楊 軍, 項(xiàng)劍橋, 徐春燕, 李春誠(chéng), 閆加力, 鄭金龍, 潘可亮
(1.湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質(zhì)局,湖北 武漢 430022)
土地是重要的自然資源,是包括地質(zhì)、地貌、氣候、水文、土壤、植被等多種自然要素在內(nèi)的自然綜合體,是生態(tài)環(huán)境的“根”。切實(shí)保護(hù)土地,特別是耕地是中國(guó)長(zhǎng)期堅(jiān)持的基本國(guó)策。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn),中國(guó)土地管理方式正從單純的數(shù)量管理向保數(shù)量、保質(zhì)量、保生態(tài)“三位一體”、保生產(chǎn)功能、??臻g功能、保生態(tài)功能“三保并重”的模式轉(zhuǎn)變,土地管理對(duì)科學(xué)技術(shù)的依賴越來越強(qiáng),對(duì)全面掌握土地質(zhì)量“底數(shù)”的需求越來越迫切。
土地的核心價(jià)值是質(zhì)量,土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作是以土壤地球化學(xué)測(cè)量為主要技術(shù)手段,輔以大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等多要素調(diào)查采樣,通過分析測(cè)定土壤等多要素中有益元素、有害元素的含量,進(jìn)而對(duì)土地的肥力質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量、健康質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),從而達(dá)到對(duì)土地全面“體檢”,從源頭上查清土地質(zhì)量與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)隱患的目的。2014年,為落實(shí)湖北省委富硒土壤資源開發(fā)利用專題會(huì)議精神,更好地實(shí)施湖北省高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃,充分發(fā)揮地質(zhì)工作優(yōu)勢(shì)和土壤資源優(yōu)勢(shì),提升地質(zhì)工作對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的服務(wù)功能,由湖北省委省政府部署,湖北省自然資源廳和湖北省地質(zhì)局共同組織實(shí)施了湖北省“金土地”工程高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查,湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作全面啟動(dòng)。本文通過系統(tǒng)分析總結(jié)湖北省自2014年以來在土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方面的調(diào)查研究進(jìn)展,提出其下步工作展望與建議,以期為繼續(xù)推進(jìn)湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)工作提供科學(xué)依據(jù)。
國(guó)外地球化學(xué)調(diào)查工作自20世紀(jì)70年代開始盛行,90年代由礦床勘查地球化學(xué)研究轉(zhuǎn)向查明環(huán)境污染規(guī)模和成因、評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用地球化學(xué)方向[1-2],關(guān)注的重點(diǎn)是礦山環(huán)境與礦業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境污染的綜合評(píng)估及修復(fù)技術(shù)的發(fā)展[3-6]。中國(guó)于20世紀(jì)70年代開始實(shí)施區(qū)域化探掃面計(jì)劃,于90年代積極介入環(huán)境評(píng)價(jià)的研究[7-9]。中國(guó)環(huán)境地球化學(xué)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的成果預(yù)測(cè)了中國(guó)東部、華南地區(qū)可能在不同時(shí)間段及不同地區(qū)爆發(fā)Al、As、Cd、Cu、Pb、Sb、Tl、U、Zn等不同元素的化學(xué)定時(shí)炸彈[10-11]。近幾年湘江流域出現(xiàn)的區(qū)域性Cd、As等重金屬土壤污染及部分作物重金屬超標(biāo)證實(shí)了上述預(yù)測(cè)。1999年,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局以廣州、武漢、成都三個(gè)地區(qū)作為開展1∶25萬多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)系統(tǒng)調(diào)查前的試點(diǎn)區(qū)[12-14],此后在調(diào)查過程中開展了典型地區(qū)1∶5萬土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)試點(diǎn),至此拉開了中國(guó)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查的序幕[15-18]。
湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作包括湖北省“金土地”工程高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查、恩施州全域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)暨土壤硒資源普查和洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查暨土壤硒資源普查。
湖北省“金土地”工程高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查由湖北省自然資源廳和湖北省地質(zhì)局共同組織實(shí)施,自2014年啟動(dòng)以來,按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃分年度分期進(jìn)行工作部署(表1)。恩施州全域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)暨土壤硒資源普查于2018年由恩施州委州政府組織實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了恩施州8個(gè)縣(市)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查全覆蓋,調(diào)查面積為16 406 km2。洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)暨土壤硒資源普查于2018年由洪湖市委市政府和湖北省地質(zhì)局共同組織實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作,調(diào)查面積為1 520 km2。
