耕地质量地球化学综合等级划分研究
——以贵阳市南明区为例

孔令博，吴 杰，李发跃

(贵州省煤田地质局水源队，贵州 贵阳 550000)

土地是人类生存和社会经济稳定发展的重要基础资源，耕地是土地资源的重要组成部分，摸清耕地质量“家底”，深入研究耕地质量状态，全面掌握耕地质量现状，对于实现耕地资源的科学合理利用和绿色生态农业的可持续发展具有重要指导意义(郑昭佩 等，2003；刘占峰 等，2006；于成广 等，2012；孔鹏飞 等，2020；王小洪 等，2020)。

耕地质量是土壤物理、化学、生物以及大气沉降物、水环境等综合因素共同作用的结果(黄勇 等，2009；汪媛媛 等，2011；张连金 等，2016；单承恒 等，2019)。对耕地质量地球化学综合等级进行划分研究具有较强实用性，可靠的研究结果可以广泛应用于不同地区耕地土壤地球化学质量档案的建立，可用于耕地质量的科学量化、基本农田划定、土壤治理与开发保护中(李强 等，2012；鲍丽然 等，2018)。

本文根据南明区耕地质量地球化学调查评价成果，在土壤质量地球化学综合等级基础上，叠加大气干湿沉降物环境地球化学综合等级、灌溉水环境地球化学综合等级，进行耕地质量综合等级的研究。在综合考虑与耕地利用有关的多种因素影响的共同作用下，划分出南明区不同质量等级的耕地空间分布及占比情况，一定程度上摸清楚了南明区耕地质量现状。其研究结论为南明区特色耕地资源的开发与管护、耕地质量的动态监测、耕地的污染防治、现代山地特色高效农业的发展提供了科学的技术理论依据。同时，该成果也为助力脱贫攻坚和实施乡村振兴战略提供基础保障(周琦，2020)。

1 研究区概况

南明区属于一个城乡结合的县区，是贵阳市的中心城区之一。南明区部分耕地已被划为城镇建设用地，所以，根据耕地实际分布情况，将南明区划为评价区与非评价区，评价区为本次的耕地质量地球化研究区。划定后南明区耕地质量调查评价的面积为5.82万亩，主要为永乐乡和小碧乡大部分区域，云关乡有少部分。

2 耕地质量地球化评价

2.1 采样情况

根据研究区土地类型、地形地貌、地质背景、农产品种植结构、土地利用类型等农业地质背景资料(杨磊 等，2020)，严格按照《多目标区域地球化学调查规范(1∶250000)》及其它相关规范要求，对研究区表层土壤布设采样点，并对采样数据进行测试。研究区采集各类介质样品共528件；耕地表层土壤样343件、根系土壤样30件、农产品样32件、元素异常查证样100件、土壤剖面样12件、成土母岩样3件、灌溉水样5件和大气干湿沉降样3件，各个采样点主要分布在小碧乡至永乐乡一带(见图1)。

图1 南明区耕地采样点分布图Fig.1 Distribution of cultivated land sampling points in Nanming district1—采样点位置；2—县区位置及名称；3—乡镇位置及名称；4—县区界线；5—乡镇界线：6—非评价区界线；7—行政村界线

2.2 评价指标

本次耕地质量地球化学评价的土壤养分等级评价测试指标有有机质、N、P、K、B、Mn、Mo、Cu、Zn、Se、Ge、Co、V、I、F全量和碱解氮、速效磷、速效钾、有效硼、有效钼、有效锌共21项；土壤环境等级评价的测试指标有Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Co、V、Se、Tl、Mo、六六六、滴滴涕共16项；大气干湿沉降物环境地球化学测试指标由干沉降物得到As、Cd、Cr、Hg、Pb以及湿沉降物得到As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Zn、Se、Cr6+、F-和pH值共16项；灌溉水环境地球化学测试指标有As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Se、Zn、Cr6+、F-和pH值共11项。

3 综合等级划分方法

本次耕地质量地球化学综合等级划分依据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)划分土壤养分地球化学等级、土壤环境地球化学等级、大气干湿沉降物环境地球化学等级、灌溉水环境地球化学等级，形成耕地质量地球化学综合等级。

4 综合等级划分结果

4.1 土壤质量地球化学综合等级划分

4.1.1 土壤养分地球化学等级评价

南明区土壤养分含量主要以二等较丰富为主，三等次之，四等面积分布极少，土壤养分含量为三等和二等的占到全区参与评价面积的95.05%，不同等级面积及占评价区面积比例(见表1)。

表1 南明区耕地土壤养分地球化学综合等级评价表 (单位：万亩、%)Table 1 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil nutrient geochemsitry in Nanming district

南明区土壤养分综合丰缺状态在地域分布特征为：一等的土壤在全区分布较少，主要集中分布在石塘村和羊角村；二等为占比最大的一个区域，在全区均有分布；三等主要分布在中部二堡村到南部大地村；四等分布于黄泥哨村；五等主要分布于黄泥哨村东部，大地村有少量分布(见图2)。

