地球化学方法在耕地质量评价中的应用及其意义

郭敏

地球化学方法在耕地质量评价中的应用及其意义

郭敏

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队，贵阳 550005）

耕地质量地球化学评价通过了解和分析土壤中的营养元素、有益元素、有害元素在岩石—成土母质—土壤及农作物中分布、分配、转化、迁移、富集（贫化）的规律。评价成果应用于耕地分等定级、基本农田划定、土地整治和农业生产活动。笔者研究以地球化学方法评价耕地质量，这对种植作物的调整、农业产出的提高、农业规划等方面都具有重要的社会意义和经济效益。

地球化学评价；耕地质量；可持续利用

地球化学是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。地球化学方法既可以服务于地质找矿，也可以服务于生态环境评价。通过地球化学测量总结出水系沉积物、土壤、岩石中元素的分布、分散与富集规律以及基岩中矿体的联系，在此基础得到圈出异常，通过解译来达到找矿的目的；亦可依据元素地球化学循环理论，采取多目标区域地球化学调查方法和地球系统评价技术路线等。

表1 元素全量分析配套方法

多年来贵州省内断断续续开展的耕地地力调查工作，由于当时配套资金、元素测试分析技术等因素影响，样品采集密度较低，分析项目相对较少，同时缺乏将影响耕地质量的地球化学要素与大气质量、灌溉水质量及农作物安全等方面的内容联系起来；很难达到彻底查清区域性农业生产环境质量的目的。借助地球化学手段，通过研究元素在元素地球化学分布、分配状态与生态环境之间关系亦可以达到实现评价耕地质量的目的。

耕地质量地球化学评价工作可以掌握耕地质量地球化学现状的成因来源、生态效应及农产品安全性。以便研究和了解土壤中的营养元素、有益元素、有害元素在岩石—成土母质—土壤及农作物中分布、分配、转化、迁移、富集（贫化）的规律。精确掌握耕地质量状况，为农业结构调整，发展优势、特色、安全的农产品产业提供科学依据。

表2 元素有效态分析配套方法

1 耕地质量地球化学评价方法

耕地质量地球化学评价是土地资源质量与生态管理维护的一项重要工作，依据营养有益元素、重金属元素及化合物、有机污染物、土壤理化性质等影响耕地质量的地球化学指标，根据对耕地基本功能的影响程度，进行的耕地质量地球化学等级评定（奚小环，2004）。耕地质量地球化学评价内容主要包括土壤质量地球化学综合等级与耕地质量地球化学等级划分、生态风险评价及特色耕地资源开发利用评价等。评价的理论基础是元素地球化学循环原理。

1.1 指标体系

耕地在自然环境中不是独立存在的，其地球化学状况影响因素较多，灌溉水、大气、成土母岩、人类活动等都影响着其质量状况，耕地利用系统是由社会、经济、自然三个系统相结合的复合系统，涉及经济、环境、资源、生态等多方面指标。耕地质量评价指标体系应以耕地的环境生态属性、经济属性、社会属性为主导展开（奚仲伟，2016）。评价指标体系必须与耕地利用系统相结合。

表3 元素形态分析配套方法

耕地质量评价指标应遵循系统性、主导性、差异性、定量性等原则：耕地作为一个整体生态系统，其质量评价指标应该能全面地表达反映其自然条件、生态环境等资源利用的各个方面，系统的表达其质量情况，即系统性原则；评价应当从诸多影响耕地质量的指标中，选取最具代表性，且影响最深的主要因子作为评价指标，不仅减少评价的测试成本，亦增强评价工作的科学性，即主导性原则；耕地质量地球化学等级划分，应选择含量相差大的指标,即要求系统全面，又要求客观地划分等级，即差异性原则；定量性原则以减少通过定性主导判断的影响因子，将其定量化，以便提高精度，减少地区之间人为影响。

1.2 配套分析方法

1.2.1表层土壤样品、根系土样品、垂向剖面土壤样品、土壤元素异常成因样品、成土母岩样品元素全量分析方法

根据样品分析依据的相关标准规范，采用以等离子体发射光谱法（ICP-OES）、等离子体质谱法（ICP-MS）和X射线荧光光谱法（XRF）为主，原子荧光光谱法（AFS）、离子选择性电极法（ISE）和容量法（VOL）等为辅的样品元素全量分析配套方法，见表1。

1.2.2土壤有效态分析方法

土壤元素有效态分析方法等效采用LY/T系列《森林土壤分析方法》，分析方法见表2。

1.2.3土壤重金属元素形态分析方法

表4 土壤有机农药残留分析方法

土壤环境元素形态分析采用《生态地球化学评价样品分析技术要求（试行）》（DD2005-03）附录A中相关方法，见表3。

1.2.4土壤有机农药残留分析方法

土壤样品中六六六和滴滴涕的分析采用国家标准分析方法，其技术指标见表4。

1.3 评价指标

耕地质量地球化学评价工作应以环境生态指标作为依据，以土壤养分有益元素、土壤有害重金属元素、土壤酸碱度和有机质含量等为主，以土地灌溉水和大气干湿沉降为辅助，同时针对具体的评价单元选取特殊的指标作为耕地质量的参评因子（周勇等，2003）。

耕地质量地球化学评价，既要全面掌握环境影响因素，又要突出调查重点，既遵循主导性，又保证系统性从耕地土壤中化学元素的分布来看，既要考虑区域上与地质背景的关系，又要考虑元素在成土母岩—深层土壤—表层土壤—农作物间的迁移转化。从耕地土壤化学组成对农作物生长的影响来看，既要考虑耕地土壤的肥力指标，又要考虑其环境健康指标，局部区域还要考虑特色元素指标，因此，在评价指标的选择上尽量针对实际应用进行全面考虑，以保证评价的系统性。