表1 湖北省“金土地”工程工作部署Table 1 Work arrangement of ‘Golden Land’ Project in Hubei Province
湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查精度為1∶5萬,調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)涉及全省主要產(chǎn)糧區(qū)江漢平原和鄂北崗地,以及鄂西山地特色農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)。工作范圍主要為十堰市竹山縣、竹溪縣,恩施州全域,襄陽市南漳縣、宜城市,隨州市隨縣,荊門市屈家?guī)X管理區(qū)、鐘祥市、京山市、沙洋縣,孝感市安陸市,天門市,潛江市,仙桃市,武漢市蔡甸區(qū),荊州市洪湖市、監(jiān)利市,咸寧市嘉魚縣,黃岡市武穴市等,涉及13個(gè)地級(jí)市的26個(gè)縣(市、區(qū))的230個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū),其中基本達(dá)到縣域調(diào)查評(píng)價(jià)全覆蓋的有15個(gè)縣(市、區(qū)),共完成調(diào)查國(guó)土面積45 326 km2,占全省國(guó)土面積的24.38%;完成調(diào)查耕園草地面積15091.1 km2,占全省耕園草地面積的25.17%(圖1)。
1.4.1技術(shù)思路
緊緊圍繞湖北省國(guó)土資源管理中心工作,以實(shí)現(xiàn)土地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)管護(hù)的有機(jī)統(tǒng)一為目標(biāo),以耕地質(zhì)量調(diào)查、評(píng)價(jià)為基礎(chǔ),以成果支撐服務(wù)土地資源綜合管護(hù)工作為中心,以構(gòu)建成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用機(jī)制為動(dòng)力,突出重點(diǎn),兼顧一般,試點(diǎn)先行,以點(diǎn)帶面,穩(wěn)步推進(jìn),確保實(shí)效。以富硒土壤區(qū)為調(diào)查評(píng)價(jià)工作重點(diǎn),兼顧典型地貌區(qū),結(jié)合特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)開展工作,采用邊調(diào)查評(píng)價(jià)邊應(yīng)用推廣,加快調(diào)查評(píng)價(jià)成果服務(wù)于國(guó)土管護(hù)、地方發(fā)展規(guī)劃和特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程??傮w堅(jiān)持以調(diào)查為基礎(chǔ)、評(píng)價(jià)為核心、研究為紐帶的技術(shù)路線(圖2)。
圖1 湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作進(jìn)展Fig.1 Progress of geochemical survey of land quality in Hubei Province1.2014年“金土地”工程調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū);2.2015年“金土地”工程調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū);3.2016年“金土地”工程調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū);4.2017年“金土地”工程調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū);5.2018年“金土地”工程調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū);6.2018—2020年恩施州全域土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查暨土壤硒資源普查工作區(qū);7.2019—2020年洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)暨地方特色農(nóng)業(yè)硒資源調(diào)查區(qū)。
圖2 土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)路線Fig.2 Technical route of geochemical survey and evaluation of land quality
1.4.2樣品采集與分析
樣品采集執(zhí)行中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范和相關(guān)技術(shù)要求,以土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ),以圖斑為樣品采集單元,土壤樣品基本采樣密度為4~8點(diǎn)/km2,在富硒土壤區(qū)域、耕園草地及重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域加密到16點(diǎn)/km2,采集表層0~20 cm土壤樣品。灌溉水采樣按照灌溉水網(wǎng)自灌溉水源開始分段向下枝狀布置禾樣點(diǎn)或按匯水盆地布置采樣點(diǎn),采樣密度控制1點(diǎn)/16 km2,采集時(shí)間為農(nóng)作物的灌溉期。大氣沉降物監(jiān)測(cè)樣品按1點(diǎn)/50~80 km2的密度布置監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)為1個(gè)環(huán)境年,根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)地形地貌及大氣質(zhì)量狀況每3~6 個(gè)月采集一次樣品。農(nóng)作物樣品以采集大宗農(nóng)作物為主,兼顧特色農(nóng)產(chǎn)品,江漢平原及周邊以水稻、小麥、油菜、大豆等為主,并適當(dāng)采集玉米、蓮米、大蒜、香菇及水產(chǎn)品等;恩施地區(qū)以茶葉、玉米、土豆為主,并兼顧各種蔬菜、中藥材等特色產(chǎn)品。樣品以采集食用部分為主,部分農(nóng)作物樣品采集了根系土壤、莖葉、根。
