刘亮 张杰张杰琼周博赵相国余长荣

（1.攀枝花市自然资源和规划局，四川 攀枝花 617000；2.四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621010；3.甘肃农业大学，甘肃 兰州 730000）

0 引言

土地是农、林、牧业最基本的生成资料，作为农业地质研究的重要内容（张凤禹等，2010；刘应平等，2012；付嵩等，2018），就是对土地中土壤养分进行分析和评估，对其质量进行评价，可以为土地合理使用、农作物种植、农田施肥、土壤污染科学治理等提供建议和参考（Thornton，1993；张妍等，2018；罗乾周等，2019）。旺苍县作为革命老区，农业是该地区的支柱，但长期以来对土壤的研究程度极低，缺乏对土壤养分的分析。在当前脱贫攻坚、发展特色农业的背景之下，对该区开展了化龙乡1 ∶5 万农业地质调查工作。本次根据最新调查成果，分析该区土壤养分地球化学特征，结合养分、环境、质量对其划分等级。以期为土地资源的改良并合理、高效利用、维持土地资源的可持续提供依据（黄勇和杨忠芳，2009），为革命老区经济建设和脱贫攻坚提供参考。

1 地质背景及样品采集

化龙乡位于四川盆地北缘、米仓山南麓，属于构造侵蚀中山地貌，距旺苍县41 km。地层为白垩系剑门关组（K1jm）和汉阳铺组（K1h）；构造变形表现为典型的地台型开阔褶皱。属亚热带湿润季风气候，温暖潮湿、雨量充沛、四季分明、冬干少雨、夏热多雨，年均气温16.2℃，年均降水量1209 mm。紫红色砂泥岩等构成了研究区的成土母岩，土壤耕作层厚12～18 cm，pH 6.8～7.1，有机质含量1.2%～2.3%。种植玉米、水稻、油菜为主，部分柑橘、茶树等作物。

本次研究共采集表层土壤样品300 件；重复样样品9 件；根系土样品40 件；挖掘纵向剖面10 个，采集纵向剖面分层土壤样100 件。送实验室测试分析样品449 件，测试单位为中国地质科学院矿产综合利用研究所分析测试中心。将样品在50～60℃恒温干燥箱内烘干，采用玛瑙球磨机研磨至-0.074 mm（-200 目）。分析配套方案为Pb、Cr、Cu、Zn、P2O5、K2O、Na2O、CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Mn、S、Ga 采用X 荧光光谱法测定；Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、Mo、I 采用等离子质谱仪法测定；F 运用离子选择性电极法测定；原子荧光光谱法测定As、Hg、Se、Ge；凯式定氮法测定N；氧化热解-点位法测定有机质。土壤中除Ge 元素报出率为99.78%，其余各元素的报出率均为100%，满足规范要求（表1）。

2 参数统计及评价方法

土地地球化学质量评估工作非常复杂，评估单元是土地质量地球化学评估的最小空间单元，也是土地质量评估的核心内容（王洪翠等，2008），评价单元的选择决定了对土地质量评估是否合理。依据《土地质量地球化学评估技术要求（试行）》，本次研究将土壤类型图、土地利用现状图和地貌图叠加形成综合单元评价图，划分评估单元。

2.1 土壤质量地球化学等级

（1）评价单元赋值

土壤养分地球化学等级、土壤环境地球化学等级与土壤质量地球化学综合等级划分的最小空间单位为评价单元。当评价单元中有1 个数据时，该实测数据即为该评价单元的数据；当评价单元中有2个以的实测数据时，用实测数据的平均值对评价单元进行赋值。当单元中没有评价数据时，用插值法或属性赋值法获得每个评价单元相应的评价数据。在进行数据插值时，一个网格或一个图斑中有2 个以上数据时，不进行数据平均，用原始数据点进行插值。对通过插值获得的评价数据图斑，应在成土母质、土壤类型、土地利用现状等方面与相邻图斑土壤实测数据进行对比，对明显不合理的数据查找原因。

