湘西南凤凰县土地地球化学特征分析

摘 要：【目的】调查凤凰县土地质量地球化学基础数据，进行土地质量评估，分析土地质量状况、潜在风险和问题，结合研究区实际情况提出合理的土地利用建议，为该地区制定有效的生态治理方案提供科学依据。【方法】以4 km2（2 km×2 km）为单位格（大格），每个大格划分为4个小格，每小格采集1个样品。共采集2 048件土壤表层样品，组合成512件分析样品。使用Excel、SPSS等软件对数据进行统计分析，结合DZ/T 0295—2016，使用GeoIPAS4.5、ArcMap10.7制作图件。【结果】凤凰县的土壤整体状况处于中等水平。74.71%的评价区面积被划分为中等质量土壤，高质量土壤仅占22.27%。中等质量土壤的分布较为广泛，面积为1 526.74 km2；高质量土壤主要分布在千工坪镇和廖家桥镇，此外，还有部分点状分布。少部分差等质量土壤主要分布于茶田镇一带，劣等土壤尚未发现。【结论】凤凰县土壤总体质量属中、重度，未见不良土，符合本地发展观光产业的现实条件。应根据区域内的富硒地区和土壤质量现状，加大生态环保力度，大力发展农业生产，不断加强对环境的控制，并根据当地的情况，对用地的使用方式进行适当调整，以保证农产品的生产安全。

关键词：凤凰县；地球化学；土地质量

中图分类号：P632.1 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）19-0089-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.19.018

Analysis of Geochemistry Characteristics of Land in Fenghuang County， Southwest Hunan Province

CHEN Wei FAN Wangdong WU Wenbin HU Xiangrong HE Can ZHANG Hongchao

（Shah Natural Resources Comprehensive Survey Center， Directorof China Geological Survey，Changsha 410600，China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to investigate the geochemical basic data of land quality in Fenghuang county， conduct land quality assessment， analyze the land quality status， potential risks and problems， and propose reasonable land use suggestions based on the actual situation of the research area， providing scientific basis for formulating effective ecological governance strategies in the area. [Methods] Using 4 km2 （2 km x 2 km） as the unit grid （large grid）， each large grid is divided into 4 small grids， and one sample is collected from each small grid. A total of 2 048 soil surface samples were collected in Fenghuang county， and combined into 512 analysis samples. This paper uses software such as Excel and SPSS to conduct statistical analysis on the data， and creates maps using GeoIPAS4.5 and ArcMap10.7 in conjunction with the DZ/T 0295—2016. [Findings] The overall soil condition in Fenghuang county is at a moderate level. Specifically， 74.71% of the evaluation area is classified as medium quality soil， while high-quality soil only accounts for 22.27%. The distribution of medium quality soil is relatively extensive， with an area of 1 526.74 km2， while high-quality soil is mainly distributed in Qiangongping town and Liaojiaqiao town， and is also distributed in a dotted pattern within the evaluation area. A small portion of poor quality soil is mainly distributed in the area of Chatian town， and inferior soil has not been found yet. [Conclusions] Through the investigation of Fenghuang County， it was found that the overall soil quality in the area belongs to medium to severe， and no adverse soil was found，which meets the practical conditions for local development of tourism industry. It is proposed to increase ecological and environmental protection efforts and vigorously develop agricultural production based on the current situation of selenium rich areas and soil quality within the region. During this period， it is necessary to continuously strengthen environmental control and make appropriate adjustments to the use of land according to local conditions to ensure the safety of agricultural products.