图2 南明区耕地土壤养分地球化学综合等级图Comprehensible grade of cultivated soil nutrient geochemsitry in Nanming district1—县区位置及名称；2—乡镇位置及名称；3—县区界线；4—乡镇界线：5—行政村界线；6—非评价区界线；7—一等(丰富)；8—二等(较丰富)；9—三等(中等)；10—四等(较缺乏)；11—五等(缺乏)；12—非评价耕地

4.1.2 土壤环境地球化学等级评价

依据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)，选取土壤中的酸碱度及As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Cu、Zn对耕地土壤环境质量的影响程度进行评价，在单元素及指标土壤环境地球化学等级划分基础上，以单指标分出的环境等级最差的等级作为每个评价单元的土壤环境地球化学综合等级。

结果表明，南明区耕地土壤环境总体良好，安全利用类土壤占比最大，占到全区的65.91%；其次是优先保护类土壤，占比为34.09%；南明区没有严格管控类耕地。不同土壤环境地球化学等级面积及占评价区面积比例(见表2)。

表2 南明区耕地土壤环境地球化学综合等级评价表 (单位：万亩、%)Table 2 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil environmental geochemsitry in Nanming district

优先保护类土壤主要集中分布在小碧乡黄泥哨村周围和甘庄村到大地村一带；安全利用类土壤主要集中分布在永乐乡柏杨村与水塘村区域内，其他村也有；评价区内没有严格管控类耕地，等级分布情况(见图3)。

图3 南明区耕地土壤环境地球化学综合等级图Fig.3 Comprehensible grade of cultivated soil environmental geochemsitry in Nanming district1—县区位置及名称；2—乡镇位置及名称；3—县区界线；4—乡镇界线：5—行政村界线；6—非评价区界线；7—优先保护类；8—安全利用类；9—严格管控类；10—非评价耕地

4.1.3 土壤质量地球化学综合等级

根据土壤质量地球化学综合等级含义，将南明区土壤养分地球化学综合等级和土壤环境地球化学综合等级进行图斑叠加，得到五种不同的土壤质量综合等级，结果表明，南明区土壤质量整体上较好，三等土壤面积占评价区总面积比例最大，三等及以上等级的土壤占99.83%。五等土壤在评价区内没有分布。不同土壤质量地球化学综合的面积及占评价区面积比例(见表3)。

表3 南明区耕地土壤质量地球化学综合等级评价表 (单位：万亩、%)Table 3 Comprehensible grade evaluation of cultivated soil quality geochemsitry

南明区土壤综合质量三等以上分布面积最广，基本上全评价区均有分布，面积达5.82万亩。其中中等土壤耕地在评价区内分布最为广泛，为研究区内最主要的耕地类型，各村均有分布；优良土壤耕地主要分布于大地村、马寨村、小碧村、甘庄村、黄泥甫村、黄泥哨村，其它地方呈零星状分布；四等壤耕地主要分布大地村和黄泥浦村，其它地方分布较少；劣等耕地评价区没有，具体分布情况(见图4)。

图4 南明区耕地土壤质量地球化学综合等级图Fig.4 Comprehensible grade of cultivated soil quality geochemsitry1—县区位置及名称；2—乡镇位置及名称；3—县区界线；4—乡镇界线：5—行政村界线；6—非评价区界线；7—一等(优质)；8—二等(良好)；9—三等(中等)；10—四等(差等)；11—五等(劣等)；12—非评价耕地

4.2 大气干湿沉降物环境地球化学综合等级

通过对所采集样品进行干沉降物和湿沉降物化验分析计算，将As、Cd、Cr、Hg、Pb五项元素的干、湿沉降通量数据进行叠加得到南明区大气干湿年沉降通量(见表4)。

表4 南明区大气干湿沉降物年沉降通量统计表Table 4 Annual deposition flux statistics of atmospheric deposition fallout in Nanming district

大气干湿沉降物环境地球化学等级划分指标为Cd和Hg的年通量密度，通过对Cd和Hg的年沉降通量均值与《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295-2016)规定的标准值进行对比。其结果表明南明区Cd和Hg单项指标环境地球化学等级均为一等。在“大气干湿沉降物单指标环境地球化学等级划分基础上，由每个评价单元的大气干湿沉降物环境地球化学等级等同于单指标划分出的环境地球化学等级最差的等别”的原则可知，南明区大气干湿沉降物环境地球化学综合等级为一等，影响不大，单个点评价结果分布于永乐乡和小碧乡(见图5)。

图5 南明区灌溉水、大气干湿沉降物地球化学评价等级图Fig.5 Comprehensible grade evaluation of irrigation water and atmospheric deposition fallout in Nanming district1—县区位置及名称；2—乡镇位置及名称；3—县区界线；4—乡镇界线：5—行政村界线；6—非评价区界线；7—河流水面；8—水库水面；9—坑塘水面；10—水田；11—水浇地；12—旱地；13—果园；14—茶园；15—裸地；16—非评价耕地；17—桃子未超标；18—苦瓜轻度超标；19—苦瓜重度超标；20—大气干湿降物一等；21—灌溉水一等

