陕北某地区土壤状况分析及整治措施探讨

孙 莎，张亚波，曹晓晖，何 婧

(1.陕西省土地工程建设集团自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 710075；2.陕西省土地工程建设集团陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075；3.陕西省土地工程建设集团自然资源部土地工程技术创新中心，陕西 西安 710075；4.陕西地建土地工程质量检测有限责任公司，陕西 西安 710075)

1 引言

土壤是一种总量有限，且不可再生的自然资源，它在大气循环、水循环、地质循环、生物循环过程中扮演着至关重要的角色，直接或间接地影响着人类和动植物的生存环境和生命健康。近十几年来，随着工业化和城市建设进程的不断推进，我国耕地减少面积的40%左右。耕地质量和数量直接关系到我国粮食生产和粮食安全，耕地保护是关系我国经济和社会可持续发展的全局性战略问题。因此"十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地"是必须长期坚持的一项基本国策。国家针对性地出台了大量严格的耕地保护政策，不但包括高标农田建设等耕地质量提升项目，还包括对污损土地，未利用土地进行开发治理。陕北位于中国黄土高原中部，长期以来由于自然条件等因素，植被覆盖率低，水土流失严重。为进一步了解陕北地区土壤状况，本次实验收集了陕北地区土壤样本，对其进行理化性质检测，并且针对土壤状况提出一些关于土壤整治的想法，以期为该地区土壤质量提升提供参考。

2 材料与方法

2.1 实验材料

本次实验共收集土壤样本53份，所有土壤样本均来自陕北某地区，其中采自风沙草滩区样本21份，采自中部丘陵沟壑区样本32份，实验试剂均为分析纯或优级纯。

2.2 实验方法

将采集的新鲜土壤样本送达实验室后，立即进行晾晒，经自然条件阴干后，除去石块、杂草、植物根系，分别过2 mm、1 mm、0.149 mm 筛备用。对土壤样本的常规理化性质及重金属含量进行测定。各指标检测方法汇总见表1，每次测定重复3次，取平均值。

表1 各指标检测方法汇总表

2.3 数据处理

本次实验数据采用Excel软件进行数据处理。

3 土壤状况分析

土壤样本的质地情况如图1所示。土壤质地以中壤土为主，粉壤土、砂壤土分别占比52.8%，39.6%，粉土、粉质黏壤土、壤砂土、砂土占比均为1.8%。

图1 土壤样本质地情况

土壤样本的理化性质及重金属含量测定结果如表2所示。

表2 土壤样本理化性质及重金属含量测定结果

土壤样本的pH值均大于8.0，呈碱性。根据我国土壤酸碱度的等级划分标准，pH值7.5～8.5为碱性土壤，pH值8.5～9.5为强碱性土壤，pH值大于9.5为碱性极强土壤。考虑到土壤适应作物正常生长，土壤pH值应介于7.5～8.5之间。本次检测的土壤样本中仅有9份(16.9%)土壤样本适宜种植，其余均为强碱性土壤。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准 GB 15618-2018》中规定的农用地土壤污染风险筛选值，发现供试土壤的铬、铜、锌、砷、镉、铅含量均显著低于风险筛选值，表明所检土壤样本不存在重金属污染风险。

依据我国土壤养分分级标准[1]，对土壤样本的养分指标(有机质、全氮、有效磷、速效钾)检测结果进行分级，结果如图2 所示。

图2 土壤样本养分指标分级情况

土壤全氮是土壤提供氮素能力的重要指标，也是衡量土壤耕作水平的关键因素，供试土壤样本中97%的样本全氮水平在六级，处于极低的水平。土壤有效磷和速效钾表示植物在短期内能够直接利用的磷和钾，是土壤肥力的重要指标，供试土壤样本中有84%的样本有效磷水平处在五级、六级水平，16%的样本处在四级水平；速效钾水平主要分布在三级(100～150 mg/kg，30%)和四级水平(50～100 mg/kg，70%)。土壤有机质能够分解土壤营养元素，为植物所用，是实现土壤和生态环境中物质交换的重要环节，约79%的供试样本中有机制含量处在五级、六级水平，个别样本分布在三级(20～30 g/kg，5%)和四级(10～20 g/kg，14%)水平。

