四川乌蒙山区表层土壤中养分元素地球化学特征与评价

郑勇军 张 华 时章亮 钟 颖

(1. 四川省地质调查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059)



四川乌蒙山区表层土壤中养分元素地球化学特征与评价

郑勇军1张 华1时章亮1钟 颖2

(1. 四川省地质调查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059)

土壤中养分元素作为植物生命物质的来源具有重要作用。四川乌蒙山区土地质量地球化学调查评价显示，麻城乡、摩尼镇以较一等和二等土地为主。表层土壤中有效铁、铜、锌、硫的含量丰富和很丰富占比超过80%，有效钼和锰的含量丰富和很丰富占比超过50%。部分地区磷、有机质、氧化钙、硼较为缺乏，需要根据区域元素缺乏种类，分布范围，有针对性地补施相应的肥料。

养分元素；乌蒙山；土地质量

土壤中营养元素的分布特征及丰缺评价，一直都是国内外学者调查研究的重点[1-3]，因为土壤营养元素的丰缺与农作物的生长、发育和收成密切相关。土壤中营养元素作为植物生命物质的来源具有重要作用，不同地区土壤中营养元素含量及分布特征均不相同，不同营养元素在植物体中也起着不同的作用。近些年，大量学者开始研究土壤肥力元素的含量分布特征，进行土壤评价指导农业生产，如姜月华等[4]就浙江湖州地区土壤元素含量分布特征对其进行丰缺评价，得出该地区土壤肥力状况并提出了合理施肥方案。唐将等[5]利用多目标地球化学方法对三峡库区土壤营养元素分布特征进行研究，并对三峡移民工程中土地资源的合理利用规划提供依据。何愿等[6]通过对土壤中N、P、K、Cu、Zn、Mn等指标进行肥力评价，完成了万源市土壤的质量分区，规划出了万源市土壤营养元素优势区、适宜区及劣势区。四川乌蒙山区属于“乌蒙山集中连片特殊困难地区”，是国家新一轮扶贫开发攻坚战主战场之一。该区域内以农业产业为主导，以农业生产为主要经济来源，农业发展模式较为单一，农业种植结构无规模化，土地利用率低，因此查明该地区土壤养分元素含量及分布特征，对于农业发展规划具有重要意义。本文利用四川乌蒙山特色农业区土地环境地质调查评价项目表层土壤样品分析成果，探讨了四川乌蒙山区麻城-摩尼镇表层土壤中N、P、K、Ca、Mg、S、B、Fe、Mn、Mo等植物生长必需元素在不同土地利用类型中的含量分布，土壤养分地球化学综合等级，以及土壤有效态等地球化学特征，为当地土地资源的合理规划利用提供了基础资料。

1 样品采集、分析与评价方法

1.1 研究区域概况

研究区麻城乡、摩尼镇处于四川省叙永县城南面，区内有321国道线大纳公路、叙赤路。气候类型属亚热带湿润性季风气候，年平均气温16 ℃，年降雨量789 mm，无霜期200 d左右。地貌属盆缘山地，地势由北向南升高，境内有多条溪流，水源丰富。

1.2 研究方法

按照《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295-2016)，采样单元以1 km2为采样大格，500 m × 500 m采样小格，麻城乡、摩尼镇总面积225.5 km2，采集表层土壤样品1 695件，土壤有效态样品30件，其余样品若干。表层土壤采样深度0～20 cm，样质量1.5 kg，每件土壤样品在基本网格内的4～5个点上取等量土壤组合，以最大限度地代表基本网格内土壤的地球化学特征。野外采样时采用专用表格记录采样点及附近地层、岩性、土壤、地形、高度、植被、植被覆盖类型等20余项属性参数。

样品分析：样品分析由国土资源部成都矿产资源监督检测中心完成。CaO、K2O、MgO、Na2O、TFe2O3、SiO2、Mn、P采用X荧光法(XRF)，N采用酸碱滴定容量法，B采用发射光谱法(ES)， Mo采用等离子质谱法(ICP-MS)。测试过程中密码控制样测试结果的合格率、相关系数r、F检验值、中位数等测试质量均符合《多目标区域地球化学调查规范》(1：250 000)DZ/T 0258-2014和《生态地球化学评价样品分析技术要求》(试行)DD2005-03。

