地球化學(xué)調(diào)查與評價方案設(shè)計研究

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摘要:設(shè)計優(yōu)化的地球化學(xué)調(diào)查方法，對貴州務(wù)川自治縣耕地質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，摸清全縣耕地質(zhì)量地球化學(xué)現(xiàn)狀，運用科學(xué)合理的評價方法，系統(tǒng)完成全縣耕地質(zhì)量評價，達(dá)到科學(xué)量化耕地質(zhì)量的目的，為全縣耕地資源管護(hù)、耕地質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測、耕地污染防治、現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)科學(xué)依據(jù)，為務(wù)川自治縣大扶貧戰(zhàn)略、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和全面建成小康社會服務(wù)。

關(guān)鍵詞:貴州務(wù)川;耕地;地球化學(xué)

0引言

主要以地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生態(tài)等多學(xué)科先進(jìn)的方法理論為指導(dǎo)，結(jié)合務(wù)川自治縣耕地稟賦，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切需求，以耕地土壤地球化學(xué)調(diào)查評價為核心，結(jié)合大氣、灌溉水、農(nóng)產(chǎn)品安全性地球化學(xué)調(diào)查評價，全面、系統(tǒng)地科學(xué)量化耕地質(zhì)量。

1研究區(qū)概況

務(wù)川仡佬族苗族自治縣位于貴州省東北部，處于遵義市東北部，大婁山東南麓，地處黔渝邊沿結(jié)合部，南北長102km，東西長58km，總面積2774．6km2。地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°30'～108°13'，北緯28°11'～29°05'。務(wù)川縣城距遵義市主城區(qū)190km，距省城貴陽348km，是遵義乃至貴州進(jìn)入重慶、長江的出境縣之一。轄3街道11鎮(zhèn)2鄉(xiāng)121個村(居)，總?cè)丝?6萬，有民族17個，少數(shù)民族人口占總?cè)丝诘?6．56%，其中，仡佬族人口占總?cè)丝诘?4%，苗族人口占總?cè)丝诘?0%。務(wù)川自治縣是全國2個以仡佬族、苗族為主體民族的自治縣之一，屬于武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅示范縣。該縣土壤以地帶性黃壤和非地帶性石灰土分布最廣，其次為水稻土，黃棕壤、紅黃壤、紫色土及沖積土分布面積較小。耕作土在自然土類基礎(chǔ)上經(jīng)耕作而成。2016年末，耕地610．91km2，其中，旱地分布最廣，為441．12km2，其次為水田，169．76km2，水澆地及少，僅有0．04km2;園地有7．66km2，其中，果園5．56km2，茶園2．11km2。務(wù)川自治縣地層發(fā)育較為齊全，自寒武系至古近系及第四系大多出露，形成了多種多樣的耕地土壤成壤母巖背景，使不同地質(zhì)背景的耕地土壤地球化學(xué)特征各不相同。貴州省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價(2007年)資料顯示，在不同巖石背景的表層土壤中元素地球化學(xué)特征各不相同。如變質(zhì)巖區(qū)Fe、Mg、Ca、Na等元素呈低背景分布;石灰?guī)r、白云巖區(qū)Hg、Cd、F、As、Cr、Pb、Sb、Zn、Mn、V等元素呈高背景分布;含煤碎屑巖區(qū)Cu、Mn、V、Se、S、I呈高背景分布;玄武巖區(qū)Cd、Cu、Ni、Zn、Mn、V、S、Sr、Fe等元素呈高背景分布。大氣干濕沉降物、灌溉水對土壤地球化學(xué)也應(yīng)有不同程度的影響;務(wù)川自治縣礦產(chǎn)資源較為豐富，優(yōu)勢礦種主要有汞礦、鋁土礦等，其中，汞礦現(xiàn)保有資源量/儲量全國第一，特大型礦床1個、大型1個、中型2個，小型3個，汞礦點22處，汞礦有較長的開采冶煉歷史，在開采、冶煉區(qū)域，對其周邊土地、水等生態(tài)環(huán)境造成了一定的污染。

2技術(shù)手段及路線

結(jié)合評價區(qū)存在的耕地質(zhì)量地球化學(xué)問題，對影響評價區(qū)耕地質(zhì)量的地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)等各種因素和耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查需重點解決的問題開展預(yù)研究;運用現(xiàn)代生態(tài)地球化學(xué)理論和方法，劃分耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價單元;運用“3S”技術(shù)開展野外調(diào)查和采樣;運用先進(jìn)的測試分析技術(shù)方法進(jìn)行多介質(zhì)的樣品分析測試;依據(jù)影響耕地質(zhì)量的營養(yǎng)有益元素、有毒有害元素及化合物、土壤有機(jī)污染物、理化性質(zhì)等地球化學(xué)指標(biāo)，及其對耕地基本功能的影響程度，以影響耕地質(zhì)量的土壤養(yǎng)分指標(biāo)、土壤環(huán)境指標(biāo)為主，以大氣干濕沉降物環(huán)境質(zhì)量、灌溉水環(huán)境質(zhì)量為輔，綜合考慮與耕地利用有關(guān)的各種因素，以實現(xiàn)耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價;建立耕地質(zhì)量地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫。主要參照執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有中國地質(zhì)調(diào)查局《土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T0295—2016);《區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ0289－2015);《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求(試行)》(DD2005－03);貴州省耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查技術(shù)要求細(xì)則(2017年6月)。

