四川烏蒙山區表層土壤中養分元素地球化學特征與評價

鄭勇軍 張 華 時章亮 鐘 穎

(1. 四川省地質調查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059)

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四川烏蒙山區表層土壤中養分元素地球化學特征與評價

鄭勇軍1張 華1時章亮1鐘 穎2

(1. 四川省地質調查院，四川 成都 610081;2. 成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059)

土壤中養分元素作為植物生命物質的來源具有重要作用。四川烏蒙山區土地質量地球化學調查評價顯示，麻城鄉、摩尼鎮以較一等和二等土地為主。表層土壤中有效鐵、銅、鋅、硫的含量豐富和很豐富占比超過80%，有效鉬和錳的含量豐富和很豐富占比超過50%。部分地區磷、有機質、氧化鈣、硼較為缺乏，需要根據區域元素缺乏種類，分布范圍，有針對性地補施相應的肥料。

養分元素；烏蒙山；土地質量

土壤中營養元素的分布特征及豐缺評價，一直都是國內外學者調查研究的重點[1-3]，因為土壤營養元素的豐缺與農作物的生長、發育和收成密切相關。土壤中營養元素作為植物生命物質的來源具有重要作用，不同地區土壤中營養元素含量及分布特征均不相同，不同營養元素在植物體中也起著不同的作用。近些年，大量學者開始研究土壤肥力元素的含量分布特征，進行土壤評價指導農業生產，如姜月華等[4]就浙江湖州地區土壤元素含量分布特征對其進行豐缺評價，得出該地區土壤肥力狀況并提出了合理施肥方案。唐將等[5]利用多目標地球化學方法對三峽庫區土壤營養元素分布特征進行研究，并對三峽移民工程中土地資源的合理利用規劃提供依據。何愿等[6]通過對土壤中N、P、K、Cu、Zn、Mn等指標進行肥力評價，完成了萬源市土壤的質量分區，規劃出了萬源市土壤營養元素優勢區、適宜區及劣勢區。四川烏蒙山區屬于“烏蒙山集中連片特殊困難地區”，是國家新一輪扶貧開發攻堅戰主戰場之一。該區域內以農業產業為主導，以農業生產為主要經濟來源，農業發展模式較為單一，農業種植結構無規?；?，土地利用率低，因此查明該地區土壤養分元素含量及分布特征，對于農業發展規劃具有重要意義。本文利用四川烏蒙山特色農業區土地環境地質調查評價項目表層土壤樣品分析成果，探討了四川烏蒙山區麻城-摩尼鎮表層土壤中N、P、K、Ca、Mg、S、B、Fe、Mn、Mo等植物生長必需元素在不同土地利用類型中的含量分布，土壤養分地球化學綜合等級，以及土壤有效態等地球化學特征，為當地土地資源的合理規劃利用提供了基礎資料。

1 樣品采集、分析與評價方法

1.1 研究區域概況

研究區麻城鄉、摩尼鎮處于四川省敘永縣城南面，區內有321國道線大納公路、敘赤路。氣候類型屬亞熱帶濕潤性季風氣候，年平均氣溫16 ℃，年降雨量789 mm，無霜期200 d左右。地貌屬盆緣山地，地勢由北向南升高，境內有多條溪流，水源豐富。

1.2 研究方法

按照《土地質量地球化學評價規范》(DZ/T 0295-2016)，采樣單元以1 km2為采樣大格，500 m × 500 m采樣小格，麻城鄉、摩尼鎮總面積225.5 km2，采集表層土壤樣品1 695件，土壤有效態樣品30件，其余樣品若干。表層土壤采樣深度0～20 cm，樣質量1.5 kg，每件土壤樣品在基本網格內的4～5個點上取等量土壤組合，以最大限度地代表基本網格內土壤的地球化學特征。野外采樣時采用專用表格記錄采樣點及附近地層、巖性、土壤、地形、高度、植被、植被覆蓋類型等20余項屬性參數。

樣品分析：樣品分析由國土資源部成都礦產資源監督檢測中心完成。CaO、K2O、MgO、Na2O、TFe2O3、SiO2、Mn、P采用X熒光法(XRF)，N采用酸堿滴定容量法，B采用發射光譜法(ES)， Mo采用等離子質譜法(ICP-MS)。測試過程中密碼控制樣測試結果的合格率、相關系數r、F檢驗值、中位數等測試質量均符合《多目標區域地球化學調查規范》(1：250 000)DZ/T 0258-2014和《生態地球化學評價樣品分析技術要求》(試行)DD2005-03。

