縣級土壤環境功能區劃研究與示范*
——以登封市為例

楊 飛，王 偉，廖順寶，張勝田，林玉鎖（.中國科學院地理科學與資源研究所/資源與環境信息系統國家重點實驗室，北京 000；.河南大學環境與規劃學院，開封 475004；.環境保護部南京環境科學研究所，江蘇南京 004）

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縣級土壤環境功能區劃研究與示范*
——以登封市為例

楊 飛1※，王 偉1，廖順寶2，張勝田3，林玉鎖3
（1.中國科學院地理科學與資源研究所/資源與環境信息系統國家重點實驗室，北京 100101；2.河南大學環境與規劃學院，開封 475004；3.環境保護部南京環境科學研究所，江蘇南京 210042）

摘 要土壤是人類賴以生存與發展的物質基礎，土壤環境功能區劃是合理開發利用與有效保護管理的重要基礎性工作。土壤環境功能區劃工作亟須詳細展開，且區劃方案因尺度不同而異。縣級土壤環境功能區劃結果要求更具體、可操作性更強。文章深入分析了縣級土壤環境功能區劃的區劃思路、區劃原則、區劃方法、區劃依據與指標體系等區劃方案，并以河南省登封市為例進行縣級土壤環境功能區劃示范研究。登封市土壤環境功能區劃分為4級:一級區劃分為生產功能區、生活功能區、生態功能區等3類；二級區劃分為基本農田種植區、一般農業發展區、商品林生產種植區、農村居民區、城鎮建設區、獨立工礦區、港口與交通用地區、生態公益林種植區、生態安全控制區、自然景觀與文化遺產保護區、濕地保護區、草地保護區等12類；三、四級區劃分別根據土壤環境質量現狀、潛在風險等進行空間100m格網大小評價并各劃分為5個等級。該研究關于縣級土壤環境功能區劃方案與示范應用，為土壤環境保護與可持續利用提供科學參考，也可為其他地區縣級土壤環境功能區劃提供科學借鑒。

關鍵詞縣級 土壤環境功能 區劃 登封市

0 引言

土壤是人類賴以生存與發展的物質基礎，土壤環境問題直接關系到食品與人居環境安全問題。土壤環境功能很多，主要包括作物生長、原材料生產、自然景觀文化遺產與建設承載、營養庫、雨水涵養作用、養分轉化與循環作用、緩沖過濾、棲息地與基因庫等方面［1-3］。人們利用土壤的各種功能獲取衣食住行之需，也依靠土壤消納各種排放物，人為因素等外界干擾顯著影響土壤環境與功能的變化［2］。

土壤環境功能區劃是實現土壤環境“分類分區”管理的重要前提［4］，而土壤環境功能區劃方法學研究則是全國土壤環境功能區劃工作的重要技術支撐。土壤環境功能區劃是合理開發利用、有效管理保護土壤資源及其環境功能的重要基礎性工作。

