地球化學調查與評價方案設計研究

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摘要:設計優化的地球化學調查方法，對貴州務川自治縣耕地質量進行系統調查，摸清全縣耕地質量地球化學現狀，運用科學合理的評價方法，系統完成全縣耕地質量評價，達到科學量化耕地質量的目的，為全縣耕地資源管護、耕地質量動態監測、耕地污染防治、現代山地特色高效農業發展提供基礎科學依據，為務川自治縣大扶貧戰略、農業現代化和全面建成小康社會服務。

關鍵詞:貴州務川;耕地;地球化學

0引言

主要以地質、農業、環境、生態等多學科先進的方法理論為指導，結合務川自治縣耕地稟賦，結合區域經濟發展迫切需求，以耕地土壤地球化學調查評價為核心，結合大氣、灌溉水、農產品安全性地球化學調查評價，全面、系統地科學量化耕地質量。

1研究區概況

務川仡佬族苗族自治縣位于貴州省東北部，處于遵義市東北部，大婁山東南麓，地處黔渝邊沿結合部，南北長102km，東西長58km，總面積2774．6km2。地理坐標為東經107°30'～108°13'，北緯28°11'～29°05'。務川縣城距遵義市主城區190km，距省城貴陽348km，是遵義乃至貴州進入重慶、長江的出境縣之一。轄3街道11鎮2鄉121個村(居)，總人口46萬，有民族17個，少數民族人口占總人口的96．56%，其中，仡佬族人口占總人口的44%，苗族人口占總人口的40%。務川自治縣是全國2個以仡佬族、苗族為主體民族的自治縣之一，屬于武陵山片區區域發展與扶貧攻堅示范縣。該縣土壤以地帶性黃壤和非地帶性石灰土分布最廣，其次為水稻土，黃棕壤、紅黃壤、紫色土及沖積土分布面積較小。耕作土在自然土類基礎上經耕作而成。2016年末，耕地610．91km2，其中，旱地分布最廣，為441．12km2，其次為水田，169．76km2，水澆地及少，僅有0．04km2;園地有7．66km2，其中，果園5．56km2，茶園2．11km2。務川自治縣地層發育較為齊全，自寒武系至古近系及第四系大多出露，形成了多種多樣的耕地土壤成壤母巖背景，使不同地質背景的耕地土壤地球化學特征各不相同。貴州省農業地質環境調查評價(2007年)資料顯示，在不同巖石背景的表層土壤中元素地球化學特征各不相同。如變質巖區Fe、Mg、Ca、Na等元素呈低背景分布;石灰巖、白云巖區Hg、Cd、F、As、Cr、Pb、Sb、Zn、Mn、V等元素呈高背景分布;含煤碎屑巖區Cu、Mn、V、Se、S、I呈高背景分布;玄武巖區Cd、Cu、Ni、Zn、Mn、V、S、Sr、Fe等元素呈高背景分布。大氣干濕沉降物、灌溉水對土壤地球化學也應有不同程度的影響;務川自治縣礦產資源較為豐富，優勢礦種主要有汞礦、鋁土礦等，其中，汞礦現保有資源量/儲量全國第一，特大型礦床1個、大型1個、中型2個，小型3個，汞礦點22處，汞礦有較長的開采冶煉歷史，在開采、冶煉區域，對其周邊土地、水等生態環境造成了一定的污染。

2技術手段及路線

結合評價區存在的耕地質量地球化學問題，對影響評價區耕地質量的地球化學、地質學、生態環境學等各種因素和耕地質量地球化學調查需重點解決的問題開展預研究;運用現代生態地球化學理論和方法，劃分耕地質量地球化學調查評價單元;運用“3S”技術開展野外調查和采樣;運用先進的測試分析技術方法進行多介質的樣品分析測試;依據影響耕地質量的營養有益元素、有毒有害元素及化合物、土壤有機污染物、理化性質等地球化學指標，及其對耕地基本功能的影響程度，以影響耕地質量的土壤養分指標、土壤環境指標為主，以大氣干濕沉降物環境質量、灌溉水環境質量為輔，綜合考慮與耕地利用有關的各種因素，以實現耕地質量地球化學評價;建立耕地質量地球化學數據庫。主要參照執行的技術標準有中國地質調查局《土地質量地球化學調查評價規范》(DZ/T0295—2016);《區域生態地球化學評價規范》(DZ0289－2015);《生態地球化學評價樣品分析技術要求(試行)》(DD2005－03);貴州省耕地質量地球化學調查技術要求細則(2017年6月)。