評價方法：按照《土地質量地球化學評估技術要求》，采用戒上型隸屬函數模型對表層土壤中N、P、K、有機質、CaO、B、Mo等元素和指標進行分級評價。依據各種元素的貢獻大小，按照經驗法，確定權重，采用加法模型，對單指標的隸屬值按照給定權重進行綜合，獲得土壤大量元素(N、P、K、有機質)、中量元素(CaO、MgO、S)、微量元素(B、Mo、Mn、Cu、Zn)、有益元素化合物(Na2O、SiO2)綜合評價指數。其函數式為：

P大綜=Σfi×Ci(i=1，2，3，4，…，n)

式中：P大綜為土壤大量元素綜合評價指數；fi為第i個評估指標的隸屬函數值；Ci為第i個評估指標的權重。

對獲得的各綜合評價指數勾繪等值線，得到土壤大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物綜合評價圖。在此基礎上，選取大量元素、中量元素、微量元素和有益元素化合物進行土壤養分綜合評價，根據各種元素對土壤養分的貢獻大小，采用加法模型，對各評估單元各評估指標的實測值進行權重(表1)和隸屬度計算，獲得土壤養分綜合評價指數，共劃分為五級。其函數式為：

P養綜=ΣFi×Ci(i=1,2,3,4,…n)

式中：P養綜為土壤養分綜合評價指數； Fi為第i個評估指標的隸屬函數值； Ci為第i個評估指標的權重。

表1 土壤養分元素權重值

對獲得的土壤養分綜合評價指數按照0.3、0.4、0.5、0.6、0.7的界限勾繪等值線，按照表2劃分方法，得到土壤養分綜合評價圖。

表2 土壤養分綜合評價分級

2 結 果

2.1 表層土壤元素含量特征

麻城鄉、摩尼鎮表層土壤背景值與成都經濟區土壤背景值比較，表層土壤中Mn、Org、Mo、B、K2O含量明顯較高，Na2O、CaO含量明顯較低(圖1)，TFe2O3、Zn、P、Cu、S、N、SiO2、MgO含量則相關不大。

圖1 工作區表土與四川土壤A層、成都經濟區表土背景比值圖

2.2 不同土地利用類型中元素含量特征

將麻城、摩尼鎮不同土地利用方式中元素指標平均值分別與全區平均值進行比較，比值結果見表3。

表3 不同土地利用類型表層土壤中各元素指標平均值與全區平均值比值

水田中S、Org、N含量高于全區平均值，Mn、CaO含量明顯低于全區平均值。旱地中Mn明顯高于全區平均值，其它元素含量與全區差異不大。園地中CaO、Mn、P、Na2O、K2O平均含量明顯高于全區平均值，Mo和Org明顯低于全區平均值。林地中Org、CaO平均含量明顯高于全區平均值，P、Cu、Mn明顯低于全區平均值。草地中Mo、CaO、Cu、Mn、MgO平均含量明顯高于全區平均值，S明顯低于全區平均值。

2.3 土壤養分地球化學綜合等級

2.3.1 氮、磷、鉀、有機質綜合評價 氮、磷、鉀、有機質地球化學綜合評價結果顯示，麻城鄉、摩尼鎮以豐富和較豐富土地為主，面積達210.21 km2，占93.21%；含量中等土地面積15.32 km2，占6.79%。

2.3.2 氧化鈣、氧化鎂、硫綜合等級 氧化鈣、氧化鎂、硫地球化學綜合評價結果顯示，麻城鄉、摩尼鎮以中等土地為主，面積169.85 km2，占75.31%；豐富和較豐富土地面積僅36.21 km2，占16.06%，且較為分散；缺乏和較缺乏土地面積19.48 km2，占8.64%。

2.3.3 硼、鉬、錳、銅、鋅綜合等級 硼、鉬、錳、銅、鋅地球化學綜合評價結果顯示，麻城鄉、摩尼鎮以豐富和較豐富土地為主，面積222.59 km2，占98.70%；中等土地面積僅2.94 km2，占1.30%。

