蘇北沿海地區土地質量地球化學評價及空間分布研究——以射陽興橋鎮為例

楊　柳，顧　佳，閆玉茹

(1．鹽城市國土資源局，江蘇鹽城224000； 2.有色金屬華東地質勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院，江蘇南京210007)

蘇北沿海地區土地質量地球化學評價及空間分布研究——以射陽興橋鎮為例

楊柳1，顧佳2，閆玉茹2

(1．鹽城市國土資源局，江蘇鹽城224000； 2.有色金屬華東地質勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院，江蘇南京210007)

摘要：以江蘇射陽興橋鎮1∶5萬多目標區域地球化學調查成果數據為基礎建立評價模型，對射陽興橋鎮耕作層土壤進行土地質量地球化學評價及空間分布研究，掌握興橋鎮土地質量現狀，并對工作區農業發展規劃和優質農產品種植提出合理建議。

關鍵詞：土地質量；地球化學；空間分布；江蘇射陽

中圖分類號：P595；X142

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3636(2015)02-0286-06

收稿日期：2014-06-19；修回日期：2014-07-04；編輯：蔣艷

基金項目：江蘇省地質勘查基金項目“射陽臨港工業區沿海三維地質結構調查與評價”

作者簡介：楊柳(1960—)，男，高級工程師，碩士，環境工程專業，長期從事國土資源管理工作，E-mail：smilegujia@163.com

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.02.292

0引言

土地質量直接影響到土地資源的合理開發利用和區域性經濟的發展規劃，科學評價土地的質量優劣，是合理開發利用土地資源的基礎，也是做好土地資源規劃的前提(劉希瑤，2012)。射陽興橋鎮系黃淮合流沖積海相沉積作用形成的濱海平原的一部分，其成陸過程，經歷了“滄海桑田”的演變過程，形成了具有蘇北濱海特色的鹽土類土壤類型(江蘇省土壤普查辦公室，1986)。作為射陽城鎮發展模式“一核、兩軸、一帶”中的“一核”重要組成部分，興橋鎮定位為農副產品加工集散地，豐富的農副產品資源為射陽興橋鎮發展農副產品深加工創造了得天獨厚的條件。因此有必要對射陽興橋鎮土地質量開展調查與評價，了解其土地質量本底狀況，掌握耕作層土壤中各元素的含量和空間分布，為射陽興橋鎮農作物生產安全提供科學保證，為區域內國土資源利用、農業發展規劃、優質農產品生產等提供科學建議。

1材料和方法

1.1　研究區概況

射陽縣興橋鎮地處江蘇射陽縣城正南方，介于黃河和長江三角洲的中間地帶，總面積115 km2，屬北亞熱帶濕潤季風性氣候區，氣候溫和，季風盛行，四季分明，降水充沛，光照充足。興橋鎮土壤類型主要為潮鹽土亞類，土地利用以農業用地為主，農耕地占總面積的62.6%，在農耕地中糧食作物占絕對優勢。

1.2　土壤樣品采集及實驗分析

采用網格法統一采集耕作層土壤樣品，網格間距500 m，采樣深度為0～20 cm，共計采集耕作層土壤樣品475件。進行土壤肥力指標和環境健康指標的實驗分析，其中全量鈣、鎂、銅、鉛、鋅和全硫采用X熒光光譜法；硒、全量汞、全量砷采用原子熒光光譜法；有效磷、六價鉻采用分光光度法；pH值采用pH計電位法；全氮采用凱氏容量法；速效鉀采用原子吸收光度法；全量硼采用發射光譜法；有機質采用重鉻酸鉀消化容量法；全量鉻采用等離子體質譜法。

2評價模型構建

2.1　評價指標篩選

首先根據土地質量地球化學評估技術要求(DD 2008—2006)，進行指標篩選。

依據《中國土壤普查技術》(1994)，參照江蘇省土壤元素含量分布特征，統一確定土壤單項元素的分級標準。然后結合所篩選的指標建立射陽興橋鎮土地質量地球化學評價指標體系(表1)。

表1　土地質量地球化學評估指標體系及權重

2.2　評價層次的建立

將影響土地質量的內部因素作為第一評估指標層，由肥力指標層、環境健康指標層組成，其中肥力指標層由必需大量元素、必需中量元素和必需微量元素指標組成；環境健康指標層由有害元素、有益元素、pH值指標層組成(張慧等，2011)。

2.3　確定指標權重

確定評價因子權重的方法主要有主成分分析法、層次分析法和模糊綜合評判等(黃勇等，2008)。綜合考慮射陽興橋鎮耕地表層土壤元素地球化學行為特征及空間變異性，結合研究區土壤實際情況。采用層次分析法，通過專家咨詢，確定指標權重，對土地質量具有相同重要性的評估指標進行影響度兩兩比較構造判斷矩陣，由各判斷矩陣的特征向量得到準則層和指標層的權重系數，求得每個評價指標的權重，經過計算其一致性檢驗CR值均小于0.1，權重匹配合理(表1)。