多個學者從不同角度各自提出了土壤環境功能區劃的概念，并依據不同區劃依據或指標在市級行政區域范圍內進行土壤環境功能區劃的探索性研究［5］。賈琳等［5］對土壤環境功能區劃研究進展進行簡析，其中重點分析總結了自然背景立地條件、區域經濟發展水平、土壤環境污染現狀與潛力趨勢、土壤環境中重金屬污染、土壤侵蝕、土壤環境承載力及土地利用等方面對土壤環境功能影響作用。環保部生態司于2009年12月組織專家對南京環科所起草的土壤環境功能區劃技術導則進行研討［6］。劉作新與谷健［7］根據土壤的環境現狀與國家或地區經濟與社會發展的需要，初步提出土壤環境功能區劃內涵、基本思路及指標體系，并提出了我國土壤三級環境功能體系的初步框架。王加恩等［8］基于土壤生態環境條件結合土壤各種金屬累積及其酸化速率與基本農田約束性保護指標，對縣域基本農田保護進行區劃。李志藝等［9］認為土壤環境功能區劃是依據社會經濟發展需要與土壤環境保護要求，考慮土壤環境質量特征與總體狀況，結合不同用途土地適宜土壤環境質量控制標準，考慮環境功能區、土壤功能區與土壤環境功能區的關系，初步提出了土壤環境功能區劃體系。杜立宇等［10］在調查沈陽市土壤環境質量的基礎上，土壤環境的主導服務功能，將研究區域分為4個一級土壤環境功能區、15個二級土壤環境功能區及1 617個三級土壤環境功能區。吳運金等［11］探討了土壤環境功能區劃概念，提出了1個三級的土壤環境功能區劃體系，一級區劃依據土地利用類型與土壤功能及其相關規劃，劃分出生產功能區、生態功能區及承載功能區，二級區劃依據土壤環境功能亞類并結合相關規劃分為8類土壤環境功能亞區，三級區劃結合土壤環境質量評價與土壤污染區分析結果劃分為20個土壤環境管理區。總體來說，前期土壤環境功能區劃研究都處于探索性研究階段，仍需進一步針對性地深入、詳細研究。目前，土壤環境功能區劃依據與區劃指標體系不盡相同、各有側重，區劃分類等級體系差異顯著。

土壤環境功能區劃尺度選擇顯著影響土壤環境功能區劃結果適用性與科學性，區劃工作因選擇區劃尺度不同而異［5］。區域尺度重點解決跨省土壤環境功能區劃問題，流域尺度土壤環境功能區劃主要解決上下游土壤環境功能區劃問題，省級尺度土壤環境功能區劃重點解決土壤環境功能區劃及相關區劃接口與環境管理接口問題，縣級土壤環境功能區劃與環境管理接口更為直接，與地方工作人員對接方式更為簡單、自然，同時縣級尺度的環境功能區規劃是全國等大尺度區劃的具體落實，區劃結果更加具體、更具可實施性。

因此，該研究重點針對縣級尺度的土壤環境功能區劃研究的思路、區劃原則、區劃依據與指標體系、區劃方法、區劃分類體系等進行詳細探討，并以河南省登封市為例進行縣級土壤環境功能區劃示范研究。

1 縣級土壤環境功能區劃方案研究

1.1 縣級土壤環境功能區劃思路

縣級土壤環境功能區劃需定性分析與定量評價相結合，充分考慮自然條件、社會經濟發展條件、土地利用現狀與趨勢、土壤本底數據、行業部門規劃及土壤質量標準等，充分利用遙感、地理信息系統空間分析、計算機制圖、統計分析、模擬預測等各種先進技術與方法進行科學合理區劃。

圖1 縣級土壤環境功能區劃思路

土壤環境功能區劃結果需用圖件表示，采用計算機制圖編制。成果圖件應包括土壤環境質量現狀系列圖、土壤環境敏感性分布系列圖、土地利用預測圖、土壤環境功能各級區劃系列圖等。同一地區各種圖件的比例尺要保持一致，縣級土壤環境功能區劃空間數據比例尺建議采用1:25 000或更大。所有圖件與基礎數據要匯編成數據庫。土壤環境功能區劃的區劃單元可選村級行政區或土地利用/覆被類型斑塊。

1.2 縣級土壤環境功能區劃原則

區劃原則是開展區劃研究工作的基礎，對區劃方案各環節都有關鍵性指導作用，區劃原則確定的基本思想就是“從源、從眾、從主”，“從源”指必須考慮成因、發生、發展及共軛關系，“從眾”是指必須考慮綜合性與完整性，“從主”是指應考慮其典型性、代表性［12］。環境區劃與自然、行政區劃緊密相連，環境區劃也應遵循現實性與差異性、前期成果集成、環境管理體系匹配、界面區域突變［13］。

因此，土壤環境功能區劃除需遵循一般的相似性與差異性、區域相關性與共軛性、發生學原則、等級性原則、主導性原則等基本區劃原則外，還應遵循因地制宜、區內協調完整性、區域發展時空分異、可持續發展及可操作性強等原則。

