福建省周宁县耕地土壤质量调查评价

2021-08-28雷亚男

能源与环境 2021年4期

雷亚男

（福建省煤田地质勘查院福建福州 350005）

0 引言

土壤地球化学测量是农业地质调查评价的核心部分，是研究土壤化学演化、生态地球化学评价的主要内容。通过对耕地土壤的全面普查，查明了周宁县土壤元素背景、耕地土壤养分丰缺情况、土壤环境质量等。在分析研究周宁县农业土壤质量各项指标的基础上，为科学评价土壤质量现状、提高土壤生产力提供科学依据。

周宁县位于福建省东北部，隶属宁德市管辖，地处东经119°7′至119°29′，北纬26°53′至27°19′之间。县境东西宽33 km，南北长46 km，总面积1 035 km2。以县内耕地为主，开展1∶5 万农业地质调查，评价区面积100 km2。境内地势西中部高，东南部低，中部的县城附近较为开阔平坦。地表溪流发达，溪谷成倒置现象，上游河床较平坦，中下游则多峡谷，水流湍急，落差大且集中。

周宁县成土母质以中生代的火山岩和侵入岩为主，包括花岗岩类、凝灰岩类和少量的安山岩。自然土壤中土壤母质以残积母质为主，农业土壤以坡积母质为主［1］。坡积物系山坡或山顶上的母岩风化物，受自然因素的影响，如间歇性流水搬运或本身的重力作用而沿着山坡向下移动，经短距离移动在坡麓处或山垅、山谷和低洼处滞积，多发育成潜育型、渗育型和部分潴育型水稻土。冲积物是由水流搬运在溪涧两岸而形成的沉积物，构成较平坦的溪边小洋田。

1 土壤采集和测试

1.1 土壤样品采集

为查明周宁县耕地土壤质量地球化学特征，在充分考虑土壤类型、土壤成因、成土母质、地形地貌等因素基础上，系统地采集了耕地表层土壤样品。表层土壤采样密度为4 点/km2～16 点/km2（平均采样密度为9.1 点/km2），采样深度0～20 cm，在采样点位50 m 范围内采集3 个～5 个子样，等量混合组成1 件样品。

1.2 测试分析方法

对所有样土进行25 项指标的测试。X 荧光光谱法测定的12 个元素及氧化物：Cl、Cr、Cu、Ni、P、Pb、S、Zn、TFe2O3、K2O、CaO、Mn；发射光谱法测定1 个元素：B；原子荧光光谱法测定的3 个元素：Hg、As、Se；容量法测定1 个元素：N；电感耦合等离子体质谱法测定2 个元素：Cd、Mo；电感耦合等离子发射光谱法测定1 个氧化物：MgO；燃烧法测定S 元素；钼锑抗比色法测定有效P；乙酸铵提取-ICP 法测定速效K；碱解-扩散法测定碱解N；电化学法测定pH；化学容量法（VOL）测定有机质。

2 结果与分析

2.1 土壤元素背景值特征及成因分析

与区域背景值相比，周宁县土壤S 含量明显偏高，K、CaO、MgO、B、Mn、TFe2O3、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni 等指标含量则相对较低。与全国土壤背景值相比，周宁县土壤N、S、Mo、Se、Cd、Pb、Hg等元素相对偏高，K、CaO、MgO、B、Mn、TFe2O3、Cu、As、Cr、Ni 等明显偏低。

调查区农业土壤以坡积母质为主，土壤元素背景值特征主要受土壤母质控制。调查区地质背景主要为中-晚元古代、侏罗系、白垩系和第四系地层以及侏罗纪、白垩纪时期的侵入岩体，区内以侏罗纪火山岩地层为主。其中，中-晚元古代地层为龙北溪（岩）组变质岩，出露范围较小；侏罗系地层为南园组火山岩，分布范围最广；白垩系地层包括小溪组火山岩地层和石帽山群（黄坑组和寨下组）火山岩地层；第四系冲洪积层主要为砂砾卵石、黏土、砂、淤泥。侵入岩体以花岗（斑）岩为主。

