輕度污染，養(yǎng)分較缺乏。五等劣等土壤面積為0.08 km2，占0.25%，環(huán)境污染，養(yǎng)分缺乏，分布在奶頭寨，土地利用類型為水田及旱地，局部林地，地形坡度15°～25°。

4 土地利用規(guī)劃建議

4.1 合理利用土地資源

山、水、林、田、湖、草，建設(shè)用地要合理規(guī)劃，充分發(fā)揮規(guī)劃引領(lǐng)統(tǒng)籌作用，助推鄉(xiāng)村振興。化龍鄉(xiāng)主要農(nóng)用地類型包括水田、旱地、茶園和果園地，各類土地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表8。根據(jù)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估，將土壤分為5 個(gè)等級(jí)，與水田、旱地和果園地進(jìn)行疊加，篩選出適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地（圖16）和建設(shè)用地。其中劣等（五級(jí)）土地重金屬存在中度—重度污染，面積約7.5 hm2，占0.23%，建議改造成建筑用地，合理規(guī)劃為新農(nóng)新村安置點(diǎn)、農(nóng)村公共設(shè)施用地及鄉(xiāng)村道路的修建。

圖16 不同用地類型適宜性評(píng)價(jià)圖

4.2 綠色農(nóng)業(yè)用地規(guī)劃

優(yōu)質(zhì)（一級(jí)）土地可適于發(fā)展有機(jī)、綠色食品，面積1.3 hm2，占0.04%。良好（二級(jí)）土地可適于發(fā)展無(wú)公害食品，面積28.5 hm2，占0.89%。中等（三級(jí)）土地種植較為安全，面積784.1 hm2，占24.50%。較差（四級(jí)）土地重金屬存在輕度污染，較差農(nóng)業(yè)用地面積807 hm2，占25.21%，可適當(dāng)發(fā)展林業(yè)。針對(duì)安全種植區(qū)及輕度污染區(qū)要合理地規(guī)劃土地、利用土地，提高土地質(zhì)量，向無(wú)公害食品產(chǎn)業(yè)的農(nóng)用地轉(zhuǎn)變。

表8 不同用地類型適宜性評(píng)價(jià)

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)土壤養(yǎng)分中TFe2O3豐富（一等），Zn、Cu、MgO、K 較為豐富（二等），B、S 中等（三等），P、CaO、Se 較為缺乏（四等），Ge、Mo 缺乏（五等），局部具富Ge 土壤；綜合養(yǎng)分評(píng)價(jià)顯示，二等土壤面積為3.69 km2，占11.52%，三等土壤面積為25.96 km2，占81.13%。四等土壤面積2.35 km2，占7.37%。

（2）環(huán)境評(píng)價(jià)顯示，一等清潔土壤面積為0.93 km2，二等輕微污染土壤面積為17.32 km2，占54.11%。三等輕度污染土壤面積13.63 km2，占42.55%。四等中度污染土壤面積為0.08 km2。土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)一等優(yōu)質(zhì)土壤面積為0.02 km2；二等良好土壤面積為0.44 km2；三等中等土壤面積為17.84 km2，占55.78%；四等差等土壤面積為13.64 km2，占42.61%；五等劣等土壤面積為0.08 km2。

（3）針對(duì)安全種植區(qū)及輕度污染區(qū)要合理地規(guī)劃土地、利用土地，提高土地質(zhì)量，向無(wú)公害食品產(chǎn)業(yè)的農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?；堗l(xiāng)優(yōu)質(zhì)（一級(jí)）土地可適于發(fā)展有機(jī)、綠色食品。良好（二級(jí)）土地可適于發(fā)展無(wú)公害食品。中等（三級(jí)）土地種植較為安全。較差（四級(jí)）土地可適當(dāng)發(fā)展林業(yè)。劣等（五級(jí)）土地可改造成建筑用地。