1.3 縣級土壤環境功能區劃方法

縣級土壤環境功能區劃分4級，一級分類主要依據土壤環境的主導功能進行綜合區劃，二級區劃依據縣級主要土地利用/覆被類型與行業發展規劃進行區劃，三、四級劃分根據土壤環境質量敏感性、土壤侵蝕、污染源及污染物分布等特征的敏感性進行區劃。

一、二級區域區劃主要對土壤環境主導功能分析與分類；分析土地利用類型與土壤環境質量指標相關性分析，確定不同土地利用類型對土壤質量的影響；預測不同情境下的土地利用類型未來變化趨勢；回歸分析確定土地利用類型與重要指標的量化關系；根據各影響因素對土地利用變化貢獻進行聚類分析以確定指標定量標準；依據縣級發展規劃、土地利用規劃、林業發展規劃等等行業規劃進行分區。

三、四級類型區劃則需要基于主成分分析方法確定社會經濟、自然等指標的權重；分析典型研究區的土壤環境質量指數、生態系統服務價值；根據環境質量影響因素的作用過程，定量評價各因素對該區域土壤環境質量影響作用的潛力與潛在生態風險；基于聚類方法對土壤環境質量、土壤環境污染潛在風險等綜合指數進行區劃。

1.4 縣級土壤環境功能區劃依據與區劃分類體系

土壤環境功能區劃研究中，需從縣域人類需求出發，同時也為滿足宏觀指導與分級管理的需要。縣域尺度的土壤環境功能區劃，重點從自然與社會背景條件、土壤類型與功能、土壤環境主導環境功能、土地利用/覆被變化、土壤污染調查、環境質量評價及潛在風險等方面進行區劃研究。充分考慮實施土壤環境科學管理的階段性任務、土壤環境功能可持續利用的長期性目標。

表1 土壤環境功能區劃指標體系

縣級土壤環境功能區劃詳細分級分區體系:

一級分區包括:生產功能區、生活功能區、生態功能區；

二級分區包括:基本農田區、一般農業發展區、經濟商品林區、工礦區、港口與交通用地、農村居民區、城鎮建設區、生態公益林區、濕地保護區、草地保護區、自然景觀與文化遺產保護區、生態安全控制區；

三級分區分為:嚴重污染、中度污染、一般污染、輕度污染、無污染；

四級分區分為:高風險、中等風險、一般安全、中等安全、高安全。

2 登封市土壤環境功能區劃案例

2.1 登封市土壤環境功能區劃一級分區

圖2為登封市土壤環境功能一級分區，分為生產功能區、生活功能區及生態功能區，生態功能區主要集中分布在登封市北部與南部偏遠地區，而中部地區占地面積較少，占地面積約為5.154 5萬hm2，占登封市總面積的42.2%；該功能區是具有重要生態服務功能與保護價值，在維護區域生物多樣性與生態安全等方面有重要作用的，需要對土壤環境實施嚴格保護的自然區域。生產功能區主要集中分布在登封市中部地區，占地面積約為5.818 58萬hm2，占登封市總面積的47.6%；該功能區是保障農業生產安全，維持農業生態景觀的區域，該類型區農業、商品林生產較為發達，是登封市糧食與經濟作物的生產區域。生活功能區分布相對比較分散，零散地分布于登封市境內，在城鎮地區，分布相對集中，占地面積約為1.239 86 萬hm2，占登封市總面積的10.2%；該功能區主要是滿足人類生存需求的區域以及用于為國民經濟與社會發展提供原材料與能源，該區交通發達，有較好的區位優勢，基礎設施齊全，與國民經濟發展密切相關。