2.4　評價模型建立

評價模型選用隸屬函數模型，采用峰值型、戒上型、戒下型模型(劉軍保等，2011)。通過隸屬度函數值計算模型和權重值結果，采用多因素綜合評價模型，結合劃分的評價單元(畢葵森，2009)，對各評估指標的實測值進行權重和隸屬度計算，獲得土地肥力和環境健康質量綜合指數。

(1)

式(1)中，FI為第k個采樣點的土壤質量指數值；aik為第k個采樣點的第i個指標的隸屬度值；wi為第i個指標的權重值(任家強等，2011)。

3結果分析

3.1　研究區土地單元素地球化學空間分布

通過對射陽興橋鎮耕作層土壤元素地球化學特征的分析，發現射陽興橋鎮表層土壤元素呈現以下特征：有效磷分布不均；全氮、有機質質量分數偏少；速效鉀豐富；鈣、鎂較為富集，硫、硼正常偏富；土壤清潔，未發現明顯的重金屬元素污染等。由于涉及的元素較多，重點列出農作物生長所需要的必需大量元素以及當地的特征富集的必需中量元素。

圖1　耕作層土壤全氮含量分布圖Fig.1　Distribution of total nitrogen content in cultivatedhorizon soil

3.1.1耕作層土壤全氮含量空間分布根據《中國土壤普查技術》(1994)所制定的全氮含量評價標準，并參照全省全氮含量分布特征，對射陽興橋鎮新獲取到的全氮含量分析數據進行分級評價與統計。射陽興橋鎮耕作層土壤全氮含量達到正常的比例為6.90%，略貧的比例為93.10%。從圖1可見，正常的范圍成片狀分布，主要位于在紅星村、津富村、西移村、幸福村和日新村等周邊區域；剩下大部分區域全氮含量為略貧級別。

3.1.2耕作層土壤有效磷含量空間分布射陽興橋鎮表層土壤中有效磷含量分布在空間上分布存在一定的變化(圖2)。土壤有效磷含量達到豐富級別的比例為18.97%，以南部西移村最為豐富，其次躍中村東部、北面的誠民村、安南村耕作層土壤有效磷含量也達到豐富級別；興橋鎮耕作層土壤有效磷含量達到比較豐富和正常級別分布的比例分別為15.52%和27.79%，基本上興橋鎮主要村落(除友好村、萬隆村之外)周邊主要的農耕區域土壤中有效磷含量都能達到正常級別；耕作層土壤中有效磷含量為略貧及嚴重不足的區域面積主要分布在萬隆村和友好村周邊區域，以萬隆村最為貧缺，其次在青華村以西以及安東村以北及西南區域。

圖2　耕作層土壤有效磷含量分布圖Fig.2　Distribution of available phosphorus content incultivated horizon soil

3.1.3耕作層土壤全硫含量空間分布射陽興橋鎮表層土壤中全硫含量達到豐富級別的樣點所占比例0.86%，濃度中心分布在津富村以北的區域(圖3)；全鎮表層土壤中全硫含量達到比較豐富級別的比例為12.07%，主要成片狀分布在安東村、日新村、友好村南部區域和西移村西南部區域；全鎮大部分表層土壤中硫含量為正常級別，所占比例為79.31%，在全鎮呈均勻分布。少數地區表層土壤中硫含量為略貧級別，所占比例7.76%，主要分布在鎮北部的城民村以南、南莊村以東、青華村以東周邊小范圍區域。

圖3　耕作層土壤全硫含量分布圖Fig.3　Distribution of total sulfur content in cultivatedhorizon soil

3.1.4耕作層土壤全量硼含量空間分布射陽興橋鎮耕作層土壤中全量硼含量達到比較豐富級別的比例為41.48%(圖4)，主要分布在興橋鎮南部，以紅星村、幸福村、西移村、躍中村為4個端點的中間地帶，面積較廣；研究區耕作層土壤中全硼含量達到正常級別的比例為51.72%，主要呈零散分布在北部南莊村、安南村、新莊村等地，在南部萬隆村附近大面積分布；少數區域耕作層土壤中全硼含量為略貧級別，所占比例6.80%，主要分布在萬隆村西南區域。

圖4　耕作層土壤全量硼含量分布圖Fig.4　Distribution of total boron content in cultivatedhorizon soil

3.2　研究區土地質量地球化學評價及空間分布

3.2.1土地肥力等級評價及空間分布根據已確定的影響土地肥力因素的必需大量、必需中量和必需微量元素指標值及其權重，采用綜合評價模型計算各評價單元的土地肥力綜合指數。結果顯示工作區68.91%的評價單元土壤肥力為適量，其余31.09%的評價單元土壤肥力為缺乏。

