土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查進展與展望

土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查進展與展望摘要：土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評價是以表層土壤地球化學(xué)調(diào)查為主，同時兼顧大氣沉降、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綜合評價工程。參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）和《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T0295-2016），選擇其中的23種元素作為評價因子。一是在劃分土壤養(yǎng)分以及土壤環(huán)境質(zhì)量等級的基礎(chǔ)上，進一步劃分土地質(zhì)量優(yōu)劣等級；二是根據(jù)本地經(jīng)濟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)。關(guān)鍵詞：土地質(zhì)量；地球化學(xué)；調(diào)查進展引言土壤是珍貴的自然資源，是農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)要素，也是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)依托。近年來，全國土壤重金屬污染問題逐漸突出，在部分區(qū)域已經(jīng)影響到食品安全。農(nóng)業(yè)種植生態(tài)和土壤環(huán)境問題日益顯現(xiàn)，根據(jù)調(diào)查走訪，研究人員了解到某縣出產(chǎn)的重金屬超標(biāo)，當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物，出現(xiàn)污染已經(jīng)嚴重影響農(nóng)民的生活，因此，在該區(qū)開展土壤質(zhì)量評價工作，可以查清局部污染問題的根源，以期為該區(qū)土壤環(huán)境改善、土壤保護提供依據(jù)。1研究區(qū)概況研究區(qū)位于某省北部，是非常重要的政治、經(jīng)濟、文化中心。地理位置東經(jīng)106°42'107°08'，北緯27°33'27°48'。研究區(qū)平均海拔978m，地勢從西北向東南逐漸降低，構(gòu)成半環(huán)形特征，地貌西部、東部以丘陵為主，東部、中部和南部以河谷盆地為主。研究區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，四季宜人。全區(qū)國土面積601.30km2，土地161.59km2，占國土面積的26.87%，其中旱地101.60km2，占土地面積的62.88%，水田59.72km2，占土地面積的36.96%。2樣品采集與數(shù)據(jù)處理根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（以下簡稱《評價規(guī)范》），采樣點布設(shè)于１︰５萬土地利用類型圖上，共采集９４２件表層土壤樣品及３３件農(nóng)作物樣品，采樣密度９．４點／ｋｍ２。樣品分析工作由中國冶金地質(zhì)總局西北地質(zhì)勘察院實驗室承擔(dān)。各分析方法檢出限、報出率、精密度、準(zhǔn)確度、重復(fù)性檢驗及異常點抽查等質(zhì)量指標(biāo)均達到規(guī)范要求。數(shù)據(jù)報出后，以中國地質(zhì)調(diào)查局西安礦產(chǎn)資源調(diào)查中心制作的土地利用類型圖為底圖，利用ＧｅｏＩＰＡＳＶ４．２化探專業(yè)版軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖件繪制。土壤樣品在室內(nèi)進行自然風(fēng)干，碾碎后過10目篩，取500g篩下樣品裝袋送檢，其余樣品作副樣保存。分析測試工作由地質(zhì)礦產(chǎn)實驗研究所完成，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、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值共15項土壤養(yǎng)分元素和Cd、Cr、As、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni共8項土壤環(huán)境元素，合計23項。主要分析方法為：VOL測定N、有機質(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)量控制分為實驗室內(nèi)部監(jiān)控和外控樣監(jiān)控兩部分：實驗室內(nèi)部控制是經(jīng)隨機抽取土壤樣、根系土、農(nóng)作物樣品進行準(zhǔn)確度和精密度、報出率、重復(fù)性檢查樣以及備異常樣重復(fù)性檢察等工作查證，合格率均達到100%；外控樣檢測均為合格，本次工作樣品測試質(zhì)量合格。