（2）土壤养分地球化学等级

土壤中氮、磷、钾、硼、钼、锰、铜、铁、锌、硒等元素的分级标准是在按照全国A 层土壤元素含量进行划分（表2、3）。据此进行土壤单指标养分地球化学等级划分。

表1 旺苍县化龙乡土壤样元素参数统计表

表2 旺苍县化龙乡土壤中养分指标及等级划分标准

表3 旺苍县化龙乡土壤硒等级划分标准值

在氮、磷、钾土壤单指标养分地球化学等级划分基础上，按照如下公式计算土壤养分地球化学综合得分f养综。

式（1）中，f养综为土壤N、P、K评价总得分，其值在1～5 之间；Ki为N、P、K权重系数，分别为0.4、0.4 和0.2；fi分别为土壤N、P、K的单元素等级得分。5 等、4 等、3 等、2 等、1 等所对应的fi得分分别为1、2、3、4、5 分。土壤养分地球化学综合等级划分见表4。

表4 旺苍县化龙乡土壤养分综合等级划分表

2.2 土壤环境化学等级

土壤环境评价采用内梅罗指数法，是当前国内外最常用的方法之一（Zhang et al.，2018）。土壤中砷、镉、铬、铅、汞、镍、铜、锌和六六六、滴滴涕的环境质量等级划分标准同GB15618 中的二级标准值（陈丹青和谢志宜，2012）。计算土壤污染物i的单项污染指数Pi：Pi=Ci/Si，式中，Ci为土壤中i指标的实测浓度；Si为污染物i在GB15618 中给出的二级标准值。按照土壤单项污染指数环境地球化学等级划分界限值，各评价单元的土壤环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境等级最差的等级。如As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn 划分出的环境地球化学等级分别为4 等、2 等、3 等、2 等、2 等、3 等、2 等和2 等，评价单元的土壤环境地球化学综合等级为4 等（表5）。

表5 旺苍县化龙乡土壤环境等级划分界限

表6 旺苍县化龙乡土壤质量综合等级划分表

2.3 土壤质量地球化学综合等级

利用土壤养分指标将土壤分为丰富、较丰富、中等、较缺乏、缺乏（黄勇和杨忠芳，2009）；利用土壤环境指标将土壤分为清洁、轻度污染、中度污染、重度污染（武春林等，2019），将调查区土地质量划分为一等至五等共5 个等级（表6）。

2.4 土壤质量地球化学等级统计与适宜性评价

依据养分元素或有害元素异常组合与分布特征，查明土壤中异常元素来源及迁移途径。结合农作物各项有益与有害元素分析结果，从生态效应方面对土地质量进行地球化学适宜性评价，按照土壤质量地球化学等级分布，分别统计不同土壤类型、利用方式和成土母质所占面积和比例。

3 土壤评价

3.1 土壤养分评价

土壤养分是土壤的基本属性和本质特征，是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气、热量的能力（石小华等，2006；吴宇等，2007；李娟，2007），是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映（周国华等，2015，赵燕等2020）。研究区土壤养分、环境综合评价见表7。

表7 旺苍县化龙乡土壤养分、环境、土地质量评价结果

（1）大量元素P、K

P 以四等土壤为主（图1），面积为19.61 km2；次为三等和五等土壤，面积分别为5.66 km2、6.11 km2；一等和二等土壤小面积分布在化龙垭南面及油树垭附近，分别为0.14 km2、0.48 km2。K 以二等土壤为主（图2），面积21.72 km2；次为三等土壤，面积为9.07 km2；一等和四等土壤零星分布，一等土壤分布在亭子村东部、石川村中咀水库及油树垭附近，面积1.07 km2，四等土壤分布在石川村肖家河及石垭村油树垭西面，面积0.16km2。

（2）中量元素

中量元素等级评价图显示（图3～5）。CaO 以四等土壤为主，面积为21.40 km2，次为三等土壤，面积为9.12 km2；二等土壤零星分布，面积为1.24 km2；一等土壤面积仅为0.02 km2，分布化龙村南面；五等土壤面积为0.23 km2，分布在石川村肖家河及石垭村油树垭西面。MgO 以一等、二等土壤为主，面积分别为7.35 km2、17.02 km2，含量较丰富；三等土壤含量适中，面积为7.24 km2；四等土壤分布于肖家河，面积为0.40 km2。S 以二等、三等土壤为主，面积分别为10.68 km2、13.52 km2；一等土壤分布在石垭村油树垭及石川寨—观音堂东面，面积为2.64 km2；四等土壤面积为4.05 km2；五等土壤面积为1.13 km2，分布在茅草坪、中咀水库、断垭子及肖家河附近。

