湘西南鳳凰縣土地地球化學特征分析

摘 要：【目的】調查鳳凰縣土地質量地球化學基礎數據，進行土地質量評估，分析土地質量狀況、潛在風險和問題，結合研究區實際情況提出合理的土地利用建議，為該地區制定有效的生態治理方案提供科學依據。【方法】以4 km2（2 km×2 km）為單位格（大格），每個大格劃分為4個小格，每小格采集1個樣品。共采集2 048件土壤表層樣品，組合成512件分析樣品。使用Excel、SPSS等軟件對數據進行統計分析，結合DZ/T 0295—2016，使用GeoIPAS4.5、ArcMap10.7制作圖件。【結果】鳳凰縣的土壤整體狀況處于中等水平。74.71%的評價區面積被劃分為中等質量土壤，高質量土壤僅占22.27%。中等質量土壤的分布較為廣泛，面積為1 526.74 km2；高質量土壤主要分布在千工坪鎮和廖家橋鎮，此外，還有部分點狀分布。少部分差等質量土壤主要分布于茶田鎮一帶，劣等土壤尚未發現。【結論】鳳凰縣土壤總體質量屬中、重度，未見不良土，符合本地發展觀光產業的現實條件。應根據區域內的富硒地區和土壤質量現狀，加大生態環保力度，大力發展農業生產，不斷加強對環境的控制，并根據當地的情況，對用地的使用方式進行適當調整，以保證農產品的生產安全。

關鍵詞：鳳凰縣；地球化學；土地質量

中圖分類號：P632.1 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）19-0089-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.19.018

Analysis of Geochemistry Characteristics of Land in Fenghuang County， Southwest Hunan Province

CHEN Wei FAN Wangdong WU Wenbin HU Xiangrong HE Can ZHANG Hongchao

（Shah Natural Resources Comprehensive Survey Center， Directorof China Geological Survey，Changsha 410600，China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to investigate the geochemical basic data of land quality in Fenghuang county， conduct land quality assessment， analyze the land quality status， potential risks and problems， and propose reasonable land use suggestions based on the actual situation of the research area， providing scientific basis for formulating effective ecological governance strategies in the area. [Methods] Using 4 km2 （2 km x 2 km） as the unit grid （large grid）， each large grid is divided into 4 small grids， and one sample is collected from each small grid. A total of 2 048 soil surface samples were collected in Fenghuang county， and combined into 512 analysis samples. This paper uses software such as Excel and SPSS to conduct statistical analysis on the data， and creates maps using GeoIPAS4.5 and ArcMap10.7 in conjunction with the DZ/T 0295—2016. [Findings] The overall soil condition in Fenghuang county is at a moderate level. Specifically， 74.71% of the evaluation area is classified as medium quality soil， while high-quality soil only accounts for 22.27%. The distribution of medium quality soil is relatively extensive， with an area of 1 526.74 km2， while high-quality soil is mainly distributed in Qiangongping town and Liaojiaqiao town， and is also distributed in a dotted pattern within the evaluation area. A small portion of poor quality soil is mainly distributed in the area of Chatian town， and inferior soil has not been found yet. [Conclusions] Through the investigation of Fenghuang County， it was found that the overall soil quality in the area belongs to medium to severe， and no adverse soil was found，which meets the practical conditions for local development of tourism industry. It is proposed to increase ecological and environmental protection efforts and vigorously develop agricultural production based on the current situation of selenium rich areas and soil quality within the region. During this period， it is necessary to continuously strengthen environmental control and make appropriate adjustments to the use of land according to local conditions to ensure the safety of agricultural products.

