农业环境质量地球化学分区

农业地质环境调查与农业区划的关系~

农业区划是一门涉及地学、农学、经济学、生态学等多学科的边缘学科。农业地质环境区划以地学资料为基础，以农业地质环境对作物种植适宜性及农产品品质、安全性的影响为依据，以农业生态环境可持续协调发展为宗旨，将地学因素作为农业发展的重要制约条件，进行科学量化的区划，以提升农业区划的科学性。其实质是将农业地质环境作为农业发展的重要条件。
农业区划就是对农业生产空间规律的研究，其主要任务是论述农业自然条件的特征，各自然因素的关系，农业资源的数量、质量及分布规律；阐明农业自然资源条件及资源优势、劣势与潜力，找出影响当地农业生产的主要因素；揭示农业地域分布规律，提出农业自然资源开发、利用、改造和保护措施。通过科学区划，提出农业结构调整方案，充分发挥农业自然资源、环境优势，使农业生产与生态环境更加和谐，为当前和长远的农业发展规划服务。

图8-1 农业地质环境调查与农业区划关系

农业地质环境是对农业生产影响最为深刻的因素之一，农业地质环境的特点及其状况是农业自然条件研究的重要内容。长期以来，由于受学科局限，传统农业区划工作更多地把重点放在了与农业生产有关的土壤理化性状及肥力、气候条件、地形地貌等方面，以及一些零星的、局部的农业地质研究，难以为农业区划提供科学有效的技术支持。中国社会经济的快速发展对农业生产、农业区划提出了新的要求，农业区划必须通过技术革命才能实现其创新，满足新时期农业发展的需要。浙江省农业地质环境调查通过系统的区域立地地质背景调查、土壤地球化学调查、水文地质调查、特种农业地质资源调查及农业地质环境研究与评价，获得了大量的实际资料和研究成果，这些成果为阐明农业自然资源条件、揭示农业地域分布规律、实现农业地质环境区划提供了基础依据。图8-1表示了农业地质环境调查成果与农业区划的密切关系。
如果说农业地质环境调查是农业区划的基础性工作，那么农业区划就是特色鲜明的实际应用工作。浙江省农业部门积极利用农业地质环境调查评价与研究成果，结合农业发展需要，进行了不同级别、不同目的的农业区划工作，充分体现了农业区划的科学性。

从地球化学角度研究土壤环境质量主要有两个方面：一是土壤的养分中农作物所需的常量元素（在此以氧化物表示）、微量元素的状况；二是土壤中对环境和农作物有害组分（主要是重金属元素）的状况。本次工作也从这两个方面进行评价。
土壤养分样品采自第二环境层，直接反映了土壤的现状。土壤氧化物、微量元素及有害元素较为系统的样品采自第一环境层，主要反映的是土壤的本底特征。为了对比研究微量元素在第二环境层的特征及其有效态，在第二环境层中也采取了部分有代表性的样品。综合前述土壤的地球化学特征，对海南岛东北部的土壤环境质量进行评价。
3.4.1 土壤农业质量地球化学评价
海南岛东北部土壤养分平均含量不高，有机质、全氮、全钾平均含量为四级标准，速效钾、有效磷为五级标准，全磷为六级标准，较为缺乏。不同土壤的养分含量差别很大，与土壤母质的关系密切（见图3.12）。母质为基性火山岩的土壤（玄武岩砖红壤、玄武岩黄色砖红壤、基性岩火山灰土、火山灰石质土等）养分较丰富，水稻土中的潴育型水稻土、潜育型水稻土养分也较丰富，冲积土、滨海风沙土及母质为浅海沉积物的土壤养分贫乏。
能为农作物提供所需元素的土壤氧化物含量平均较低，在各种土壤中分布不均：Fe2 O 3 在母质为玄武岩的土壤中最高，K2O、Na2O 在母质为花岗岩和部分砂页岩的土壤中含量较高，CaO、MgO高含量区主要分布于母质为花岗岩、部分砂页岩的土壤及沿海地区的土壤中。
土壤第一环境层（土壤本底）中母质为基性火山岩的土壤，植物所需的Cu、Zn、Mo、S、Co、N、P等元素含量丰富，水稻土Mn、Co、Mo、S、P、N、B含量也较丰富；母质为花岗岩的土壤，上述元素的含量中等；冲积土、滨海风沙土及母质为浅海沉积物的土壤，农作物所需的微量元素含量很低，只有B在母质为浅海沉积物的土壤及滨海风沙土中含量较高。土壤第二环境层中植物所需元素比第一环境层含量高，其分布与第一环境层相似。
综上所述，海南岛东北部母质为基性火山岩的土壤农业地球化学质量好，含有丰富的N、P、有机质、腐殖质、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、Co等元素，但相对缺K 元素，水稻土壤农业地球化学质量较次之（但其中渗育型水稻土质量较差）。母质为花岗岩、砂页岩的土壤K、Na、Ca、Mg元素含量较高，局部地段B、Mn、Zn、Co、Cu、N、有机质含量较高，土壤农业地球化学质量较好。除母质为浅海沉积物的土壤B元素含量较高外，其他农作物所需的养分、微量元素等含量很低，土壤农业地球化学质量较差。冲积土壤农业地球化学质量最差。
3.4.2 土壤环境质量地球化学评价
本次工作对环境区的地球化学调查，只作了重金属及As、Se、F等有害元素的调查，有害元素含量特征统计见表3.14。
总起来说，海南岛东北部土壤本底（第一环境层）有害元素含量不高，除Cr外，其余有害元素含量平均值均低于国家土壤环境质量一级标准（Cr为一级标准）的限量，土壤本底环境质量较好。
土壤第二环境层有害元素高于第一环境层，除Cr平均含量为国家土壤环境质量二级标准外，其他元素的平均含量均低于国家土壤环境质量一级标准的限量，且其有效态率很低，说明海南岛东北部土壤环境质量的现状较好。

