黑龍江省土壤有益有害元素調查及土地質量評價

柳凱明

土壤能夠為農作物提供生長所必需的的物質和養(yǎng)分，而現代工業(yè)在不斷發(fā)展，土地受到了污染，土壤中含有有害元素和重金屬污染物質，土壤肥力開始下降，影響了農作物的生長。因此，在2002年時，提出了一項以調查地質為主要內容的多目標地球化學調查研究，通過地球化學調查評價出土地中含有的有益元素和有害元素的含量，有益元素是能夠為植物生長提供能量的磷、氮等元素，土壤中而有害元素有兩種，一種是本身植物生長不需要的元素，像汞，另一種是植物需要但是土壤中含有的量太多，反而影響了植物的生長。這些因素都會都會對植物的生長和發(fā)育造成阻礙。本次研究主要是對黑龍江省的土壤進行調查和分析，作出土地質量評估，為以后的土地開發(fā)和利用提供理論依據。

本次以黑龍江省松嫩平原為主要的研究區(qū)域，松嫩平原占全省面積的百分之二十一，是黑龍江農作物主要生長的平原地區(qū)，有多種土壤類型，其中以黑土、草甸土、黑鈣土面積最多，因此對黑龍江省松嫩平原區(qū)域的研究可具有代表性。

1、材料與方法

（1）樣品土壤的采集

綜合考慮黑龍江省的各種土壤類型、農作物的生長區(qū)域、污染源的分布區(qū)域，分別在不同地區(qū)標出了采樣的地點，按照一平方千米為一點的密度采取20厘米之內的土壤作為樣品，進行樣品分析。

（2）分析方法

本次研究的分析方法主要是使用標準檢驗法，將收集到的樣品和標準的樣品作出比較，或者使用層次分析法來進行層次結構的分析，按照各個影響因素分兩兩分組搭配，對每一層次中的每一組進行比較，然后將所得出的結果按照順序排列出來，具體的操作步驟是：將問題的遞階式層次結構建成，然后組成兩兩比較的矩陣來判斷，根據矩陣來算出被比較的元素中層次權重，最后計算出每個層次的元素具體的組合權重。

2、土地地球評價化學調查

（1）土壤元素空間變異特征

土壤空間的變異是指土壤在氣候、生物、地形等外界成土因素的影響下在空間位置上發(fā)生的改變。

采用GIS來進行空間分析的功能，使用插值的方法對各元素進行變異函數模型的空間分析方法，其中，值代表的就是塊金值，用來表示在實驗中的誤差和比收集樣品尺度小施肥、作物的種植和管理的水平等其他因素而產生的變異。則表示的是方差，表示的是基臺值，塊基比就是，塊基比的數值越小，就說明這個元素有著非常明顯的空間相關性。

研究顯示，土壤元素指標的空間變異情況中有益元素養(yǎng)分的塊基比是在以下，有著很顯著的空間相關性，大量元素中磷的塊基比是在左右，空間相關性很明顯，剩余元素的塊基比都大于，量元素中鈣和鎂的塊基比是要小于的，但是硫的塊基比要大于，因此硫的空間相關性為中度，微量元素中銅、鐵、鋅、錳、氯的塊基比小于，因此這幾個元素的空間相關性是明顯的，對于重金屬元素銅、鋅、鉻、砷、鎳到的塊基比是小于的，每個元素的空間相關性是明顯的，剩下的幾個元素的空間相關性都在中度，三個健康元素中除了氟以外都是低于，相應的空間相關性也是明顯的。

按照元素的空間相關性分析和土壤元素的指標來綜合分析，確定參與評價的指標計算比較權重，作出隸屬函數的模型，最終得出綜合指數的計算公式，即為，其中綜合指數是P，指的是隸屬函數值，指的是第個的評價指標權重。

（2）評價的結果

綜合上述計算，得出評價結果。根據土壤的各類元素的評價指標將黑龍江的松嫩平原的土地分級，將分級結果綜合土壤的環(huán)境質量和pH值對整體的土地質量劃分成五個等級，其中一等的土壤面積占整體總面積的，二等的土壤面積占整體面積的。三等的土壤面積占整體總面積的，四等的土壤面積占整體總面積的，五等的土壤面積占整體總面積的。

3、土地質量的空間分布情況

（1）土壤肥力的空間分布

根據研究得出，土壤肥力好的地區(qū)主要集中在富裕縣的烏裕爾河流域和北邊的引嫩總干渠所經過的幾個主要的市，如安達市，還有通肯河流域附近的扎龍濕地自然保護區(qū)和林甸縣等各縣區(qū);而土地肥力較差的地方則是東部的非沿河地區(qū)，其余的河流附近的地區(qū)土壤肥力處在中等以上程度，土壤肥力最差的地區(qū)在東部地區(qū)的齊齊哈爾市、杜蒙縣和南部地區(qū)的哈爾濱市，從整體來看，西北地區(qū)的土壤肥力要比東北地區(qū)的土壤肥力要好的多。

（2）土壤環(huán)境質量的空間分布

土壤的環(huán)境質量分布空間相對來說是分散的，較高的地球化學場主要是分為三個地區(qū)，第一是依安縣、富裕縣等北部地區(qū)，這一區(qū)域優(yōu)等的土壤是連續(xù)的，且面積比較大，是黑龍江土壤質量中最好的地區(qū);第二個就是以綏化市為中心的附近多個區(qū)縣，還有肇慶市的東邊和南邊;第三個就是西邊的齊齊哈爾市和甘南縣等部分西部地區(qū)。較低的地球化學場分布區(qū)域是南北方向的帶狀分布，在東邊是雙城市的南部、東部的巴彥縣和賓縣等地區(qū)，中部的是大慶市、明水縣的南邊等地區(qū)，在西邊是龍江縣的北部大部分地區(qū)。

綜上所述，根據對黑龍江大部分地區(qū)土地的研究，從地球化學質量方面展開，以土壤的肥力方面還有土壤的質量環(huán)境方面為主，由此可以制定出符合黑龍江省土地的評價指標，與此同時，根據GIS的空間分析的功能，綜合對土壤質量空間分布作出研究，可以得出：

（1）黑龍江的土地質量分布有著很明顯的規(guī)律，總體看是南北方向分布，質量等級最低的地區(qū)是在東部地區(qū)，中部和西部的土地質量等級又能分出三個不同的區(qū)域，即為富裕縣、拜泉縣等地區(qū)的土地質量最好。

（2）地球化學綜合性質量受各類元素的影響，高質量的地區(qū)是在林甸縣和蘭西縣的附近，還有明水縣以及青岡縣地區(qū)，較差質量的地區(qū)是肇州縣和杜蒙縣的地區(qū)，但是較差地區(qū)總體來講占的面積還是較少的，占比最多還是優(yōu)質土壤。

（3）從各種元素來講，南部地區(qū)的土壤非常缺乏銅、鋅、磷等元素，而鍶元素含量豐富，氟、碘元素有一定程度的缺乏，但是不明顯。

（作者單位：150036黑龍江省地質礦產實驗測試研究中心）