安徽省砀山县葛集镇土地质量地球化学评价.pdf
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1、安徽省砀山县葛集镇土地质量地球化学评价收稿日期:2 0 2 3 0 4 0 7;修订日期:2 0 2 3 0 7 2 4;编辑:王敏基金项目:安徽省自然资源厅、安徽省财政厅:安徽省公益性地质调查项目“砀山酥梨产地地质背景调查评价”(项目编号2 0 1 6 g 3 2 9)作者简介:胡红军(1 9 9 1),男,江西上饶人,工程师,主要从事地球化学调查与地质勘查相关工作;Em a i l:6 4 1 6 7 3 6 5 4q q.c o m胡红军,徐干干(安徽省地质矿产勘查局3 2 5地质队,安徽 淮北 2 3 5 0 0 0)摘要:为助力安徽省砀山县脱贫攻坚,开展了砀山县1 5万土地质量地球化
2、学调查工作。本文以葛集镇为研究对象,按6.4个点/k m2的平均密度采集表层土壤样品,系统分析了该镇土壤样品中N、P、C d、H g、A s、Z n等1 2项元素的含量或指标特征,综合评价了土壤养分、土壤环境、土壤质量以及特色土地资源。结果表明,葛集镇土壤质量整体较好,良好以上土壤面积为7 8.8 1k m2,占总评价面积的9 4.1 2%,无差等、劣等土壤;优势特色富锌土壤面积为3 7.4 7 k m2,占总评价面积的5 4.0 7%。本次研究工作可为生态农业经济高质量发展提供科学地质数据支撑。关键词:土地质量;地球化学评价;砀山县;葛集镇中图分类号:X 8 2 5 文献标识码:A d o
3、i:1 0.1 2 1 2 8/j.i s s n.1 6 7 2 6 9 7 9.2 0 2 3.1 0.0 0 6引文格式:胡红军,徐干干.安徽省砀山县葛集镇土地质量地球化学评价J.山东国土资源,2 0 2 3,3 9(1 0):3 8 4 5.HU H o n g j u n,XU G a n g a n.G e o c h e m i c a lE v a l u a t i o no fL a n dQ u a l i t yi nG e j iT o w ni nD a n g s h a nC o u n t yi nA n h u iP r o v i n c eJ.S h a
4、 n d o n gL a n da n dR e s o u r c e s,2 0 2 3,3 9(1 0):3 8 4 5.0 引言近年来,随着农业结构的调整,农业产业布局和施肥方式发生了较大的变化,由原来单一作物发展成大宗传统作物、果蔬等全面发展的局面,土壤生态环境已发生了根本变化,对优质特色土地资源需求更高。土地质量地球化学调查作为一项基础性农业地质调查工作,旨在查明土壤中养分元素(氮、磷、钾等)、有益元素(锌等)、有害元素(镉、汞、砷等)的地球化学分布、分配特征及生物有效性,分析评价土地质量状况13,是目前发展特色农业、保障粮食安全的重要手段。砀山县位于安徽省最北端,是国家级贫困县
5、,葛集镇是砀山县重要的水果乡镇,也是远近闻名的“油桃之乡”。本文在1 5万土地质量专项调查基础上,以全国第二次土地调查绘制的土地利用现状图斑为评价单元对葛集镇进行土地质量地球化学评价,查明土地质量现状,对当地农业种植结构调整、农业生产及助力乡村振兴具有重要意义。1 研究区概况研究区为安徽省砀山县葛集镇,位于砀山县东北方向皖苏交界处,距县城1 8.8k m。研究区地处淮北平原,地势平坦,属于季风半湿润气候区。研究区属淮北地层小区前第四系地层(奥陶系中、下统,石炭系上统至三叠系下统,古近系),均隐伏于第四系(下更新统桃园组、中更新统潘集组、上更新统茆塘组、全新统蚌埠组)之下,厚1 5 0m左右,地
6、貌类型为平原,土壤类型主要为黄潮土、碱化潮土、盐化潮土(图1),面积分别为7 6.8 0k m2、5.3 4k m2、2.9 8k m2,主要土地利用类型为果园,种植油桃、酥梨、黄桃等作物。2 样品采集与分析测试2.1 样品采集以网格叠加二调图斑的采样布局,在葛集镇一般种植区内按4个点/k m2布置,省级农业产区加密至1 6个点/k m2,土壤平均采样密度为6.4个点/k m2,研究区土壤采样点位见图2,样点主要布设在地质83第3 9卷第1 0期 山 东 国 土 资 源 2 0 2 3年1 0月1黄潮土;2碱化潮土;3盐化潮土图1 安徽省砀山县葛集镇土壤类型图背景、土壤类型和土地利用方式的代表
7、性地块内,全区兼顾均匀性与合理性。主样点选择在布设样点附近的最大田块内,子样点选择在周边2 05 0m范围(不能超出评价图斑范围)内不同田块,土壤样品用专用取土器(定制不锈钢铲)自地表向下连续采集02 0 c m(旱地)、04 0c m(果园)的土壤柱,由24个子样等量混合而成一个样品,主样、子样采样方法、采样深度等一致,除去根茎、叶及石砾、虫体等杂物,采样时避开沟渠、路边、林带、旧房基、粪堆等无代表性地段。2.2 分析测试土壤样品均经自然风干并经2 0目尼龙筛加工处理后送实验室,测试工作由具备地质实验测试甲级资质的安徽省地质实验研究所承担。以 多目标区域地球化学调查规范(D Z/T 0 2
