县级土壤环境功能区划研究与示范*——以登封市为例

杨 飞，王 伟，廖顺宝，张胜田，林玉锁（.中国科学院地理科学与资源研究所/资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 000；.河南大学环境与规划学院，开封 475004；.环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京 004）



·资源区划·

县级土壤环境功能区划研究与示范*
——以登封市为例

杨 飞1※，王 伟1，廖顺宝2，张胜田3，林玉锁3
（1.中国科学院地理科学与资源研究所/资源与环境信息系统国家重点实验室，北京 100101；2.河南大学环境与规划学院，开封 475004；3.环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京 210042）

摘 要土壤是人类赖以生存与发展的物质基础，土壤环境功能区划是合理开发利用与有效保护管理的重要基础性工作。土壤环境功能区划工作亟须详细展开，且区划方案因尺度不同而异。县级土壤环境功能区划结果要求更具体、可操作性更强。文章深入分析了县级土壤环境功能区划的区划思路、区划原则、区划方法、区划依据与指标体系等区划方案，并以河南省登封市为例进行县级土壤环境功能区划示范研究。登封市土壤环境功能区划分为4级:一级区划分为生产功能区、生活功能区、生态功能区等3类；二级区划分为基本农田种植区、一般农业发展区、商品林生产种植区、农村居民区、城镇建设区、独立工矿区、港口与交通用地区、生态公益林种植区、生态安全控制区、自然景观与文化遗产保护区、湿地保护区、草地保护区等12类；三、四级区划分别根据土壤环境质量现状、潜在风险等进行空间100m格网大小评价并各划分为5个等级。该研究关于县级土壤环境功能区划方案与示范应用，为土壤环境保护与可持续利用提供科学参考，也可为其他地区县级土壤环境功能区划提供科学借鉴。

关键词县级 土壤环境功能 区划 登封市

0 引言

土壤是人类赖以生存与发展的物质基础，土壤环境问题直接关系到食品与人居环境安全问题。土壤环境功能很多，主要包括作物生长、原材料生产、自然景观文化遗产与建设承载、营养库、雨水涵养作用、养分转化与循环作用、缓冲过滤、栖息地与基因库等方面［1-3］。人们利用土壤的各种功能获取衣食住行之需，也依靠土壤消纳各种排放物，人为因素等外界干扰显著影响土壤环境与功能的变化［2］。

土壤环境功能区划是实现土壤环境“分类分区”管理的重要前提［4］，而土壤环境功能区划方法学研究则是全国土壤环境功能区划工作的重要技术支撑。土壤环境功能区划是合理开发利用、有效管理保护土壤资源及其环境功能的重要基础性工作。

多个学者从不同角度各自提出了土壤环境功能区划的概念，并依据不同区划依据或指标在市级行政区域范围内进行土壤环境功能区划的探索性研究［5］。贾琳等［5］对土壤环境功能区划研究进展进行简析，其中重点分析总结了自然背景立地条件、区域经济发展水平、土壤环境污染现状与潜力趋势、土壤环境中重金属污染、土壤侵蚀、土壤环境承载力及土地利用等方面对土壤环境功能影响作用。环保部生态司于2009年12月组织专家对南京环科所起草的土壤环境功能区划技术导则进行研讨［6］。刘作新与谷健［7］根据土壤的环境现状与国家或地区经济与社会发展的需要，初步提出土壤环境功能区划内涵、基本思路及指标体系，并提出了我国土壤三级环境功能体系的初步框架。王加恩等［8］基于土壤生态环境条件结合土壤各种金属累积及其酸化速率与基本农田约束性保护指标，对县域基本农田保护进行区划。李志艺等［9］认为土壤环境功能区划是依据社会经济发展需要与土壤环境保护要求，考虑土壤环境质量特征与总体状况，结合不同用途土地适宜土壤环境质量控制标准，考虑环境功能区、土壤功能区与土壤环境功能区的关系，初步提出了土壤环境功能区划体系。杜立宇等［10］在调查沈阳市土壤环境质量的基础上，土壤环境的主导服务功能，将研究区域分为4个一级土壤环境功能区、15个二级土壤环境功能区及1 617个三级土壤环境功能区。吴运金等［11］探讨了土壤环境功能区划概念，提出了1个三级的土壤环境功能区划体系，一级区划依据土地利用类型与土壤功能及其相关规划，划分出生产功能区、生态功能区及承载功能区，二级区划依据土壤环境功能亚类并结合相关规划分为8类土壤环境功能亚区，三级区划结合土壤环境质量评价与土壤污染区分析结果划分为20个土壤环境管理区。总体来说，前期土壤环境功能区划研究都处于探索性研究阶段，仍需进一步针对性地深入、详细研究。目前，土壤环境功能区划依据与区划指标体系不尽相同、各有侧重，区划分类等级体系差异显著。

