潼關金礦區不同土地利用現狀表層土壤養分狀況

盧楠李剛

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建-西安交大土地工程與人居環境技術創新中心，陜西 西安 712000；3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西 西安 710075；4.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075；5.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710075)

引言

我國的金礦資源豐富，且分布廣泛，除上海市、香港特別行政區外，全國各個省(區、市)都有金礦產出。中國黃金協會發布的《中國黃金年鑒2021》顯示，截至2020年底，全國黃金查明資源儲量為14131.06萬t，比上年凈增596.1t，同比增長4.22%。僅2020年我國黃金產量為365.345t，較去年同期減少14.881t，同比下降3.91%[1]。我國黃金生產和消費量連年上升。金礦這一重要資源，不但對發展國民經濟具有重要意義，還對保障國防安全、規避金融風險、發展高新技術產業等方面起到重要作用[2,3]。

陜西省潼關縣北瀕黃河，因盛產黃金遠近聞名。習近平總書記多次強調，要將生態環境保護和生態文明建設作為重點工作，也對黃河流域生態保護和高質量發展提出了具體要求[4]。礦區多數分布有農田、林地等不同土地利用形式，開展金礦區土壤環境質量調查，掌握土壤環境質量狀況，改善土體耕層質量，推動礦區農業生產恢復，促進產能提升，也是堅定貫徹習近平生態文明思想，堅持生態優先、綠色發展的工作落實。

1 研究區概況

研究區域位于陜豫交界的小秦嶺金礦區內，地理坐標E34°30′56″～34°31′21″，N110°19′23″～110°19′56″。小秦嶺金礦區是我國4大黃金產區之一[5]，主要開采石英脈型金礦，家庭作坊式提金一度非常盛行，高投入、高消耗、低效益、粗放式的生產方式，導致提金尾礦渣多數未經處理，直接排棄，導致河流和土壤受到重金屬不同程度的污染，研究區內土壤類型屬黃墡土亞類。研究區位置示意圖如圖1所示。

2 試驗材料與方法

2.1 土壤樣品采集

為全面掌握潼關金礦區不同土地利用現狀表層(0～30cm)養分狀況，采集了土壤樣品，對其有機質、有效鉀、全氮、pH等指標含量進行監測，進而開展分級評價。在潼關金礦區具有典型尾渣堆存狀況的某村開展采樣工作，分別在尾渣區、農田區和林地區采用梅花采樣法，隨機采集0～5cm、5～15cm和15～30cm等不同土層深度土壤樣品合計9個，經四分法選取不少于1kg去除礫石、雜物及植物根系等進行自然風干。采樣時應詳細記錄每一采樣點的GPS信息、土地利用現狀、有無施肥情況等信息。

2.2 樣品的處理及測定

風干后的土壤樣品研磨后分別過直徑2mm、1mm和0.149mm的尼龍篩，完成所采土壤樣品的前處理工作。土壤pH測定方法參照NY/T 1377-2007，有機質測定方法參照LY/T 1237-1999，速效鉀測定方法參照NY/T 889-2004，速效鉀測定方法參照NY/T 53-1987。

2.3 數據處理

土壤pH、有機質、全氮、速效鉀含量分級評價標準采用全國第二次土壤普查，見表1。

表1 全國第二次土壤普查分級標準

3 結果與討論

3.1 研究區表層土壤pH、電導率

研究區不同土地利用現狀表層(0～30cm)土壤pH、電導率見表2。由表2可知，研究區不同土地利用現狀表層土壤中pH的變化范圍為7.48～8.17，pH最小值出現于尾渣樣品，最大值則出現在金礦區土地利用現狀為林地的表層土壤樣品。對pH的平均值進行分析發現，尾渣樣品pH值低于林地表層土壤樣品，農田表層土壤樣品pH值最高，可能與原生礦物類型以黃鐵礦居多有關，所以尾渣的酸堿度會普遍低于農田土壤和林地土壤。土壤樣品電導率平均值農田高于尾渣，高于林地，在138.50～1171μS·cm-1波動，以農田土壤樣品電導率的變異系數最大，這個結果與農田存在施肥、灌溉等管護措施等直接相關。尾渣和林地土壤樣品電導率值的變化范圍則相對要小，進一步說明人為管護對數值變化的重要影響。與全國第二次土壤普查分級標準相比，不論是尾渣、農田或林地表層土壤均屬弱堿性土壤。