图3.12 海南岛东北部土壤养分曲线图

不同类型的土壤环境质量有一定的差别，母质为基性火山岩的土壤Cr、Hg、Cu、Cd元素含量相对较高，有害元素浓集区的面积较大，其他类型的土壤有害元素浓集区只在局部存在，且有害元素组合较单一，相对来说环境质量较好。
表3.14 海南岛东北部土壤有害元素统计表　　w B/10-6

(一)农业环境质量地球化学分区原则

以表层土壤地球化学调查成果为依据，根据土壤酸碱度、营养及有益元素丰缺、有机质含量、重金属污染情况和环境质量情况包括地貌类型分区和光、热、水影响条件等诸因素(表2－7)，对调查区农业环境质量进行地球化学分区。营养元素和有机质含量(有机质=TOC×1.724)按《中国土壤普查技术》执行，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B元素丰缺分级标准，由调查区表层土壤统计成果划分(表2－8)，重金属污染采用土壤综合污染指数确定无污染、轻度污染和重度污染(表2－9);地貌类型主要考虑平原、盆地、低山等主要条件，因此，环境质量和地球化学特征采用特征标志类别重叠累计的统计方式，划分为优质农业环境区、中等农业环境区、低级农业环境区3类农业环境质量地球化学区(图版Ⅴ附图2－27)。

表2－7 农业环境质量地球化学分区类型及特征标志

注:营养元素、有机质划分标准按《中国土壤普查技术》执行。

表2-8 表层土壤营养、有益元素丰缺分级标准

注: 有机质，N，P，K 引自 《中国土壤普查技术》; 其他元素为调查区统计成果。

表2-9 土壤污染分级

( 二) 农业环境质量地球化学分区特征简述

1. 优质农业环境区

优质农业区主要分布在长江南岸的九江、湖口、彭泽等地，以及南昌、乐平、丰城、高安、奉新等地区，其中控制面积比较大的是长江南岸、南昌东部、乐平及丰城等优质农业区。

长江南岸优质农业区，全区为第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。南昌东部优质农业区，全区为第四纪中更新世棕红色网纹状粘土和全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。乐平优质农业区，主要在乐安江流域分布，出露第四纪全新世褐黄色含砂亚粘土夹岩块岩屑。丰城优质农业区，主要在丰城市南部呈北东向展布，优质农业区出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑。该区域有利于发展高效优质粮食、棉花、油菜和蔬菜等作物生产。

2. 中等农业环境区

中等农业区，主要分布在鄱阳湖周边地区和五大水系的冲 ( 洪) 积平原区及湖口、彭泽的平原区，主要出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑，及浅灰、深灰色粉砂质粘土。涉及中等农业区面积较大，总体用环境质量地球化学特征来评价中等农业区的综合情况。

表层土壤酸碱度(pH值)5.5～8.0，鄱阳湖地区表层土壤为中性至弱碱性。其他地区为偏酸性至酸性土壤。表层土壤氮(N)含量830～2300μg/g，磷(P)含量530～1250μg/g，氧化钾(K₂O)含量1.25%～2.5%，氧化钙(CaO)含量0.2%～1.25%，氧化镁(MgO)含量0.4%～1.25%，营养元素都在背景值及高含量分布范围内;三氧化二铁(Fe₂O₃)含量3.25%～6.75%，锰(Mn)含量250～1500μg/g，铜(Cu)含量20～45μg/g，锌(Zn)含量50～100μg/g，钼(Mo)含量0.5～1.6μg/g，硼(B)含量65～125μg/g，有益元素含量在低背景和高含量范围内，对农业生产是有益的。有机质含量0.8%～4.2%，属中等农业区的平均含量。表层土壤砷(As)含量8～16μg/g，镉(Cd)含量0.12～0.50μg/g，汞(Hg)含量0.05～0.32μg/g，铬(Cr)含量50～200μg/g，铅(Pb)含量20～125μg/g，表层土壤重金属综合污染指数为轻度污染，土壤环境质量地球化学综合评价为中等农业区。

3.低级农业环境区

低级农业区，主要分布在抚州、余江、高安北部和赣江流域及鄱阳县地区。低级农业区重点概述抚州、余江、高安北部地区的具体情况。

抚州低级农业区，主要分布在抚州市南部，出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑及白垩纪砖红色碎屑岩风化残坡积区。余江低级农业区，在余江县东部和北部，信江流域的南侧分布。出露第四纪全新世褐黄色含砾亚粘土夹岩块岩屑，早—晚更新世棕黄色、棕红色网纹状亚粘土和晚白垩世砖红色碎屑岩风化残坡积区。高安北部低级农业区，位于高安市锦江北岸，出露第四纪全新世褐黄色含砂砾亚粘土夹岩块岩屑，早—晚更新世棕黄色、棕红色网纹状亚粘土和晚白垩世砖红色碎屑岩风化残坡积沉积区。该低级农业区呈北东东向展布，与白垩纪地层展布一致。

综合上述情况，优质农业环境区、中等农业环境区和低级农业环境区，出现在不同的地区，它与地质背景、第四纪地质作用过程和生态环境密切相关，反映了调查区表层土壤基本化学组成的客观差异。表层土壤中化学元素含量反映了土壤环境质量地球化学特征的差异，土壤中一些营养元素和有益元素地球化学指标的差异，都可以从其成土母质化学成分来源找到一定的联系。

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