樣品分析主要由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心承擔(dān),質(zhì)量監(jiān)控由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域化探樣品分析質(zhì)量檢查監(jiān)督組負(fù)責(zé)。樣品按單點(diǎn)樣進(jìn)行分析測(cè)試,土壤樣品分析指標(biāo)為As、B、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ge、Hg、I、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Se、Sr、V、Zn、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Corg、pH等,水樣分析指標(biāo)為pH、溶解性總固體、高錳酸鉀指數(shù)、總硬度、氟化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸根、Cr6+、Ba、Fe、K、P、Mn、As、Hg、Se、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、總氮等,農(nóng)產(chǎn)品分析指標(biāo)為Se、As、Hg、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、Ca、Fe、K、Mg、Mn、P、S、Ge、Sr、Li等。共采集各類樣品29.3萬件,獲得樣品分析數(shù)據(jù)760萬余個(gè)。分析測(cè)試結(jié)果均經(jīng)過中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域化探樣品分析質(zhì)量檢查監(jiān)督組驗(yàn)收合格。
在湖北省自然資源廳、相關(guān)市(州)、縣(市、區(qū))黨委政府及其部門的大力支持下,在湖北省地質(zhì)局各承擔(dān)單位的技術(shù)支撐和艱苦努力下,湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查取得了階段性的豐碩成果,富硒資源應(yīng)用成效顯著,為全省國(guó)土資源管理、耕地質(zhì)量提升、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和富硒產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面提供了重要的技術(shù)支撐。
全面獲取了調(diào)查區(qū)土壤、水、大氣干濕沉降、農(nóng)作物等多介質(zhì)多參數(shù)系統(tǒng)調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù),獲取了調(diào)查區(qū)土地多元素地球化學(xué)含量海量信息和多元素地球化學(xué)背景值,查明了調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)特征及土地多元素指標(biāo)地球化學(xué)空間分布規(guī)律。調(diào)查區(qū)高精度、翔實(shí)的基礎(chǔ)地球化學(xué)資料為基礎(chǔ)地質(zhì)研究、農(nóng)用地保護(hù)與利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、土壤污染防治、農(nóng)業(yè)種植規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品安全保障及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、富硒(鋅、鍶、鍺)土地資源開發(fā)利用等多方面提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
2.1.1土壤地球化學(xué)特征
調(diào)查區(qū)土壤元素含量受地貌條件、成土母質(zhì)、土壤類型、土地利用類型差異的影響,表現(xiàn)為多樣性(表2)??傮w以As、Co、B、F、Mn、Cu、Ni、F、Se、Cd、MgO等較為富集,而I、S、Cl、Sr、K2O、CaO、Al2O3、TFe2O3、Na2O相對(duì)貧乏,與中國(guó)土壤元素含量特征較相似,但Cd、Se、Mo元素表現(xiàn)最為富集,含量分別達(dá)到中國(guó)土壤元素含量中值的2.29倍、1.75倍、1.61倍。與世界土壤元素含量中值比較,調(diào)查區(qū)土壤中I、S、Cl、Sr、CaO、Al2O3、TFe2O3、Na2O含量較低,Ni、Mn、K2O、Corg、Se、Cd、Mo、N、P、Pb、SiO2含量略低,Zn、Cu含量接近世界土壤元素含量中值水平,而Hg、As、Co、B、Cr、F、Ge、MgO含量偏高。
表2 湖北省調(diào)查區(qū)土壤元素含量及背景值參數(shù)(n=215 659)Table 2 Soil element contents and background value parameters of study area in Hubei Province
2.1.2灌溉水地球化學(xué)特征
灌溉水指標(biāo)地球化學(xué)分布總體受區(qū)域地質(zhì)母體沉積環(huán)境、自然生態(tài)環(huán)境、人為環(huán)境污染以及自身化學(xué)性質(zhì)等復(fù)雜因素制約,從而表現(xiàn)出不同的變化特征。評(píng)價(jià)區(qū)共采集分析灌溉水樣2 774件,分析測(cè)試24項(xiàng)指標(biāo),各指標(biāo)含量特征值參數(shù)見表3。
參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—2018)和評(píng)價(jià)方法,對(duì)湖北省調(diào)查區(qū)進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),對(duì)農(nóng)用地土壤中重金屬環(huán)境元素進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)類別劃分,分為優(yōu)先保護(hù)類、安全利用類、嚴(yán)格管控類三大類。通過調(diào)查評(píng)價(jià),系統(tǒng)查明了調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量的新情況。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,調(diào)查區(qū)耕地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)總體良好,優(yōu)先保護(hù)類耕地面積為11 466.50 km2,占比75.98%;安全利用類面積為3 417.90 km2,占比22.65%;嚴(yán)格管控類面積為206.70 km2,占比1.37%。影響調(diào)查區(qū)土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)主要為Cd,其次為Cu、Ni,其余元素影響較小。調(diào)查區(qū)各單指標(biāo)和綜合土壤環(huán)境質(zhì)量面積情況見表4。
