淺析土壤地球化學調查及其建議

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610000)

一、引言

土壤地球化學資料是農業地質研究的基礎依據,土壤元素含量及其分布是土壤環境質量評價與土地利用規劃、土壤肥力評價及科學施肥、綠色無公害與特色農產品發展規劃、農業種植布局調整、第四紀地質以及地方病等研究的基礎,資料的準確可靠性是后續各項基礎和應用研究的前提條件。

樣品采集和分析測試是決定地球化學調查資料質量的關鍵,樣品代表性是其首要因素。科學的采樣調查方法需要以不同空間尺度上土壤元素的分布特征與分異規律為理論依據,以調查成果資料滿足科學研究和應用服務需要為考核準則。當然,采樣方法的制定還需要考慮科學性。

二、開展“土壤生態地球化學調查”的意義

土壤地球化學調查是一項涉及資源利用、農業開發生態保護、環境治理、土地保護、食品安全等眾多領域的基礎性、公益性、戰略性的地質調查與研究工作,其研究成果與地方經濟建設和社會發展關系密切,且應用領域廣泛,不僅對地方國土資源管理和資源開發綜合決策、生態環境監控、農業產業結構調整、山地資源開發、水土流失治理、難降解有機物和重金屬沼染治理、地方病防治、名優土特產開發和反季節種植、生態旅游規劃和生態觀光農業開發礦產資源勘查等具有重要的現實意義,而且對改善人民的生存環境、提高人民的健康水平、維持社會經濟的可持續發展具有深遠的戰略意義。

三、樣品采集

一般認為土壤元素分布具有從亞米級至大區域的多種尺度的空間分異，為保證樣品的代表性并盡量減少測試工作量,通常采用“多坑點”采集、“多子樣組合”的方法。即在采樣單元格內或定點位置附近,等量采集多個坑點的土壤,混均后縮分,作為一件樣品,以改善樣品的代表性;由多坑法或單坑法采集的多件樣品(子樣),按照一定的規則(如公里網格單元、土壤類型或土地利用方式),組合成分析樣,以減少測試工作量。針對現行的土壤采樣方法,為研究田塊和局部小尺度上土壤元素含量分布均勻性,對比現行的面積性調查方法的差異性,采取7種試驗方案。

(1)田塊內元素含量變化。以“S”型布設采樣點,單坑法采集15件樣品,樣重500g/件。

(2)田塊間元素含量變化。在典型農業區選擇兩個1單元格(分別命名為公里網格單元Ⅰ和Ⅱ),分別以“S”型布設采樣點,單坑法采集15件樣品,樣重500g/件。

(3)1多坑采集、多件組合樣品的代表性。如果選擇典型農業區的2×4范圍作為研究區,每個公里網格單元劃分為4個0.125的小格,作為分析樣單元。在每個小格中心點周圍50m范圍內2～3坑采集,組成1個樣品,樣重500g/件。共采樣品32件。

(4)1∶50000尺度調查方法之一:隨機點位多點組合采樣法(簡稱方法A)。以64為研究區,以1作為分析樣單元,在1內2～3點采集構成1個組合樣(通常將采樣點布設于公里網格中心點附近),樣重500g/件,共64件。這是多目標區域土壤地球化學調查所規定的方法。

(5)1：50000尺度調查方法之二:小網格多點組合法(簡稱方法B)。研究區范圍和面積同方法A。將12分析樣單元劃分為4個0.125采樣格子,采集4件子樣組成分析樣,樣重500g/件,共64件。

(6)1：50000尺度調查方法之三:土壤類型與土地利用分類采集法(簡稱方法C)。研究區范圍和面積同方法A。根據土地利用方式確定采樣密度,大田1件/2000畝,蔬菜地1件/1000畝。盡量在未施肥的單個田塊中采集樣品,采樣深度為0～15cm。每件樣品均以“S”法采集15個子樣,混勻后以四分法留取500g,共采集52件。

(7)1∶250000網格組合樣的代表性。將方案(3)中2×4的采樣研究區,歸并為3個2×2的大單元格,它們分別是大單元格1、大單元格2和單元大格3。每4的大單元格有16個0.125的采樣格組成。計算4的大單元格中代表性組合樣的子樣數要求。

以上各類樣品,除方案(6)中已作特別說明外,其他均為刮去地表薄層浮土后,采集地表至20cm深度的土柱。

四、測試元素及指標

土壤及淺海沉積物樣品測試、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、TOC、有機碳和pH值,共54項指標。樣品采用X射線熒光光譜、等離子光譜、石墨爐原子吸收光譜、氫化物原子熒光光譜、發射光譜等一整套大型精密儀器進行測試。

五、討論與建議

(1)土壤地球化學調查作為一項基礎性、公益性、全局性的地質調查工作，可為研究農業地質、生態環境、人民健康、土地資源利用等問題提供比較有針對性的第一手素材，如何充分發掘土壤地球化學調查數據中蘊藏的生態地質環境信息，使之更好地服務地方的經濟建設與社會發展需要，是擺在相關地學科技人員面前的一項長期而艱巨的任務。

(2)將土壤硒元素作為富硒區耕地質量評價的考量因子之一，不僅可以更加客觀反映富硒耕地質量狀況，還可充分體現其經濟價值和社會價值。

(3)應用土壤地球化學調查資料下一步要重點解決的技術問題之一仍然是土壤中元素含量之總量與其有效態含量的關系問題。目前階段的土壤地球化學填圖數據大多局限于元素含量的總量，一旦補充了必要的元素有效態含量數據，其應用價值必然會另有一番前景。

(4)根據區域調查成果,對重要農業生產基地的土壤質量、名特優稀農產品生態地球化學和特需元素特征進行調查評價。查明土壤中營養與有益元素全量、有效量與土壤分布的關系;毒害元素的全量、可溶量及有機污染物含量與分布特征;各類土壤中元素全量與生物有效量間的關系及其主要影響因素;土壤營養和有益元素的供給潛力;土壤中元素全量與農作物、人和動物的營養量、危害量間的關系。在此基礎上,對土壤質量和肥力現狀作出評價,從生態地球化學角度劃分出各特色農作物種植的適宜區和限制區,從特需元素的角度提出增產和增質的微肥施用方案,對已種植在限制區的農作物提出土壤改良措施。