8、5 82 0 1 4)为依据,选择使用X射线荧光光 谱法(X R F)测定P、K2O,电感耦合等离子体质谱法(I C PM S)测定C r、C u、C d、N i、P b、Z n,原子荧光法(A F S)、凯氏氮蒸馏酸碱滴定容量法(VO L)、离子选择性电极法(I S E)测定A s、H g、N、p H的分析方法配套方案。测试数据质量经专家验收合格,质量可靠。2.3 数据处理运用E x c e l2 0 1 6、S P S S2 1.0,基于等处理软件进行数据分布检验和参数计算(平均值、最大值、最小值、变异系数等);地球化学等级图基于土地质量地球化学调查与评价数据管理与维护(应用)子系统及M
9、a p G I S6.7软件成图,研究区以二调图斑为评价单元,利用插值法或属性赋值法对每个评价单元进行赋值,赋值结果经比对验证,成果可靠48。3 评价指标与方法3.1 土壤养分地球化学等级评价方法选取N、P、K作为评价土壤养分指标,首先进行单指标等级评价,再按照公式(1)计算得出土壤养分综合评价得分。f养综=ni=1k i f i式中:f养综土壤N、P、K养分元素评价总得分,k i土壤N、P、K单指标在土壤养分中所占权重的系数分别为0.4、0.4、0.2),f i土壤N、P、K单指标评价结果(五等至一等)所对应的等级得分(1分至5分)9。93第3 9卷第1 0期 水文地质环境地质 2 0 2
10、3年1 0月1道路;2河流;3村庄;4采样点位图2 安徽省砀山县葛集镇土壤采样点位图 根据f养综得分结果将土壤养分地球化学综合等级划分为一等(f养综4.5)、二等(f养综4.53.5)、三等(f养综3.52.5)、四等(f养综2.51.5)、五等(f养综1.5)1 0。3.2 土壤环境地球化学评价方法本文选取C d、H g、A s、C u、P b、C r、Z n、N i 8种土壤重金属元素及p H,参照 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(G B 1 5 6 1 82 0 1 8)1 1与 土壤 环 境 质 量 建 设 用 地 土 壤 污 染 风 险 管 控 标 准(G B 3 6 6 0
11、 02 0 1 8)1 2中的标准,进行重金属元素单指标土壤环境地球化学等级评价,基于单指标评价结果,以每个评价单元内C d、H g、A s、C u、P b、C r、Z n、N i单指标划分的最差的环境等级作为该评价单元的土壤环境地球化学综合等级1 31 4。3.3 土壤质量地球化学综合评价土壤质量受到土壤养分、土壤环境双重影响,叠加各评价单元的土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级得出土壤质量地球化学综合等级。4 结果与讨论4.1 土壤元素地球化学参数特征本文对葛集镇各评价指标元素地球化学参数进行了统计分析(表1),变异系数的大小反映元素在空间分布的均匀(变异)程度,土壤中K、P
12、 b、C r、p H变异系数小于0.1 6,分布均匀;N、P、C d、A s、Z n、N i变异系数介于0.1 60.3 6之间,属中等变异分布;H g、C u变异系数大于0.3 6,属强变异分布,表明H g、C u元素在土壤中存在明显的迁移转化,致使局部富集或贫化。土壤1 2项指标元素经正态检验,不符合服从正态分布,本文选择迭代剔除离散数据(按照算术平均值加减3倍的标准差)后的算数平均值代表各元素背景值1 51 7,将各评价指标元素背景值与皖北地区表层土壤背景值相比,土壤中N元素含量明显偏低(富集系数K10.8),K、C d、H g、A s、P b、C r、Z n、N i、p H含量相当(富
13、集系数0.8K11.2 1),表明P、C u元素在表生作用迁移过程中主要发生富集,可能与过04第3 9卷第1 0期 山 东 国 土 资 源 2 0 2 3年1 0月施磷肥、农药有关。综上,部分元素发生富集或贫化现象可能于土壤类型及人为活动干扰等因素有关。表1 葛集镇各评价指标元素地球化学参数统计指标样品数最大值最小值背景值标准偏差变异系数C V皖北地区土壤背景值富集系数K 1N/(g/k g)5 5 21.8 40.3 30.8 10.2 40.3 01.0 3 30.7 8P/(g/k g)5 5 23.9 60.5 51.0 90.3 90.3 50.8 31.3 1K/(g/k g)5
14、5 23 0.42 0.62 3.70.20.0 92 2.11.0 7C d/(m g/k g)5 5 20.5 50.0 60.1 80.0 50.2 80.1 6 61.0 8H g/(m g/k g)5 5 20.30.0 20.0 30.0 20.6 00.0 3 50.8 6A s/(m g/k g)5 5 22 6.4 76.21 2.1 72.9 10.2 41 0.71.1 4C u/(m g/k g)5 5 22 3 5.61 4.26 2.7 13 70.5 92 62.4 1P b/(m g/k g)5 5 24 11 6.32 1.9 12.9 70.1 42 50.