表2 研究區表層土壤pH、電導率含量情況

3.2 研究區表層土壤總碳(TC)、總有機碳(TOC)和有機質

研究區表層土壤總碳(TC)、總有機碳(TOC)和有機質含量不僅代表土壤的碳儲量，碳的活躍狀態，也是土壤供應養分能力以及肥力的主要表征指標之一[6]。研究區表層土壤總碳(TC)、總有機碳(TOC)和有機質含量情況見表3。不同土地利用現狀表層土壤中總碳(TC)、總有機碳(TOC)和有機質平均含量與種植情況、種植類型、種植周期等相關。農田、林地表層土壤總碳(TC)平均含量高于無任何植被覆蓋的尾渣16.0%～34.5%，總有機碳(TOC)和有機質含量是尾渣樣品平均含量的2.68～4.03倍。尤其是林地表層土壤有機質平均含量高于農田表層土壤有機質含量50%以上，這個結果可能是由于天然林地表層土壤往往累積大量枯落物，是進行生物降解的主要發生層，而農田土壤因種植作物及收獲等原因需經常翻旋，進而導致農田表層土壤有機質平均含量可能略低于林地表層土壤有機質含量。參照全國第二次土壤普查分級標準，尾渣有機質含量極缺乏、農田表層土壤有機質含量范圍均處于很缺乏水平，即最大值也處于很缺乏水平。

表3 研究區表層土壤總碳(TC)、總有機碳(TOC)和有機質含量情況

3.3 研究區表層土壤全氮和速效鉀

研究區不同土地利用現狀表層(0～30cm)土壤中全氮和速效鉀含量見表4。土壤速效鉀是植物可以直接利用的形態，因而，評價土壤表層速效鉀含量對于表征土壤鉀肥豐缺情況具有重要意義。研究區內速效鉀平均含量范圍為19.86～85.85mg·kg-1，與有機質平均含量趨勢相一致，速效鉀、全氮等指標最小值均為尾渣樣品，含量最大值均為林地表層土壤樣品。主要原因是尾渣在生產過程中經研磨、洗選、藥物浸提等工藝，主要成分以二氧化硅等為主，不具備土壤的吸附、膠結等功能，導致所含養分元素含量下降。從變異系數大小情況來看，農田表層土壤各土層深度測定指標含量變化范圍顯著小于尾渣和林地表層土壤樣品。參照全國第二次土壤普查分級標準，尾渣全氮、速效鉀含量均處于極缺乏水平；農田表層土壤全氮含量均處于極缺乏水平，速效鉀含量均處于很缺乏水平；林地表層土壤全氮含量均處于很缺乏水平，速效鉀含量均處于缺乏水平。

表4 研究區表層土壤全氮和速效鉀含量情況

曾有學者按照冬小麥相對產量的55%、75%、85%和95%為臨界值，將土壤養分分為極高、高、中、低、極低5個級別，建議土壤速效鉀臨界值表分別為>190mg·kg-1、150～190mg·kg-1、110～150mg·kg-1、70～110mg·kg-1、<70mg·kg-1[7]，建議礦區農田按照此建議量合理施用肥料。

4 結論

研究區土壤屬弱堿性，但要防止受尾渣所含黃鐵礦成分影響，在堆存缺氧情況下酸化的情況發生。農田土壤主要養分指標均處于很缺乏-極缺乏水平，亟需加強水肥管理，提高土壤肥力水平，同時應注意提高化學肥料的利用效率，改進施肥方式，避免因施肥引起環境污染問題。