孔令博，吳 杰，李發(fā)躍

(貴州省煤田地質(zhì)局水源隊，貴州 貴陽 550000)

土地是人類生存和社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源，耕地是土地資源的重要組成部分，摸清耕地質(zhì)量“家底”，深入研究耕地質(zhì)量狀態(tài)，全面掌握耕地質(zhì)量現(xiàn)狀，對于實現(xiàn)耕地資源的科學合理利用和綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要指導意義(鄭昭佩 等，2003；劉占峰 等，2006；于成廣 等，2012；孔鵬飛 等，2020；王小洪 等，2020)。

耕地質(zhì)量是土壤物理、化學、生物以及大氣沉降物、水環(huán)境等綜合因素共同作用的結(jié)果(黃勇 等，2009；汪媛媛 等，2011；張連金 等，2016；單承恒 等，2019)。對耕地質(zhì)量地球化學綜合等級進行劃分研究具有較強實用性，可靠的研究結(jié)果可以廣泛應用于不同地區(qū)耕地土壤地球化學質(zhì)量檔案的建立，可用于耕地質(zhì)量的科學量化、基本農(nóng)田劃定、土壤治理與開發(fā)保護中(李強 等，2012；鮑麗然 等，2018)。

本文根據(jù)南明區(qū)耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價成果，在土壤質(zhì)量地球化學綜合等級基礎(chǔ)上，疊加大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學綜合等級、灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級，進行耕地質(zhì)量綜合等級的研究。在綜合考慮與耕地利用有關(guān)的多種因素影響的共同作用下，劃分出南明區(qū)不同質(zhì)量等級的耕地空間分布及占比情況，一定程度上摸清楚了南明區(qū)耕地質(zhì)量現(xiàn)狀。其研究結(jié)論為南明區(qū)特色耕地資源的開發(fā)與管護、耕地質(zhì)量的動態(tài)監(jiān)測、耕地的污染防治、現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了科學的技術(shù)理論依據(jù)。同時，該成果也為助力脫貧攻堅和實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供基礎(chǔ)保障(周琦，2020)。

1 研究區(qū)概況

南明區(qū)屬于一個城鄉(xiāng)結(jié)合的縣區(qū)，是貴陽市的中心城區(qū)之一。南明區(qū)部分耕地已被劃為城鎮(zhèn)建設(shè)用地，所以，根據(jù)耕地實際分布情況，將南明區(qū)劃為評價區(qū)與非評價區(qū)，評價區(qū)為本次的耕地質(zhì)量地球化研究區(qū)。劃定后南明區(qū)耕地質(zhì)量調(diào)查評價的面積為5.82萬畝，主要為永樂鄉(xiāng)和小碧鄉(xiāng)大部分區(qū)域，云關(guān)鄉(xiāng)有少部分。

2 耕地質(zhì)量地球化評價

2.1 采樣情況

根據(jù)研究區(qū)土地類型、地形地貌、地質(zhì)背景、農(nóng)產(chǎn)品種植結(jié)構(gòu)、土地利用類型等農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景資料(楊磊 等，2020)，嚴格按照《多目標區(qū)域地球化學調(diào)查規(guī)范(1∶250000)》及其它相關(guān)規(guī)范要求，對研究區(qū)表層土壤布設(shè)采樣點，并對采樣數(shù)據(jù)進行測試。研究區(qū)采集各類介質(zhì)樣品共528件；耕地表層土壤樣343件、根系土壤樣30件、農(nóng)產(chǎn)品樣32件、元素異常查證樣100件、土壤剖面樣12件、成土母巖樣3件、灌溉水樣5件和大氣干濕沉降樣3件，各個采樣點主要分布在小碧鄉(xiāng)至永樂鄉(xiāng)一帶(見圖1)。

圖1 南明區(qū)耕地采樣點分布圖Fig.1 Distribution of cultivated land sampling points in Nanming district1—采樣點位置；2—縣區(qū)位置及名稱；3—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；4—縣區(qū)界線；5—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：6—非評價區(qū)界線；7—行政村界線

2.2 評價指標

本次耕地質(zhì)量地球化學評價的土壤養(yǎng)分等級評價測試指標有有機質(zhì)、N、P、K、B、Mn、Mo、Cu、Zn、Se、Ge、Co、V、I、F全量和堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鉬、有效鋅共21項；土壤環(huán)境等級評價的測試指標有Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Co、V、Se、Tl、Mo、六六六、滴滴涕共16項；大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學測試指標由干沉降物得到As、Cd、Cr、Hg、Pb以及濕沉降物得到As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Zn、Se、Cr6+、F-和pH值共16項；灌溉水環(huán)境地球化學測試指標有As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Se、Zn、Cr6+、F-和pH值共11項。