3土壤地球化學(xué)特征根據(jù)1∶25萬多目標(biāo)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計表層土壤各元素含量特征（表1），顯示區(qū)內(nèi)重金屬元素As、Cr、Cu元素平均含量高于高安市表層土壤背景值，Hg、Cd、Pb低于背景值，Zn、Ni平均含量與背景值相當(dāng)；土壤酸堿度（pH值）的標(biāo)準(zhǔn)離差8.29，變化起伏不大，表明區(qū)內(nèi)表層土壤總體為酸性，局部略顯中性；從地球化學(xué)元素的變異系數(shù)來看，除元素Mn以外其他元素呈均勻分布。區(qū)內(nèi)主要的重金屬元素Hg、Cd、Pb含量較低，僅Cr含量略高于背景值，對環(huán)境質(zhì)量彯響不大。的特種土壤資源是以富硒土壤資源為主（余忠珍和謝振東，2013）。特種元素Se的最高含量為0.79mg/kg；最低含量為0.20mg/kg；而平均含量為0.37mg/kg。Se元素皆呈現(xiàn)均勻分布，有利于土壤資源的開發(fā)利用。根據(jù)1∶25萬多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查所取得的表層土壤元素分析測試結(jié)果，依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-95》的要求和土壤類級劃分標(biāo)準(zhǔn)，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價法，研究區(qū)表層土壤污染程度評價結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)Ⅰ類土壤面積為96.08km2，Ⅱ類土壤面積為108.66km2，Ⅲ類土壤面積僅為5.09km2，其中Ⅰ、Ⅱ類土壤面積占總面積97.57％，Ⅲ類土壤僅占2.43％，說明區(qū)內(nèi)表層土壤環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良。Ⅲ類土壤分布于研究區(qū)南部、西部一帶以及東部小面積區(qū)域。表1表層土壤元素地球化學(xué)參數(shù)特征表4研究方法運用傳統(tǒng)地球化學(xué)手段，以1．12個/km2的密度進行表層土壤樣品采集.采樣時選擇具有代表性的地塊，合理避開村莊、道路、工廠、垃圾堆放點、建筑用地及其他人為干擾較強的地方，確保采樣質(zhì)量.取土壤0～20cm連續(xù)土柱，用竹片削去采集污染面后放入樣袋封存，樣品原始重量大于1000g.共采集樣品453件，在室溫條件下自然風(fēng)干后過20目尼龍篩，按4km2組合成一個分析樣的原則，用四分法取200g樣品封存于聚乙烯瓶中送實驗室分析，組合得到分析樣品97件.在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心進行樣品分析，準(zhǔn)確度采用土樣監(jiān)控分析測試的國家一級標(biāo)準(zhǔn)，精密度使用重復(fù)樣法進行監(jiān)測，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)合格率和重復(fù)樣相對雙差合格率均為100％，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠.5土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查進展與展望5.1污染源追溯對土壤質(zhì)量綜合指標(biāo)評價結(jié)果進行直觀分析，土壤質(zhì)量等級由南向北逐漸升高，且四等以上區(qū)域沿某河流向北延申，而該河流是周邊農(nóng)田的主要灌溉水來源，因此，研究人員首先將污水灌溉作為主要線索進行污染源追溯。沿主要灌溉渠向北追索，至某村后發(fā)現(xiàn)此地周邊有一處大型化工廠，且村民正在將水稻改種為中藥材等其他經(jīng)濟作物，初步認定此地為污染較嚴重區(qū)域。為確定污染情況，研究人員以此地為核心采集表層土壤樣品１０件，農(nóng)作物樣品４件（籽實、根、莖、葉各一件），并沿灌溉渠以１點／ｋｍ的密度采集表層土壤樣品３件，此次采樣工作距第一次在該區(qū)域附近采樣間隔約３個月。根據(jù)樣品分析結(jié)果，研究人員首先通過土壤背景值進行對比分析。土壤地球化學(xué)背景值是指自然應(yīng)力和人類活動共同作用影響下區(qū)域土壤的量值，以表層土壤元素含量表征。