广西贵港市大安镇土地质量地球化学评价

姜 华，雷天赐，鲍 波，徐宏林，李梦茹

JIANG Hua， LEI Tian－Ci， BAO Bo， XU Hong－Lin， LI Meng－Ru

（中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心），武汉430205）

（Wuhan Center， China Geological Survey（Central South China Innovation Center for Geosciences）， Wuhan 430205， Hubei， China）

土地是珍贵的自然资源， 是农业最基本的生产要素，合理开发利用土地资源，发挥有限土地的最大生产潜力，对土地可持续利用具有重要现实意义[1－5]。 土地的健康质量直接影响动植物和人类健康， 土地质量评价是土地资源合理与持续利用、保证粮食安全生产的需要[6]。1∶5 万土地质量地球化学调查评价以农用地土壤为核心，以生态地球化学理论为指导[7－9]，以土地合理利用为目标，依据土壤有益、有害元素及理化性质等地球化学指标，及其对土地基本功能的影响程度， 进行土地质量级别评定，从而确定土地的价值[10－12]。广西贵港大安镇地势平坦，耕地分布广泛，适宜开展1∶5 万土地质量地球化学调查评价工作。 本文以调查数据为基础，以第二次全国土地调查的土地利用现状图斑为评价单元， 对大安镇土壤养分和环境元素进行了评价，以期为当地土地资源规划利用、生态科学管护及种植结构调整等提供科学依据。

1 研究区概况

大安镇地理位置为北纬 23°23′、东经 110°30′，位于广西壮族自治区贵港市平南县东南部， 处于广西最大平原浔江平原东部，容武公路、南梧二级公路纵横其中，属南亚热带季风气候。全镇地势南高北低，北部大部分为浔江平原，南部有少量丘陵和低山。

大安镇域内出露主要地层为奥陶系黄隘组、泥盆系莲花山组、第四系，火成岩主要为中粗粒褐帘角闪正长花岗岩。 黄隘组出露面积为 17.63 km2，主要岩性为灰绿色页岩夹长石石英砂岩，局部夹钙质页岩、泥灰岩或白云岩；莲花山组出露面积为3.71 km2，主要岩性为紫红色、灰白色厚层状砾岩、含砾砂岩、杂砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩；第四系面积为81.52 km2，主要为砂砾层、砾石层、砂土、亚粘土。 主要土壤类型为赤红壤和水稻土。 主要土地利用类型为水田、旱地、果园、乔木林地和建设用地（图1），面积分别为 58.21、7.01、8.81、41.46、5.93 km2。

图1 大安镇土地利用现状图Fig. 1 Land use status in Daan Town

2 工作方法

2.1 样品采集与处理

土壤样品采用网格加图斑的原则布设，网格布设用于保障样品空间上相对均匀，图斑布设用于保障土壤样品点主要分布在农用地[13]，兼顾地块形状、大小等进行调整，采样密度为8 点／km2。采样深度为0－20 cm，采样时避开垃圾堆、公路、铁路等污染源。

将采集的土壤样品自然风干，过10 目尼龙筛，搅拌均匀，用四分法取样装袋。

2.2 样品分析

土壤样品送湖北省地质实验测试中心（国土资源部武汉矿产资源监督检测中心） 进行测试分析，各元素的分析方法、检出限见表1。 采用国家一级标准物质GSS 系列和GBW 系列，控制土壤样品分析准确度；每一分析批中以密码形式插入四个一级标准物质，按每个标准物质计算测定值与监控样标准值的对数偏差， 然后计算四个监控样的对数标准偏差，用以衡量样品分析的精密度；所有样品分析的准确度和精密度均符合质量要求，分析结果合格。

表1 土壤样品元素分析方法及检出限Table 1 Analysis methods and detection limits of soil samples

3 评价指标及方法

本次评价以 《土地质量地球化学评价规范》[14]为依据，基于Mapgis 软件成图。 当1 个图斑中有2个以上实测数据时， 采用平均值对评价单元赋值，当图斑中没有实测数据时，采用反距离权重插值法进行赋值。

3.1 评价指标

评价指标包括土壤养分和土壤环境元素，土壤养分指标包括氮、磷、钾、硒，土壤环境指标包括酸碱度、砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌。

3.2 土壤养分地球化学评价

参照《土地质量地球化学评价规范》规定，划分了土壤氮、磷、钾全量等级，等级划分标准见表2；土壤硒等级划分标准见表3，将等级为“高”和“过剩”的土壤划分为富硒土壤。

土壤养分地球化学综合等级的划分是在氮、磷、钾土壤单指标养分地球化学等级划分基础上，按照式（1）计算土壤养分地球化学综合得分f养综。

表2 土壤氮、磷、钾全量等级划分标准值（g／kg）Table 2 Classification standard values of soil nitrogen，phosphorus，potassium

