地球化學方法在耕地質量評價中的應用及其意義

郭敏

地球化學方法在耕地質量評價中的應用及其意義

郭敏

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局七總隊，貴陽 550005）

耕地質量地球化學評價通過了解和分析土壤中的營養元素、有益元素、有害元素在巖石—成土母質—土壤及農作物中分布、分配、轉化、遷移、富集（貧化）的規律。評價成果應用于耕地分等定級、基本農田劃定、土地整治和農業生產活動。筆者研究以地球化學方法評價耕地質量，這對種植作物的調整、農業產出的提高、農業規劃等方面都具有重要的社會意義和經濟效益。

地球化學評價；耕地質量；可持續利用

地球化學是地質學與化學、物理學相結合而產生和發展起來的邊緣學科。地球化學方法既可以服務于地質找礦，也可以服務于生態環境評價。通過地球化學測量總結出水系沉積物、土壤、巖石中元素的分布、分散與富集規律以及基巖中礦體的聯系，在此基礎得到圈出異常，通過解譯來達到找礦的目的；亦可依據元素地球化學循環理論，采取多目標區域地球化學調查方法和地球系統評價技術路線等。

表1 元素全量分析配套方法

多年來貴州省內斷斷續續開展的耕地地力調查工作，由于當時配套資金、元素測試分析技術等因素影響，樣品采集密度較低，分析項目相對較少，同時缺乏將影響耕地質量的地球化學要素與大氣質量、灌溉水質量及農作物安全等方面的內容聯系起來；很難達到徹底查清區域性農業生產環境質量的目的。借助地球化學手段，通過研究元素在元素地球化學分布、分配狀態與生態環境之間關系亦可以達到實現評價耕地質量的目的。

耕地質量地球化學評價工作可以掌握耕地質量地球化學現狀的成因來源、生態效應及農產品安全性。以便研究和了解土壤中的營養元素、有益元素、有害元素在巖石—成土母質—土壤及農作物中分布、分配、轉化、遷移、富集（貧化）的規律。精確掌握耕地質量狀況，為農業結構調整，發展優勢、特色、安全的農產品產業提供科學依據。

表2 元素有效態分析配套方法

1 耕地質量地球化學評價方法

耕地質量地球化學評價是土地資源質量與生態管理維護的一項重要工作，依據營養有益元素、重金屬元素及化合物、有機污染物、土壤理化性質等影響耕地質量的地球化學指標，根據對耕地基本功能的影響程度，進行的耕地質量地球化學等級評定（奚小環，2004）。耕地質量地球化學評價內容主要包括土壤質量地球化學綜合等級與耕地質量地球化學等級劃分、生態風險評價及特色耕地資源開發利用評價等。評價的理論基礎是元素地球化學循環原理。

1.1 指標體系

耕地在自然環境中不是獨立存在的，其地球化學狀況影響因素較多，灌溉水、大氣、成土母巖、人類活動等都影響著其質量狀況，耕地利用系統是由社會、經濟、自然三個系統相結合的復合系統，涉及經濟、環境、資源、生態等多方面指標。耕地質量評價指標體系應以耕地的環境生態屬性、經濟屬性、社會屬性為主導展開（奚仲偉，2016）。評價指標體系必須與耕地利用系統相結合。

表3 元素形態分析配套方法

耕地質量評價指標應遵循系統性、主導性、差異性、定量性等原則：耕地作為一個整體生態系統，其質量評價指標應該能全面地表達反映其自然條件、生態環境等資源利用的各個方面，系統的表達其質量情況，即系統性原則；評價應當從諸多影響耕地質量的指標中，選取最具代表性，且影響最深的主要因子作為評價指標，不僅減少評價的測試成本，亦增強評價工作的科學性，即主導性原則；耕地質量地球化學等級劃分，應選擇含量相差大的指標,即要求系統全面，又要求客觀地劃分等級，即差異性原則；定量性原則以減少通過定性主導判斷的影響因子，將其定量化，以便提高精度，減少地區之間人為影響。

1.2 配套分析方法

1.2.1表層土壤樣品、根系土樣品、垂向剖面土壤樣品、土壤元素異常成因樣品、成土母巖樣品元素全量分析方法

根據樣品分析依據的相關標準規范，采用以等離子體發射光譜法（ICP-OES）、等離子體質譜法（ICP-MS）和X射線熒光光譜法（XRF）為主，原子熒光光譜法（AFS）、離子選擇性電極法（ISE）和容量法（VOL）等為輔的樣品元素全量分析配套方法，見表1。

1.2.2土壤有效態分析方法

土壤元素有效態分析方法等效采用LY/T系列《森林土壤分析方法》，分析方法見表2。

1.2.3土壤重金屬元素形態分析方法

表4 土壤有機農藥殘留分析方法

土壤環境元素形態分析采用《生態地球化學評價樣品分析技術要求（試行）》（DD2005-03）附錄A中相關方法，見表3。

1.2.4土壤有機農藥殘留分析方法

土壤樣品中六六六和滴滴涕的分析采用國家標準分析方法，其技術指標見表4。

1.3 評價指標

耕地質量地球化學評價工作應以環境生態指標作為依據，以土壤養分有益元素、土壤有害重金屬元素、土壤酸堿度和有機質含量等為主，以土地灌溉水和大氣干濕沉降為輔助，同時針對具體的評價單元選取特殊的指標作為耕地質量的參評因子（周勇等，2003）。

耕地質量地球化學評價，既要全面掌握環境影響因素，又要突出調查重點，既遵循主導性，又保證系統性從耕地土壤中化學元素的分布來看，既要考慮區域上與地質背景的關系，又要考慮元素在成土母巖—深層土壤—表層土壤—農作物間的遷移轉化。從耕地土壤化學組成對農作物生長的影響來看，既要考慮耕地土壤的肥力指標，又要考慮其環境健康指標，局部區域還要考慮特色元素指標，因此，在評價指標的選擇上盡量針對實際應用進行全面考慮，以保證評價的系統性。