根據前人研究成果，成土母質、土壤質地、種植結構、施肥管理等都是影響土壤肥力質量的主要因素(潘永敏等，2011)。射陽興橋鎮除了東南角地區土壤肥力集中面積缺乏外，其他區域均為缺乏與適量交錯，以適量為主(圖5)?？傮w上，興橋鎮耕地肥力除局部缺乏外，整體適量，可滿足一般農業生產需求。

3.2.2土地環境健康評價及空間分布根據研究區土地有害元素指標、有益元素指標和pH值，評價射陽興橋鎮土地環境健康質量等級。結果顯示，工作區93.28%的評價單元土壤環境健康指標到達清潔級別，6.72%的評價單元土壤環境健康指標為正常，無評價單元土壤環境健康指標為污染。

興橋鎮大部分地區土地土壤環境健康達到清潔級別，僅有少量土地環境健康為正常，分布零星。污染級別土地不存在(圖6)。綜上所述，射陽興橋鎮耕地質量健康安全，未受到有害元素污染。

圖5　土壤肥力指標綜合評價分級圖Fig.5　Grading of comprehensive evaluation of soilfertility index

圖6　土壤環境健康指標綜合評價分級圖Fig.6　Classification of comprehensive evaluation of　　soil environmental health index

3.2.3土地質量地球化學評價及空間分布依據土地肥力質量等級和土地環境健康質量等級劃分結果，采用土地質量地球化學評價分等方案(表2)，對評估區進行土地質量地球化學分等。結果顯示工作區69.75%的評價單元土地質量等級為優良級，其余30.25%的評價單元土地質量等級為良好級，無評價單元土地質量等級為優質、中等或差等。

表2　土地質量地球化學分級表

注：據劉應平等，2010

由圖7可見，空間分布上興橋鎮東南部地區土壤主要為良好，其他地區的土地土壤則為優良與良好交錯分布，優良為主。總之，射陽興橋鎮耕作層土壤質量較好。

圖7　土地質量地球化學等級評價結果圖Fig.7　Geochemical grading assessment of land quality

3.3　研究區土地資源利用建議

根據已完成的耕地質量地球化學等級評價結果，結合當地自然地形地貌、成圖地質背景、土地資源優缺點等，從做好耕地資源合理利用與科學保護的規劃角度出發，對射陽縣興橋鎮耕地資源合理利用及優質農產品種植提出如下建議(表3、圖8)。

表3　土地資源利用建議

圖8　土地資源合理利用與規劃建議圖Fig.8　Rational utilization and planning of landresources

4結論

通過對射陽興橋鎮耕作層土壤元素分布特征及土地質量地球化學等級評價，得出以下結論。

(1)射陽興橋鎮表層土壤元素呈現特征：有效磷分布不均；全氮、有機質含量偏少；速效鉀豐富；鈣、鎂較為富集，硫、硼正常偏富；土壤清潔，未發現重金屬元素污染。

(2)射陽興橋鎮土地質量整體較好，空間分布上其東南部地區土壤主要為良好，其他地區的土地土壤則為優良與良好交錯分布，以優良為主。

(3)根據元素的富集分布情況，建議工作區進行喜硫、喜硼、喜鈣鎂作物的種植。

另外，該研究主要是基于土壤地球化學要素的肥力指標、環境健康指標，在今后的研究中可結合大氣質量、水體質量和生物效應，從立體上綜合考慮與土地利用有關的各種因素，開展全方位的質量評價。

參考文獻：

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江蘇省土壤普查辦公室.1986.江蘇省射陽縣土壤志.北京：中國農業出版社.

張慧,雷國平,張瑩.2011.黑龍江省松嫩平原南部土地質量地球化學評價.哈爾濱師范大學自然科學學報, 27(1):78-81.

Geochemical assessment of soil quality and spatial distribution in the coastal land of northern Jiangsu—A case study of Xingqiao Town in Sheyang County

YANG Liu1, GU Jia2, YAN Yu-ru2

(1.Yancheng Bureau of Land and Resources, Yancheng 224000, Jiangsu, China； 2. Institute of Geochemical Exploration and Marine Geological Survey，East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

Abstract：This work is based on the multi-target geochemical investigation data at a scale of 1∶50 000 in Xingqiao Town of Sheyang County, Jiangsu Province. An assessment model was established to conduct geochemical evaluation of land quality for the cultivated horizon soil in Xingqiao Town and to determine the spatial distribution. This paper also presents the status of land quality, and proposes reasonable suggestions on agricultural development planning and high quality cultivation of agricultural products in the study area.

Keywords：land quality; geochemistry; spatial distribution；Sheyang County in Jiangsu