评价方法：按照《土地质量地球化学评估技术要求》，采用戒上型隶属函数模型对表层土壤中N、P、K、有机质、CaO、B、Mo等元素和指标进行分级评价。依据各种元素的贡献大小，按照经验法，确定权重，采用加法模型，对单指标的隶属值按照给定权重进行综合，获得土壤大量元素(N、P、K、有机质)、中量元素(CaO、MgO、S)、微量元素(B、Mo、Mn、Cu、Zn)、有益元素化合物(Na2O、SiO2)综合评价指数。其函数式为：

P大综=Σfi×Ci(i=1，2，3，4，…，n)

式中：P大综为土壤大量元素综合评价指数；fi为第i个评估指标的隶属函数值；Ci为第i个评估指标的权重。

对获得的各综合评价指数勾绘等值线，得到土壤大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物综合评价图。在此基础上，选取大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物进行土壤养分综合评价，根据各种元素对土壤养分的贡献大小，采用加法模型，对各评估单元各评估指标的实测值进行权重(表1)和隶属度计算，获得土壤养分综合评价指数，共划分为五级。其函数式为：

P养综=ΣFi×Ci(i=1,2,3,4,…n)

式中：P养综为土壤养分综合评价指数； Fi为第i个评估指标的隶属函数值； Ci为第i个评估指标的权重。

表1 土壤养分元素权重值

对获得的土壤养分综合评价指数按照0.3、0.4、0.5、0.6、0.7的界限勾绘等值线，按照表2划分方法，得到土壤养分综合评价图。

表2 土壤养分综合评价分级

2 结 果

2.1 表层土壤元素含量特征

麻城乡、摩尼镇表层土壤背景值与成都经济区土壤背景值比较，表层土壤中Mn、Org、Mo、B、K2O含量明显较高，Na2O、CaO含量明显较低(图1)，TFe2O3、Zn、P、Cu、S、N、SiO2、MgO含量则相关不大。

图1 工作区表土与四川土壤A层、成都经济区表土背景比值图

2.2 不同土地利用类型中元素含量特征

将麻城、摩尼镇不同土地利用方式中元素指标平均值分别与全区平均值进行比较，比值结果见表3。

表3 不同土地利用类型表层土壤中各元素指标平均值与全区平均值比值

水田中S、Org、N含量高于全区平均值，Mn、CaO含量明显低于全区平均值。旱地中Mn明显高于全区平均值，其它元素含量与全区差异不大。园地中CaO、Mn、P、Na2O、K2O平均含量明显高于全区平均值，Mo和Org明显低于全区平均值。林地中Org、CaO平均含量明显高于全区平均值，P、Cu、Mn明显低于全区平均值。草地中Mo、CaO、Cu、Mn、MgO平均含量明显高于全区平均值，S明显低于全区平均值。

2.3 土壤养分地球化学综合等级

2.3.1 氮、磷、钾、有机质综合评价 氮、磷、钾、有机质地球化学综合评价结果显示，麻城乡、摩尼镇以丰富和较丰富土地为主，面积达210.21 km2，占93.21%；含量中等土地面积15.32 km2，占6.79%。

2.3.2 氧化钙、氧化镁、硫综合等级 氧化钙、氧化镁、硫地球化学综合评价结果显示，麻城乡、摩尼镇以中等土地为主，面积169.85 km2，占75.31%；丰富和较丰富土地面积仅36.21 km2，占16.06%，且较为分散；缺乏和较缺乏土地面积19.48 km2，占8.64%。

2.3.3 硼、钼、锰、铜、锌综合等级 硼、钼、锰、铜、锌地球化学综合评价结果显示，麻城乡、摩尼镇以丰富和较丰富土地为主，面积222.59 km2，占98.70%；中等土地面积仅2.94 km2，占1.30%。

2.3.4 氧化钠、二氧化硅综合等级 氧化钠、二氧化硅地球化学综合评价结果显示，麻城乡、摩尼镇以中等土地为主，面积116.02 km2，占51.44%；丰富和较丰富土地面积78.68 km2，占34.89%，主要分布于双桥村、李红村、东柴村和旗燕村；缺乏和较缺乏面积30.84 km2，占13.67%，主要分布于田林村、麻城村和摩尼社区。

