東胡林地質文化村土地質量地球化學特征

程素珍，徐尚智，宋慶偉，郝春燕，賀瑾瑞，吳家悅

(1.北京市地質災害防治研究所，北京 100120；2.中國地質環境監測院，北京 100081)

地質文化村是依托地質資源稟賦，通過深度挖掘地質科學和文化，將其與鄉村、鄉鎮建設相融合，發展特色產業和經濟，提升鄉村、鄉鎮生活品質和文化內涵，形成的宜居宜業的特色村(鎮)。隨著“生態文明”“鄉村振興”等國家戰略的提出，地質文化村日益成為拓展服務領域、促進地質工作與社會經濟發展融合的重要抓手。東胡林村地處北京西部生態涵養區，地質遺跡豐富、人文遺跡眾多，目前正在創建地質文化村。對村內土地質量和富硒、富鋅等優質特色土地資源進行調查與評價是創建地質文化村的一項重要工作。土地質量地球化學評價是依據影響土地質量的營養有益元素、重金屬元素、土壤理化性質等地球化學指標及其對土地基本功能的影響程度而進行的土地質量地球化學等級評價，在保障國家糧食安全、耕地保護、生態文明建設、發展特色農業及經濟社會可持續發展等方面都發揮了重要作用。筆者以東胡林地質文化村調查與建設示范項目為依托，對東胡林村土壤地球化學特征和特色土地資源進行分析和評價，為地質文化村的創建和發展提供數據資料和科學依據。

1 材料與方法

東胡林村位于北京門市頭溝區西部，地處清水河畔北側，地勢平坦，海拔約 300 m，群山環抱。該村行政區劃面積為 8.78 km，其中林地和山地占比92%以上。研究區地處北京西山核心地帶，區內主要出露侏羅系煤系地層和第四系地層，主要為窯坡組、龍門組、九龍山組地層，以及上更新統和全新統地層。屬高山溫帶氣候，四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫為 8～10 ℃，夏季高溫多降水，冬季寒冷干燥。多年平均降水量 580 mm。

研究區表層土壤樣品采用網格布樣法采集，共采集表層土壤樣品6個，分別為DHLT1、DHLT2、DHLT3、DHLT4、DHLT5和DHLT6。樣品分析測試由國土資源部天津礦產資源監督檢測中心完成。主要測試項目為鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅、氮、磷、鉀、硒和pH共13項指標，其測試方法及檢出限見表1。

表 1 東胡林地質文化村土壤元素及指標分析檢出限Table 1 Detection limits of analysis methods for soil element indexes

土壤環境地球化學等級評價方法。選取鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅8種土壤重金屬元素，依據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》規定的風險篩選值，先進行單指標評價，再對土壤環境地球化學等級進行綜合評價。

土壤養分地球化學等級評價方法。氮、磷和鉀是植物生長所必需的大量營養元素。按照《土地質量地球化學評價規范》先對氮、磷和鉀進行單指標評價，評價分級標準見表2。其中，單指標評價等級為一等(豐富)，得5分；評價等級為二等(較豐富)，得4分；評價等級三等(中等)，得3分；評價等級為四等(較缺乏)，得2分；評價等級為五等(缺乏)，得1分。

表2 土壤養分分級標準Table 2 Grading standards of soil nutrients g/kg

再根據氮、磷和鉀的權重系數，計算土壤養分地球化學綜合得分，見公式(1)。

(1)

式中,為氮、磷和鉀單指標權重系數(=0.4,=0.4,=0.2)，為氮、磷和鉀單指標評價得分，土壤養分地球化學綜合等級依據得分劃定，4.5分以上為一等(豐富)，>3.5～4.5分為二等(較豐富)，>2.5～3.5為三等(中等)，>1.5～2.5為四等(較缺乏)，≤1.5分為五等(缺乏)。

土壤質量地球化學綜合評價方法。將土壤環境地球化學綜合等級評價和土壤養分地球化學綜合等級評價疊加，形成土壤質量地球化學綜合等級評價。

特色元素及健康元素評價方法。硒是植物生長的有益元素。土壤中硒含量不足或過量及其存在的形態直接影響植物的生長狀況和含硒量，又進一步通過食物鏈而影響人的健康。研究區土壤樣品中的硒元素含量評價等級參照中國地質調查局批準印發的《天然富硒土地劃定與標識(試行)》進行劃分。