Keywords： Fenghuang county;geochemistry;land quality

0 引言

掌握优质土地资源和土地质量变化情况，合理开发利用土地资源，对于实现土地的可持续利用具有重要意义 ［1］。土地质量地球化学评价体系是通过对土壤环境、土壤质量、土壤特性和土地利用等方面的综合分析来进行评估的。通过分析土壤中的营养物质和微量元素的含量、土壤酸碱度、湿度等指标，准确判断土地肥力和适宜性［2-4］。

凤凰县土壤受到不同程度的重金属和农药残留污染，这些污染主要来源于化肥、农药、污水的排放和矿产开采等。凤凰县的土地利用方式多样，包括农业用地、林地、水域等，不同的土地利用方式对土地质量的影响也不同［5-10］。本研究以凤凰县为研究区，开展多目标地球化学调查，并结合调查数据，对凤凰县土壤养分与元素进行评估，为粮食安全、土地开发利用、特色农产品发展等提供依据。

1 研究区概况

凤凰县位于湖南省西部边界，处于湘西土家族苗族自治州的西南端。地理坐标为东经109°18′至109°48′，北纬27°44′至28°19′。凤凰县东面与泸溪县接壤，北面与吉首市和花垣县相邻，南面与怀化市辖的麻阳苗族自治县毗邻，西面则与贵州省铜仁市辖的松桃苗族自治县相连。凤凰县总面积为1 759.1 km2，约占全省面积的0.84％，占全州面积的8.12％。

2 研究方法

2.1 采样及加工

采样点布局以代表性为原则，同时兼顾土壤的均匀性和合理性。采样点密度为每平方公里1个，深度在0～20 cm。采样时按照公里网格均匀采集土壤样品，确保样点能充分代表该区域土壤状况。每个采样点需采集4～5个样品，组合成一个土壤样品。为保证样品的干燥和均匀性，避免样品的结块现象，采样后将样品摆放在有良好空气流通的地方进行自然风干处理，并定期进行揉搓，以防止样品凝结成块。样品加工阶段，必须确保样品完全过10目尼龙筛。采用“对角线折叠法”混匀样品确保样品的混匀性，采用“十字缩分法”缩分样品确分析样品的准确性。将相应的取样放在样袋内，避免二次污染，确保采集的样品的准确性和可靠性。

2.2 样品分析

在土壤研究和土壤质量监测中，本研究选择湖北省地质实验测试中心对土壤样本进行加工处理。利用一级土壤标准物质（GBW系列）进行全程质量控制，逐个对54种不同的元素进行了详尽检测。通过分析结果中的SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TC、Corg和pH指标等，了解土壤样品中的元素含量和土壤的化学性质。

元素含量测试包括金属和非金属元素。金属元素如Ag（银）、As（砷）、Au（金）、Ba（钡）、Be（铍）、Bi（铋）、Br（溴）、Cd（镉）、Ce（铈）等，非金属元素如B（硼）、Na（钠）、P（磷）等也在测试范围之内。

3 评价方法

结合DZ/T0296—2016《土地质量地球化学评价规范》［11］，测试以酸碱度、砷、铅等为代表的各项指标为参照，以氮、磷、钾这些土壤养分的数据为依据，基于GeoIPAS软件成图，参照土壤环境质量标准、土壤养分分级标准，对凤凰县土地地球化学质量的情况展开全面分析。

3.1 土壤养分地球化学综合评价

以土壤当中含有的以氮、磷、钾等物质为代表的养分情况为参照，其分级标准见表1。[f养综] 的计算公式为式（1）。

[f养综=i=0nkifi] （1）

式中：[f养综]为土壤当中氮、磷、钾这3种养分物质评价的总得分；[ki]为土壤当中氮、磷、钾这3种养分物质所占权重的具体系数；[fi]为土壤当中氮、磷、钾这3种养分物质在单元素等级方面的得分。

根据单元素不同的评价等级，从五等到一等所代表的[fi]分数分别从1到5分，综合等级划分标准见表2。

3.2 土壤环境地球化学综合评价

结合《土地质量地球化学评价规范》相关内容，可以得出土壤当中的污染情况，计算公式为式（2）。

[Pi=CiSi] （2）

式中：Pi为单项的污染指数；i为是污染物指标；[Ci]为测量到的i的质量得分；[Si]为土壤环境品质标准中规定的第二个标准值。

将单项的污染指数与土壤环境地球化学等级划分（见表3）相联系，以单个的土壤环境地球化学的特定层次为中心进行划分，并将其与各评估单位相联系；最终得到的土壤环境地球化学综合水平实际上是单指标情况为最坏级别。

