高平生态地球化学土壤肥力评估

杨永亮

(山西省地质调查院，山西太原 030006)

1 概述

土地是农业生产的基础，土地的优良好坏决定了其产出的农作物的质量，生态地球化学土地质量评估能够综合分析土地各项地球化学指标，评价土地质量环境现状，为农业经济发展规划、土地资源管理利用提供有力的数据支撑和合理的发展建议，可以提高土地潜力的发挥，增加土地农产品附加值。

2 调查区概况

高平地处山西省东南部，长治盆地西南端，四季分明，气候宜人，共有土地面积978 km2，其中耕地面积632 694亩，占总面积的43%以上，牧草地面积8 805亩，林业用地40.8万亩，地下水资源丰富，农业生产有着得天独厚的自然优势和地理优势，支柱产业有:种植、养殖、林果、蔬菜等，主要农产品有:玉米、小麦、苹果、黄梨、高梁、谷子、大豆、薯类等，是国家级商品粮生产基地和瘦肉型猪生产基地。

3 样品采集与分析

采样介质为土壤样品，采样深度为地表0～20 cm土柱，在采样点周围图斑范围内采集3个～5个点的土柱组合为1件样品，各采样点的土壤类型和土地利用类型应为单元内具代表性的类型，且尽量做到基本一致。采样时应去除杂草、草根、砾石、砖块等杂物，避开施肥点、肥料残块等。样品原始重量约1 kg，确保样品经干燥、20目筛过筛后重量不少于600 g。样品分析由国土资源部太原矿产资源监督检测中心承担，分析方法及分析过程严格按照DD2005-01多目标区域地球化学调查规范要求进行，分析结果经中国地调局验收合格。

4 土壤元素地球化学特征

本次调查主要分析了高平县表层土壤阳离子交换量(CEC)、大量元素(N，P，K)、中量元素(CaO，MgO，SiO2，Na2O)、微量元素(Fe2O3，Mn，Cu，Zn，B，Mo，Se)、pH、有机质和有害元素(Hg，Cd，As，Cu，Pb，Cr，Zn，Ni)等指标。将分析指标平均值与相应的长治盆地背景值，以及山西省背景值做比较，发现高平地区有益元素(P，MgO，SiO2，Fe2O3，Zn，B，Mo，Se)、有害元素(Hg，Cd，Pb)11 项指标平均值高于长治盆地背景值。K含量与山西省背景值基本相当，除P，CaO，MgO，Na2O，pH外，其他15项指标平均值均大于山西省背景值，其中，N的含量是山西省背景值的1.6倍，Hg是其山西省背景值的1.7倍，高平地区Se相对全省来说，含量非常高，是山西省背景值的2.5倍，说明从地球化学元素指标看高平县的最大特色是Se元素含量丰富，最大的潜在危害是Hg，要在高平县大力发展富硒农业的同时，要重点研究汞元素生态效应(见表1)。

表1 研究区土壤各元素含量与长治盆地背景值及山西省背景值对比表

5 土壤肥力评估

5.1 必须大量元素

在农业生产中，与中量和微量元素相比，N，P，K，有机质是影响农作物生长，保障粮食数量安全的最重要因素，因此，在肥力指标筛选上，无论是耕地、水果园还是林地，N，P，K，有机质是首选评估指标，采用第二次普查土壤中养分元素含量分级标准进行评价(见表2)。

表2 土壤养分元素含量分级标准 %

从表3可看出，高平地区有机质、钾的肥力都相对较好，而全氮和全磷的肥力较差，特别是磷，大部分地区属于四级和五级水平。由搜集资料可知，高平地区的肥料主要是氨基酸肥和硝酸磷肥，目的是补充土壤的氮肥和磷肥。研究区的土壤肥力处于三级、四级水平。

表3 研究区土壤养分元素含量分级统计表

5.2 必须大量元素评估

采用内梅罗指数法计算评价指数:

其中，Pi为元素i的评价指数;Ci为元素i在土壤中的含量，即土壤采样的分析结果;S1，S2，S3，S4，S5分别为元素 i的土壤肥力元素一级、二级、三级、四级、五级标准(见表2)。肥力评估参数采用四个评估指标参数的算术平均值进行统计(见表4)。

表4 研究区土壤肥力评价指数统计表

由以上分析可知，研究区的肥力处于中等水平，主要集中在三等和四等，面积分别为472.5 km2和415 km2，占全区面积的93.81%(见图1)，面积主要分布城镇及周边地区。与沁县相邻的西部地区相对来说，肥力水平较低。

图1 研究区土地大量肥力元素评估图

5.3 必须微量元素

B，Mo，Mn，Zn和Cu是农作物生长发育必需的营养元素，需要量虽少，但对植物生长发育有决定作用，采用山西省黄土高原盆地经济带土地质量地球化学评估中所得出的山西省土壤肥力元素分级标准进行评价。

根据表5对研究区的肥力元素进行分级统计，结果如表6所示。

表5 山西省土壤养分元素含量分级表 mg/kg

表6 高平县土壤养分元素含量分级统计表

5.4 土壤综合肥力评估

由于大量元素的肥力重要性要高于微量元素，因此，土地肥力评估赋于微量元素和大量元素权重值分别为0.4和0.6(见表7)。综合计算出土壤肥力质量分级参数(P肥力)，计算公式如下:

其中，P肥力为肥力评估指数;P大量元素为大量元素肥力评估指数;P微量元素为微量元素肥力评估指数。

表7 研究区肥力评估指标元素权重表

通过式(1)，根据研究区大量元素和微量元素评价参数指数分析得出研究区土壤肥力质量等级参数表见表8。

表8 研究区肥力评估指标指数统计表

通过分析可知，高平地区土壤肥力处于中等水平。其中二等土壤土地面积645 km2，约占全区的65.95%，主要分布于各个城镇及周边地区。其次是三等土壤，面积约253.5 km2，主要分布在西部和北部地区。全区肥力特别贫乏的五等土壤土地极少，仅占0.08%(见图2)。

图2 研究区土地综合肥力评估图

6 结语

通过对高平土地质量地球化学综合肥力评估，发现高平地区土壤综合肥力处于中等水平，二等土壤面积为645 km2，约占全区的65.95%，主要分布于石末、河西镇、高平市、北诗镇、米山镇、马村镇等，其次是三等土壤，面积约253.5 km2，主要分布在西部和北部地区。全区肥力特别贫乏的五等土壤土地极少，仅占0.08%。建议在农业发展时注意对农作物进行套种或者对土地进行适时的休种，以保持土壤的肥力，让土地可持续发展。本文只对土壤肥力进行了评价，未对土壤环境质量指标(重金属元素及健康元素指标)进行讨论评价。

［1］奚小环.生态地球化学与生态地球化学评价［J］.物探与化探，2001，28(1)：10-15.

［2］刘文辉.甘肃省张掖—永昌地区土地质量评估［J］.物探与化探，2013，37(1)：132-137.

［3］DD 2005-01，多目标区域地球化学调查规范(1∶250000)［S］.