冀西北小流域農業地質調查設計方案的探討
——以張家口蔚縣小棗碾村為例

楊建坤，趙澤南，郭 超，魏 民，倪克慶，高 通，王 強

(河北省區域地質調查院，河北 廊坊 065000)

河北省蔚縣小棗碾村地處冀西北，耕地土質多以膠泥土為主，由于氣候干燥少雨使得耕地易鹽堿化[1-2]。村民靠天吃飯現象普遍[3]，未科學種田和因地制宜種田，農業種類以玉米、谷子為主，缺少經濟作物種植，因經濟效益低而致貧，因經濟效益低而導致年輕人全部外出打工，進而造成土地荒廢。

本文針對小棗碾村的農業地質特點，通過將地質調查、農業生態背景調查、土壤調查、灌溉水調查、農作物及配套根系土調查等手段相結合，因地制宜地對農業地質調查工作進行規劃設計。對其農業生態地質特征進行調查和評價，摸清農業家底，推進區域農業資源合理利用、農業規劃，服務于小棗碾村耕地資源的利用和管護，為小棗碾村農業經濟效益的提高奠定基礎。

1 研究區概況

小棗碾村北依安定河，西傍壺流河，三面環水，東南靠山。109國道貫穿全村南北（圖1），湖積臺地—河谷地貌，海拔835~950 m[4]。湖積臺地頂部1~2 m砂泥土，不耐干旱，種植杏樹園；山坡以泥河灣組富含鈣質亞黏土、黏土為主，滲水差不耐旱，植物不扎根，以灌木、草為主（圖1）。

土壤類型單一，主要為淡栗鈣土類、鹽化草甸土類。土地總面積為3.92 km2，農用地面積2.91 km2，占74.46%；城鎮村及工礦用地面積為0.28 km2，占7.27%；交通運輸地面積0.15 km2，占3.73%；水域及水利設施用地面積0.09 km2，占2.36%；其他土地面積0.48 km2，占12.2%。

農用地中耕地面積1.79 km2，占農用地面積61.40%；園地面積0.45 km2，占農用地面積15.37%；林地面積0.16 km2，占農用地面積0.06%；草地面積0.51 km2，占農用地面積17.60%。

工作區一級構造單元隸屬于柴達木—華北板塊，二級構造單元屬于華北陸塊（晚三疊世后屬大興安嶺—太行山板內造山帶），三級構造單元屬于燕山—遼西裂陷帶，四級構造單元屬于陽原—蔚縣沉積—火山盆地[5]。區內主要出露中更新世郝家臺組、晚更新世馬蘭組以及全新世沖洪積物[6]（圖2）。

中更新世郝家臺組，分布于小棗碾村東側，地貌上構成突出地表的平臺。晚更新世馬蘭組，分布于臺地頂部，地貌較為平緩。全新世沖洪積，分布于中西部地區，地貌總體平緩低洼，主要為旱地、林地、設施農用地以及鹽堿地分布區。

2 設計原則

（1）首先對工作區開展1∶1萬地質調查，查明區內地質地貌特征，為調查單元的劃分提供地質依據；（2）以調查單元為基本單位開展調查農業生態背景調查；（3）以調查單元為基本單位在全區開展1∶1萬土壤地球化學調查，大致查明工作區內各類元素、有害元素、污染元素的分布、變化情況；（4）開展農作物配套樣品的采集及化驗工作，大致查明農作物有益元素、有害元素、污染元素及其在植物中的分布狀況、富集規律等情況；（5）最后通過綜合整理分析研究，對土地質量進行評價，為農業種植結構調整、土壤污染防治、特色農產品的打造提供數據和技術支持。

3 總體設計

本項工作的研究內容包括農業生態背景調查、土壤地球化學調查、灌溉水調查、農作物及配套根系土調查。

農業生態背景調查、土壤地球化學調查均以地塊為基本調查單元開展工作，因此本項工作首要任務就是進行地塊劃分。

3.1 農業生態背景調查設計

為大致查明農業地質環境問題，對全區進行1∶1萬生態環境地質測量工作。

以地質地貌特征為基礎，劃出地塊第一級邊界，本區可劃分為以馬蘭組為代表的臺地區，以郝家臺組為代表的坡地區，以全新世沖洪積物為代表的平原區。平原區可據實際地貌情況進一步細分為亞區，如河心灘亞區、一級階地亞區等；以土地利用類型劃分第二級邊界，如耕地、園地、林地、草地等；最后以調查目的為導向，依據調查及表層樣取樣密度，網格化在土地利用現狀圖上(圖3)。