15、8 8C r/(m g/k g)5 5 29 5.34 9.86 9.9 38.0 40.1 17 10.9 8Z n/(m g/k g)5 5 21 5 0.83 7.47 1.9 41 5.3 80.2 16 61.0 9N i/(m g/k g)5 5 25 2.31 6.82 9.4 36.1 80.2 13 10.9 5p H5 5 28.8 77.2 48.3 20.2 10.0 37.3 11.1 4 注:皖北地区土壤背景值引自 安徽省淮北亳州地区多目标区域地球化学调查报告 数据;K 1=平均值/皖北地区土壤背景值。4.2 土壤元素相关性分析本文基于研究区内5 5 2件土壤样品数
16、据,以N、P、K、C d、H g、A s、C u、P b、C r、Z n、N i、p H为变量进行R型因子分析(经计算,KMO值为0.9 3 2),选取公因子方差累 计 贡 献8 0%的 因 子 作 方 差 极 大 正 交 旋转1 8,确定各因子的元素组合,结合研究区土壤地球化学特征,进行区内元素共生组合的特征研究。结果显示,主因子F 1中元素N i、C r、K、A s、P b、Z n、C d、N的载荷高,呈共生组合,其中P、p H、H g与其他元素呈负相关,其余元素呈正相关性;主因子F 2中元素Z n、P、C u、N的载荷高,呈共生组合关系,其中p H与其他元素呈负相关(表2)。表2 葛集镇
17、土壤元素旋转后因子载荷矩阵表指标N iC rKA sP bZ nC dPC uNp HH g成分F 10.9 5 90.9 5 70.9 5 70.9 2 90.8 8 70.7 6 30.7 3 40.0 9 30.3 4 40.5 1 10.4 2 90.0 1 3F 20.1 1 60.0 7 40.0 4 40.1 3 60.1 2 00.5 0 40.4 4 00.8 4 80.6 8 10.5 8 00.5 1 30.4 4 24.3 土壤养分地球化学等级评价结果图3为葛集镇土壤养分地球化学单元素等级评价结果,土壤N以较缺乏、缺乏为主,占总评价面积的8 2.1 2%,其次为中等,占
18、总评价面积的1 6.7 0%,较丰富土壤仅占总评价面积的1.1 8%,无丰富土壤分布,缺氮会导致植株生长缓慢,株小叶黄,合成有机质少,产量低等现象;P以丰富、较丰富为主,占总评价面积的9 3.6 6%,丰富土壤占比很少,无缺乏、较缺乏土壤分布,富磷可能与农业施肥的影响;K比较稳定,仅有中等、较丰富土壤分布,分别占总评价面积的5 4.9 3%、4 5.0 7%。土壤养分地球化学综合等级评价结果显示(图4),葛集镇土地利用现状主要为果园,土壤养分质量一般。土壤养分以三等(中等)为主,面积为4 9.3 2k m2,占总评价面积的5 8.9 0%,分布面积较大,主要分布在汪小楼西北部,张马吴庄新华村高
19、寨村,以及蒋屯李庵范套、土山村一带;其次为二等(较丰 富),面 积 为3 0.6 8 k m2,占 总 评 价 面 积 的图3 安徽省砀山县葛集镇土壤养分单元素等级面积占比图3 6.6 4%,分布面积较集中,主要分布于葛集镇北部白蜡园村、贾寨、夏黄楼村,以及其东部毛雷庄村,该地区土壤养分较好可能与土壤类型(黄潮土中两合土能起到供肥保肥双协调作用)有关;四等(较缺乏)土 壤分布面积较小,面积为3.7 3 k m2,占总评价面积的4.4 6%,呈零星分布,主要分布在汪沙滩村附14第3 9卷第1 0期 水文地质环境地质 2 0 2 3年1 0月1二等(较丰富);2三等(中等);3四等(较缺乏)图4
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