大量元素中，第四系地层上的土壤均具有更高含量水平；而石帽山群火山岩地层上的土壤除K 元素相对较低外，其他指标均高于全县总体水平；以白垩纪花岗（斑）岩为地质背景的土壤，则K 元素水平更加突出。中量元素中，第四系和石帽山群火山岩地层的土壤元素含量水平同样高于其他地层（岩体），而南园组火山岩地层的土壤中量元素均低于全县总体水平，白垩纪花岗（斑）岩上的土壤S 元素处于最低水平。微量及重金属元素中，Mn、B、Cu、Cl、Cd、Hg、Cr、Ni 等元素含量水平，第四系地层土壤皆高于全县总体水平；石帽山群火山岩地层土壤Mn、B、Zn、TFe2O3以及其他各项重金属元素含量均高于全县水平，Mo 和Cl 则处于区内最低水平；侏罗纪花岗斑岩的土壤Mn 和Cu 含量远低于区内平均水平。

各元素指标在不同地质背景下分异最显著的为Mo、Cl、Cu、P 等元素指标，不同地质背景下含量中值差距在2 倍～5 倍之间。周宁县表层土壤元素背景值对比见表1。

表1 周宁县表层土壤元素背景值对比

2.2 土壤养分丰缺情况

从周宁县耕地土壤养分元素含量均值来看，大量元素中，碱解N 含量较丰富，总平均值为（125.32±38.09）mg/kg；有效P含量总平均值为38.32 mg/kg，处于较丰富水平，但变异系数为1.33，分布过于离散；有机质、N 和K 元素含量水平中等，总平均值分别为（26.4±9.1）g/kg、（1.3±0.4）g/kg 和（18.2±7.5）g/kg；速效K 元素含量较缺乏，总平均值为（78.9±46.1）mg/kg；P 元素总平均值为（548.10±286.23）mg/kg，表现为缺乏。中量元素中，S 元素含量总平均值为（294.67±87.95）mg/kg，总体表现为较丰富；钙镁氧化物总平均值分别为（0.13±0.08）%和（0.24±0.08）%，严重缺乏。微量元素中，B、Mn、TFe2O3、Cu 等含量表现为缺乏；Mo 和Cl 的元素含量表现为丰富；Zn 和Se 的元素含量主要表现为适量等级水平。

从耕地土壤养分丰缺面积来看，周宁县耕地土壤有效P、Mo 和Cl 元素的丰富面积比例较高，分别为31.78%、85.36%和46.84%；碱解N、S 元素以较丰富水平占优，面积比例分为29.16%和28.74%；有机质、N、K 和Se 元素含量以中等水平为主，面积比例分为42.18%、44.97%、24.93%和66.21%；速效K含量以较缺乏水平占优，面积占比43.78%；P、CaO、MgO、B、Mn、TFe2O3、Cu 等均以缺乏水平为主，分别达34.98%、55.60%、63.26%、99.17%、78.01%、90.86%和87.92%。

2.3 土壤环境质量

周宁县表层土壤pH 值变幅为4.10～5.89，变异系数0.06，中值为4.98，总体呈现强酸性-酸性。国外大量研究表明，土壤酸性增强会加速土壤中K、Ca、Mg 等必要养分元素的流失［4-5］，同时加速了土壤中重金属的溶解和迁移转化，影响作物的生长条件［6］。

选择表层土壤中污染程度相对较高，对人类健康影响较大的Cd、Cr、As、Pb、Zn、Hg、Ni、Cu 作为土壤污染评价因子，以原国家环保局于1995 年颁发的《土壤环境质量评价标准》（GB 15618—1995）作为土壤污染评价标准值［7］。结果显示，周宁县耕地土壤环境主要以清洁为主，清洁区域占比94.52%。其他零星的土壤环境为“非清洁”等级的区域中，从污染程度来看，主要为轻微污染区域，占比4.93%；仅极少数轻度污染和中度污染区域分布，无重度污染区域分布。从污染指标来看，以Cd 超标污染为主，其次为Cu 和Zn 污染，以及Hg、As、Pb 等元素的零星污染。