3.3 土壤质量地球化学综合评价

土壤质量地球化学综合等级一方面受到土壤养分情况的影响［12］，另一方面受到土壤环境的影响。结合评价标准，等级划分的具体标准见表4。

4 土壤质量地球化学评价

4.1 土壤养分地球化学综合等级

营养元素是植物生长和发育所必需的。其中，氮、磷和钾是植物最需要的3种营养元素。氮素是植物新陈代谢和生长的关键因素，对植物体内的蛋白质合成和细胞分裂起着重要作用。缺乏氮素会导致植物生长缓慢、叶片变黄等问题。磷在植物的众多代谢活动中发挥作用，例如，能量转移和酶活性调节。钾对植物的根系生长、水分调节、光合作用和果实发育都具有重要影响［13］。缺乏钾会导致植物叶片边缘枯黄、产量下降等问题。为了解土壤中所含的营养元素情况，需要进行客观全面的调查。不同地区的土壤中营养元素的含量和分布都有所不同，了解这些特点可以有针对性地进行施肥，科学施肥可以减少营养元素的浪费，提高植物的吸收利用率，也可以降低环境污染的风险［14］。

研究区表层土壤养分单元素等级面积占比见表5。由表5可知，氮元素在土壤中的丰富和较丰富的土地面积占比为72.54%，这意味着大部分土地上的氮营养物质充足，有利于作物的生长和发育。中等状态的土地面积占比为26.60%，说明在这些土地上氮元素物质的含量适中，不过度丰富也不缺乏。仅有0.86%的土地缺乏或比较缺乏氮养分，可以通过施肥等措施来补充和改善土壤氮素含量。就磷元素而言，在土壤中丰富和相对丰富状态的土地面积占比为38.69%，说明大部分土地上的磷养分含量较高，有利于作物的养分吸收和利用。中等状态土地面积占比为41.37%，表明在这些土地上磷养分的含量属于适中水平。然而，有19.94%的土地缺乏或比较缺乏磷养分。缺乏磷养分会限制作物的生长和发育，因此需要采取措施来补充土壤中的磷元素。钾元素在土壤中的丰富和相对丰富状态的土地面积占比为73.78%，意味着大部分土地上的钾养分含量较高，能够满足作物对钾元素的需求。中等状态土地面积占比为23.04%，表明这些土地上钾元素的含量适中。仅有3.18%的土地缺乏或比较缺乏钾养分。缺乏钾养分会影响到作物的根系生长和养分吸收能力，因此在这些土地上需要采取措施来增加土壤中的钾元素含量。

凤凰县土壤养分综合等级评价如图1所示。由图1可知，研究区土壤养分整体以较丰富为主。土壤养分丰富、较丰富、三中等、较缺乏、缺乏，面积分别为238.06、1 150.31、597.52 、57.59 和0 km2；分别占研究区土壤总面积11.65%、56.29%、29.24%、2.82%和0.00%。

凤凰县土壤硒元素地球化学等级如图2所示。由图2可知，研究区土壤硒等级以高级别为主，占评价区总面积的65.57%。其中，适量硒土壤的面积达到了685.43 km2，占评价区总面积的33.54%。富硒土壤主要分布在吉卫镇、腊尔山镇、禾库镇、茶田镇、林峰乡和水打田乡等地区。值得一提的是，硒等级过剩的土壤面积非常有限，仅占整个评价区的0.89%，并且主要集中在水田乡境内。这个发现意味着凤凰县土壤中的硒元素含量在大部分区域都处于适宜水平，对于当地农作物的生长和发展非常有利。