2.2 登封市土壤環境功能區劃二級分區

圖3為土壤環境功能二級分區，是在土壤環境一級分區的基礎上進一步劃分的。生態功能區在二級分區中又被劃分為生態公益林種植區、草地保護區、生態安全控制區及自然景觀與文化遺產保護區，其中以生態公益林種植區與草地保護區為主，生態公益林種植區主要分布在登封市的西北地區與南部邊緣地區，占地面積約為3.944 53萬hm2。草地保護區主要集中分布在登封市東北邊緣地區與西南邊緣地區，占地面積約為1.085 55萬hm2。生態安全控制區主要集中在登封市東南邊緣，其余地方分布較少，占地面積約為1 156.7hm2，而自然景觀與文化遺產保護區零散地分布于登封市的西北部地區，占地面積約為87.5hm2。生產功能區在二級分區中又被劃分為基本農田種植區、一般農業發展區、商品生產林種植區及獨立工礦區，其中以基本農田種植區為主，占地面積約為5.503 52萬hm2。商品生產林種植區零散地分布于登封市境內，占地面積約為2 349.7hm2，而一般農業發展區在登封市境內分布更少，占地面積僅為65.7hm2，獨立工礦區分布較少，但相對集中，占地面積約為735.27hm2。生活功能區在二級分區中又被劃分為城鎮建設區、農村居民區，其中城鎮建設區相對比較集中，占地面積約為2 143.3hm2。而農村居民區單獨面積較小，廣泛分布于登封市全市境內，占地面積約為1.025 54萬hm2。

圖2 登封市土壤環境功能一級區劃

圖3 登封市土壤環境功能二級區劃

2.3 登封市土壤環境功能區劃三級分區

土壤環境功能三級分區主要基于土壤環境質量現狀指標，在100m網格大小上進行空間評價，土壤環境監測評價標準等一般將土壤環境質量分5個等級［14］，因此該文也將登封市土壤環境質量分為5個等級:無污染、輕度污染、一般污染、中度污染及重度污染 （圖4）。無污染區域主要集中在登封市北部地區，其占地面積約為7 567.3hm2。輕度污染區域相對于無污染區域分布范圍較廣，主要分布于登封市東北部地區，其占地面積約為3.085 13萬hm2。一般污染區域均勻分布于登封市全市境內，其占地面積約為4.999 12萬hm2。中度污染區域均勻分布于登封市境內，而重度污染區域主要分布于登封市南部地區，其占地面積分別為2.708 14萬hm2與6 998.5hm2。從宏觀角度來看，登封市北部地區土壤環境質量較高，而南部地區土壤環境質量相對較差，需要采取必要的措施進行管治。

2.4 登封市土壤環境功能區劃四級分區

土壤環境功能四級分區主要基于土壤環境污染潛在風險，在100m網格大小尺度上進行空間評價，仿照土壤環境質量現狀分級也將土壤環境污染潛在風險分為5個等級區域:高安全、中等安全、一般安全、中等風險、高風險 （圖5）。高安全區主要分布在登封市的北部與南部地區，與生態功能區空間分布重合度較高，占地面積約為5.785 18萬hm2，占總面積的47.6%。中等安全區分布在登封市全市境內，其與生產功能區空間分布重合度較高，占地面積約為3.793 89萬hm2，占總面積的31.2%。一般安全區零散分布在登封市境內，與部分生產功能區及部分生活功能區空間分布重合，占地面積約為1.878 55萬hm2，占總面積的15.5%。中等風險區與高風險區分布較少，其空間分布主要與生活功能區重合，其占地面積分別為5 901.1hm2與1 147.3hm2，分別占總面積的4.9%與0.9%。

圖4 登封市土壤環境功能三級區劃

圖5 登封市土壤環境功能四級區劃

3 結論與討論

該研究對縣級土壤環境功能區劃方案進行深入研究，綜合考慮土地利用、土壤環境敏感性、土壤環境現狀與潛在風險、自然背景條件與縣域社會經濟發展水平等方面因素，提出了縣域尺度的區劃思路、區劃原則、區劃方法、區劃依據及分類體系，以登封市為例進行縣域土壤環境功能區劃示范，共劃分為4級區劃，分別根據土壤環境主導環境功能分3類，二級區劃根據土地利用/覆被類型與行業規劃分12類，三、四級區劃分別根據土壤環境質量現狀、潛在風險等進行百米格網大小空間評價并各劃分為5個等級。