（3）微量元素

微量元素等级评价图显示（图6～10）：B 以二等、三等土壤为主，面积分别为6.67 km2、9.06 km2；一等土壤分布在奶头寨一带，面积为3.75 km2；四等土壤面积为4.05 km2；五等土壤面积为2.17 km2。

TFe2O3以一、二等土壤为主，面积分别为7.32 km2、17.70 km2；三、四等面积分别为5.48 km2、1.41 km2；五等面积仅0.09 km2。Cu 一等土壤在单青梁及化龙垭呈带状分布，面积为6.61 km2；二、三、四、五等面积分别为15.30 km2、5.82 km2、3.81 km2、0.46 km2。Zn 以二等土壤为主，面积为16.57 km2，一等和三等面积分别为6.62 km2、6.74 km2；四等、五等土壤在茅草坪及肖家河零星分布，面积分别为1.86 km2、0.23 km2。Mo 以五等土壤为主，面积14.92 km2；三、四等面积分别为4.38 km2、9.59 km2；一、二等土壤零星分布在彭家湾水库南及中咀水库，面积分别为0.90 km2、2.21 km2，占6.99%。

（4）健康元素

硒对人体健康具有重要作用（王显炜等，2018），锗能够使人体体能保持充足的氧气，寻找富Se、Ge 成为当今热点（程柱生，2017；吕林等，2019，孙厚云等，2020，段轶仁等，2020）。健康元素Ge、Se 等级评价图显示（图11～12）。Ge 以五等土壤为主，面积15.20 km2；一等到四等面积分别为3.78 km2、3.35 km2、5.07 km2、4.61 km2；一等和二等土壤分布在旱地及茶园中，具富Ge 土壤。Se 以三等、四等土壤为主，面积分别为9.52 km2、19.57 km2；次为五等，面积为2.89 km2；无一等土壤；二等面积为0.04 km2，土地种植柑橘；三等土壤分布在茶园及果园。

（5）土壤养分综合评价

土壤养分综合评价图（图13）没有丰富的土壤分布。二等土壤面积为3.69 km2，占11.52%，分布在5 个片区，石垭村中部及油树垭，用地类型为茶园及果园，种植绿茶、柑橘；化龙村北面及东面，用地类型为茶园及果园，种植绿茶、柑橘；长乐村南面，用地类型为旱地及水田，种植水稻及玉米；亭子村东面，用地类型为旱地及水田，种植水稻及玉米；石川村中咀水库东面，用地类型为茶园及果园，种植绿茶、柑橘及李子；三等土壤面积为25.96 km2，占81.13%，分布广泛。四等土壤面积2.35 km2，占7.37%，分布在茅草坪、肖家河及断垭子。五等土壤面积为0.01 km2，占0.03%。

3.2 土壤环境评价

土壤环境质量综合评价显示（图14）。一等清洁土壤面积为0.93 km2，用地类型主要为林地，在石垭村中部及南部，种植绿茶、柑橘；石川村断垭子，用地类型为园地及茶园，种植绿茶及柑橘。二等轻微污染土壤分布广，面积为17.32 km2，占54.11%。三等轻度污染土壤面积13.63 km2，占42.55%，用地类型为旱地及水田。四等中度污染土壤面积为0.08 km2，占0.25%，分布于石垭村奶头寨垃圾场附近，主要为重金属镉及镍污染。

3.3 土壤质量评价

图1 P 分级评价图

图2 K 分级评价图

图3 CaO 分级评价图

图4 MgO 分级评价图

图5 S 分级评价图

图6 B 分级评价图

图7 TFe2O3 分级评价图

图8 Cu 分级评价图

图9 Zn 分级评价图

土壤质量综合评价显示（图15、表6），一等优质土壤面积为0.02 km2，占0.06%，分布于亭子村东面，土地利用类型以旱地及水田为主，种植水稻及玉米，地形坡度等级15°～25°，以梯田为主，土壤清洁，养分丰富。