在每個調查單元內均進行農業生態背景調查，包括土地自然性狀的調查和農業生產環境的調查（圖4）。

3.2 土壤地球化學調查設計

為大致查明工作區內各類土壤化學元素、營養元素和微量元素的分布。在全區開展1∶1萬表層土壤樣品采集。

3.2.1 采樣點設計。根據目標需求，對不同的土地利用類型，樣品布設密度各有不同。其中耕地61件、園地12件、林地4件、草地11件，其他土地21件。特別說明住宅用地布設樣品1件，以便對工作區域進行整體評價，共布設采樣點110點。

平均采樣點布設密度為110點÷3.39 km2≈32點/km2，滿足《土地質量地球化學評價規范》規定的采樣密度范圍(20～64點/km2)要求。

3.2.2 取樣工作設計。樣品采集要求在上茬作物成熟或收獲之后，下茬作物尚未施用底肥和種植之前采集。通過采集多點子樣，組合成一個樣品的方法。

表層土樣的子樣均在采樣點周圍15 m范圍內，等量采集3個子樣。每個采樣地塊內的子樣需要具有相同的土壤類型，能夠代表所采集地塊內的主體土壤。

3.3 灌溉水調查設計

為大致查明地下水對土壤元素遷移、富集、消散的途徑及農耕對水土的污染和途徑等，對全區內有代表性的水體進行灌溉水樣的采集工作(平水期、枯水期各1次)。

3.3.1 采樣點設計。根據灌溉水天然和人工水源分布情況，收集到了“小棗碾村飲水安全井水抽樣水質監測報告”。故本次樣品均布設在地表水，本次工作布設水樣10個。

3.3.2 取樣工作設計。取樣工作于平水期1次、豐水期1次。即平水期壺流河2件，定安河3件；再豐水期壺流河2件，定安河3件。

3.4 農作物、根系土調查設計

為大致了解農作物適應土壤及農作物元素含量測定，需進行區內農作物配套樣品（根系土、籽實）的采集工作。

3.4.1 樣品布設。采集小棗碾村有廣普性的農作物和特色農產品小米、杏扁，選取產品成熟季節進行采摘，本次設計農作物及配套根系土30件。

3.4.2 農作物及根系土取樣工作。本次工作選取小棗碾村具有代表性的兩種經濟作物進行采集，在成熟期，一個樣點選3～5棵農作物，均等選采，混合重量不少于500 g。采集量一般在1 kg左右（按檢測項目需求的2～3倍），用食品保鮮包封存。每一個農作物樣采集時同步采集該農作物的根系土樣1個，方法同表層土壤樣。

3.5 樣品分析設計

根據《土地質量地球化學評價規范(DZ/T 0295—2016)》，以及打造特色農產品品牌的需要。本次樣品分析種類如下。

3.5.1 表層土壤分析。有機質、Pb、Cd、Hg、As、Cr、Zn、Ni、V、Co、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Mo、Si、F、I、Se、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、全鹽量、陽離子交換量（選測）、硫酸根。

3.5.2 灌溉水分析。總砷、總汞、總鎘、六價鉻、總鉛、總銅、總鋅、總硒、總磷、pH、總硼、全鹽量、氯化物、硫化物、鋅、氮、氟、鉀。

3.5.3 農作物分析。Pb、Cd、Hg、As、Cr、Se、Sn、Ni、Cu、Zn、農作物品質（1.小米選測5件，測蛋白質、脂肪、維生素B1、維生素E；2.杏扁選測3件，測蛋白質、脂肪、維生素E、谷物苯并[a]芘）；選測8件。

3.5.4 根系土分析。N、P、K、Ca、Mg、S、Cl、F、Se、As、Cd、Pb、Cr、Hg、Mo、Mn、B、Fe、Cu、Zn、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、有機質、全鹽量、陽離子交換量、有效鐵、有效硼、有效錳、有效鋅、有效銅、有效鉬、有效硅、有效硫、有效鈣、有效鎂。

4 結論

農業生態地質調查以地質調查、農業背景調查、土壤調查、灌溉水調查、農作物及配套根系土調查、農作調查為工作手段。

地質調查面積3.39 km2,農業背景調查110個基本單元，土壤調查110件樣品，灌溉水調查10件樣品，農作物調查30件（杏扁10件、小米20件）及配套根系土30件。

綜上所述，對地質調查、農業背景調查、土壤調查的設計、灌溉水樣品的設計、農作物及配套根系土以及樣品測試方法和內容的設計，能夠滿足本次農業生態地質調查的要求。