Keywords： Fenghuang county;geochemistry;land quality

0 引言

掌握優質土地資源和土地質量變化情況，合理開發利用土地資源，對于實現土地的可持續利用具有重要意義 ［1］。土地質量地球化學評價體系是通過對土壤環境、土壤質量、土壤特性和土地利用等方面的綜合分析來進行評估的。通過分析土壤中的營養物質和微量元素的含量、土壤酸堿度、濕度等指標，準確判斷土地肥力和適宜性［2-4］。

鳳凰縣土壤受到不同程度的重金屬和農藥殘留污染，這些污染主要來源于化肥、農藥、污水的排放和礦產開采等。鳳凰縣的土地利用方式多樣，包括農業用地、林地、水域等，不同的土地利用方式對土地質量的影響也不同［5-10］。本研究以鳳凰縣為研究區，開展多目標地球化學調查，并結合調查數據，對鳳凰縣土壤養分與元素進行評估，為糧食安全、土地開發利用、特色農產品發展等提供依據。

1 研究區概況

鳳凰縣位于湖南省西部邊界，處于湘西土家族苗族自治州的西南端。地理坐標為東經109°18′至109°48′，北緯27°44′至28°19′。鳳凰縣東面與瀘溪縣接壤，北面與吉首市和花垣縣相鄰，南面與懷化市轄的麻陽苗族自治縣毗鄰，西面則與貴州省銅仁市轄的松桃苗族自治縣相連。鳳凰縣總面積為1 759.1 km2，約占全省面積的0.84％，占全州面積的8.12％。

2 研究方法

2.1 采樣及加工

采樣點布局以代表性為原則，同時兼顧土壤的均勻性和合理性。采樣點密度為每平方公里1個，深度在0～20 cm。采樣時按照公里網格均勻采集土壤樣品，確保樣點能充分代表該區域土壤狀況。每個采樣點需采集4～5個樣品，組合成一個土壤樣品。為保證樣品的干燥和均勻性，避免樣品的結塊現象，采樣后將樣品擺放在有良好空氣流通的地方進行自然風干處理，并定期進行揉搓，以防止樣品凝結成塊。樣品加工階段，必須確保樣品完全過10目尼龍篩。采用“對角線折疊法”混勻樣品確保樣品的混勻性，采用“十字縮分法”縮分樣品確分析樣品的準確性。將相應的取樣放在樣袋內，避免二次污染，確保采集的樣品的準確性和可靠性。

2.2 樣品分析

在土壤研究和土壤質量監測中，本研究選擇湖北省地質實驗測試中心對土壤樣本進行加工處理。利用一級土壤標準物質（GBW系列）進行全程質量控制，逐個對54種不同的元素進行了詳盡檢測。通過分析結果中的SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TC、Corg和pH指標等，了解土壤樣品中的元素含量和土壤的化學性質。

元素含量測試包括金屬和非金屬元素。金屬元素如Ag（銀）、As（砷）、Au（金）、Ba（鋇）、Be（鈹）、Bi（鉍）、Br（溴）、Cd（鎘）、Ce（鈰）等，非金屬元素如B（硼）、Na（鈉）、P（磷）等也在測試范圍之內。

3 評價方法

結合DZ/T0296—2016《土地質量地球化學評價規范》［11］，測試以酸堿度、砷、鉛等為代表的各項指標為參照，以氮、磷、鉀這些土壤養分的數據為依據，基于GeoIPAS軟件成圖，參照土壤環境質量標準、土壤養分分級標準，對鳳凰縣土地地球化學質量的情況展開全面分析。

3.1 土壤養分地球化學綜合評價

以土壤當中含有的以氮、磷、鉀等物質為代表的養分情況為參照，其分級標準見表1。[f養綜] 的計算公式為式（1）。

[f養綜=i=0nkifi] （1）

式中：[f養綜]為土壤當中氮、磷、鉀這3種養分物質評價的總得分；[ki]為土壤當中氮、磷、鉀這3種養分物質所占權重的具體系數；[fi]為土壤當中氮、磷、鉀這3種養分物質在單元素等級方面的得分。

根據單元素不同的評價等級，從五等到一等所代表的[fi]分數分別從1到5分，綜合等級劃分標準見表2。

3.2 土壤環境地球化學綜合評價

結合《土地質量地球化學評價規范》相關內容，可以得出土壤當中的污染情況，計算公式為式（2）。

[Pi=CiSi] （2）

式中：Pi為單項的污染指數；i為是污染物指標；[Ci]為測量到的i的質量得分；[Si]為土壤環境品質標準中規定的第二個標準值。

將單項的污染指數與土壤環境地球化學等級劃分（見表3）相聯系，以單個的土壤環境地球化學的特定層次為中心進行劃分，并將其與各評估單位相聯系；最終得到的土壤環境地球化學綜合水平實際上是單指標情況為最壞級別。