4.2 土壤环境地球化学综合等级

研究区土壤环境单元素等级面积占比见表6。由表6可知，研究区土壤中重金属超标情况相对较轻，其中除了镉和汞以外其他元素几乎没有风险。90%以上土壤无风险区包括砷、铬、铜、镍、铅和锌元素。其中，砷元素的无风险区占比为90.33%，铬元素为99.14%，铜元素为96.20%，镍元素为99.23%，铅元素为96.54%，锌元素为97.85%。然而，镉元素的风险可控区占比最大，达到了72.31%，镉元素的超标导致渗入农作物和地下水，会对人体健康造成潜在危害。

通过对土壤重金属环境地球化学进行分级，凤凰县土壤环境综合等级评价如图3所示。由图3可知，土壤环境综合等级被评定为处于一般状态。以风险可控土壤为主，面积为1 526.74 km2，占评价区总面积的74.71%，主要分布在南北两侧_{62fb12d2f371667adae80fdae064dad4}乡镇。无风险土壤面积为455.03 km2，占评价区总面积的22.27%。主要分布在廖家桥镇、阿拉营镇等地区，总体位于凤凰县中南部地区。风险较高土壤面积为61.70 km2，占全区面积的3.02%，主要是由茶田镇土壤Hg含量较高引起的，推测原因是此处历史煤矿较多，造成了污染。

4.3 土壤质量地球化学综合等级

凤凰县土壤质量综合等级评价如图4所示。由图4可知，研究区土壤质量被评定为中等状态，土壤环境状况相对良好。优质土壤主要分布在千工坪镇和廖家桥镇，面积为455.03 km2。这些地区土壤质量较好，适合农业生产和种植。中等质量的土壤在凤凰县占评价区面积的74.71%，分布范围广泛，总面积为1 526.74 km2。这说明大部分土地都属于中等质量土壤，它们的肥力和适宜性比较一般，但并不代表研究区土壤质量不好，只是相对于优质土壤而言稍显逊色。值得一提的是，差等土壤面积相对较小，仅为61.7km2，主要分布在茶田镇。这些土地的肥力和适宜性相对较差，可能不适合进行农业生产等活动。

4.4 土壤酸碱度（PH）特征

凤凰县土壤酸碱度分布如图5所示。由图5可知，研究区总体呈强酸性和酸性，面积为1 288.61 km2，占总面积的63.06%，主要分布在乔库镇、两林乡、山江镇、吉信镇、水打田镇。中性土壤面积为619.76 km2，占总面积的30.33%，主要分布在凤凰县城区域、新场镇、阿拉营镇；碱性土壤面积为135.10 km2，占总面积的6.61%，主要分布于茶田镇到阿拉营镇一带。

5 结论与分析

本研究以凤凰县为研究区，在1∶25万以上范围内进行了土壤环境地球化学研究并按照有关标准进行了地质勘查。从土壤环境与营养两个角度出发，对研究区土壤状况作出合理评价：①从整体上看，凤凰县土壤营养元素含量普遍比较高，其中较为丰富和丰富的土壤约为67.94%；②凤凰县的土壤地球化学性质整体来说是中等偏上的，大多数都是危险性较低的，占比为74.71%，其次是没有危险的土地，占比为22.27%。③凤凰县的土地总体上属于中上水平，其中优良和中度的分别占比为22.27%和74.71%，存在较少的劣等的。④凤凰县土壤中的硒含量以高为主，其含量约为65.57%，不存在低硒现象。

通过对凤凰县的调查可知，该地区的土壤总体质量属中度，未见不良土，符合本地发展观光、观光产业的现实条件。应根据富硒区的实际情况，加大生态环保力度，大力发展农业生产。同时，要不断加强对环境的控制，并根据当地的情况，对用地的使用方式进行适当的调整，以保证农产品的生产安全。

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