3 綜合等級劃分方法

本次耕地質(zhì)量地球化學綜合等級劃分依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T0295-2016)劃分土壤養(yǎng)分地球化學等級、土壤環(huán)境地球化學等級、大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學等級、灌溉水環(huán)境地球化學等級，形成耕地質(zhì)量地球化學綜合等級。

4 綜合等級劃分結(jié)果

4.1 土壤質(zhì)量地球化學綜合等級劃分

4.1.1 土壤養(yǎng)分地球化學等級評價

南明區(qū)土壤養(yǎng)分含量主要以二等較豐富為主，三等次之，四等面積分布極少，土壤養(yǎng)分含量為三等和二等的占到全區(qū)參與評價面積的95.05%，不同等級面積及占評價區(qū)面積比例(見表1)。

表1 南明區(qū)耕地土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級評價表 (單位：萬畝、%)Table 1 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil nutrient geochemsitry in Nanming district

南明區(qū)土壤養(yǎng)分綜合豐缺狀態(tài)在地域分布特征為：一等的土壤在全區(qū)分布較少，主要集中分布在石塘村和羊角村；二等為占比最大的一個區(qū)域，在全區(qū)均有分布；三等主要分布在中部二堡村到南部大地村；四等分布于黃泥哨村；五等主要分布于黃泥哨村東部，大地村有少量分布(見圖2)。

圖2 南明區(qū)耕地土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級圖Comprehensible grade of cultivated soil nutrient geochemsitry in Nanming district1—縣區(qū)位置及名稱；2—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；3—縣區(qū)界線；4—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：5—行政村界線；6—非評價區(qū)界線；7—一等(豐富)；8—二等(較豐富)；9—三等(中等)；10—四等(較缺乏)；11—五等(缺乏)；12—非評價耕地

4.1.2 土壤環(huán)境地球化學等級評價

依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T0295-2016)，選取土壤中的酸堿度及As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Cu、Zn對耕地土壤環(huán)境質(zhì)量的影響程度進行評價，在單元素及指標土壤環(huán)境地球化學等級劃分基礎(chǔ)上，以單指標分出的環(huán)境等級最差的等級作為每個評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級。

結(jié)果表明，南明區(qū)耕地土壤環(huán)境總體良好，安全利用類土壤占比最大，占到全區(qū)的65.91%；其次是優(yōu)先保護類土壤，占比為34.09%；南明區(qū)沒有嚴格管控類耕地。不同土壤環(huán)境地球化學等級面積及占評價區(qū)面積比例(見表2)。

表2 南明區(qū)耕地土壤環(huán)境地球化學綜合等級評價表 (單位：萬畝、%)Table 2 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil environmental geochemsitry in Nanming district

優(yōu)先保護類土壤主要集中分布在小碧鄉(xiāng)黃泥哨村周圍和甘莊村到大地村一帶；安全利用類土壤主要集中分布在永樂鄉(xiāng)柏楊村與水塘村區(qū)域內(nèi)，其他村也有；評價區(qū)內(nèi)沒有嚴格管控類耕地，等級分布情況(見圖3)。

圖3 南明區(qū)耕地土壤環(huán)境地球化學綜合等級圖Fig.3 Comprehensible grade of cultivated soil environmental geochemsitry in Nanming district1—縣區(qū)位置及名稱；2—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；3—縣區(qū)界線；4—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：5—行政村界線；6—非評價區(qū)界線；7—優(yōu)先保護類；8—安全利用類；9—嚴格管控類；10—非評價耕地

4.1.3 土壤質(zhì)量地球化學綜合等級

根據(jù)土壤質(zhì)量地球化學綜合等級含義，將南明區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級和土壤環(huán)境地球化學綜合等級進行圖斑疊加，得到五種不同的土壤質(zhì)量綜合等級，結(jié)果表明，南明區(qū)土壤質(zhì)量整體上較好，三等土壤面積占評價區(qū)總面積比例最大，三等及以上等級的土壤占99.83%。五等土壤在評價區(qū)內(nèi)沒有分布。不同土壤質(zhì)量地球化學綜合的面積及占評價區(qū)面積比例(見表3)。

表3 南明區(qū)耕地土壤質(zhì)量地球化學綜合等級評價表 (單位：萬畝、%)Table 3 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil quality geochemsitry