3.3 土壤質量地球化學綜合評價

土壤質量地球化學綜合等級一方面受到土壤養分情況的影響［12］，另一方面受到土壤環境的影響。結合評價標準，等級劃分的具體標準見表4。

4 土壤質量地球化學評價

4.1 土壤養分地球化學綜合等級

營養元素是植物生長和發育所必需的。其中，氮、磷和鉀是植物最需要的3種營養元素。氮素是植物新陳代謝和生長的關鍵因素，對植物體內的蛋白質合成和細胞分裂起著重要作用。缺乏氮素會導致植物生長緩慢、葉片變黃等問題。磷在植物的眾多代謝活動中發揮作用，例如，能量轉移和酶活性調節。鉀對植物的根系生長、水分調節、光合作用和果實發育都具有重要影響［13］。缺乏鉀會導致植物葉片邊緣枯黃、產量下降等問題。為了解土壤中所含的營養元素情況，需要進行客觀全面的調查。不同地區的土壤中營養元素的含量和分布都有所不同，了解這些特點可以有針對性地進行施肥，科學施肥可以減少營養元素的浪費，提高植物的吸收利用率，也可以降低環境污染的風險［14］。

研究區表層土壤養分單元素等級面積占比見表5。由表5可知，氮元素在土壤中的豐富和較豐富的土地面積占比為72.54%，這意味著大部分土地上的氮營養物質充足，有利于作物的生長和發育。中等狀態的土地面積占比為26.60%，說明在這些土地上氮元素物質的含量適中，不過度豐富也不缺乏。僅有0.86%的土地缺乏或比較缺乏氮養分，可以通過施肥等措施來補充和改善土壤氮素含量。就磷元素而言，在土壤中豐富和相對豐富狀態的土地面積占比為38.69%，說明大部分土地上的磷養分含量較高，有利于作物的養分吸收和利用。中等狀態土地面積占比為41.37%，表明在這些土地上磷養分的含量屬于適中水平。然而，有19.94%的土地缺乏或比較缺乏磷養分。缺乏磷養分會限制作物的生長和發育，因此需要采取措施來補充土壤中的磷元素。鉀元素在土壤中的豐富和相對豐富狀態的土地面積占比為73.78%，意味著大部分土地上的鉀養分含量較高，能夠滿足作物對鉀元素的需求。中等狀態土地面積占比為23.04%，表明這些土地上鉀元素的含量適中。僅有3.18%的土地缺乏或比較缺乏鉀養分。缺乏鉀養分會影響到作物的根系生長和養分吸收能力，因此在這些土地上需要采取措施來增加土壤中的鉀元素含量。

鳳凰縣土壤養分綜合等級評價如圖1所示。由圖1可知，研究區土壤養分整體以較豐富為主。土壤養分豐富、較豐富、三中等、較缺乏、缺乏，面積分別為238.06、1 150.31、597.52 、57.59 和0 km2；分別占研究區土壤總面積11.65%、56.29%、29.24%、2.82%和0.00%。

鳳凰縣土壤硒元素地球化學等級如圖2所示。由圖2可知，研究區土壤硒等級以高級別為主，占評價區總面積的65.57%。其中，適量硒土壤的面積達到了685.43 km2，占評價區總面積的33.54%。富硒土壤主要分布在吉衛鎮、臘爾山鎮、禾庫鎮、茶田鎮、林峰鄉和水打田鄉等地區。值得一提的是，硒等級過剩的土壤面積非常有限，僅占整個評價區的0.89%，并且主要集中在水田鄉境內。這個發現意味著鳳凰縣土壤中的硒元素含量在大部分區域都處于適宜水平，對于當地農作物的生長和發展非常有利。