土壤环境功能区划尺度选择显著影响土壤环境功能区划结果适用性与科学性，区划工作因选择区划尺度不同而异［5］。区域尺度重点解决跨省土壤环境功能区划问题，流域尺度土壤环境功能区划主要解决上下游土壤环境功能区划问题，省级尺度土壤环境功能区划重点解决土壤环境功能区划及相关区划接口与环境管理接口问题，县级土壤环境功能区划与环境管理接口更为直接，与地方工作人员对接方式更为简单、自然，同时县级尺度的环境功能区规划是全国等大尺度区划的具体落实，区划结果更加具体、更具可实施性。

因此，该研究重点针对县级尺度的土壤环境功能区划研究的思路、区划原则、区划依据与指标体系、区划方法、区划分类体系等进行详细探讨，并以河南省登封市为例进行县级土壤环境功能区划示范研究。

1 县级土壤环境功能区划方案研究

1.1 县级土壤环境功能区划思路

县级土壤环境功能区划需定性分析与定量评价相结合，充分考虑自然条件、社会经济发展条件、土地利用现状与趋势、土壤本底数据、行业部门规划及土壤质量标准等，充分利用遥感、地理信息系统空间分析、计算机制图、统计分析、模拟预测等各种先进技术与方法进行科学合理区划。

图1 县级土壤环境功能区划思路

土壤环境功能区划结果需用图件表示，采用计算机制图编制。成果图件应包括土壤环境质量现状系列图、土壤环境敏感性分布系列图、土地利用预测图、土壤环境功能各级区划系列图等。同一地区各种图件的比例尺要保持一致，县级土壤环境功能区划空间数据比例尺建议采用1:25 000或更大。所有图件与基础数据要汇编成数据库。土壤环境功能区划的区划单元可选村级行政区或土地利用/覆被类型斑块。

1.2 县级土壤环境功能区划原则

区划原则是开展区划研究工作的基础，对区划方案各环节都有关键性指导作用，区划原则确定的基本思想就是“从源、从众、从主”，“从源”指必须考虑成因、发生、发展及共轭关系，“从众”是指必须考虑综合性与完整性，“从主”是指应考虑其典型性、代表性［12］。环境区划与自然、行政区划紧密相连，环境区划也应遵循现实性与差异性、前期成果集成、环境管理体系匹配、界面区域突变［13］。

因此，土壤环境功能区划除需遵循一般的相似性与差异性、区域相关性与共轭性、发生学原则、等级性原则、主导性原则等基本区划原则外，还应遵循因地制宜、区内协调完整性、区域发展时空分异、可持续发展及可操作性强等原则。

1.3 县级土壤环境功能区划方法

县级土壤环境功能区划分4级，一级分类主要依据土壤环境的主导功能进行综合区划，二级区划依据县级主要土地利用/覆被类型与行业发展规划进行区划，三、四级划分根据土壤环境质量敏感性、土壤侵蚀、污染源及污染物分布等特征的敏感性进行区划。