從成土母質(zhì)分析,鄂西地區(qū)黑色巖系分布廣泛,黑色巖系巖石中Cd、Cu、Ni等元素較富集,黑色巖系巖石通過風(fēng)化形成了區(qū)域性的Cd、Ni高背景土壤。鄂西地區(qū)土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)狀況主要是由于成土母質(zhì)影響,引起土壤中Cd、Cu、Ni富集,從而使得土壤中重金屬元素Cd、Cu、Ni超過風(fēng)險(xiǎn)篩選值,導(dǎo)致土壤為安全利用類,甚至嚴(yán)格管控類。
參照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T 0296—2016)[19]和評(píng)價(jià)方法,以土壤養(yǎng)分、土壤環(huán)境指標(biāo)為主,以大氣沉降物、灌溉水環(huán)境質(zhì)量為輔,綜合考慮與土地利用有關(guān)的各種因素,對(duì)湖北省調(diào)查區(qū)進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)指標(biāo)等級(jí)評(píng)價(jià)。
表3 湖北省調(diào)查區(qū)灌溉水指標(biāo)參數(shù)Table 3 Index parameters of irrigation water in Hubei Province
表4 湖北省調(diào)查區(qū)耕地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)分類面積Table 4 Classification area of heavy metal pollution riskin cultivated soil of study area in Hubei Province
優(yōu)質(zhì)的土地資源可以產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)高的農(nóng)產(chǎn)品。通過調(diào)查評(píng)價(jià),基本掌握了調(diào)查區(qū)土地資源的新優(yōu)勢(shì)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,調(diào)查區(qū)耕地土地質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級(jí)以一等(優(yōu)質(zhì))、二等(良好)、三等(中等)為主,面積分別為4 544.47 km2、5 295.40 km2和4 108.48 km2,占比分別為30.11%、35.09%和27.23%;四等(差等)面積為564.11 km2,占比3.74%;五等(劣等)面積為578.54 km2,占比3.83%。調(diào)查區(qū)不同土地利用類型土壤質(zhì)量綜合等級(jí)面積見表5。
調(diào)查區(qū)土壤質(zhì)量綜合等級(jí)分布總體表現(xiàn)為鄂西恩施地區(qū)、鄂西北十堰地區(qū)土壤綜合質(zhì)量較差,鄂北—漢江夾道一帶土壤質(zhì)量?jī)?yōu)良。恩施州大部分縣市、鄂西北十堰市竹山縣、襄陽市南漳縣土壤質(zhì)量綜合等級(jí)以三等(中等)為主,十堰市竹溪縣土壤質(zhì)量綜合等級(jí)以四等(差等)為主;鄂北—漢江夾道一帶土壤質(zhì)量?jī)?yōu)良,一等(優(yōu)質(zhì))和二等(良好)土壤大面積分布,占比在66.53%~94.26%,其中襄陽市宜城市、仙桃市、天門市、荊州市洪湖市、荊州市監(jiān)利縣、荊門市鐘祥市、荊門市沙洋縣、荊門市京山市、咸寧市嘉魚縣二等(良好)以上土壤占比均在70%以上。
通過調(diào)查研究,初步揭示了調(diào)查區(qū)耕地質(zhì)量變化的新趨勢(shì)。與以往資料對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)了一些必須引起高度關(guān)注的耕地環(huán)境質(zhì)量變化的新趨勢(shì):①重金屬元素在耕地土壤中的累積速率加快,尤其耕地重金屬鎘的累積已引發(fā)了部分地區(qū)生態(tài)效應(yīng)的變化,部分地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品安全性存在隱患,不容忽視;②對(duì)比發(fā)現(xiàn),部分地區(qū)耕地土壤酸化趨勢(shì)明顯加快,調(diào)查區(qū)耕地酸化土壤面積6 833.33 km2,占比45.27%,耕地土壤酸化面積在逐步擴(kuò)大,值得重視;③耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)減少變化,調(diào)查區(qū)耕地有機(jī)質(zhì)缺乏面積3 693.33 km2,占比24.46%,耕地肥力有變差趨勢(shì),必須正視。
表5 湖北省調(diào)查區(qū)不同土地利用類型土壤質(zhì)量綜合等級(jí)面積Table 5 Comprehensive grade area of soil quality in different land use types of study area in Hubei Province
參照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)中的硒等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià),湖北省調(diào)查區(qū)富硒土壤資源較為豐富,圈定富硒土壤耕地面積4 006.77 km2,其中:恩施地區(qū)、竹山縣和竹溪縣耕園草地普遍富硒,土壤硒資源優(yōu)勢(shì)明顯;潛江市、鐘祥市、監(jiān)利縣、仙桃市、洪湖市、天門市、京山市、沙洋縣、武穴市、蔡甸區(qū)等縣(市、區(qū))富硒土壤均有大面積分布且集中連片。
圈定富鋅土壤耕地面積4 273.03 km2。其中:洪湖市、潛江市和仙桃市土壤鋅資源豐富,富鋅土壤耕地面積分別為434.55 km2、442.13 km2和406.32 km2;恩施市、利川市土壤鋅資源次之,富鋅土壤耕地面積分別為371.22 km2和334.79 km2;天門市、鐘祥市、建始縣、宣恩縣、鶴峰縣富鋅土壤耕地面積>200 km2;京山市、監(jiān)利縣、巴東縣、咸豐縣富鋅土壤耕地面積>100 km2。
圈定富鍺土壤耕地面積5 618.73 km2。其中:利川市、潛江市、鐘祥市和恩施市土壤鍺資源豐富,富鍺土壤面積分別為593.43 km2、571.21 km2、556.99 km2和518.47 km2;巴東縣、洪湖市、咸豐縣、建始縣、仙桃市、宣恩縣、天門市和京山市土壤鍺資源次之,富鍺土壤耕地面積范圍為221.14~309.80 km2;來鳳縣、監(jiān)利縣、鶴峰縣、竹山縣、沙洋縣富鍺土壤耕地面積>100 km2。
