苏北沿海地区土地质量地球化学评价及空间分布研究——以射阳兴桥镇为例

杨　柳，顾　佳，闫玉茹

(1．盐城市国土资源局，江苏盐城224000； 2.有色金属华东地质勘查局地球化学勘查与海洋地质调查研究院，江苏南京210007)

苏北沿海地区土地质量地球化学评价及空间分布研究——以射阳兴桥镇为例

杨柳1，顾佳2，闫玉茹2

(1．盐城市国土资源局，江苏盐城224000； 2.有色金属华东地质勘查局地球化学勘查与海洋地质调查研究院，江苏南京210007)

摘要：以江苏射阳兴桥镇1∶5万多目标区域地球化学调查成果数据为基础建立评价模型，对射阳兴桥镇耕作层土壤进行土地质量地球化学评价及空间分布研究，掌握兴桥镇土地质量现状，并对工作区农业发展规划和优质农产品种植提出合理建议。

关键词：土地质量；地球化学；空间分布；江苏射阳

中图分类号：P595；X142

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2015)02-0286-06

收稿日期：2014-06-19；修回日期：2014-07-04；编辑：蒋艳

基金项目：江苏省地质勘查基金项目“射阳临港工业区沿海三维地质结构调查与评价”

作者简介：杨柳(1960—)，男，高级工程师，硕士，环境工程专业，长期从事国土资源管理工作，E-mail：smilegujia@163.com

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.02.292

0引言

土地质量直接影响到土地资源的合理开发利用和区域性经济的发展规划，科学评价土地的质量优劣，是合理开发利用土地资源的基础，也是做好土地资源规划的前提(刘希瑶，2012)。射阳兴桥镇系黄淮合流冲积海相沉积作用形成的滨海平原的一部分，其成陆过程，经历了“沧海桑田”的演变过程，形成了具有苏北滨海特色的盐土类土壤类型(江苏省土壤普查办公室，1986)。作为射阳城镇发展模式“一核、两轴、一带”中的“一核”重要组成部分，兴桥镇定位为农副产品加工集散地，丰富的农副产品资源为射阳兴桥镇发展农副产品深加工创造了得天独厚的条件。因此有必要对射阳兴桥镇土地质量开展调查与评价，了解其土地质量本底状况，掌握耕作层土壤中各元素的含量和空间分布，为射阳兴桥镇农作物生产安全提供科学保证，为区域内国土资源利用、农业发展规划、优质农产品生产等提供科学建议。

1材料和方法

1.1　研究区概况

射阳县兴桥镇地处江苏射阳县城正南方，介于黄河和长江三角洲的中间地带，总面积115 km2，属北亚热带湿润季风性气候区，气候温和，季风盛行，四季分明，降水充沛，光照充足。兴桥镇土壤类型主要为潮盐土亚类，土地利用以农业用地为主，农耕地占总面积的62.6%，在农耕地中粮食作物占绝对优势。

1.2　土壤样品采集及实验分析

采用网格法统一采集耕作层土壤样品，网格间距500 m，采样深度为0～20 cm，共计采集耕作层土壤样品475件。进行土壤肥力指标和环境健康指标的实验分析，其中全量钙、镁、铜、铅、锌和全硫采用X荧光光谱法；硒、全量汞、全量砷采用原子荧光光谱法；有效磷、六价铬采用分光光度法；pH值采用pH计电位法；全氮采用凯氏容量法；速效钾采用原子吸收光度法；全量硼采用发射光谱法；有机质采用重铬酸钾消化容量法；全量铬采用等离子体质谱法。

2评价模型构建

2.1　评价指标筛选

首先根据土地质量地球化学评估技术要求(DD 2008—2006)，进行指标筛选。

依据《中国土壤普查技术》(1994)，参照江苏省土壤元素含量分布特征，统一确定土壤单项元素的分级标准。然后结合所筛选的指标建立射阳兴桥镇土地质量地球化学评价指标体系(表1)。

表1　土地质量地球化学评估指标体系及权重

2.2　评价层次的建立

将影响土地质量的内部因素作为第一评估指标层，由肥力指标层、环境健康指标层组成，其中肥力指标层由必需大量元素、必需中量元素和必需微量元素指标组成；环境健康指标层由有害元素、有益元素、pH值指标层组成(张慧等，2011)。

2.3　确定指标权重

确定评价因子权重的方法主要有主成分分析法、层次分析法和模糊综合评判等(黄勇等，2008)。综合考虑射阳兴桥镇耕地表层土壤元素地球化学行为特征及空间变异性，结合研究区土壤实际情况。采用层次分析法，通过专家咨询，确定指标权重，对土地质量具有相同重要性的评估指标进行影响度两两比较构造判断矩阵，由各判断矩阵的特征向量得到准则层和指标层的权重系数，求得每个评价指标的权重，经过计算其一致性检验CR值均小于0.1，权重匹配合理(表1)。

