浅析土壤地球化学调查及其建议

(成都理工大学地球科学学院 四川 成都 610000)

一、引言

土壤地球化学资料是农业地质研究的基础依据,土壤元素含量及其分布是土壤环境质量评价与土地利用规划、土壤肥力评价及科学施肥、绿色无公害与特色农产品发展规划、农业种植布局调整、第四纪地质以及地方病等研究的基础,资料的准确可靠性是后续各项基础和应用研究的前提条件。

样品采集和分析测试是决定地球化学调查资料质量的关键,样品代表性是其首要因素。科学的采样调查方法需要以不同空间尺度上土壤元素的分布特征与分异规律为理论依据,以调查成果资料满足科学研究和应用服务需要为考核准则。当然,采样方法的制定还需要考虑科学性。

二、开展“土壤生态地球化学调查”的意义

土壤地球化学调查是一项涉及资源利用、农业开发生态保护、环境治理、土地保护、食品安全等众多领域的基础性、公益性、战略性的地质调查与研究工作,其研究成果与地方经济建设和社会发展关系密切,且应用领域广泛,不仅对地方国土资源管理和资源开发综合决策、生态环境监控、农业产业结构调整、山地资源开发、水土流失治理、难降解有机物和重金属沼染治理、地方病防治、名优土特产开发和反季节种植、生态旅游规划和生态观光农业开发矿产资源勘查等具有重要的现实意义,而且对改善人民的生存环境、提高人民的健康水平、维持社会经济的可持续发展具有深远的战略意义。

三、样品采集

一般认为土壤元素分布具有从亚米级至大区域的多种尺度的空间分异，为保证样品的代表性并尽量减少测试工作量,通常采用“多坑点”采集、“多子样组合”的方法。即在采样单元格内或定点位置附近,等量采集多个坑点的土壤,混均后缩分,作为一件样品,以改善样品的代表性;由多坑法或单坑法采集的多件样品(子样),按照一定的规则(如公里网格单元、土壤类型或土地利用方式),组合成分析样,以减少测试工作量。针对现行的土壤采样方法,为研究田块和局部小尺度上土壤元素含量分布均匀性,对比现行的面积性调查方法的差异性,采取7种试验方案。

(1)田块内元素含量变化。以“S”型布设采样点,单坑法采集15件样品,样重500g/件。

(2)田块间元素含量变化。在典型农业区选择两个1单元格(分别命名为公里网格单元Ⅰ和Ⅱ),分别以“S”型布设采样点,单坑法采集15件样品,样重500g/件。

(3)1多坑采集、多件组合样品的代表性。如果选择典型农业区的2×4范围作为研究区,每个公里网格单元划分为4个0.125的小格,作为分析样单元。在每个小格中心点周围50m范围内2～3坑采集,组成1个样品,样重500g/件。共采样品32件。

(4)1∶50000尺度调查方法之一:随机点位多点组合采样法(简称方法A)。以64为研究区,以1作为分析样单元,在1内2～3点采集构成1个组合样(通常将采样点布设于公里网格中心点附近),样重500g/件,共64件。这是多目标区域土壤地球化学调查所规定的方法。

(5)1：50000尺度调查方法之二:小网格多点组合法(简称方法B)。研究区范围和面积同方法A。将12分析样单元划分为4个0.125采样格子,采集4件子样组成分析样,样重500g/件,共64件。

(6)1：50000尺度调查方法之三:土壤类型与土地利用分类采集法(简称方法C)。研究区范围和面积同方法A。根据土地利用方式确定采样密度,大田1件/2000亩,蔬菜地1件/1000亩。尽量在未施肥的单个田块中采集样品,采样深度为0～15cm。每件样品均以“S”法采集15个子样,混匀后以四分法留取500g,共采集52件。

(7)1∶250000网格组合样的代表性。将方案(3)中2×4的采样研究区,归并为3个2×2的大单元格,它们分别是大单元格1、大单元格2和单元大格3。每4的大单元格有16个0.125的采样格组成。计算4的大单元格中代表性组合样的子样数要求。

以上各类样品,除方案(6)中已作特别说明外,其他均为刮去地表薄层浮土后,采集地表至20cm深度的土柱。

四、测试元素及指标

土壤及浅海沉积物样品测试、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、TOC、有机碳和pH值,共54项指标。样品采用X射线荧光光谱、等离子光谱、石墨炉原子吸收光谱、氢化物原子荧光光谱、发射光谱等一整套大型精密仪器进行测试。

五、讨论与建议

(1)土壤地球化学调查作为一项基础性、公益性、全局性的地质调查工作，可为研究农业地质、生态环境、人民健康、土地资源利用等问题提供比较有针对性的第一手素材，如何充分发掘土壤地球化学调查数据中蕴藏的生态地质环境信息，使之更好地服务地方的经济建设与社会发展需要，是摆在相关地学科技人员面前的一项长期而艰巨的任务。

(2)将土壤硒元素作为富硒区耕地质量评价的考量因子之一，不仅可以更加客观反映富硒耕地质量状况，还可充分体现其经济价值和社会价值。

(3)应用土壤地球化学调查资料下一步要重点解决的技术问题之一仍然是土壤中元素含量之总量与其有效态含量的关系问题。目前阶段的土壤地球化学填图数据大多局限于元素含量的总量，一旦补充了必要的元素有效态含量数据，其应用价值必然会另有一番前景。

(4)根据区域调查成果,对重要农业生产基地的土壤质量、名特优稀农产品生态地球化学和特需元素特征进行调查评价。查明土壤中营养与有益元素全量、有效量与土壤分布的关系;毒害元素的全量、可溶量及有机污染物含量与分布特征;各类土壤中元素全量与生物有效量间的关系及其主要影响因素;土壤营养和有益元素的供给潜力;土壤中元素全量与农作物、人和动物的营养量、危害量间的关系。在此基础上,对土壤质量和肥力现状作出评价,从生态地球化学角度划分出各特色农作物种植的适宜区和限制区,从特需元素的角度提出增产和增质的微肥施用方案,对已种植在限制区的农作物提出土壤改良措施。