建立了湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)化是保證土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查和成果有效轉(zhuǎn)化應(yīng)用的依據(jù)。在工作、實(shí)踐的基礎(chǔ)上,湖北省結(jié)合自身的特點(diǎn)和實(shí)際需求,先后編制發(fā)布《湖北省“金土地”工程工作細(xì)則(試行)》、《恩施州全域土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)暨土壤硒資源普查工作技術(shù)要求》、《湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)要求(試行)》、《村級(jí)土地質(zhì)量檔案建檔技術(shù)要求》等,提出三因素賦值方法、村級(jí)土地質(zhì)量檔案建檔方法,開發(fā)了土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)“智慧云”平臺(tái),不斷提高評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化。
建立了土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫,為土地資源管理從數(shù)量管理向數(shù)量、質(zhì)量及生態(tài)“三位一體”綜合管理轉(zhuǎn)變提供了科學(xué)依據(jù)。通過開展湖北省“金土地”工程數(shù)據(jù)庫建設(shè),首次建立了湖北省“金土地”工程數(shù)據(jù)庫平臺(tái),實(shí)現(xiàn)全省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)、管理和使用,形成一套完整的湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)字資料,統(tǒng)一了土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)尺度和方法技術(shù),嘗試與國(guó)土“一張圖”對(duì)接,有效服務(wù)于土地資源“三位一體”管護(hù),推進(jìn)“智慧湖北”信息化建設(shè)。
在調(diào)查評(píng)價(jià)成果數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,通過開展土地利用適宜性區(qū)劃,在基本農(nóng)田和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田劃定、耕層土剝離再利用、科學(xué)補(bǔ)肥、農(nóng)用地污染防治,以及農(nóng)用地保護(hù)與安全利用等六個(gè)方面提出了合理化建議,可為國(guó)土數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”管護(hù)和綠色農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)、土壤污染防治等工作提供支撐服務(wù)。
(1) 建議在基本農(nóng)田和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田劃定工作中,結(jié)合耕地環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整。在原劃定的基本農(nóng)田區(qū)和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田內(nèi),對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)區(qū),建議調(diào)出基本農(nóng)田和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田范圍;在原劃定的基本農(nóng)田區(qū)和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田外,能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要條件且土壤環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)良區(qū),建議調(diào)入基本農(nóng)田和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田范圍。
(2) 建議在耕層土剝離再利用時(shí),考慮耕地土壤pH值、重金屬超標(biāo)情況以及土壤有機(jī)質(zhì)含量等因素,對(duì)耕層土剝離適宜區(qū)、耕層土剝離限制區(qū)、耕層土剝離風(fēng)險(xiǎn)區(qū)區(qū)別對(duì)待利用。
(3) 建議按照聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織對(duì)土地的宜耕性從土壤養(yǎng)分的角度,按照高度適宜區(qū)、中等適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、勉強(qiáng)適宜區(qū)、暫時(shí)不適宜區(qū)、不適宜區(qū)6類分區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
(4) 建議按照《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》(NY/T 1118—2006),結(jié)合“金土地”工程獲取的農(nóng)用地圖斑養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù),按照缺什么補(bǔ)什么、缺多少補(bǔ)多少的原則,進(jìn)行科學(xué)補(bǔ)肥,減少化肥的使用量。
(5) 建議在農(nóng)用地污染防治方面,對(duì)無重金屬超標(biāo)的農(nóng)用地實(shí)施優(yōu)先保護(hù)政策;對(duì)有輕微、輕度和中度超標(biāo)的農(nóng)用地進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制,影響農(nóng)產(chǎn)品安全的區(qū)域應(yīng)納入污染防治,暫還未影響農(nóng)產(chǎn)品安全的區(qū)域加強(qiáng)管理;對(duì)已達(dá)到嚴(yán)重超標(biāo)程度的農(nóng)用地實(shí)施嚴(yán)格管控,及污染防治或土地利用調(diào)整,以保障農(nóng)產(chǎn)品安全。