南明區(qū)土壤綜合質(zhì)量三等以上分布面積最廣，基本上全評價區(qū)均有分布，面積達5.82萬畝。其中中等土壤耕地在評價區(qū)內(nèi)分布最為廣泛，為研究區(qū)內(nèi)最主要的耕地類型，各村均有分布；優(yōu)良土壤耕地主要分布于大地村、馬寨村、小碧村、甘莊村、黃泥甫村、黃泥哨村，其它地方呈零星狀分布；四等壤耕地主要分布大地村和黃泥浦村，其它地方分布較少；劣等耕地評價區(qū)沒有，具體分布情況(見圖4)。

圖4 南明區(qū)耕地土壤質(zhì)量地球化學綜合等級圖Fig.4 Comprehensible grade of cultivated soil quality geochemsitry1—縣區(qū)位置及名稱；2—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；3—縣區(qū)界線；4—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：5—行政村界線；6—非評價區(qū)界線；7—一等(優(yōu)質(zhì))；8—二等(良好)；9—三等(中等)；10—四等(差等)；11—五等(劣等)；12—非評價耕地

4.2 大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學綜合等級

通過對所采集樣品進行干沉降物和濕沉降物化驗分析計算，將As、Cd、Cr、Hg、Pb五項元素的干、濕沉降通量數(shù)據(jù)進行疊加得到南明區(qū)大氣干濕年沉降通量(見表4)。

表4 南明區(qū)大氣干濕沉降物年沉降通量統(tǒng)計表Table 4 Annual deposition flux statistics of atmospheric deposition fallout in Nanming district

大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學等級劃分指標為Cd和Hg的年通量密度，通過對Cd和Hg的年沉降通量均值與《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0295-2016)規(guī)定的標準值進行對比。其結(jié)果表明南明區(qū)Cd和Hg單項指標環(huán)境地球化學等級均為一等。在“大氣干濕沉降物單指標環(huán)境地球化學等級劃分基礎(chǔ)上，由每個評價單元的大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學等級等同于單指標劃分出的環(huán)境地球化學等級最差的等別”的原則可知，南明區(qū)大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學綜合等級為一等，影響不大，單個點評價結(jié)果分布于永樂鄉(xiāng)和小碧鄉(xiāng)(見圖5)。

圖5 南明區(qū)灌溉水、大氣干濕沉降物地球化學評價等級圖Fig.5 Comprehensible grade evaluation of irrigation water and atmospheric deposition fallout in Nanming district1—縣區(qū)位置及名稱；2—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；3—縣區(qū)界線；4—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：5—行政村界線；6—非評價區(qū)界線；7—河流水面；8—水庫水面；9—坑塘水面；10—水田；11—水澆地；12—旱地；13—果園；14—茶園；15—裸地；16—非評價耕地；17—桃子未超標；18—苦瓜輕度超標；19—苦瓜重度超標；20—大氣干濕降物一等；21—灌溉水一等

4.3 灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級

以《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》(GB5084-2005)為評價標準，對評價區(qū)內(nèi)所采集的五件灌溉水樣品進行化驗分析，得出As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Se、Zn、Cr6+、F-和pH值等單項指標的含量均值。對每個指標進行等級劃分評價，其結(jié)果表明南明區(qū)11項單指標環(huán)境地球化學等級均為一等(見表5)。

表5 南明區(qū)灌溉水各元素含量等級劃分表Table 5 Grade division of each element of irrigation water in Nanming district

根據(jù)“每個評價單元的灌溉水環(huán)境地球化學等級等同于單指標劃分出的環(huán)境地球化學等級最差的等別”劃分進行綜合評價，南明區(qū)灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級為一等，灌溉水單點分布于南明區(qū)小碧鄉(xiāng)的黃泥哨村和小碧村，永樂鄉(xiāng)的水塘村、干井坡村和柏楊村(見圖5)。

4.4 耕地質(zhì)量地球化學綜合等級劃分

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T0295—2016)要求，在土壤質(zhì)量地球化學綜合等級基礎(chǔ)上，疊加大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學綜合等級、灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級，形成耕地質(zhì)量地球化學等級。

南明區(qū)由于大氣沉降物、灌溉水采集樣本點相對較少地球化學等級劃分均為一等，因此本次耕地質(zhì)量地球化學綜合等級劃分不采用在單元上用數(shù)字表示大氣環(huán)境地球化學綜合等級與灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級的方法，只用文字與表格進行大氣環(huán)境地球化學綜合等級、灌溉水環(huán)境地球化學綜合等級的統(tǒng)計與描述，對結(jié)果進行統(tǒng)計(見表6)。

表6 耕地質(zhì)量地球化學等級統(tǒng)計Table 6 Statistics of cultivated land quality geochemical grade

