地球化學在現代農業發展中的作用

諶 敏，汪新宇

（1.湖南省地質礦產勘查開發局四0三隊,湖南 常德 415000；2.湖南省常德市農業農村局,湖南 常德 415000）

一般來說，地球化學主要是研究地學范疇相關的問題，但是當大量有害元素存在，影響到農業土壤安全和綠色基地建立，就需要把地球化學研究轉化為農業與生態環境問題。“民以食為天”“病從口入”，這些流傳了幾千年的俗語生動地表明了食物與人類生存和健康的關系，當前我國已基本解決溫飽問題，在此背景下，農業類型正由數量型向質量型轉變，農業生態（地質）環境質量和農產品安全體系的構建受到了越來越多的關注。

農業 (廣義農業是指農、林、牧、漁、副)的發展受到眾多因素的制約,其中地球化學因素作為地質背景條件已經成為制約農業可持續發展的重要因素。作物依存于水和土壤,而水和土壤的形成及其化學成分又以地質地球化學背景和環境為前提。不同的地質地球化學背景和環境,適合種不同的作物,在我國，相當一部分的珍貴土特產和經濟作物往往只生長在某種巖土體系上。農業生產與地質環境相輔相成，農業生產依賴于地質環境，同時又不斷地改變著地質環境。本世紀以來，隨著綠色、有機、健康理念深入人心，地球化學在現代農業中的作用也就越來越明顯。

1 了解地質背景條件，科學指導農業生產

農作物的長勢、品質等指標與地質環境（如巖石、土壤、灌溉水）密切相關，在現代農業基地建設選址時，會綜合分析研究相關區域的1/20萬水系沉積物、區域巖石地球化學特征、土壤地球化學特征、灌溉水的理化指標等，了解選區基本農業地質條件，了解劃定的基本農田和建設的高標準基本農田土壤中有益元素(包括微量元素)、有害元素的含量分布，以此來明晰土地質量問題，確定其污染邊界，為合理選擇農作物種類提供依據，提高農作物產量、品質和農田生態系統的生產力。

巖石-土壤-水體-作物是一個統一的整體，植物的生長發育，不能缺少各自所具有的獨特的植物生理功能的微量元素,一旦作物所依存的生長環境中缺少這些微量元素則會發育不良,直接影響作物的產量和品質。如土壤和水源缺乏Zn、Ca元素的地區，水稻就會白葉倒苗，玉米和小麥則會減產；在缺乏B元素的地方，棉花蕾而不花,油菜花而不實,蔬菜易爛心等等。這就是說,環境介質中微量元素的賦存形式、含量狀況與分布組合特征在一定的程度上決定著農作物的生長發育及其產量、品質。

通過了解區域農業地質地球化學特征，建立土地地球化學質量檔案，可以知道并且能夠進一步研究所處的土地更適應于發展哪種特色農業，為綠色農業基地建設實施提供科學保障。

2 因地制宜，充分利用優質農用地

地球化學方法發揮學科優勢,與環境學、農學相結合，可以客觀的、合理的評價農業劣一中一優勢地質背景的指標,對優質農用地因勢利導、充分利用。

我國地域遼闊,發育著多種多樣的地球化學環境,一些獨特的地球化學環境已經成為一種特殊的資源。而我們現在要做的就是運用地球化學方法，發現并充分利用這種擁有特殊資源的優質農用地，現在發現的一些富硒地球化學環境,這是因為經過了長期的風化作用，富硒地質體出露地表,構成了富硒的巖石-土壤(水體)-作物體系,使該地區的作物也出現富硒的生態效應,如富硒大米、玉米、茶葉等，可以改善我國廣大缺硒地區人們的健康狀態,對于防治因為缺硒而導致的克山病、大骨節病等意義重大。

因此，查明土壤中富Se、富Cr、富Zn地球化學指標，就可以圈定優質特色土地區，對重要農業名優特產等進行地質地球化學特征研究，建立地質地球化學模式和評價標準，研究保持、繁殖和擴大途徑，對于選擇優質農產品種類、發展特色農業、推動綠色農業建設和保護農田生態環境的發展有積極的意義。