(6) 建議建立農(nóng)用地分類管理清單,按優(yōu)先保護(hù)類、安全利用類和嚴(yán)格管控類三個(gè)類別進(jìn)行分類管理。對(duì)達(dá)到土地地球化學(xué)質(zhì)量一等、二等的耕地,且納入到基本農(nóng)田劃定區(qū)域,建議優(yōu)先劃定為永久基本農(nóng)田,實(shí)行嚴(yán)格保護(hù),確保其面積不減少、土壤環(huán)境質(zhì)量不下降;對(duì)達(dá)到土地地球化學(xué)質(zhì)量三等、四等的耕地,有輕度和中度超標(biāo)的,建議納入安全利用類管護(hù),采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施,降低農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn);對(duì)達(dá)到土地地球化學(xué)質(zhì)量三等、四等的耕地,存在重度超標(biāo),建議納入嚴(yán)格管控類管理,劃定特定農(nóng)產(chǎn)品禁止生產(chǎn)區(qū),制訂調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、土地用途變更、治理與修復(fù)計(jì)劃。
3.1.1服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)
湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查是落實(shí)湖北“一主引領(lǐng)、兩翼驅(qū)動(dòng)、全域協(xié)同”發(fā)展戰(zhàn)略、助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)鄉(xiāng)村振興的重點(diǎn)項(xiàng)目,項(xiàng)目成果可指導(dǎo)地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整,加快推進(jìn)區(qū)域優(yōu)勢(shì)土壤資源的開發(fā)利用,推動(dòng)區(qū)域優(yōu)質(zhì)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通過調(diào)查評(píng)價(jià),富硒土地資源利用有效地促進(jìn)了湖北省地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。富硒產(chǎn)業(yè)是以硒資源合理和可持續(xù)開發(fā)利用為基礎(chǔ)的新興大健康產(chǎn)業(yè),富硒農(nóng)業(yè)是功能農(nóng)業(yè),市場(chǎng)前景廣闊,潛力巨大。2013年以來,在湖北省委、省政府的支持下,各地積極開發(fā)利用硒資源,富硒產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。截至2018年底,全省富硒產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到650億元,從事富硒產(chǎn)業(yè)的企業(yè)1 500余家,擁有富硒商標(biāo)471個(gè),形成了恩施州、江漢平原兩大增長(zhǎng)極。建立了硒資源開發(fā)聯(lián)席會(huì)議制度,發(fā)布了富硒產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃,成立了一系列富硒研究平臺(tái),建成了一批富硒產(chǎn)業(yè)基地,創(chuàng)建了“硒博會(huì)”展會(huì)品牌。
3.1.2服務(wù)國(guó)土空間規(guī)劃
國(guó)土空間規(guī)劃編制對(duì)貫徹新時(shí)期高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義,國(guó)土空間規(guī)劃編制需要開展生態(tài)紅線劃定、基本農(nóng)田劃定、城市開發(fā)邊界劃定、國(guó)土空間保護(hù)現(xiàn)狀評(píng)估、基礎(chǔ)信息“一張圖”平臺(tái)建設(shè)、“多規(guī)合一”數(shù)據(jù)整合、資源環(huán)境承載力和國(guó)土空間適應(yīng)性評(píng)價(jià)等專題研究,并且還需對(duì)地方人口結(jié)構(gòu)、自然資源資產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等情況以及政府財(cái)務(wù)和地質(zhì)環(huán)境等狀況的專題進(jìn)行研究。截至2018年底湖北省全面完成了全省26個(gè)縣市1∶50 000區(qū)域土壤地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域地表水和淺層地下水地球化學(xué)、區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品調(diào)查等工作,編制了全區(qū)土地利用、土水污染等圖件,從空間區(qū)域尺度上獲取了全省以農(nóng)業(yè)、地質(zhì)為主導(dǎo)的系統(tǒng)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)信息,為湖北省國(guó)土空間規(guī)劃提供了豐富翔實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
3.1.3服務(wù)國(guó)土科學(xué)化管理
國(guó)土管理是對(duì)國(guó)土資源開發(fā)利用的組織、協(xié)調(diào)和監(jiān)督,其目的是提高國(guó)土資源的利用率,保持國(guó)土資源持續(xù)開發(fā)利用,充分發(fā)揮國(guó)土整治的經(jīng)濟(jì)效益。土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,既是地質(zhì)調(diào)查服務(wù)國(guó)土資源管理的支撐點(diǎn),也是土地管理與地質(zhì)工作深度融合的突破點(diǎn)。湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目在實(shí)施過程中,研發(fā)了“湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查樣品采集系統(tǒng)和采集數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”,這是利用新一代信息技術(shù)構(gòu)建的基于大數(shù)據(jù)的地質(zhì)調(diào)查工作系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將采樣工作、質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)整理入庫等工作通過云端聯(lián)系起來,實(shí)時(shí)掌握各部門及各單位人員工作質(zhì)量及進(jìn)度,監(jiān)控樣品采集的到點(diǎn)情況,服務(wù)于國(guó)土管理部門對(duì)土地質(zhì)量調(diào)查過程質(zhì)量的監(jiān)控,其實(shí)時(shí)、可靠、精準(zhǔn)的信息為各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量提供了保障,提高了其工作效率。