2.3.4 氧化鈉、二氧化硅綜合等級 氧化鈉、二氧化硅地球化學綜合評價結果顯示，麻城鄉、摩尼鎮以中等土地為主，面積116.02 km2，占51.44%；豐富和較豐富土地面積78.68 km2，占34.89%，主要分布于雙橋村、李紅村、東柴村和旗燕村；缺乏和較缺乏面積30.84 km2，占13.67%，主要分布于田林村、麻城村和摩尼社區。

2.3.5 土壤養分綜合等級 土壤養分地球化學綜合評價結果顯示(圖2)，麻城鄉、摩尼鎮土壤養分綜合以豐富(一等)和較豐富(二等)為主，面積210.97 km2，占93.54%；中等面積14.57 km2，占6.46%；養分綜合無缺乏和較缺乏土壤。

圖2 土壤養分地球化學綜合評價圖

2.4 土壤有效態地球化學特征

土壤中的大量營養元素和微量營養元素凡能夠被植物直接吸收利用的部分就稱之有效態。土壤中的無效態元素可以通過化學風化作用或有機質的礦化作用轉化為有效態元素，有效態一般主要是指提取的水溶態和交換態等，這部分元素在土壤中具有較大的活性，容易被植物所吸收利用。因此，利用有效態評價土壤肥力。

本次調查工作采集有效態樣品30件，從圖3可見，營養元素有效Mo占比最高，達到36.40%；水解性N、有效S占相對較高，分別為11.31%和10.12%；有效P、有效Fe、有效Cu、有效Mn占比介于1.64%～6.55%；速效K、緩效K、有效Si占比相當低。

按土壤有效量等級劃分標準，表層土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量豐富和很豐富占比超過80%，有效Mo和有效Mn豐富和很豐富占比超過50%。有效Si和有效K有30件樣品均缺，有效B有22件樣品稍缺和缺乏。

圖3 有效態與全區表層土壤各指標比值(%)

3 結 論

(1)與成都經濟區表層土壤比較，麻城鄉、摩尼鎮表土壤中I、Mn、Org、Mo、B含量明顯較高；Na2O、CaO含量明顯較低。

(2)麻城鄉、摩尼鎮土壤養分以豐富(一等)和較豐富(二等)為主，土地養分充足。部分地區有益元素P、有機質、CaO、B較為缺乏，需要根據區域元素缺乏種類，分布范圍，有針對性地補施相應的肥料。

(3)表層土壤有效Fe、有效Cu、有效Zn、有效S含量豐富，有效Si、有效K、有效B含量缺乏。

[1]WANDER M M,WALTER G L.Soil quality: science and process[J].Agronomy Journal,2002,94(1):23-32.

[2]劉錚.中國土壤微量元素[M].南京:江蘇科學技術出版社，1996.

[3]KINSMAN D.Assessing your soil using science to improve the soil[J].The Garden,2002,127(2):104-108.

[4]姜月華，鄭善喜.等浙江湖州地區土壤營養元素分布狀況與豐缺評價[J].2003,24(3):211-217.

[5]唐將，李勇,鄧富銀，等.三峽庫區土壤營養元素分布特征研究[J].土壤學報，2005,42(3)：473-478.

[6]何愿，張成江，徐爭啟，等.萬源市土壤質量初步評價[J].安徽農學通報，2008,14(11)：51-54.

Sichuan WuMeng Mountain District Surface Soil Nutrient Element Geochemical Characteristics and Evaluation

ZHENG Yongjun1， ZHANG Hua1， SHI Zhangliang1, ZHONG Ying2

(1.Sichuan Geological Survy, Chengdu 610081， China；2.School of Earth Science Chengdu University of Technology, Chengdu 610059， China)

The soil nutrient elements play an important role in the plant life. The reasults of WuMeng mountain areas land quality geochemical survey evaluation show that : The first-class and second-class land take the most proportion in Macheng and Moni, The proportion of effective Fe, Cu,Zn and S who’s content are rich or very rich are more than 80%, Mo and Mn are more than 50%. Parts of land is lack of beneficial elements, organic matter, CaO and B. According to the deficiency elements and distribution range,it’s better to fertilize in these area pertinently.

nutrient elements; WuMeng mountain; land quality

1006-446X(2016)12-0001-06

2016 - 10 - 25

四川烏蒙山特色農業區土地環境地質調查評價(項目編碼：12120113051400)

鄭勇軍(1981—)男，工程師，碩士，主要從事生態地球化學、農業地質調查評價及地球化學勘查。E-mail:17772807@qq.com

S 158.3

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