3 科學治理，提高土地綜合效益

根據全國多目標地球化學調查，可以發現，目前我國土地質量的問題主要表現在兩方面：一是有害元素分布廣泛，導致一些地區農作物有害元素超標，如現在披露出來的“鎘大米”等農作物，一旦食用，對人體危害極大；二是有益元素在廣大地區匱乏，普遍影響農作物品質，不利于農作物生長，市場效益低下。這些問題之所以會產生，主要受到了地質地球化學作用和人類工程經濟活動的影響。

工業“三廢”，采礦、金屬冶煉，城市生活污染物排放，農業生產中農藥、化肥、除草劑、污水灌溉等化學物質的大量使用，使得農業土壤中重金屬、硝酸鹽、有機氯以及持久性有機污染物含量急劇上升，這些有害物質具有潛伏性、不能降解和長期性等特點，致使農業生態（地質）環境遭受嚴重污染，在這種土地上種植農作物，不僅會影響農產品質量，而且會跟隨食物鏈在人體內富集，直接威脅著人類健康。根據國土部門數據顯示，中國每年受重金屬污染的糧食高達1200萬噸，這表明我國已經進入土壤重金屬污染集中多發期。

肥料能夠提高農作物產量，但是不當使用也會帶來系列問題導致環境污染、生態系統失調。清潔的土壤是產出人類所需要健康食品的保障，當土壤受到污染時，就需要通過適當的修復、科學的施肥，減少其對環境介質造成污染，促進土地生態的自我修復。

“肥料”這種物料，主要用來調節植物與土壤間養分供需矛盾，為植物生長提供良好的營養環境，其實質上也是一種人為的土壤礦質營養元素對作物的遷移集散的地球化學過程。肥料一般分為直接肥料和間接肥料，直接肥料指含有植物所需的營養元素，對植物具有直接營養作用的肥料；間接肥料是用來調節土壤酸堿度、改善土壤理化性質、改良土壤結構為主要功能的一類肥料。

在有益元素貧乏區，根據實際情況適當施肥能有效提高農作物產量。如對于豆科植物來說，施適量鉬肥可以促進根瘤菌生長，把大氣中的氮固定下來；硼肥對油菜生長有利，能促使開花結果。促使水稻生長，增加果實的飽滿度，則可以施鋅肥；在缺鈣區為了提高農作物產量，可以多施能改變土壤結構的石灰。對不利人體健康和農作物生長的化學元素提出治理方案及解決措施，如含鉛過高的農作物對人體有害，在鉛過剩區要注意改良土壤，減少鉛含量。

“合理施肥”適度提高土壤礦質營養元素以保障作物所需養分，是基于作物營養診斷上的。在沒有認識當地農業地質環境與土壤元素狀態的情況下，盲目播種作物與濫施肥料是有悖于科學規律的，不易達到優質高產的目的。

4 促進農業生產和土地資源的可持續發展

把地球化學運用于農業生產中，可以制定出完備的發展戰略及解決方案，為農業種植結構調整、基本農田生產保護、土地的合理規劃和利用、生態農業總體規劃及預測提供方向，更好地服務農業、保護耕地。地球化學對土地資源的可持續發展也有積極意義，它可以優化國土資源利用方式、提高土地利用價值。

政府部門在了解農業生態（地質）環境現狀及質量變化并進行長期實時性監測的基礎上，通過掌握土壤中元素含量及遷移變化規律，了解土地質量及元素在水—土壤—農作物之間的循環特征，可以研究耕地退化、水土流失的原因，科學改良并建設一個可持續發展的農業生態環境。加緊探索制定保護和改善農業生態環境、防治農產品污染的政策和技術措施，能正確評估農用地資源的價值，合理規劃利用土地資源，確保土地資源的可持續發展，以適應國際農產品一體化進程和經濟全球化趨勢。

5 結論

在多學科融合共同發展的大背景下，地球化學服務于農業發展是大勢所趨，通過地球化學的思路和方法，可以更好地利用農業環境自身凈化能力與環境的承載量為農業生產創造一個健康的環境；能為農業區域合理規劃、生產布局、結構調整、土壤污染防治、土壤環境質量評價提供重要的科學依據；為改善發展優質、高產、高效、安全和生態農業做貢獻，對我國農業的可持續發展發揮了極大促進作用，地球化學研究在現代農業中前景非常廣闊。