根據(jù)以上耕地質(zhì)量綜合評價及等級劃分方法，可以得到南明區(qū)耕地質(zhì)量綜合等級評價劃分圖(見圖6)。圖中不同等級具有不同含義，一等為優(yōu)質(zhì)，表明土壤環(huán)境無風險或風險可忽略，土壤養(yǎng)分豐富至較豐富；二等為良好，表明土壤環(huán)境無風險或風險可忽略，土壤養(yǎng)分中等；三等為中等，表明土壤環(huán)境無風險或風險可忽略，土壤養(yǎng)分較缺乏或土壤環(huán)境風險可控，土壤養(yǎng)分豐富至較缺乏；四等為差等，表明土壤環(huán)境無風險或風險可忽略，土壤養(yǎng)分缺乏或土壤環(huán)境風險可控，土壤養(yǎng)分缺乏；五等為劣等，表明土壤環(huán)境風險較大，土壤養(yǎng)分豐富至缺乏(任明強 等，2020)。

圖6 南明區(qū)耕地質(zhì)量地球化學等級圖Fig.6 Geochemical grade of cultivated land quality in Nanming district1—縣區(qū)位置及名稱；2—鄉(xiāng)鎮(zhèn)位置及名稱；3—縣區(qū)界線；4—鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線：5—行政村界線；6—非評價區(qū)界線；7—一等(優(yōu)質(zhì))；8—二等(良好)；9—三等(中等)；10—四等(差等)；11—五等(劣等)；12—非評價耕地；13—桃子未超標；14—苦瓜輕度超標；15—苦瓜重度超標；16—大氣干濕降物一等；17—灌溉水一等

由圖可知，南明區(qū)耕地質(zhì)量優(yōu)劣情況，全區(qū)耕地質(zhì)量以中等以上等級為主。其中優(yōu)質(zhì)的耕地主要分布在小碧鄉(xiāng)境內(nèi)的小碧村、甘莊村和大地村，其次是在永樂鄉(xiāng)水塘村、干井坡村和永樂村區(qū)域附近；耕地質(zhì)量差等及以下的耕地占比極少。

4.5 耕地質(zhì)量地球化學評價等級劃分影響因素分析

南明區(qū)灌溉水地球化學評價結(jié)果較好，均為一等，故對耕地質(zhì)量地球化學等級的劃分影響單一，大氣干濕沉降物樣品地球化學評價結(jié)果較好，均為一等，故對耕地質(zhì)量地球化學等級的劃分影響單一。因此，對耕地質(zhì)量地球化學等級劃分產(chǎn)生主要影響的就是土壤養(yǎng)分及環(huán)境綜合等級，其中土壤養(yǎng)分綜合評價結(jié)果顯示，其綜合評價中，四等以下評價等級僅占南明區(qū)面積的1.92%，對耕地綜合評價等級劃分中差等及劣等的確定影響不大。土壤環(huán)境綜合評價結(jié)果中，沒有三等嚴格管控類耕地，而耕地質(zhì)量最終評價等級劃分中，劣等級所占比例為零，因此，土壤環(huán)境綜合評價對耕地質(zhì)量等級劃分有控制性影響。而土壤環(huán)境綜合采用環(huán)境元素單指標質(zhì)量等級最差等，故環(huán)境單元素評價等級的結(jié)果對耕地質(zhì)量地球化學等級劃分影響明顯。

5 結(jié)論

(1)由于南明區(qū)灌溉水地球環(huán)境等級和大氣干濕沉降地球環(huán)境化等級劃分均為一等，對耕地質(zhì)量地球化學等級的劃分影響單一。

(2)南明區(qū)地球化學等級為一等的優(yōu)質(zhì)耕地面積為0.82萬畝，所占比例為14.13%，二等良好耕地面積為1.06萬畝，所占比例為18.14%；三等耕地面積為3.93萬畝，所占比例為67.55%，四等耕地面積為0.01萬畝，所占比例為0.17%，五等耕地面積占比為0%。全區(qū)耕地質(zhì)量以中等及以上為主，其中優(yōu)質(zhì)的耕地主要分布在小碧鄉(xiāng)境內(nèi)的小碧村、甘莊村和大地村，其次是在永樂鄉(xiāng)水塘村、干井坡村和永樂村區(qū)域附近；耕地質(zhì)量差等及以下等級的耕地占比極少。

(3)南明區(qū)屬于一個城鄉(xiāng)結(jié)合的縣區(qū)，人多地少。農(nóng)業(yè)部門可根據(jù)研究成果結(jié)合本地方特色農(nóng)作物進行農(nóng)業(yè)種植發(fā)展規(guī)劃，調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，趨利避害、科學合理地利用耕地助力綠色經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。