土壤環境功能區劃以土壤環境質量保護、合理利用及科學管理為出發點，但區劃目標與體系等都因區劃尺度不同而異，縣級土壤環境功能區劃可直接作為基層管理人員的管理依據。另外，全國各地區縣域特點不一，在其他縣域進行土壤環境功能區劃時，也可因地制宜、合理調整區劃方案，使得土壤環境區劃結果能夠更科學地指導土壤環境保護與管理。因此，在下一步研究工作中，將選擇其他類型區域進一步進行縣級土壤環境功能區劃應用，并與省級、全國等其他尺度區劃進行對比研究。

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STUDY ON THE SOIL ENVIRONMENTAL FUNCTION ZONING AND DEMONSTRATION AT COUNTY-LEVEL

Yang Fei1※，Wangwei1，Liao Shunbao2，Zhang Shengtian3，lin Yusuo3
（1.State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System，Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China；2.Henan University College of Environment and Planning，Kaifeng 475004，China；3.Nanjing Institute of Environmental Sciences，Ministry of Environmental Protection，Nanjing 210042，China）

AbstractSoil is the material basis for human survival and development，soil environmental function zoning is the important and basal work for the rational exploitation and effective protection and management.Soil environmental function zoning should be set to work.The county-level soil environmental function zoning should be more specific.This paper deeply analyzed the soil environmental function zoning at the county scale，and taking Dengfeng city of Henan province as an example for demonstration of county-level soil environmental function zoning.In Dengfeng county，soil environment function zone were divided into four levels.The first level zoning included 3 classes of producing function area，living function area，ecological function area.The second level zoning included 12 classes which were basic farmland planting area，general agricultural development zone，the commercial forest planting area，rural residential area，urban construction area，independent industrial and mining areas，port and traffic land area，the ecological public welfare forest planting area，ecological security control area，the natural landscape and cultural heritage protection area，wetland protection area，grassland protection area.The third or fourth level zoning were evaluated according to the current soil environment quality situation and potential pollution risks based on 100 meters grid size.Dengfeng County was taken as an example of the soil environmental function zoning in the county level.The results showed that the producing function area，living function area and ecological function area accountedfor about 47.64%，10.15%，42.21%of first level zone.The ecological function area in the second levelcontained the ecological public welfare forest planting area and grassland protection area，which mainly distributed in the northwestern and southern area，the northeastern area and southwestern area of Dengfeng county，respectively.The producing function area mainly contained the basic farmland planting area and distributed from west to east in Dengfeng county.The living function area mainly contained rural residential area and urban construction area and scattered in Dengfeng county.For the third level of soil environmental function zoning，the light pollution area and general pollution area accounted for most of the Dengfeng county area.But for the fourth level of soil environmental function zoning，the high safe area and middle safe area accounted most of the Dengfeng county area.This study can provide scientific reference for the sustainable utilization and environmental protection of soil.

Keywordscounty-level；soil environmental function；zoning；Dengfeng

中圖分類號：F301.2；X321

文獻標識碼：A

文章編號：1005-9121［2016］02-0142-06

doi:10.7621/cjarrp.1005-9121.20160224

收稿日期：2015-03-11

作者簡介：楊飛 （1981—），男，山東棗莊人，副研究員。研究方向:遙感與GIS技術與應用、資源利用與生態環境效應。Email:yangei@igsnrr.ac.cn

*資助項目：國家環保部公益性項目“我國土壤環境功能區劃方法與關鍵技術研究”（201209030）；國家自然科學基金項目“冰雪凍災干擾后亞熱帶森林生態系統恢復力的動態診斷”（41301607）