2.4　评价模型建立

评价模型选用隶属函数模型，采用峰值型、戒上型、戒下型模型(刘军保等，2011)。通过隶属度函数值计算模型和权重值结果，采用多因素综合评价模型，结合划分的评价单元(毕葵森，2009)，对各评估指标的实测值进行权重和隶属度计算，获得土地肥力和环境健康质量综合指数。

(1)

式(1)中，FI为第k个采样点的土壤质量指数值；aik为第k个采样点的第i个指标的隶属度值；wi为第i个指标的权重值(任家强等，2011)。

3结果分析

3.1　研究区土地单元素地球化学空间分布

通过对射阳兴桥镇耕作层土壤元素地球化学特征的分析，发现射阳兴桥镇表层土壤元素呈现以下特征：有效磷分布不均；全氮、有机质质量分数偏少；速效钾丰富；钙、镁较为富集，硫、硼正常偏富；土壤清洁，未发现明显的重金属元素污染等。由于涉及的元素较多，重点列出农作物生长所需要的必需大量元素以及当地的特征富集的必需中量元素。

图1　耕作层土壤全氮含量分布图Fig.1　Distribution of total nitrogen content in cultivatedhorizon soil

3.1.1耕作层土壤全氮含量空间分布根据《中国土壤普查技术》(1994)所制定的全氮含量评价标准，并参照全省全氮含量分布特征，对射阳兴桥镇新获取到的全氮含量分析数据进行分级评价与统计。射阳兴桥镇耕作层土壤全氮含量达到正常的比例为6.90%，略贫的比例为93.10%。从图1可见，正常的范围成片状分布，主要位于在红星村、津富村、西移村、幸福村和日新村等周边区域；剩下大部分区域全氮含量为略贫级别。

3.1.2耕作层土壤有效磷含量空间分布射阳兴桥镇表层土壤中有效磷含量分布在空间上分布存在一定的变化(图2)。土壤有效磷含量达到丰富级别的比例为18.97%，以南部西移村最为丰富，其次跃中村东部、北面的诚民村、安南村耕作层土壤有效磷含量也达到丰富级别；兴桥镇耕作层土壤有效磷含量达到比较丰富和正常级别分布的比例分别为15.52%和27.79%，基本上兴桥镇主要村落(除友好村、万隆村之外)周边主要的农耕区域土壤中有效磷含量都能达到正常级别；耕作层土壤中有效磷含量为略贫及严重不足的区域面积主要分布在万隆村和友好村周边区域，以万隆村最为贫缺，其次在青华村以西以及安东村以北及西南区域。

图2　耕作层土壤有效磷含量分布图Fig.2　Distribution of available phosphorus content incultivated horizon soil

3.1.3耕作层土壤全硫含量空间分布射阳兴桥镇表层土壤中全硫含量达到丰富级别的样点所占比例0.86%，浓度中心分布在津富村以北的区域(图3)；全镇表层土壤中全硫含量达到比较丰富级别的比例为12.07%，主要成片状分布在安东村、日新村、友好村南部区域和西移村西南部区域；全镇大部分表层土壤中硫含量为正常级别，所占比例为79.31%，在全镇呈均匀分布。少数地区表层土壤中硫含量为略贫级别，所占比例7.76%，主要分布在镇北部的城民村以南、南庄村以东、青华村以东周边小范围区域。

图3　耕作层土壤全硫含量分布图Fig.3　Distribution of total sulfur content in cultivatedhorizon soil

3.1.4耕作层土壤全量硼含量空间分布射阳兴桥镇耕作层土壤中全量硼含量达到比较丰富级别的比例为41.48%(图4)，主要分布在兴桥镇南部，以红星村、幸福村、西移村、跃中村为4个端点的中间地带，面积较广；研究区耕作层土壤中全硼含量达到正常级别的比例为51.72%，主要呈零散分布在北部南庄村、安南村、新庄村等地，在南部万隆村附近大面积分布；少数区域耕作层土壤中全硼含量为略贫级别，所占比例6.80%，主要分布在万隆村西南区域。

图4　耕作层土壤全量硼含量分布图Fig.4　Distribution of total boron content in cultivatedhorizon soil

3.2　研究区土地质量地球化学评价及空间分布

3.2.1土地肥力等级评价及空间分布根据已确定的影响土地肥力因素的必需大量、必需中量和必需微量元素指标值及其权重，采用综合评价模型计算各评价单元的土地肥力综合指数。结果显示工作区68.91%的评价单元土壤肥力为适量，其余31.09%的评价单元土壤肥力为缺乏。

根据前人研究成果，成土母质、土壤质地、种植结构、施肥管理等都是影响土壤肥力质量的主要因素(潘永敏等，2011)。射阳兴桥镇除了东南角地区土壤肥力集中面积缺乏外，其他区域均为缺乏与适量交错，以适量为主(图5)。总体上，兴桥镇耕地肥力除局部缺乏外，整体适量，可满足一般农业生产需求。

3.2.2土地环境健康评价及空间分布根据研究区土地有害元素指标、有益元素指标和pH值，评价射阳兴桥镇土地环境健康质量等级。结果显示，工作区93.28%的评价单元土壤环境健康指标到达清洁级别，6.72%的评价单元土壤环境健康指标为正常，无评价单元土壤环境健康指标为污染。