2.3.5 土壤养分综合等级 土壤养分地球化学综合评价结果显示(图2)，麻城乡、摩尼镇土壤养分综合以丰富(一等)和较丰富(二等)为主，面积210.97 km2，占93.54%；中等面积14.57 km2，占6.46%；养分综合无缺乏和较缺乏土壤。

图2 土壤养分地球化学综合评价图

2.4 土壤有效态地球化学特征

土壤中的大量营养元素和微量营养元素凡能够被植物直接吸收利用的部分就称之有效态。土壤中的无效态元素可以通过化学风化作用或有机质的矿化作用转化为有效态元素，有效态一般主要是指提取的水溶态和交换态等，这部分元素在土壤中具有较大的活性，容易被植物所吸收利用。因此，利用有效态评价土壤肥力。

本次调查工作采集有效态样品30件，从图3可见，营养元素有效Mo占比最高，达到36.40%；水解性N、有效S占相对较高，分别为11.31%和10.12%；有效P、有效Fe、有效Cu、有效Mn占比介于1.64%～6.55%；速效K、缓效K、有效Si占比相当低。

按土壤有效量等级划分标准，表层土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量丰富和很丰富占比超过80%，有效Mo和有效Mn丰富和很丰富占比超过50%。有效Si和有效K有30件样品均缺，有效B有22件样品稍缺和缺乏。

图3 有效态与全区表层土壤各指标比值(%)

3 结 论

(1)与成都经济区表层土壤比较，麻城乡、摩尼镇表土壤中I、Mn、Org、Mo、B含量明显较高；Na2O、CaO含量明显较低。

(2)麻城乡、摩尼镇土壤养分以丰富(一等)和较丰富(二等)为主，土地养分充足。部分地区有益元素P、有机质、CaO、B较为缺乏，需要根据区域元素缺乏种类，分布范围，有针对性地补施相应的肥料。

(3)表层土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量丰富，有效Si、有效K、有效B含量缺乏。

[1]WANDER M M,WALTER G L.Soil quality: science and process[J].Agronomy Journal,2002,94(1):23-32.

[2]刘铮.中国土壤微量元素[M].南京:江苏科学技术出版社，1996.

[3]KINSMAN D.Assessing your soil using science to improve the soil[J].The Garden,2002,127(2):104-108.

[4]姜月华，郑善喜.等浙江湖州地区土壤营养元素分布状况与丰缺评价[J].2003,24(3):211-217.

[5]唐将，李勇,邓富银，等.三峡库区土壤营养元素分布特征研究[J].土壤学报，2005,42(3)：473-478.

[6]何愿，张成江，徐争启，等.万源市土壤质量初步评价[J].安徽农学通报，2008,14(11)：51-54.

Sichuan WuMeng Mountain District Surface Soil Nutrient Element Geochemical Characteristics and Evaluation

ZHENG Yongjun1， ZHANG Hua1， SHI Zhangliang1, ZHONG Ying2

(1.Sichuan Geological Survy, Chengdu 610081， China；2.School of Earth Science Chengdu University of Technology, Chengdu 610059， China)

The soil nutrient elements play an important role in the plant life. The reasults of WuMeng mountain areas land quality geochemical survey evaluation show that : The first-class and second-class land take the most proportion in Macheng and Moni, The proportion of effective Fe, Cu,Zn and S who’s content are rich or very rich are more than 80%, Mo and Mn are more than 50%. Parts of land is lack of beneficial elements, organic matter, CaO and B. According to the deficiency elements and distribution range,it’s better to fertilize in these area pertinently.

nutrient elements; WuMeng mountain; land quality

1006-446X(2016)12-0001-06

2016 - 10 - 25

四川乌蒙山特色农业区土地环境地质调查评价(项目编码：12120113051400)

郑勇军(1981—)男，工程师，硕士，主要从事生态地球化学、农业地质调查评价及地球化学勘查。E-mail:17772807@qq.com

S 158.3

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