一、二级区域区划主要对土壤环境主导功能分析与分类；分析土地利用类型与土壤环境质量指标相关性分析，确定不同土地利用类型对土壤质量的影响；预测不同情境下的土地利用类型未来变化趋势；回归分析确定土地利用类型与重要指标的量化关系；根据各影响因素对土地利用变化贡献进行聚类分析以确定指标定量标准；依据县级发展规划、土地利用规划、林业发展规划等等行业规划进行分区。

三、四级类型区划则需要基于主成分分析方法确定社会经济、自然等指标的权重；分析典型研究区的土壤环境质量指数、生态系统服务价值；根据环境质量影响因素的作用过程，定量评价各因素对该区域土壤环境质量影响作用的潜力与潜在生态风险；基于聚类方法对土壤环境质量、土壤环境污染潜在风险等综合指数进行区划。

1.4 县级土壤环境功能区划依据与区划分类体系

土壤环境功能区划研究中，需从县域人类需求出发，同时也为满足宏观指导与分级管理的需要。县域尺度的土壤环境功能区划，重点从自然与社会背景条件、土壤类型与功能、土壤环境主导环境功能、土地利用/覆被变化、土壤污染调查、环境质量评价及潜在风险等方面进行区划研究。充分考虑实施土壤环境科学管理的阶段性任务、土壤环境功能可持续利用的长期性目标。

表1 土壤环境功能区划指标体系

县级土壤环境功能区划详细分级分区体系:

一级分区包括:生产功能区、生活功能区、生态功能区；

二级分区包括:基本农田区、一般农业发展区、经济商品林区、工矿区、港口与交通用地、农村居民区、城镇建设区、生态公益林区、湿地保护区、草地保护区、自然景观与文化遗产保护区、生态安全控制区；

三级分区分为:严重污染、中度污染、一般污染、轻度污染、无污染；

四级分区分为:高风险、中等风险、一般安全、中等安全、高安全。

2 登封市土壤环境功能区划案例

2.1 登封市土壤环境功能区划一级分区

图2为登封市土壤环境功能一级分区，分为生产功能区、生活功能区及生态功能区，生态功能区主要集中分布在登封市北部与南部偏远地区，而中部地区占地面积较少，占地面积约为5.154 5万hm2，占登封市总面积的42.2%；该功能区是具有重要生态服务功能与保护价值，在维护区域生物多样性与生态安全等方面有重要作用的，需要对土壤环境实施严格保护的自然区域。生产功能区主要集中分布在登封市中部地区，占地面积约为5.818 58万hm2，占登封市总面积的47.6%；该功能区是保障农业生产安全，维持农业生态景观的区域，该类型区农业、商品林生产较为发达，是登封市粮食与经济作物的生产区域。生活功能区分布相对比较分散，零散地分布于登封市境内，在城镇地区，分布相对集中，占地面积约为1.239 86 万hm2，占登封市总面积的10.2%；该功能区主要是满足人类生存需求的区域以及用于为国民经济与社会发展提供原材料与能源，该区交通发达，有较好的区位优势，基础设施齐全，与国民经济发展密切相关。

2.2 登封市土壤环境功能区划二级分区

图3为土壤环境功能二级分区，是在土壤环境一级分区的基础上进一步划分的。生态功能区在二级分区中又被划分为生态公益林种植区、草地保护区、生态安全控制区及自然景观与文化遗产保护区，其中以生态公益林种植区与草地保护区为主，生态公益林种植区主要分布在登封市的西北地区与南部边缘地区，占地面积约为3.944 53万hm2。草地保护区主要集中分布在登封市东北边缘地区与西南边缘地区，占地面积约为1.085 55万hm2。生态安全控制区主要集中在登封市东南边缘，其余地方分布较少，占地面积约为1 156.7hm2，而自然景观与文化遗产保护区零散地分布于登封市的西北部地区，占地面积约为87.5hm2。生产功能区在二级分区中又被划分为基本农田种植区、一般农业发展区、商品生产林种植区及独立工矿区，其中以基本农田种植区为主，占地面积约为5.503 52万hm2。商品生产林种植区零散地分布于登封市境内，占地面积约为2 349.7hm2，而一般农业发展区在登封市境内分布更少，占地面积仅为65.7hm2，独立工矿区分布较少，但相对集中，占地面积约为735.27hm2。生活功能区在二级分区中又被划分为城镇建设区、农村居民区，其中城镇建设区相对比较集中，占地面积约为2 143.3hm2。而农村居民区单独面积较小，广泛分布于登封市全市境内，占地面积约为1.025 54万hm2。