4.2 土壤環境地球化學綜合等級

研究區土壤環境單元素等級面積占比見表6。由表6可知，研究區土壤中重金屬超標情況相對較輕，其中除了鎘和汞以外其他元素幾乎沒有風險。90%以上土壤無風險區包括砷、鉻、銅、鎳、鉛和鋅元素。其中，砷元素的無風險區占比為90.33%，鉻元素為99.14%，銅元素為96.20%，鎳元素為99.23%，鉛元素為96.54%，鋅元素為97.85%。然而，鎘元素的風險可控區占比最大，達到了72.31%，鎘元素的超標導致滲入農作物和地下水，會對人體健康造成潛在危害。

通過對土壤重金屬環境地球化學進行分級，鳳凰縣土壤環境綜合等級評價如圖3所示。由圖3可知，土壤環境綜合等級被評定為處于一般狀態。以風險可控土壤為主，面積為1 526.74 km2，占評價區總面積的74.71%，主要分布在南北兩側_{62fb12d2f371667adae80fdae064dad4}鄉鎮。無風險土壤面積為455.03 km2，占評價區總面積的22.27%。主要分布在廖家橋鎮、阿拉營鎮等地區，總體位于鳳凰縣中南部地區。風險較高土壤面積為61.70 km2，占全區面積的3.02%，主要是由茶田鎮土壤Hg含量較高引起的，推測原因是此處歷史煤礦較多，造成了污染。

4.3 土壤質量地球化學綜合等級

鳳凰縣土壤質量綜合等級評價如圖4所示。由圖4可知，研究區土壤質量被評定為中等狀態，土壤環境狀況相對良好。優質土壤主要分布在千工坪鎮和廖家橋鎮，面積為455.03 km2。這些地區土壤質量較好，適合農業生產和種植。中等質量的土壤在鳳凰縣占評價區面積的74.71%，分布范圍廣泛，總面積為1 526.74 km2。這說明大部分土地都屬于中等質量土壤，它們的肥力和適宜性比較一般，但并不代表研究區土壤質量不好，只是相對于優質土壤而言稍顯遜色。值得一提的是，差等土壤面積相對較小，僅為61.7km2，主要分布在茶田鎮。這些土地的肥力和適宜性相對較差，可能不適合進行農業生產等活動。

4.4 土壤酸堿度（PH）特征

鳳凰縣土壤酸堿度分布如圖5所示。由圖5可知，研究區總體呈強酸性和酸性，面積為1 288.61 km2，占總面積的63.06%，主要分布在喬庫鎮、兩林鄉、山江鎮、吉信鎮、水打田鎮。中性土壤面積為619.76 km2，占總面積的30.33%，主要分布在鳳凰縣城區域、新場鎮、阿拉營鎮；堿性土壤面積為135.10 km2，占總面積的6.61%，主要分布于茶田鎮到阿拉營鎮一帶。

5 結論與分析

本研究以鳳凰縣為研究區，在1∶25萬以上范圍內進行了土壤環境地球化學研究并按照有關標準進行了地質勘查。從土壤環境與營養兩個角度出發，對研究區土壤狀況作出合理評價：①從整體上看，鳳凰縣土壤營養元素含量普遍比較高，其中較為豐富和豐富的土壤約為67.94%；②鳳凰縣的土壤地球化學性質整體來說是中等偏上的，大多數都是危險性較低的，占比為74.71%，其次是沒有危險的土地，占比為22.27%。③鳳凰縣的土地總體上屬于中上水平，其中優良和中度的分別占比為22.27%和74.71%，存在較少的劣等的。④鳳凰縣土壤中的硒含量以高為主，其含量約為65.57%，不存在低硒現象。

通過對鳳凰縣的調查可知，該地區的土壤總體質量屬中度，未見不良土，符合本地發展觀光、觀光產業的現實條件。應根據富硒區的實際情況，加大生態環保力度，大力發展農業生產。同時，要不斷加強對環境的控制，并根據當地的情況，對用地的使用方式進行適當的調整，以保證農產品的生產安全。

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