表3 土壤硒等级划分标准值（mg／kg）Table 3 Classification standard values of soil selenium

式（1）中，f养综为土壤氮、磷、钾评价总得分，1≤f养综≤ 5；Ki为氮、磷、钾权重系数，分别为0.4、0.4 和 0.2；fi分别为土壤氮、磷、钾的单元素等级得分。 单指标评价结果 5 等、4 等、3 等、2 等、1 等所对应的 fi 得分分别为 1、2、3、4、5 分（表 4）。

3.3 土壤环境地球化学评价

土壤环境地球化学评价选用酸碱度、 砷、 镉、铬、铅、汞、镍、铜、锌作为评价指标。

《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》[15]中规定了农用地土壤污染风险筛选值和管制值，砷、镉、铬、汞、铅元素既有筛选值又有管制值，铜、镍、锌元素仅有风险筛选值；筛选值按照水田、 果园和其他土地利用类型划定了不同的阈值，本次评价采用最严格风险筛选值（表5）。 根据土壤单项污染指数界限值，进行单指标土壤环境地球化学等级划分，如表6，铜、镍、锌仅划分出无风险和风险可控两个等级。

表4 土壤养分地球化学综合等级划分表Table 4 Geochemical comprehensive grade of soil nutrient

表5 风险筛选值与管制值划分标准（mg／kg）Table 5 Classification standard of risk screening values and intervention values

表6 土壤环境地球化学等级划分界限Table 6 Classification standard of geochemical grade of soil environment

在单指标土壤环境地球化学等级划分基础上，每个评价单元的土壤环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境等级最差的等级。如砷、镉、铬、铜、汞、铅、镍和锌划分出的环境地球化学等级分别为三等、二等、一等、二等、二等、一等、二等和一等时，该综合等级为三等。

3.4 土壤质量地球化学综合评价

土壤质量地球化学综合等级由评价单元的土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级叠加产生。 参照表7，划分各个评价单元土壤质量地球化学综合等级。

一等为优质：土壤环境无风险，土壤养分丰富至较丰富；二等为良好：土壤环境无风险，土壤养分中等；三等为中等：土壤环境风险可控，土壤养分丰富至较缺乏或土壤环境无风险， 土壤养分较缺乏；四等为差等：土壤环境无风险或风险可控，土壤养分缺乏；五等为劣等：土壤环境风险较高，土壤养分丰富至缺乏。

表7 土壤质量地球化学综合等级的图示与含义Table 7 Diagram and meaning of geochemical comprehensive grade of soil quality

4 结果与讨论

4.1 土壤养分地球化学等级

4.1.1 土壤养分地球化学综合等级

土壤养分单元素地球化学等级划分结果见图2，土壤氮养分丰富，丰富和较丰富土壤面积占全区总面积的52.71%， 中等土壤面积占全区总面积的34.71%，较缺乏和缺乏土壤面积仅占全区总面积的12.57%。 土壤磷养分中等，丰富和较丰富土壤面积占全区总面积的31.19%， 中等土壤面积占全区总面积的33.51%， 较缺乏和缺乏土壤面积占全区总面积的35.30%。 土壤钾养分缺乏，较缺乏和缺乏土壤面积均占全区总面积的75%以上，丰富和较丰富土壤仅占全区总面积的5%左右。

土壤养分地球化学综合等级评价结果见图3，大安镇土壤养分质量一般。 丰富土壤面积为3.94 km2，较丰富土壤面积为26.33 km2， 共占全区总面积的24.10%，集中分布于懦地村、新懦村、贺岗村一带；中等土壤面积为 62.09 km2， 占全区总面积的49.43%；较缺乏土壤面积为 27.22 km2，缺乏土壤面积仅为 6.04 km2，共占全区总面积的 26.48%，主要分布于小蒙村、懦衬村、莲珠村和罗明村一带。

图2 大安镇土壤养分单元素等级面积占比图Fig. 2 The proportion of soil nutrient elements grade area in Daan Town

图3 大安镇土壤养分综合等级评价图Fig. 3 Geochemical comprehensive grade of soil nutrient in Daan Town

图4 大安镇土壤硒元素地球化学等级图Fig. 4 Geochemical grade of soil selenium in Daan Town

4.1.2 土壤硒元素地球化学等级

土壤硒元素等级评价结果如图4 所示，大安镇富硒土壤面积较大。 富硒土壤面积为 80.68 km2，占全区总面积的64.23%，在大安镇中部的新蒙村、天堂村、贺岗村及稻花村一带均有分布，此处主要为第四系冲洪积物，以水田为主；硒等级为适量的土壤面积为 44.70 km2，占全区总面积的 35.58%，主要在大安镇东南部同新村、古城村一带分布；硒等级为边缘和缺乏的土壤极少， 仅占全区总面积的0.19%，在区内零星分布（图 4）。

4.2 土壤环境地球化学等级

图5 大安镇土壤环境单元素等级面积占比图Fig. 5 The proportion of soil environmental elements grade area in Daan Town