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過將數(shù)據(jù)系統(tǒng)錄入,能夠快速地實(shí)現(xiàn)智能分類和查找,提高國(guó)土管理部門對(duì)數(shù)據(jù)信息的管理及使用效率,實(shí)現(xiàn)其對(duì)全省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度,促進(jìn)土地調(diào)查信息化。
3.1.4服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)
在服務(wù)支撐生態(tài)文明建設(shè)方面,土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。通過調(diào)查評(píng)價(jià),查明了湖北省土地質(zhì)量變化情況和污染土地分布規(guī)律,保障了土地質(zhì)量和生態(tài)安全,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。據(jù)全省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果顯示,調(diào)查區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量總體良好,但中度—重度污染土壤仍占有一定數(shù)量的面積,土壤環(huán)境質(zhì)量安全形勢(shì)不容樂觀。各級(jí)地方政府正積極利用全省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果,有效開展土壤污染防治工作。如恩施市根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的大面積黑色巖系風(fēng)化造成的土壤重金屬鎘元素超標(biāo)現(xiàn)象,提出提高土壤pH、增施有機(jī)肥和調(diào)節(jié)土壤Eh等一系列降低土壤鎘元素活性的方法;京山市根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)污染區(qū)域大多位于丘陵區(qū)、林地內(nèi)的現(xiàn)象,提出由政府組織在污染區(qū)內(nèi)種植對(duì)重金屬元素吸收較好但不進(jìn)入人類食物鏈的植物,有效改善土壤質(zhì)量,并加強(qiáng)對(duì)工業(yè)廢水、廢氣、礦業(yè)固體廢棄物等綜合治理和利用;武漢市蔡甸區(qū)根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)土壤中有重金屬污染元素,主要包括汞、鎘、鉛、鉻、砷等生物毒性顯著元素的現(xiàn)象,提出采用工程、化學(xué)、生物和農(nóng)業(yè)等方法開展重金屬污染治理。
3.1.5服務(wù)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略
依托湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果,通過土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)及特色優(yōu)勢(shì)資源評(píng)價(jià)與地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有機(jī)結(jié)合,推進(jìn)當(dāng)?shù)靥厣珒?yōu)勢(shì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園建設(shè),以“富硒、富鍶、富鋅、綠色”提升地方特色農(nóng)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,增加農(nóng)民收入,有效實(shí)現(xiàn)貧困村農(nóng)民脫貧致富,服務(wù)于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。比如:恩施市板橋鎮(zhèn)大山頂村為省級(jí)重點(diǎn)龍頭企業(yè)——湖北巨鑫集團(tuán)的白蘿卜種植基地,該村生產(chǎn)的天然高山反季節(jié)白蘿卜已成為沃爾瑪超市、北京首航超市、宜昌北山超市等多家連鎖超市的蔬菜供應(yīng)基地,“金土地”工程成果顯示白蘿卜樣品硒含量達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)15倍,表明該村具有優(yōu)質(zhì)富硒白蘿卜種植潛力;“金土地”工程成果顯示在恩施新塘鄉(xiāng)雙河居委會(huì)、下壩村一帶白菜樣品硒含量達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)7倍,表明該區(qū)域具有特色天然富硒高山白菜的種植優(yōu)勢(shì);沐撫辦事處、營(yíng)上村一帶富硒茶葉優(yōu)勢(shì)也非常明顯;京山縣通過實(shí)施“金土地”工程項(xiàng)目,以京山縣孫橋鎮(zhèn)胡家棚貧困村為示范區(qū),積極培育貧困村特色富硒稻米產(chǎn)業(yè),通過企業(yè)溢價(jià)(富硒農(nóng)產(chǎn)品增值部分)收購(gòu)反哺農(nóng)民,達(dá)到農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、農(nóng)民增收的目的。
湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作未來將重點(diǎn)圍繞服務(wù)自然資源管理、生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興需要,踐行山水林田湖草是生命共同體的發(fā)展理念,革新調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù),創(chuàng)新成果表達(dá)方式,強(qiáng)化調(diào)查與研究融合,提高調(diào)查成果質(zhì)量,加快推進(jìn)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作,實(shí)現(xiàn)湖北省全域土地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”的綜合調(diào)查與評(píng)價(jià),更好地服務(wù)自然資源管理工作。