图2 登封市土壤环境功能一级区划

图3 登封市土壤环境功能二级区划

2.3 登封市土壤环境功能区划三级分区

土壤环境功能三级分区主要基于土壤环境质量现状指标，在100m网格大小上进行空间评价，土壤环境监测评价标准等一般将土壤环境质量分5个等级［14］，因此该文也将登封市土壤环境质量分为5个等级:无污染、轻度污染、一般污染、中度污染及重度污染 （图4）。无污染区域主要集中在登封市北部地区，其占地面积约为7 567.3hm2。轻度污染区域相对于无污染区域分布范围较广，主要分布于登封市东北部地区，其占地面积约为3.085 13万hm2。一般污染区域均匀分布于登封市全市境内，其占地面积约为4.999 12万hm2。中度污染区域均匀分布于登封市境内，而重度污染区域主要分布于登封市南部地区，其占地面积分别为2.708 14万hm2与6 998.5hm2。从宏观角度来看，登封市北部地区土壤环境质量较高，而南部地区土壤环境质量相对较差，需要采取必要的措施进行管治。

2.4 登封市土壤环境功能区划四级分区

土壤环境功能四级分区主要基于土壤环境污染潜在风险，在100m网格大小尺度上进行空间评价，仿照土壤环境质量现状分级也将土壤环境污染潜在风险分为5个等级区域:高安全、中等安全、一般安全、中等风险、高风险 （图5）。高安全区主要分布在登封市的北部与南部地区，与生态功能区空间分布重合度较高，占地面积约为5.785 18万hm2，占总面积的47.6%。中等安全区分布在登封市全市境内，其与生产功能区空间分布重合度较高，占地面积约为3.793 89万hm2，占总面积的31.2%。一般安全区零散分布在登封市境内，与部分生产功能区及部分生活功能区空间分布重合，占地面积约为1.878 55万hm2，占总面积的15.5%。中等风险区与高风险区分布较少，其空间分布主要与生活功能区重合，其占地面积分别为5 901.1hm2与1 147.3hm2，分别占总面积的4.9%与0.9%。

图4 登封市土壤环境功能三级区划

图5 登封市土壤环境功能四级区划

3 结论与讨论

该研究对县级土壤环境功能区划方案进行深入研究，综合考虑土地利用、土壤环境敏感性、土壤环境现状与潜在风险、自然背景条件与县域社会经济发展水平等方面因素，提出了县域尺度的区划思路、区划原则、区划方法、区划依据及分类体系，以登封市为例进行县域土壤环境功能区划示范，共划分为4级区划，分别根据土壤环境主导环境功能分3类，二级区划根据土地利用/覆被类型与行业规划分12类，三、四级区划分别根据土壤环境质量现状、潜在风险等进行百米格网大小空间评价并各划分为5个等级。

土壤环境功能区划以土壤环境质量保护、合理利用及科学管理为出发点，但区划目标与体系等都因区划尺度不同而异，县级土壤环境功能区划可直接作为基层管理人员的管理依据。另外，全国各地区县域特点不一，在其他县域进行土壤环境功能区划时，也可因地制宜、合理调整区划方案，使得土壤环境区划结果能够更科学地指导土壤环境保护与管理。因此，在下一步研究工作中，将选择其他类型区域进一步进行县级土壤环境功能区划应用，并与省级、全国等其他尺度区划进行对比研究。