3采樣及指標分析

耕地土壤樣點布設采用網格加圖斑，網格數量與采樣密度一致的原則。以1∶50000地形圖、土地利用現狀圖(二調數據)、衛星遙感圖(最新劃出城鎮范圍)等圖件為工作底圖;采樣點區域的點密度范圍控制在4～16個點/km2，平均點密度9個點/km2;以1km網格(正方形大格)為編號單元，按大格方里網內分成333．3m×333．3m的9個正方形布設采樣小格，小格內耕地、園地(含果園、茶園)圖斑面積≥1/2小格(約83畝)耕地應布設采樣點，相鄰小格之間的耕地圖斑面積之和≥1/2小格(約83畝)應布設采樣點控制，樣點盡可能布設在小格內耕地圖斑中部;按樣品總數的2%布設重復樣。務川縣耕地表層土壤采樣預布設基本樣品數量7048件，重復樣143件。主要分析以下指標:1)耕地表層土壤樣品分析有機質、N、P、K、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、pH值、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Co、Ni、V、Tl，共計23項指標;根系土壤和土壤剖面增加分析6項指標:Na、Ca、Mg、Si、Fe、Al。2)土壤異常檢查樣品分析N、P、K、B、Zn、Mo、I、Se、Ge、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Ni、Tl，共16項。3)土壤養分分析堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鉬、有效鋅，陽離子交換量，共7項指標。4)土壤有機農藥殘留分析六六六(HCH)、滴滴涕(DDT)共2項指標。5)農產品分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Se、Ge，共7項指標。6)水樣分析pH值、Cr6+、F－、As、Cd、Hg、Pb、Zn、B、Se、Ge，共11項指標。7)大氣干濕沉降物中干沉降樣品分析As、Cd、Cr、Hg、Pb共5項指標;濕沉降樣品分析指標同水樣。8)土壤樣品重金屬相態分析指標:As、Cd、Hg、Pb的水溶態、離子可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化態、弱有機結合態、強有機結合態和殘渣態。9)成土母巖樣品，分析指標為P、K、Ca、Mg、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、Na、Si、Fe、Al、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Co、Ni、V、Tl，共計26項。取得各類調查分析數據后，先利用正態檢驗、因子分析、相關分析、聚類分析、判別分析、回歸分析等數理統計方法，研究分析指標空間上的相互關系，揭示各分析指標間的內在聯系，為研究耕地土壤地球化學特征、耕地質量評價提供詳實可靠的數據資料。根據數據，進行耕地土壤質量地球化學等級圖、灌溉水環境質量地球化學等級圖、大氣環境質量地球化學等級圖、農產品安全性評價圖、Se、Ge特色耕地資源分布圖等的繪制。

4評價內容

根據《土地質量地球化學調查評價規范》(DZ/T0295－2016)開展評價。

4．1土壤養分地球化學評價

依據土壤中N、P、K等營養元素及有機質等指標含量及其豐缺標準而劃分出土壤養分地球化學等級。

4．2土壤環境地球化學評價

依據土壤中As、Cd、Cr、Hg、Pb等有毒有害元素含量水平及其土壤環境質量標準劃分出土壤環境地球化學等級。

4．3農產品安全性評價

依據農產品中As、Cd、Cr、Hg、Pb等有毒有害元素含量水平及其限量標準開展農產品安全性地球化學評價。

4．4灌溉水環境地球化學評價

依據灌溉水中總砷、總汞、鎘、六價鉻、氯化物、硫化物、氟化物等指標含量水平及其灌溉水水質標準劃分出灌溉水環境地球化學等級。

4．5大氣干濕沉降物環境地球化學評價

依據大氣干濕沉降物中Cd、Hg等元素的沉降年通量及其對土壤環境可能造成的危害而劃分出的環境地球化學等級。

4．6耕地質量地球化學評價

在土壤質量地球化學綜合評價基礎上，綜合考慮灌溉水環境地球化學綜合評價和大氣干濕沉降物環境地球化學綜合評價完成耕地質量地球化學評價，進而劃分出耕地質量地球化學等級。

4．7特色耕地質量地球化學調查評價

依據耕地土壤中特殊元素含量水平及其分級標準開展評價，劃分相應元素耕地質量地球化學等級。在對調査區全面完成耕地質量地球化學等級劃分的基礎上，按照等級分布，針對土壤中有益元素與重金屬元素分布異常再開展重點評價工作。

5結語

在對耕地質量進行地球化學調查時，首先要考慮地質背景和山地條件，選擇適宜的調查技術方法是關鍵。其次考慮特殊地球化學背景農作物適宜性評價，掌握了解耕地土壤地球化學特征差異問題，為農作物安全性、適宜性評價提供依據。再次，分析測試尤為關鍵，樣品的分析檢測質量是項目成果質量的根本保證。最后，成果表達方式及技術使調查成果的基礎性和指導性得以充分發揮。

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作者：李娟 單位：貴州省地質礦產勘查開發局