二等良好土壤面积为0.44 km2，占1.37%，分布在3 个片区：石垭村中部，土地利用类型以水田及旱地为主，部分地方有园地，种植水稻、小麦、玉米、柑橘、核桃及绿茶，地形坡度3°～6°，土壤清洁，养分中等—较丰富。石垭村南面，土地利用类型旱地及水田，种植水稻及油菜等，地形坡度等级15°～25°，出露白垩系剑门关组一段（K1jm1）砂岩，土壤清洁，养分中等。亭子村北部，土地利用类型以园地为主，种植柑橘，地形坡度6°～15°，土壤清洁，养分中等—较丰富。

图10 Mo 分级评价图

图11 Ge 分级评价图

图12 Se 分级评价图

图13 养分综合分级评价图

图14 环境综合分级评价图

图15 土壤质量综合分级评价图

三等中等土壤面积为17.84 km2，占55.78%，环境轻微污染，养分较缺乏。四等差等土壤面积为13.64 km2，占42.61%，环境轻度污染，养分较缺乏。五等劣等土壤面积为0.08 km2，占0.25%，环境污染，养分缺乏，分布在奶头寨，土地利用类型为水田及旱地，局部林地，地形坡度15°～25°。

4 土地利用规划建议

4.1 合理利用土地资源

山、水、林、田、湖、草，建设用地要合理规划，充分发挥规划引领统筹作用，助推乡村振兴。化龙乡主要农用地类型包括水田、旱地、茶园和果园地，各类土地适宜性评价结果见表8。根据土地质量地球化学评估，将土壤分为5 个等级，与水田、旱地和果园地进行叠加，筛选出适宜发展农业生产的土地（图16）和建设用地。其中劣等（五级）土地重金属存在中度—重度污染，面积约7.5 hm2，占0.23%，建议改造成建筑用地，合理规划为新农新村安置点、农村公共设施用地及乡村道路的修建。

图16 不同用地类型适宜性评价图

4.2 绿色农业用地规划

优质（一级）土地可适于发展有机、绿色食品，面积1.3 hm2，占0.04%。良好（二级）土地可适于发展无公害食品，面积28.5 hm2，占0.89%。中等（三级）土地种植较为安全，面积784.1 hm2，占24.50%。较差（四级）土地重金属存在轻度污染，较差农业用地面积807 hm2，占25.21%，可适当发展林业。针对安全种植区及轻度污染区要合理地规划土地、利用土地，提高土地质量，向无公害食品产业的农用地转变。

表8 不同用地类型适宜性评价

5 结论

（1）研究区土壤养分中TFe2O3丰富（一等），Zn、Cu、MgO、K 较为丰富（二等），B、S 中等（三等），P、CaO、Se 较为缺乏（四等），Ge、Mo 缺乏（五等），局部具富Ge 土壤；综合养分评价显示，二等土壤面积为3.69 km2，占11.52%，三等土壤面积为25.96 km2，占81.13%。四等土壤面积2.35 km2，占7.37%。

（2）环境评价显示，一等清洁土壤面积为0.93 km2，二等轻微污染土壤面积为17.32 km2，占54.11%。三等轻度污染土壤面积13.63 km2，占42.55%。四等中度污染土壤面积为0.08 km2。土壤质量综合评价一等优质土壤面积为0.02 km2；二等良好土壤面积为0.44 km2；三等中等土壤面积为17.84 km2，占55.78%；四等差等土壤面积为13.64 km2，占42.61%；五等劣等土壤面积为0.08 km2。

（3）针对安全种植区及轻度污染区要合理地规划土地、利用土地，提高土地质量，向无公害食品产业的农用地转变。化龙乡优质（一级）土地可适于发展有机、绿色食品。良好（二级）土地可适于发展无公害食品。中等（三级）土地种植较为安全。较差（四级）土地可适当发展林业。劣等（五级）土地可改造成建筑用地。