3.2.1調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)革新
現(xiàn)有土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)方法還不能完全做到高效、快速,往往實(shí)施周期較長(zhǎng),難以滿足國(guó)土空間規(guī)劃和自然資源管理的需求,這就要求充分利用地球化學(xué)、遙感等先進(jìn)技術(shù),對(duì)已有的調(diào)查評(píng)價(jià)方法進(jìn)行技術(shù)革新,強(qiáng)化智能信息處理技術(shù),形成土地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”的綜合調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù),提升調(diào)查評(píng)價(jià)工作質(zhì)量。
3.2.2成果表達(dá)創(chuàng)新
現(xiàn)有土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果表達(dá)偏重于技術(shù)規(guī)范型,不能完全滿足現(xiàn)代土地資源管理需求,需要結(jié)合耕地保護(hù)、數(shù)量質(zhì)量生態(tài)管護(hù)、生態(tài)修復(fù)等不同技術(shù)要求,改變成果表達(dá)方式,提高土地資源調(diào)查直接支撐服務(wù)土地資源管理的能力和水平。
3.2.3“金土地”工程實(shí)施
湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作尚未達(dá)到全覆蓋,不利于政府土地利用管理決策規(guī)劃和優(yōu)勢(shì)資源的開發(fā)利用,未來需要進(jìn)一步加大土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作,繼續(xù)實(shí)施“金土地”工程,實(shí)現(xiàn)湖北省1∶5萬調(diào)查評(píng)價(jià)全覆蓋。
3.2.4調(diào)查與研究融合
充分運(yùn)用土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查大數(shù)據(jù),研究人類活動(dòng)與自然環(huán)境的交互作用,揭示土地資源開發(fā)利用和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的主導(dǎo)因素,圍繞國(guó)土空間統(tǒng)籌規(guī)劃、自然資源綜合管護(hù)、生態(tài)空間整體保護(hù)修復(fù)的重大科學(xué)命題,開展耕地種植適宜性研究和種植區(qū)劃研究、配方施肥研究、生態(tài)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)模型研究、耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究、后備耕地調(diào)查和土地的綜合利用研究、富硒關(guān)鍵技術(shù)研究等,不斷拓展土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查服務(wù)領(lǐng)域。
(1) 系統(tǒng)查明調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量的新情況。調(diào)查區(qū)優(yōu)先保護(hù)類耕地面積占比75.98%,安全利用類面積占比22.65%,嚴(yán)格管控類面積占比1.37%,影響湖北省耕地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)主要為Cd元素。
(2) 基本掌握調(diào)查區(qū)土地資源的新優(yōu)勢(shì)。發(fā)現(xiàn)一批適宜種植名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)土地,恩施地區(qū)、竹山縣和竹溪縣耕園草地普遍富硒,江漢平原富硒土壤有大面積分布且集中連片,土壤硒資源優(yōu)勢(shì)明顯,為湖北省富硒鋅鍺等優(yōu)質(zhì)土地資源開發(fā)利用提供了靶區(qū),為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展注入了新動(dòng)力。
(3) 初步揭示調(diào)查區(qū)耕地質(zhì)量變化的新趨勢(shì)。重金屬元素在耕地土壤中的累積速率加快,尤其是耕地重金屬鎘的累積已引發(fā)部分地區(qū)生態(tài)效應(yīng)的變化,部分地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品安全性存在隱患,不容忽視;部分地區(qū)耕地土壤酸化趨勢(shì)明顯加快,耕地土壤酸化面積在逐步擴(kuò)大,值得重視;耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)減少變化,部分耕地肥力有變差趨勢(shì),必須正視。
(4) 創(chuàng)新耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)方法技術(shù)的新體系。研發(fā)了“湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查樣品采集系統(tǒng)和采集數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”,搭建了湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫和村級(jí)土地質(zhì)量檔案數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),形成了湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)要求,統(tǒng)一了湖北省土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),科技助力得到充分體現(xiàn)。
(5) 提出土地利用科學(xué)合理化的新建議。開展土地利用適宜性區(qū)劃,并從基本農(nóng)田和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田劃定選區(qū)調(diào)整、耕層土剝離再利用、科學(xué)補(bǔ)肥、耕地種植適宜性、農(nóng)用地污染防治和分類管理等6個(gè)方面提出科學(xué)合理化意見建議。
致謝:本文是一項(xiàng)集體研究成果,相關(guān)研究得到湖北省自然資源廳、湖北省地質(zhì)局及所屬項(xiàng)目承擔(dān)單位的大力支持,在此致以誠(chéng)摯的謝意。