4.3 灌溉水环境地球化学综合等级

以《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)为评价标准，对评价区内所采集的五件灌溉水样品进行化验分析，得出As、B、Cd、Ge、Hg、Pb、Se、Zn、Cr6+、F-和pH值等单项指标的含量均值。对每个指标进行等级划分评价，其结果表明南明区11项单指标环境地球化学等级均为一等(见表5)。

表5 南明区灌溉水各元素含量等级划分表Table 5 Grade division of each element of irrigation water in Nanming district

根据“每个评价单元的灌溉水环境地球化学等级等同于单指标划分出的环境地球化学等级最差的等别”划分进行综合评价，南明区灌溉水环境地球化学综合等级为一等，灌溉水单点分布于南明区小碧乡的黄泥哨村和小碧村，永乐乡的水塘村、干井坡村和柏杨村(见图5)。

4.4 耕地质量地球化学综合等级划分

根据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295—2016)要求，在土壤质量地球化学综合等级基础上，叠加大气干湿沉降物环境地球化学综合等级、灌溉水环境地球化学综合等级，形成耕地质量地球化学等级。

南明区由于大气沉降物、灌溉水采集样本点相对较少地球化学等级划分均为一等，因此本次耕地质量地球化学综合等级划分不采用在单元上用数字表示大气环境地球化学综合等级与灌溉水环境地球化学综合等级的方法，只用文字与表格进行大气环境地球化学综合等级、灌溉水环境地球化学综合等级的统计与描述，对结果进行统计(见表6)。

表6 耕地质量地球化学等级统计Table 6 Statistics of cultivated land quality geochemical grade

根据以上耕地质量综合评价及等级划分方法，可以得到南明区耕地质量综合等级评价划分图(见图6)。图中不同等级具有不同含义，一等为优质，表明土壤环境无风险或风险可忽略，土壤养分丰富至较丰富；二等为良好，表明土壤环境无风险或风险可忽略，土壤养分中等；三等为中等，表明土壤环境无风险或风险可忽略，土壤养分较缺乏或土壤环境风险可控，土壤养分丰富至较缺乏；四等为差等，表明土壤环境无风险或风险可忽略，土壤养分缺乏或土壤环境风险可控，土壤养分缺乏；五等为劣等，表明土壤环境风险较大，土壤养分丰富至缺乏(任明强 等，2020)。

图6 南明区耕地质量地球化学等级图Fig.6 Geochemical grade of cultivated land quality in Nanming district1—县区位置及名称；2—乡镇位置及名称；3—县区界线；4—乡镇界线：5—行政村界线；6—非评价区界线；7—一等(优质)；8—二等(良好)；9—三等(中等)；10—四等(差等)；11—五等(劣等)；12—非评价耕地；13—桃子未超标；14—苦瓜轻度超标；15—苦瓜重度超标；16—大气干湿降物一等；17—灌溉水一等

由图可知，南明区耕地质量优劣情况，全区耕地质量以中等以上等级为主。其中优质的耕地主要分布在小碧乡境内的小碧村、甘庄村和大地村，其次是在永乐乡水塘村、干井坡村和永乐村区域附近；耕地质量差等及以下的耕地占比极少。

4.5 耕地质量地球化学评价等级划分影响因素分析

南明区灌溉水地球化学评价结果较好，均为一等，故对耕地质量地球化学等级的划分影响单一，大气干湿沉降物样品地球化学评价结果较好，均为一等，故对耕地质量地球化学等级的划分影响单一。因此，对耕地质量地球化学等级划分产生主要影响的就是土壤养分及环境综合等级，其中土壤养分综合评价结果显示，其综合评价中，四等以下评价等级仅占南明区面积的1.92%，对耕地综合评价等级划分中差等及劣等的确定影响不大。土壤环境综合评价结果中，没有三等严格管控类耕地，而耕地质量最终评价等级划分中，劣等级所占比例为零，因此，土壤环境综合评价对耕地质量等级划分有控制性影响。而土壤环境综合采用环境元素单指标质量等级最差等，故环境单元素评价等级的结果对耕地质量地球化学等级划分影响明显。

5 结论

(1)由于南明区灌溉水地球环境等级和大气干湿沉降地球环境化等级划分均为一等，对耕地质量地球化学等级的划分影响单一。

(2)南明区地球化学等级为一等的优质耕地面积为0.82万亩，所占比例为14.13%，二等良好耕地面积为1.06万亩，所占比例为18.14%；三等耕地面积为3.93万亩，所占比例为67.55%，四等耕地面积为0.01万亩，所占比例为0.17%，五等耕地面积占比为0%。全区耕地质量以中等及以上为主，其中优质的耕地主要分布在小碧乡境内的小碧村、甘庄村和大地村，其次是在永乐乡水塘村、干井坡村和永乐村区域附近；耕地质量差等及以下等级的耕地占比极少。

(3)南明区属于一个城乡结合的县区，人多地少。农业部门可根据研究成果结合本地方特色农作物进行农业种植发展规划，调整和优化农业种植结构，趋利避害、科学合理地利用耕地助力绿色经济的可持续发展。