参考文献

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［6］ 环保部生态司.土壤环境功能区划指南 （征求意见稿）.2010，URL:http://sts.mep.gov.cn/gzdt/200912/t20091221-183212.htm

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［9］ 李志艺，温晴，陈然，等.南京市土壤环境功能区划研究.水土保持通报，2011，（04）:159～162，247

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［11］ 吴运金，邓绍坡，何跃，等.土壤环境功能区划的体系与方法探讨.土壤通报，2014，45（5）:1042～1048

［12］ 郑度，欧阳，周成虎.对自然地理区划方法的认识与思考.地理学报，2008，（6）:563～573

［13］ 张胜田，何跃，林玉锁，等.基于国家环境管理需要的土壤环境功能区划体系探讨.“加快经济发展方式转变——环境挑战与机遇”——2011中国环境科学学会学术年会，2011

［14］ 国家环境保护总局.土壤环境监测技术规范.中华人民共和国环境保护行业标准，2004-12-21

STUDY ON THE SOIL ENVIRONMENTAL FUNCTION ZONING AND DEMONSTRATION AT COUNTY-LEVEL

Yang Fei1※，Wangwei1，Liao Shunbao2，Zhang Shengtian3，lin Yusuo3
（1.State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System，Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China；2.Henan University College of Environment and Planning，Kaifeng 475004，China；3.Nanjing Institute of Environmental Sciences，Ministry of Environmental Protection，Nanjing 210042，China）

AbstractSoil is the material basis for human survival and development，soil environmental function zoning is the important and basal work for the rational exploitation and effective protection and management.Soil environmental function zoning should be set to work.The county-level soil environmental function zoning should be more specific.This paper deeply analyzed the soil environmental function zoning at the county scale，and taking Dengfeng city of Henan province as an example for demonstration of county-level soil environmental function zoning.In Dengfeng county，soil environment function zone were divided into four levels.The first level zoning included 3 classes of producing function area，living function area，ecological function area.The second level zoning included 12 classes which were basic farmland planting area，general agricultural development zone，the commercial forest planting area，rural residential area，urban construction area，independent industrial and mining areas，port and traffic land area，the ecological public welfare forest planting area，ecological security control area，the natural landscape and cultural heritage protection area，wetland protection area，grassland protection area.The third or fourth level zoning were evaluated according to the current soil environment quality situation and potential pollution risks based on 100 meters grid size.Dengfeng County was taken as an example of the soil environmental function zoning in the county level.The results showed that the producing function area，living function area and ecological function area accountedfor about 47.64%，10.15%，42.21%of first level zone.The ecological function area in the second levelcontained the ecological public welfare forest planting area and grassland protection area，which mainly distributed in the northwestern and southern area，the northeastern area and southwestern area of Dengfeng county，respectively.The producing function area mainly contained the basic farmland planting area and distributed from west to east in Dengfeng county.The living function area mainly contained rural residential area and urban construction area and scattered in Dengfeng county.For the third level of soil environmental function zoning，the light pollution area and general pollution area accounted for most of the Dengfeng county area.But for the fourth level of soil environmental function zoning，the high safe area and middle safe area accounted most of the Dengfeng county area.This study can provide scientific reference for the sustainable utilization and environmental protection of soil.

Keywordscounty-level；soil environmental function；zoning；Dengfeng

中图分类号：F301.2；X321

文献标识码：A

文章编号：1005-9121［2016］02-0142-06

doi:10.7621/cjarrp.1005-9121.20160224

收稿日期：2015-03-11

作者简介：杨飞 （1981—），男，山东枣庄人，副研究员。研究方向:遥感与GIS技术与应用、资源利用与生态环境效应。Email:yangei@igsnrr.ac.cn

*资助项目：国家环保部公益性项目“我国土壤环境功能区划方法与关键技术研究”（201209030）；国家自然科学基金项目“冰雪冻灾干扰后亚热带森林生态系统恢复力的动态诊断”（41301607）