背景值的求取首先對數(shù)據(jù)頻率分布形態(tài)進行正態(tài)檢驗，服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布的，分別用算術(shù)平均值和幾何平均值代表背景值；不服從正態(tài)分布的，則按算術(shù)平均值加減３倍標(biāo)準(zhǔn)離差反復(fù)剔除后，其平均值代表背景值。5.2改善土地土壤養(yǎng)分缺乏狀況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)部分土地土壤存在一定的養(yǎng)分缺乏狀況，養(yǎng)分較缺乏、缺乏這兩種類型的土地占比分別為3.51%、0.11%，缺乏區(qū)域主要以缺鉀、缺磷為主，當(dāng)然各個地區(qū)之間也存在著一定的差別，應(yīng)當(dāng)根據(jù)各區(qū)域的元素缺乏情況及分布范圍，制定相應(yīng)的肥料補施方案，有針對性的改善其元素缺乏狀況。在補施的過程中應(yīng)當(dāng)充分注意相關(guān)土地中的土壤養(yǎng)分含量變化，具體對肥料補施方案進行及時的調(diào)整，從而保障補施效果。對于缺乏大量元素的土地，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡亓λ剑瑢⒌租浄柿系氖┯帽壤{(diào)整到適宜水平，同時還要搭配使用有機肥料進行補施。對于微量元素缺乏的土地，可以適當(dāng)施用微肥。對于兩類元素均缺乏的土地，需要進行相應(yīng)的分析計算，從而確定最佳補施方案。建議建立土壤、農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)肥、農(nóng)藥等的經(jīng)常性安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，科學(xué)標(biāo)定每寸土地，確保食品原產(chǎn)地安全，促進土地資源管理和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展。5.3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），地區(qū)共圈出符合無公害產(chǎn)地環(huán)境條件的面積102.44km2，達不到無公害標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域面積9.77km2通過對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69.41km2，無公害潛在富硒土壤面積30.60km2，合計100.01km2，其中水田8.13km2，園地0.58km2，旱地0.37km2，林地90.47km2，自然保留地0.02km2，灘涂0.23km2，其他0.03km2。根據(jù)調(diào)查評價成果，本區(qū)絕大部分土地為富硒或足硒含量的土壤。建議政府加快編制上述3個富硒區(qū)土地利用專項開發(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，通過對這些基地的擴容，提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，服務(wù)鄉(xiāng)村振興事業(yè)。5.4土壤類型與富硒土壤研究區(qū)不同土壤類型的硒含量差異較大。土壤硒含量具有石質(zhì)土＞黃棕壤＞黃褐土＞黃壤＞石灰?guī)r土＞粗骨土＞紅壤＞紫色土＞水稻土＞潮土＞棕壤的特點。其中，石質(zhì)土硒含量最高，平均值為0．767mg/kg;黃褐土硒含量最低，僅為0．280mg/kg;其他土類硒含量為0．309～0．725mg/kg。根據(jù)富硒比例來看，區(qū)內(nèi)富硒土壤主要與紅壤、石灰?guī)r土、粗骨土關(guān)系密切。土壤類型主要受成土母質(zhì)、氣候、地形地貌、植被等因素影響，土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)差異則影響土壤硒含量。區(qū)內(nèi)石質(zhì)土主要分布于正長/堿長花崗巖分布區(qū)，成土?xí)r間短，土壤中含有從巖石崩解而來的大量半風(fēng)化物，在很大程度上保留了母巖的特性，尤其是化學(xué)性狀受母巖影響很大;黃棕壤、黃壤呈酸性，有機質(zhì)含量高，且繼承了母質(zhì)特征;石灰?guī)r土有機質(zhì)含量相對較高，質(zhì)地相對黏重，故上述類型的土壤硒含量相對較高。水稻土、潮土透水性及透氣性較好，土壤硒相對易流失，長期耕作導(dǎo)致硒被水稻大量消耗，常規(guī)施肥不能補足損失，因而水稻土、潮土硒含量總體偏低。5.5土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)等級劃分及空間分布本次評價參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（ＧＢ１５６１８—２０１８），環(huán)境風(fēng)險篩選依據(jù)Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ八種元素。