4 整治措施与探讨

综合分析本次供试土壤样本的理化性质数据，结果表明陕北该地区土壤存在盐碱化程度高，养分贫瘠的问题。自然地理条件是造成该地区土壤盐碱化和土壤养分空间差异的一个重要原因，本次土壤样本采自陕北的风沙滩地区和黄土高原丘陵沟壑区。风沙滩地区和黄土高原丘陵沟壑区位于陕西东北部，地势低于西北部，平均海拔在1000～1400 m之间，综合坡度在5°～15°，海拔和坡度会直接影响土壤养分分布和可利用程度，因此与陕西南部等海拔较低的区域相比，陕西北部气候寒冷，由于受风沙地貌、盆地地形以及干旱气候条件的作用，使得该区域易受风蚀和旱灾的危害，pH 值呈强碱性，蒸发量远大于降水量，使得盐分聚集现象严重，动植物和微生物的种类和数量较少，这些都会影响土壤中各种养分的累积、迁移、分解和转化，会直接导致土壤养分较为贫瘠[2]。有学者通过研究地形与土壤养分之间的相关性，发现随着坡度的不断增大，土壤有效磷和有机质含量递减，坡度越大，土壤可利用程度降低，人工施肥困难，干预少，而且坡度大会影响地表径流，导致水肥流失。土壤有机质与海拔达到极显著相关，海拔升高，有机质含量增加，这是因为海拔高植被类型以林地为主，越有利于有机质的积累[3]。除自然地理条件之外，还有一定的人为因素造成了风沙滩地区和黄土高原丘陵沟壑区土壤养分贫瘠。陕北风沙滩地区和黄土高原丘陵沟壑区有着丰富的煤炭，石油，天然气等自然资源储备，是我国重要的能源开发基地[4]。能源开发及相关产业的发展促进了经济的发展，但与此同时，密集且粗放的开采方式也给当地本身脆弱的生态环境带来了巨大的压力[5]。封建民[6]等人对陕北土地利用现状进行分析发现：土地利用类型较为单一，土地利用整体功能较弱，工矿用地密集。趋利性能源开采会忽视开采过程中造成的环境问题，如过度开采，工业废物排放污染等，还会恶化当地生态环境，弱化生态环境的自我修复能力，造成土地可利用程度越来越低，可修复难度越来越大。

因此，尽早开展对症的土地整治工作，提升土壤质量，不仅是顺应时代生态保护的需要，也是响应我国耕地保护政策的要求。结合陕北风沙滩地区和黄土高原丘陵沟壑区自然地理条件和土壤状况，提出以下可参考的整治措施。

4.1 盐碱化治理措施

对于盐碱化土地的整治思路分为两步走，第一步是从源头上控制盐分，一方面是要借助水利工程，根据地形特点及地下水走向修建完善的排水灌溉设施；另一方面是要平整土地，覆沙盖盐，减少了水分蒸发，抑制地下水盐向表层运移，实现土壤脱盐排碱。第二步再辅以物理，化学和生物手段对土壤进行改良，可通过施用土壤调节剂并结合种植耐盐碱的牧草和中药材，综合开发与利用盐碱地资源，在提高经济效益的同时，增加土壤表层植被覆盖，减缓地面径流，既减少水分蒸发又降低地下水位，抑制耕层土壤盐分累积[7]。

4.2 土壤养分低治理措施

陕北地区受自然地形条件影响，土壤沙化严重，随之而来的是水土流失，保肥保水性差。因此，要从根本上解决养分低的问题，首先要控制水土流失。陕北地区存在一种砒砂岩，这种岩石外表坚硬如石，一旦遇水则松软如泥，长期以来向黄河输送泥沙高达1亿t，也是造成黄河下游河床淤积抬高酿成洪水灾害的主要原因之一。砒砂岩和沙，特性可互补，可将二者按一定比例进行复配，从而达到透气透水和保水保肥性，达到双赢效果[8]。另外，可种植选育一些耐旱耐风蚀的植物品种，从而进一步巩固水土保持的效果。

4.3 资源开采中的治理

陕北地区拥有丰富的煤炭，石油，天然气等矿产资源，在享受经济红利的同时，也出现了很多不容忽视的环境问题。近年来，随着人们环境保护意识的觉醒，国家和政府层面也出台了相关规章制度来规范资源的开采模式，从以前粗放式的开采向集约型开采转变，由趋利性开采向绿色开采转变。此外，对开采后的废弃矿山地也要进行修复治理，实现废弃地向耕地转变。修复治理手段主要是耕作层构建技术[9]，同过物理，化学和生物手段重构适合耕作的有机土体结构。物理手段主要是客土法，平整土地后，将熟化后的表层土回填，具体的回填厚度需要通过实验确定。矿区土壤受开采工艺的影响，土壤理化性质复杂，土壤酸碱度和正常土壤有较大差异，而且还可能存在重金属污染。一般而言，石灰石、磷酸盐是常见的土壤改良剂用于调整土壤酸碱度。生物炭，腐殖质，有机污泥等有机物都能有效增加土壤肥力。有研究表明生物炭配合植物种植还可一定程度上修复重金属污染土壤。