3采樣及指標(biāo)分析

耕地土壤樣點布設(shè)采用網(wǎng)格加圖斑，網(wǎng)格數(shù)量與采樣密度一致的原則。以1∶50000地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖(二調(diào)數(shù)據(jù))、衛(wèi)星遙感圖(最新劃出城鎮(zhèn)范圍)等圖件為工作底圖;采樣點區(qū)域的點密度范圍控制在4～16個點/km2，平均點密度9個點/km2;以1km網(wǎng)格(正方形大格)為編號單元，按大格方里網(wǎng)內(nèi)分成333．3m×333．3m的9個正方形布設(shè)采樣小格，小格內(nèi)耕地、園地(含果園、茶園)圖斑面積≥1/2小格(約83畝)耕地應(yīng)布設(shè)采樣點，相鄰小格之間的耕地圖斑面積之和≥1/2小格(約83畝)應(yīng)布設(shè)采樣點控制，樣點盡可能布設(shè)在小格內(nèi)耕地圖斑中部;按樣品總數(shù)的2%布設(shè)重復(fù)樣。務(wù)川縣耕地表層土壤采樣預(yù)布設(shè)基本樣品數(shù)量7048件，重復(fù)樣143件。主要分析以下指標(biāo):1)耕地表層土壤樣品分析有機(jī)質(zhì)、N、P、K、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、pH值、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Co、Ni、V、Tl，共計23項指標(biāo);根系土壤和土壤剖面增加分析6項指標(biāo):Na、Ca、Mg、Si、Fe、Al。2)土壤異常檢查樣品分析N、P、K、B、Zn、Mo、I、Se、Ge、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Ni、Tl，共16項。3)土壤養(yǎng)分分析堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鉬、有效鋅，陽離子交換量，共7項指標(biāo)。4)土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留分析六六六(HCH)、滴滴涕(DDT)共2項指標(biāo)。5)農(nóng)產(chǎn)品分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Se、Ge，共7項指標(biāo)。6)水樣分析pH值、Cr6+、F－、As、Cd、Hg、Pb、Zn、B、Se、Ge，共11項指標(biāo)。7)大氣干濕沉降物中干沉降樣品分析As、Cd、Cr、Hg、Pb共5項指標(biāo);濕沉降樣品分析指標(biāo)同水樣。8)土壤樣品重金屬相態(tài)分析指標(biāo):As、Cd、Hg、Pb的水溶態(tài)、離子可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)。9)成土母巖樣品，分析指標(biāo)為P、K、Ca、Mg、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、Na、Si、Fe、Al、As、Cd、Cr、Hg、Pb、Co、Ni、V、Tl，共計26項。取得各類調(diào)查分析數(shù)據(jù)后，先利用正態(tài)檢驗、因子分析、相關(guān)分析、聚類分析、判別分析、回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計方法，研究分析指標(biāo)空間上的相互關(guān)系，揭示各分析指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，為研究耕地土壤地球化學(xué)特征、耕地質(zhì)量評價提供詳實可靠的數(shù)據(jù)資料。根據(jù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行耕地土壤質(zhì)量地球化學(xué)等級圖、灌溉水環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)等級圖、大氣環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)等級圖、農(nóng)產(chǎn)品安全性評價圖、Se、Ge特色耕地資源分布圖等的繪制。

4評價內(nèi)容

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T0295－2016)開展評價。

4．1土壤養(yǎng)分地球化學(xué)評價

依據(jù)土壤中N、P、K等營養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)含量及其豐缺標(biāo)準(zhǔn)而劃分出土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級。

4．2土壤環(huán)境地球化學(xué)評價

依據(jù)土壤中As、Cd、Cr、Hg、Pb等有毒有害元素含量水平及其土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)劃分出土壤環(huán)境地球化學(xué)等級。

4．3農(nóng)產(chǎn)品安全性評價

依據(jù)農(nóng)產(chǎn)品中As、Cd、Cr、Hg、Pb等有毒有害元素含量水平及其限量標(biāo)準(zhǔn)開展農(nóng)產(chǎn)品安全性地球化學(xué)評價。

4．4灌溉水環(huán)境地球化學(xué)評價

依據(jù)灌溉水中總砷、總汞、鎘、六價鉻、氯化物、硫化物、氟化物等指標(biāo)含量水平及其灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)劃分出灌溉水環(huán)境地球化學(xué)等級。

4．5大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學(xué)評價

依據(jù)大氣干濕沉降物中Cd、Hg等元素的沉降年通量及其對土壤環(huán)境可能造成的危害而劃分出的環(huán)境地球化學(xué)等級。

4．6耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價

在土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合評價基礎(chǔ)上，綜合考慮灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合評價和大氣干濕沉降物環(huán)境地球化學(xué)綜合評價完成耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價，進(jìn)而劃分出耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級。

4．7特色耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價

依據(jù)耕地土壤中特殊元素含量水平及其分級標(biāo)準(zhǔn)開展評價，劃分相應(yīng)元素耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級。在對調(diào)査區(qū)全面完成耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級劃分的基礎(chǔ)上，按照等級分布，針對土壤中有益元素與重金屬元素分布異常再開展重點評價工作。

5結(jié)語

在對耕地質(zhì)量進(jìn)行地球化學(xué)調(diào)查時，首先要考慮地質(zhì)背景和山地條件，選擇適宜的調(diào)查技術(shù)方法是關(guān)鍵。其次考慮特殊地球化學(xué)背景農(nóng)作物適宜性評價，掌握了解耕地土壤地球化學(xué)特征差異問題，為農(nóng)作物安全性、適宜性評價提供依據(jù)。再次，分析測試尤為關(guān)鍵，樣品的分析檢測質(zhì)量是項目成果質(zhì)量的根本保證。最后，成果表達(dá)方式及技術(shù)使調(diào)查成果的基礎(chǔ)性和指導(dǎo)性得以充分發(fā)揮。

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作者：李娟 單位：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局