鋅也是人體必需的微量元素之一，在人體的生長發育、內分泌、免疫等重要生理過程中都發揮著十分重要的作用。研究區土壤樣品中的鋅元素含量等級參照黑龍江省地方標準《富鋅土壤評價技術要求》進行劃分。

2 結果與分析

研究區土壤樣品DHLT1～DHLT6的pH分別為8.20、8.37、8.35、8.53、8.06、8.03，表明研究區土壤呈弱堿性。其中，DHLT2、DHLT3、DHLT4的pH超出了耿玉清等研究指出的北京山地土壤pH分布范圍(5.06～8.24)。土壤樣品中鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅等元素含量均遠低于《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》規定的農用地土壤污染風險篩選值(表3)，表明研究區土壤符合一等(無污染風險)土壤環境地球化學等級標準，土壤環境質量狀況極好，為東胡林地質文化村發展綠色農業、生態農業奠定了堅實的資源基礎。

研究區土壤養分單指標測試結果(表4)與土壤養分分級標準(表2)對比表明，土壤樣品中氮含量以三等(中等)為主，其中DHLT5為一等(豐富)，DHLT6為二等(較豐富)，DHLT1～4均為三等(中等)；土壤樣品中磷含量以一等(豐富)和二等(較豐富)為主，其中DHLT2、DHLT5、DHLT6為一等(豐富)，DHLT1、DHLT3、DHLT4為二等(較豐富)；土壤樣品中鉀含量以二等(較豐富)為主，DHLT1～4均為二等(較豐富)，DHLT5和DHLT6為三等(中等)。

表3 土壤樣品重金屬元素含量及農用地土壤污染風險篩選值Table 3 Heavy metal contents in soil samples and screening values of soil pollution risk in agricultural land mg/kg

土壤養分地球化學綜合等級較高，以二等為主，其中DHLT5為一等，其他樣品均為二等。

研究區土壤環境地球化學綜合等級均為一等，土壤養分地球化學綜合等級為二等以上，土壤質量地球化學綜合等級與土壤養分地球化學綜合評價等級一致，全部為二等以上。

表4 土壤樣品中氮、磷、鉀養分含量Table 4 Nutrient contents of nitrogen, phosphorus and potassium in soil samples g/kg

富硒土壤。從表5可以看出，土壤樣品中僅DHLT5硒含量為0.330 mg/kg，達到中國地質調查局批準印發的《天然富硒土地劃定與標識(試行)》富硒標準0.30 mg/kg(土壤pH>7.5);其余土壤樣品均未達到富硒標準。

表5 土壤樣品中特色元素硒和鋅含量及評價等級標準Table 5 Contents and evaluation grades of characteristic elements selenium and zinc in soil samples mg/kg

富鋅土壤。從表5可以看出，土壤樣品DHLT2、DHLT5和DHLT6中鋅元素含量達到黑龍江省地方標準《富鋅土壤評價技術要求》規定的土壤富鋅(二級)標準74 mg/kg(土壤pH>7.5);其余樣品均未達到富鋅標準。

3 結論與討論

研究區土壤質量地球化學綜合等級為二級以上，土壤質量較好，為當地發展綠色農業、生態農業，開發無公害農產品、綠色食品提供了良好的土地資源條件，對推動當地傳統農業轉型具有重要意義。

多個土壤樣品中特色硒和鋅元素達到富硒和富鋅標準。但由于研究區土壤樣品數量較少，建議今后開展大比例尺土壤調查，進一步摸清富硒和富鋅土地資源數量，劃定天然富硒地和天然富鋅地，為今后開發富硒和富鋅特色農產品、提高當地農產品附加值奠定基礎。

充分發揮特色土壤資源優勢，積極探索地質文化村建設新模式。實現東胡林地質文化村建設與綠色發展、生態富民和美麗鄉村建設相融合，增強當地村民的幸福感和獲得感。