調(diào)查區(qū)土壤整體較為清潔，無風(fēng)險面積為４９９.７７ｋｍ２，占總面積的９０.５９％；風(fēng)險可控總面積為５１.８６ｋｍ２，占總面積的９.４０％；風(fēng)險較高總面積為０.０１ｋｍ２。Ｃｄ元素是造成調(diào)查區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級由無風(fēng)險升為風(fēng)險可控最大影響因素，根據(jù)結(jié)果分析，本次土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)等級整體較好，土地資源優(yōu)質(zhì)，為大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)提供基礎(chǔ)資源，建議在有限的耕地范圍內(nèi)發(fā)展無公害、綠色食品，杜絕新開污染型工廠企業(yè)。5.6土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級由評價單元的土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級與土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級疊加產(chǎn)生，共劃分為5個等級.一等（優(yōu)質(zhì)），表明土壤環(huán)境清潔，土壤養(yǎng)分豐富至較豐富；二等（良好），表明土壤環(huán)境清潔，土壤養(yǎng)分中等；三等（中等），表明土壤環(huán)境清潔且土壤養(yǎng)分較缺乏，或土壤環(huán)境輕微污染且土或輕微污染且土壤養(yǎng)分缺乏，或土壤環(huán)境輕度污染且土壤養(yǎng)分豐富至缺乏或土壤鹽漬化等級為強度；五等（劣等），表明土壤環(huán)境中度和重度污染且土壤養(yǎng)分豐富至缺乏，或土壤鹽漬化等級為鹽土.土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級評價結(jié)果顯示，優(yōu)質(zhì)區(qū)面積約101km2，占比24．51％，總體呈零星狀分布，相對集中于中部和東南部地區(qū)；良好區(qū)約224km2，占比54．37％，在北部和西北部相對集中；中等區(qū)約80km2，占比19．42％；差等區(qū)約7km2，占比1．7％，分布于東北部；無劣等區(qū).5.7土壤pH、有機質(zhì)與富硒土壤土壤硒含量與pH具有一定的關(guān)系，當(dāng)pH≤7．5時，土壤硒含量隨pH的增大而增加;當(dāng)pH＞7．5時，硒含量隨pH的增大而有所下降。即酸堿度對土壤硒含量的影響呈峰值型，土壤堿性(pH＞8．5)或酸性(pH≤5．5)都對土壤硒元素造成抑制效應(yīng)，尤其當(dāng)pH＞8．5時，硒含量僅為0．1mg/kg左右，只有在土壤酸堿度適宜(pH=5．5～7．5)的范圍內(nèi)，土壤硒元素才能達到最大活性。對土壤有機質(zhì)含量與土壤硒含量作相關(guān)性分析，結(jié)果顯示土壤有機質(zhì)與全量硒、浸提性硒及強有機結(jié)合態(tài)硒呈極顯著相關(guān)關(guān)系，說明土壤有機質(zhì)含量的高低影響土壤硒有效性。因此，在進行富硒土壤開發(fā)時，可通過農(nóng)藝方式提高土壤有機質(zhì)含量水平，調(diào)節(jié)土壤硒的有效含量，從而達到農(nóng)產(chǎn)品對土壤硒有效吸收的目的。5.8土壤質(zhì)量綜合指標(biāo)評價根據(jù)《評價規(guī)范》，結(jié)合土壤養(yǎng)分與土壤環(huán)境評價結(jié)果，得到工作區(qū)土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級。工作區(qū)土壤質(zhì)量總體較好，其中一等（優(yōu)質(zhì)）占比３５．１９％，二等（良好）占比３４．８８％。三等（中等）占比２８．５３％，主要集中在江北岸和江南部某支流沿岸的人類活動密集區(qū)域，四等（差等）和五等（劣等）占比１．３９％，主要分布在縣城以北某支流兩岸。結(jié)束語綜上所述，土地規(guī)劃利用對于各地土地資源的有效利用都有著非常大的影響。在其進行土地規(guī)劃利用的過程中應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合土地保護利用類型進行土地規(guī)劃利用、開發(fā)富硒土地、改善土地土壤養(yǎng)分缺乏狀況，這樣才能充分提升當(dāng)?shù)氐耐恋匾?guī)劃利用效果。參考文獻[1]翟富榮,梁帥,戴慧敏.東北黑土地地球化學(xué)調(diào)查研究進展與展望[J].地質(zhì)與資源,2020,29(06):503-509+532.[2]雍太健,張明,陳國光,唐志敏,周墨,湛