1.4 耕地質量地球化學等級劃分

圖1 耕地質量地球化學等級圖示與含義

在土壤質量地球化學綜合等級基礎上，疊加大氣干濕沉降物環境地球化學綜合等級、灌溉水環境地球化學綜合等級，形成耕地質量地球化學等級。它是土壤養分狀況、土壤環境質量與大氣質量、灌溉水質量的綜合體現。其表現形式如下：

1）當耕地質量地球化學評價圖斑較大時，在評價圖斑上，土壤質量地球化學綜合等級以顏色示出，灌溉水環境地球化學綜合等級和大氣環境地球化學綜合等級分別以十位和個位上的數字表示，即個位上的數字表示大氣環境地球化學綜合等級，十位上的數字表示灌溉水環境地球化學綜合等級，耕地質量地球化學等級圖示與含義見圖1。

2）當耕地質量地球化學評價圖斑較小時，或大氣干濕沉積物與灌溉水采集樣本點較少時，可不采用在圖斑上用數字表示大氣環境地球化學綜合等級與灌溉水環境地球化學綜合等級的方法，只用文字或表格進行大氣環境地球化學綜合等級、灌溉水環境地球化學綜合等級的統計與描述。

2 耕地質量地球化學評價存在的問題

2.1 指標體系的建立

指標體系的建立是進行耕地質量評價工作的基礎，然而由于耕地質量評價王作非常復雜，這種多樣性不僅表現在不同土壤組別之間，即使是同一種土壤也存在差異性，因而目前國內外仍無明確的標準和因定的指標和體系可以對其進行評價，但是它包含了生態、經濟和環境在內的一系列土地屬性等（尹君，2001；黃勇和楊忠芳，2008；鮑麗然等，2018；汪海城，2016）。

2.2 圖斑賦值問題

耕地質量地球化學調查評價比例尺從1∶25000到1∶2000均有涉及，是通過多種采樣介質組成的系統立體評價工作（桑玲玲等，2014；曾琴琴等，2019）。圖斑賦值問題仍然為亟待要解決的的問題之一。隨著耕地質量地球化學評價工作的不斷深入，將不同調查精度的地球化學數據賦值于評價圖斑中，如何判別賦值誤差，總結出合理的評定方法是一個亟待解決的難題。

2.3 耕地質量地球化學調查評價成果應用問題

耕地質量地球化學調查評價工作的目的在于應用，要能充分發揮成果的應用價值，成果表達是關鍵。項目中考慮采用目前先進的數據信息系統，按照調查資料子庫、分析評價資料子庫和圖形子庫形成耕地質量地球化學調查評價數據庫。使成果能廣泛應用于全省的農業發展規劃、高效山地特色農業發展規劃、耕地污染防治、耕地污染修復、糧食安全、地方病防治等方面，為我省的扶貧攻堅、農業現代化建設、生態文明建設提供基礎服務。

3 結論與建議

耕地質量地球化學調查評價對于農業土壤的可持續發展有著重要的社會意義和經濟效益。總結出合理的耕地質量地球化學評價方法，依據耕地質量地球化學評價結果，提出特色耕地資源開發、耕地資源管護、耕地質量動態監測、耕地污染防治、現代山地特色高效農業發展等建議，為耕地資源的可持續利用提供科學依據。

奚小環．2004．生態地球化學與生態地球化學評價[J]．物探與化探，28(1)：10-15．

奚仲偉．2016．上海市典型地區土地質量地球化學評價[D]．北京：中國地質大學．

周勇，田有國，任意，朱海燕．2003．定量化土地評價指標體系及評價方法探討[J]．生態環境，12(1):37-41．

尹君．2001．土地資源可持續利用評價指標體系研究[J]．中國土地科學，5(2):6-9．

黃勇，楊忠芳．2008．中國上地質量評價的研究現狀及展望[J]．地質通報，5(2):207-211．

鮑麗然，李瑜，賈中民，嚴明書，鄧海．2018．鄧海耕地質量地球化學評價及應用研究——以重慶市榮昌區為例[J]．地球與環境，46(01):96-105.

汪海城．2016．地球化學空間模式定量評價方法研究及其在礦產勘查中的應用[D]．北京：中國地質大學．

桑玲玲，高歌，鄖文聚，朱德海．2014．地球化學與耕地質量調查數據整合方法對比[J].物探與化探，38(02):359-362+376.

曾琴琴，王永華，劉才澤，雷風華．2019．秀山-酉陽地區土壤環境地球化學特征[J]．四川地質學報，39(02):294-298．

The Application of Geochemical Method to the Cultivated Land Quality Evaluation and Its Significance

GUO Min

(The 7th General Party, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology, Guiyang 550005)

By geochemical evaluation of cultivated land quality is meant clarification of content, distribution, regularities of transformation, migration, enrichment (impoverishment) of nutrient elements, beneficial elements, harmful elements in Rock-parent material-soil and crops. The evaluation results are applied to classification and grading of cultivated land, demarcation of basic farmland, land rehabilitation and agricultural production activities. Geochemical evaluation of cultivated land quality is of great importance to adjustment of crops, increase of agricultural output and agricultural planning.

geochemical evaluation; cultivated land quality; sustainable utilization

2020-09-05

貴州省自然資源廳：貴州省黃平縣耕地質量地球化學調查評價（黔耕調2017-03-09）

郭敏（1987—），女，陜西省安康人，碩士，高級工程師，主要從事地質礦產勘查與管理工作

S153.1

A

1006-0995（2021）02-0326-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.029