高平生態地球化學土壤肥力評估

楊永亮

(山西省地質調查院，山西太原 030006)

1 概述

土地是農業生產的基礎，土地的優良好壞決定了其產出的農作物的質量，生態地球化學土地質量評估能夠綜合分析土地各項地球化學指標，評價土地質量環境現狀，為農業經濟發展規劃、土地資源管理利用提供有力的數據支撐和合理的發展建議，可以提高土地潛力的發揮，增加土地農產品附加值。

2 調查區概況

高平地處山西省東南部，長治盆地西南端，四季分明，氣候宜人，共有土地面積978 km2，其中耕地面積632 694畝，占總面積的43%以上，牧草地面積8 805畝，林業用地40.8萬畝，地下水資源豐富，農業生產有著得天獨厚的自然優勢和地理優勢，支柱產業有:種植、養殖、林果、蔬菜等，主要農產品有:玉米、小麥、蘋果、黃梨、高梁、谷子、大豆、薯類等，是國家級商品糧生產基地和瘦肉型豬生產基地。

3 樣品采集與分析

采樣介質為土壤樣品，采樣深度為地表0～20 cm土柱，在采樣點周圍圖斑范圍內采集3個～5個點的土柱組合為1件樣品，各采樣點的土壤類型和土地利用類型應為單元內具代表性的類型，且盡量做到基本一致。采樣時應去除雜草、草根、礫石、磚塊等雜物，避開施肥點、肥料殘塊等。樣品原始重量約1 kg，確保樣品經干燥、20目篩過篩后重量不少于600 g。樣品分析由國土資源部太原礦產資源監督檢測中心承擔，分析方法及分析過程嚴格按照DD2005-01多目標區域地球化學調查規范要求進行，分析結果經中國地調局驗收合格。

4 土壤元素地球化學特征

本次調查主要分析了高平縣表層土壤陽離子交換量(CEC)、大量元素(N，P，K)、中量元素(CaO，MgO，SiO2，Na2O)、微量元素(Fe2O3，Mn，Cu，Zn，B，Mo，Se)、pH、有機質和有害元素(Hg，Cd，As，Cu，Pb，Cr，Zn，Ni)等指標。將分析指標平均值與相應的長治盆地背景值，以及山西省背景值做比較，發現高平地區有益元素(P，MgO，SiO2，Fe2O3，Zn，B，Mo，Se)、有害元素(Hg，Cd，Pb)11 項指標平均值高于長治盆地背景值。K含量與山西省背景值基本相當，除P，CaO，MgO，Na2O，pH外，其他15項指標平均值均大于山西省背景值，其中，N的含量是山西省背景值的1.6倍，Hg是其山西省背景值的1.7倍，高平地區Se相對全省來說，含量非常高，是山西省背景值的2.5倍，說明從地球化學元素指標看高平縣的最大特色是Se元素含量豐富，最大的潛在危害是Hg，要在高平縣大力發展富硒農業的同時，要重點研究汞元素生態效應(見表1)。

表1 研究區土壤各元素含量與長治盆地背景值及山西省背景值對比表

5 土壤肥力評估

5.1 必須大量元素

在農業生產中，與中量和微量元素相比，N，P，K，有機質是影響農作物生長，保障糧食數量安全的最重要因素，因此，在肥力指標篩選上，無論是耕地、水果園還是林地，N，P，K，有機質是首選評估指標，采用第二次普查土壤中養分元素含量分級標準進行評價(見表2)。

表2 土壤養分元素含量分級標準 %

從表3可看出，高平地區有機質、鉀的肥力都相對較好，而全氮和全磷的肥力較差，特別是磷，大部分地區屬于四級和五級水平。由搜集資料可知，高平地區的肥料主要是氨基酸肥和硝酸磷肥，目的是補充土壤的氮肥和磷肥。研究區的土壤肥力處于三級、四級水平。

表3 研究區土壤養分元素含量分級統計表

5.2 必須大量元素評估

采用內梅羅指數法計算評價指數:

其中，Pi為元素i的評價指數;Ci為元素i在土壤中的含量，即土壤采樣的分析結果;S1，S2，S3，S4，S5分別為元素 i的土壤肥力元素一級、二級、三級、四級、五級標準(見表2)。肥力評估參數采用四個評估指標參數的算術平均值進行統計(見表4)。

表4 研究區土壤肥力評價指數統計表

由以上分析可知，研究區的肥力處于中等水平，主要集中在三等和四等，面積分別為472.5 km2和415 km2，占全區面積的93.81%(見圖1)，面積主要分布城鎮及周邊地區。與沁縣相鄰的西部地區相對來說，肥力水平較低。

圖1 研究區土地大量肥力元素評估圖

5.3 必須微量元素

B，Mo，Mn，Zn和Cu是農作物生長發育必需的營養元素，需要量雖少，但對植物生長發育有決定作用，采用山西省黃土高原盆地經濟帶土地質量地球化學評估中所得出的山西省土壤肥力元素分級標準進行評價。

根據表5對研究區的肥力元素進行分級統計，結果如表6所示。

表5 山西省土壤養分元素含量分級表 mg/kg

表6 高平縣土壤養分元素含量分級統計表

5.4 土壤綜合肥力評估

由于大量元素的肥力重要性要高于微量元素，因此，土地肥力評估賦于微量元素和大量元素權重值分別為0.4和0.6(見表7)。綜合計算出土壤肥力質量分級參數(P肥力)，計算公式如下:

其中，P肥力為肥力評估指數;P大量元素為大量元素肥力評估指數;P微量元素為微量元素肥力評估指數。

表7 研究區肥力評估指標元素權重表

通過式(1)，根據研究區大量元素和微量元素評價參數指數分析得出研究區土壤肥力質量等級參數表見表8。

表8 研究區肥力評估指標指數統計表

通過分析可知，高平地區土壤肥力處于中等水平。其中二等土壤土地面積645 km2，約占全區的65.95%，主要分布于各個城鎮及周邊地區。其次是三等土壤，面積約253.5 km2，主要分布在西部和北部地區。全區肥力特別貧乏的五等土壤土地極少，僅占0.08%(見圖2)。

圖2 研究區土地綜合肥力評估圖

6 結語

通過對高平土地質量地球化學綜合肥力評估，發現高平地區土壤綜合肥力處于中等水平，二等土壤面積為645 km2，約占全區的65.95%，主要分布于石末、河西鎮、高平市、北詩鎮、米山鎮、馬村鎮等，其次是三等土壤，面積約253.5 km2，主要分布在西部和北部地區。全區肥力特別貧乏的五等土壤土地極少，僅占0.08%。建議在農業發展時注意對農作物進行套種或者對土地進行適時的休種，以保持土壤的肥力，讓土地可持續發展。本文只對土壤肥力進行了評價，未對土壤環境質量指標(重金屬元素及健康元素指標)進行討論評價。

［1］奚小環.生態地球化學與生態地球化學評價［J］.物探與化探，2001，28(1)：10-15.

［2］劉文輝.甘肅省張掖—永昌地區土地質量評估［J］.物探與化探，2013，37(1)：132-137.

［3］DD 2005-01，多目標區域地球化學調查規范(1∶250000)［S］.