土壤环境单元素地球化学等级划分结果见图5，大安镇土壤较清洁，污染较小。除镉外，其它元素无风险区比例均在97%以上，砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌元素清洁区占总面积的比例分别为97.68%、92.62% 、98.35% 、99.81% 、100.00% 、100.00% 、98.71%、99.93%，除铅元素外砷、镉、铬、铜、汞、镍、锌各元素均不存在风险较高区，但都有不同范围的风险可控区，其中，镉元素风险可控区面积相对较大，占7.38%，主要分布于新懦村附近，主要为第四系冲洪积物，以水田为主；铅元素则存在0.06%的风险较高区，点状分布于订木村的西南部。

土壤环境地球化学综合等级评价结果如图6所示，大安镇土壤环境地球化学质量较好，以无风险为主。 无风险土壤面积为 106.72 km2，占全区总面积的 87.82%；风险可控土壤面积为 14.72 km2，占全区总面积的12.11%， 主要分布于懦地村、 新懦村、懦衬村附近；风险较高土壤面积为0.08 km2，占全区总面积的0.06%，分布在订木村西南部。 从单元素环境等级评价分析可知，影响大安镇土壤环境质量的主要元素为镉、铅。

4.3 土壤质量地球化学综合等级

图6 大安镇土壤环境综合等级评价图Fig. 6 Geochemical comprehensive grade of soil environment in Daan Town

土壤质量地球化学综合等级评价结果见图7。大安镇土壤质量较好，优质土壤面积为19.72 km2，占全区总面积的16.23%，主要分布于懦地村、凤谷村、贺岗村一带；良好土壤面积为 45.64 km2，占全区总面积的37.56%，在区内大面积分布；中等土壤面积为 47.91 km2，占全区总面积的 39.43%，主要分布于莲珠村、同新村、懦衬村附近；差等和劣等土壤面积为 8.25 km2，占全区总面积的 6.79%，主要分布于小蒙村、莲珠村、罗明村附近。 从空间分布上看，与土壤养分综合等级分布特征相似，土壤质量等级主要受控于养分丰缺。

4.4 土地资源开发利用建议

依据土壤富硒程度的不同综合考虑土壤中重金属的含量，将土地划分为5 个等级。 富硒优先保护区：土壤富硒，各重金属元素含量均不超过风险筛选值；优质保护区：土壤达不到富硒水平，各重金属元素含量均不超过风险筛选值； 富硒可利用区：土壤富硒， 某种重金属元素含量超过风险筛选值，但低于管制值；可利用安全区：土壤达不到富硒水平，某种重金属元素含量超过风险筛选值，但低于管制值；严格管控区：土壤中重金属元素含量超过农用地土壤污染风险管制值， 不管其土壤是否富硒。 根据以上划分准则，对大安镇土地资源开发利用提出建议，结果见图8，开发利用建议主要分为三类，可利用安全区和严格管控区极少。

图7 大安镇土壤质量综合等级评价图Fig. 7 Geochemical comprehensive grade of soil quality in Daan Town

图8 大安镇土地资源开发利用建议图Fig. 8 Suggestions for land resources development and utilization in Daan Town

富硒优先保护区面积达到53.86 km2， 占全区总面积的44.33%， 主要集中在大安镇中北部及动界村周边，其它地区零散分布，土壤中的Se 元素的平均含量达到0.6 mg／kg， 且土壤中的重金属元素均不超标，建议当地政府可以在该区域大力发展富硒绿色农产品种植及相关产业，或将其划分为永久基本农田进行保护，以保证绿色富硒土壤的可持续利用。

优质保护区面积达到52.85 km2， 占全区总面积的43.50%，主要集中在大安镇中东部的古城村、同新村一带，及小蒙村周边。 这些土地可以种植农作物，但需要加强保护措施，防止土壤被污染。

富硒可利用区面积为13.48 km2， 占全区总面积的11.10%，占比较小，主要集中分布在懦地村西部、新懦村北部，该区域土壤虽然富硒，但存在一定的安全隐患，建议当地政府在该区域发展绿色富硒农产品时，需查明作物中重金属元素与土壤中的对应关系，调整种植结构，合理施用肥料，从而减少农作物中重金属元素超标的风险。

5 结论

（1）大安镇土壤养分质量一般，丰富与较丰富土壤占全区总面积的24.10%， 中等土壤占全区总面积的49.43%， 较缺乏与缺乏土壤占全区总面积的 26.48%。

（2）大安镇土壤环境地球化学质量较好，无风险土壤占全区总面积的87.82%， 风险可控土壤占全区总面积的12.11%， 风险较高土壤仅占全区总面积的 0.06%。

（3）大安镇土壤质量较好，优质土壤占全区总面积的16.23%，良好土壤占全区总面积的37.56%，中等土壤占全区总面积的39.43%， 差等和劣等土壤占全区总面积的6.79%。

（4）大安镇富硒土壤面积较大，占全区总面积的64.23%， 其中富硒优先保护区面积占全区总面积的44.33%，主要集中在大安镇中北部，建议当地政府对该地区进行保护，以保证绿色富硒土壤的可持续利用。 优质保护区面积占总面积的43.50%，主要集中在大安镇中东部， 这些土地可以种植农作物，但需要加强保护措施，防止土壤被污染。