兴桥镇大部分地区土地土壤环境健康达到清洁级别，仅有少量土地环境健康为正常，分布零星。污染级别土地不存在(图6)。综上所述，射阳兴桥镇耕地质量健康安全，未受到有害元素污染。

图5　土壤肥力指标综合评价分级图Fig.5　Grading of comprehensive evaluation of soilfertility index

图6　土壤环境健康指标综合评价分级图Fig.6　Classification of comprehensive evaluation of　　soil environmental health index

3.2.3土地质量地球化学评价及空间分布依据土地肥力质量等级和土地环境健康质量等级划分结果，采用土地质量地球化学评价分等方案(表2)，对评估区进行土地质量地球化学分等。结果显示工作区69.75%的评价单元土地质量等级为优良级，其余30.25%的评价单元土地质量等级为良好级，无评价单元土地质量等级为优质、中等或差等。

表2　土地质量地球化学分级表

注：据刘应平等，2010

由图7可见，空间分布上兴桥镇东南部地区土壤主要为良好，其他地区的土地土壤则为优良与良好交错分布，优良为主。总之，射阳兴桥镇耕作层土壤质量较好。

图7　土地质量地球化学等级评价结果图Fig.7　Geochemical grading assessment of land quality

3.3　研究区土地资源利用建议

根据已完成的耕地质量地球化学等级评价结果，结合当地自然地形地貌、成图地质背景、土地资源优缺点等，从做好耕地资源合理利用与科学保护的规划角度出发，对射阳县兴桥镇耕地资源合理利用及优质农产品种植提出如下建议(表3、图8)。

表3　土地资源利用建议

图8　土地资源合理利用与规划建议图Fig.8　Rational utilization and planning of landresources

4结论

通过对射阳兴桥镇耕作层土壤元素分布特征及土地质量地球化学等级评价，得出以下结论。

(1)射阳兴桥镇表层土壤元素呈现特征：有效磷分布不均；全氮、有机质含量偏少；速效钾丰富；钙、镁较为富集，硫、硼正常偏富；土壤清洁，未发现重金属元素污染。

(2)射阳兴桥镇土地质量整体较好，空间分布上其东南部地区土壤主要为良好，其他地区的土地土壤则为优良与良好交错分布，以优良为主。

(3)根据元素的富集分布情况，建议工作区进行喜硫、喜硼、喜钙镁作物的种植。

另外，该研究主要是基于土壤地球化学要素的肥力指标、环境健康指标，在今后的研究中可结合大气质量、水体质量和生物效应，从立体上综合考虑与土地利用有关的各种因素，开展全方位的质量评价。

参考文献：

毕葵森. 2009.宜兴丁蜀镇土地质量地球化学等级评价中的空间分析.地质学刊,33(4):376-381.

黄勇,杨忠芳. 2008.中国土地质量评价的研究现状及展望.

地质通报, 27(2):207-211.

刘应平,何政伟,阚泽忠，等. 2010.土地质量地球化学分等定级方法技术探讨.成都理工大学学报:自然科学版,37(3)：308-314.

刘军保,陈智渊,潘卫丰,等. 2011. 浙江慈溪市土地生态质量调查和评估.地质学刊,35(3):296-301.

刘希瑶.2012.土地质量地球化学评估在土地规划和管理中的作用.地质与资源,21(6):557-560.

潘永敏,郑俊,沈兵,等.2011.苏中地区县域农田土壤肥力综合评价：以江都市为例.地质学刊,35(2):170-176.

全国土壤普查办公室.1992.中国土壤普查技术.北京:农业出版社.

任家强,汪景宽,杨晓波,等. 2011.辽河中下游平原土地质量地球化学评价及空间分布研究.沈阳农业大学学报, 42(2):208-211.

江苏省土壤普查办公室.1986.江苏省射阳县土壤志.北京：中国农业出版社.

张慧,雷国平,张莹.2011.黑龙江省松嫩平原南部土地质量地球化学评价.哈尔滨师范大学自然科学学报, 27(1):78-81.

Geochemical assessment of soil quality and spatial distribution in the coastal land of northern Jiangsu—A case study of Xingqiao Town in Sheyang County

YANG Liu1, GU Jia2, YAN Yu-ru2

(1.Yancheng Bureau of Land and Resources, Yancheng 224000, Jiangsu, China； 2. Institute of Geochemical Exploration and Marine Geological Survey，East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

Abstract：This work is based on the multi-target geochemical investigation data at a scale of 1∶50 000 in Xingqiao Town of Sheyang County, Jiangsu Province. An assessment model was established to conduct geochemical evaluation of land quality for the cultivated horizon soil in Xingqiao Town and to determine the spatial distribution. This paper also presents the status of land quality, and proposes reasonable suggestions on agricultural development planning and high quality cultivation of agricultural products in the study area.

Keywords：land quality; geochemistry; spatial distribution；Sheyang County in Jiangsu