1.4 耕地质量地球化学等级划分

图1 耕地质量地球化学等级图示与含义

在土壤质量地球化学综合等级基础上，叠加大气干湿沉降物环境地球化学综合等级、灌溉水环境地球化学综合等级，形成耕地质量地球化学等级。它是土壤养分状况、土壤环境质量与大气质量、灌溉水质量的综合体现。其表现形式如下：

1）当耕地质量地球化学评价图斑较大时，在评价图斑上，土壤质量地球化学综合等级以颜色示出，灌溉水环境地球化学综合等级和大气环境地球化学综合等级分别以十位和个位上的数字表示，即个位上的数字表示大气环境地球化学综合等级，十位上的数字表示灌溉水环境地球化学综合等级，耕地质量地球化学等级图示与含义见图1。

2）当耕地质量地球化学评价图斑较小时，或大气干湿沉积物与灌溉水采集样本点较少时，可不采用在图斑上用数字表示大气环境地球化学综合等级与灌溉水环境地球化学综合等级的方法，只用文字或表格进行大气环境地球化学综合等级、灌溉水环境地球化学综合等级的统计与描述。

2 耕地质量地球化学评价存在的问题

2.1 指标体系的建立

指标体系的建立是进行耕地质量评价工作的基础，然而由于耕地质量评价王作非常复杂，这种多样性不仅表现在不同土壤组别之间，即使是同一种土壤也存在差异性，因而目前国内外仍无明确的标准和因定的指标和体系可以对其进行评价，但是它包含了生态、经济和环境在内的一系列土地属性等（尹君，2001；黄勇和杨忠芳，2008；鲍丽然等，2018；汪海城，2016）。

2.2 图斑赋值问题

耕地质量地球化学调查评价比例尺从1∶25000到1∶2000均有涉及，是通过多种采样介质组成的系统立体评价工作（桑玲玲等，2014；曾琴琴等，2019）。图斑赋值问题仍然为亟待要解决的的问题之一。随着耕地质量地球化学评价工作的不断深入，将不同调查精度的地球化学数据赋值于评价图斑中，如何判别赋值误差，总结出合理的评定方法是一个亟待解决的难题。

2.3 耕地质量地球化学调查评价成果应用问题

耕地质量地球化学调查评价工作的目的在于应用，要能充分发挥成果的应用价值，成果表达是关键。项目中考虑采用目前先进的数据信息系统，按照调查资料子库、分析评价资料子库和图形子库形成耕地质量地球化学调查评价数据库。使成果能广泛应用于全省的农业发展规划、高效山地特色农业发展规划、耕地污染防治、耕地污染修复、粮食安全、地方病防治等方面，为我省的扶贫攻坚、农业现代化建设、生态文明建设提供基础服务。

3 结论与建议

耕地质量地球化学调查评价对于农业土壤的可持续发展有着重要的社会意义和经济效益。总结出合理的耕地质量地球化学评价方法，依据耕地质量地球化学评价结果，提出特色耕地资源开发、耕地资源管护、耕地质量动态监测、耕地污染防治、现代山地特色高效农业发展等建议，为耕地资源的可持续利用提供科学依据。

奚小环．2004．生态地球化学与生态地球化学评价[J]．物探与化探，28(1)：10-15．

奚仲伟．2016．上海市典型地区土地质量地球化学评价[D]．北京：中国地质大学．

周勇，田有国，任意，朱海燕．2003．定量化土地评价指标体系及评价方法探讨[J]．生态环境，12(1):37-41．

尹君．2001．土地资源可持续利用评价指标体系研究[J]．中国土地科学，5(2):6-9．

黄勇，杨忠芳．2008．中国上地质量评价的研究现状及展望[J]．地质通报，5(2):207-211．

鲍丽然，李瑜，贾中民，严明书，邓海．2018．邓海耕地质量地球化学评价及应用研究——以重庆市荣昌区为例[J]．地球与环境，46(01):96-105.

汪海城．2016．地球化学空间模式定量评价方法研究及其在矿产勘查中的应用[D]．北京：中国地质大学．

桑玲玲，高歌，郧文聚，朱德海．2014．地球化学与耕地质量调查数据整合方法对比[J].物探与化探，38(02):359-362+376.

曾琴琴，王永华，刘才泽，雷风华．2019．秀山-酉阳地区土壤环境地球化学特征[J]．四川地质学报，39(02):294-298．

The Application of Geochemical Method to the Cultivated Land Quality Evaluation and Its Significance

GUO Min

(The 7th General Party, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology, Guiyang 550005)

By geochemical evaluation of cultivated land quality is meant clarification of content, distribution, regularities of transformation, migration, enrichment (impoverishment) of nutrient elements, beneficial elements, harmful elements in Rock-parent material-soil and crops. The evaluation results are applied to classification and grading of cultivated land, demarcation of basic farmland, land rehabilitation and agricultural production activities. Geochemical evaluation of cultivated land quality is of great importance to adjustment of crops, increase of agricultural output and agricultural planning.

geochemical evaluation; cultivated land quality; sustainable utilization

2020-09-05

贵州省自然资源厅：贵州省黄平县耕地质量地球化学调查评价（黔耕调2017-03-09）

郭敏（1987—），女，陕西省安康人，硕士，高级工程师，主要从事地质矿产勘查与管理工作

S153.1

A

1006-0995（2021）02-0326-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.029