引用本文
刘红樱, 姜月华, 杨辉, 许乃政, 杨国强, 金阳. 长江经济带土壤质量评价及产地适宜性初步研究[J].中国地质调查, 2019,6(5): 50-63.
LIU Hongying, JIANG Yuehua, YANG Hui, XU Naizheng, YANG Guoqiang, JIN Yang. Preliminary study on soil quality assessment and producing area suitability in Yangtze River Economic Zone[J].Geological Survey of China, 2019,6(5): 50-63.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2019.05.06
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长江经济带土壤质量评价及产地适宜性初步研究
刘红樱, 姜月华, 杨辉, 许乃政, 杨国强, 金阳
中国地质调查局南京地质调查中心,南京 210016

第一作者简介: 刘红樱(1966—),男,研究员,主要从事环境地学方面的工作。Email: 893627017@qq.com。

收稿日期: 2019-05-08
基金资助: 中国地质调查局“长江经济带地质环境综合调查工程(编号: GP2015-03-02)”和“长三角南京、上海、温州城镇规划区1:5万环境地质调查(编号: DD20160246)”项目联合资助
摘要

开展土壤质量评价对科学划定永久基本农田及统筹优化农业生产布局具有重要指导意义。本文采用内梅罗综合污染指数法、分级法、累积频率法和综合判定法,参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 15618—2018)和《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391—2013),对长江经济带土壤重金属污染、酸碱度、有益元素丰缺和绿色农产品产地适宜性进行评价。研究区土壤质量总体良好,清洁土壤面积34.84万km2,其重金属含量继承了自然背景特征; 三级及以下土壤面积6.94万km2,呈斑块及星点状分布于赣东北、赣南、湖南长沙—郴州一带、沿江及贵阳、昆明等地,其重金属为自然富集或受矿业开发、煤炭和石油的燃烧及工业“三废”排放的影响。酸性土壤面积33.56万km2,分布于江西、湖南、宁波—台州沿海和金华衢州盆地,碱性土壤面积15.69万km2,分布于苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线,其土壤酸碱度与土壤类型有关。土壤有益元素丰缺与第四系沉积物成土母质有关,土壤有益元素适量及以上区域面积34.44万km2,分布于四川阿坝、成都盆地、环洞庭湖、环鄱阳湖、安徽沿江、苏北沿海和杭嘉湖平原; 土壤有益元素缺乏区面积13.89万km2,分布于赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等地。绿色农产品产地最适宜区、适宜区和不适宜区面积分别为22.49万km2、18.78万km2和18.28万km2。依据区内绿色农产品产地适宜性、土壤环境质量和立地条件划分出7片永久农田保护建议区。

关键词: 绿色农产品产地适宜性; 土壤质量; 重金属污染; pH值; 有益元素; 长江经济带
中图分类号:S159.2;X142 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2019)05-0050-14
Preliminary study on soil quality assessment and producing area suitability in Yangtze River Economic Zone
LIU Hongying, JIANG Yuehua, YANG Hui, XU Naizheng, YANG Guoqiang, JIN Yang
Nanjing Geological Survey Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, China
Abstract

It is of great significance to carry out soil quality assessment for the delimiting of the permanent basic farmland and overall optimization of agricultural production layout. Nemerow comprehensive pollution index, grading, cumulative frequency and integrated decision method were adopted in this paper, and Risk Control Standard for Soil Contamination of Agricultural Land (GB 15618-2018 ) and Green Food- Environmental Quality for Production Area (NY/T391-2013) were chosen as reference. The heavy metals, pH values, beneficial elements abundance-deficiency and producing area suitability for green agricultural products were evaluated in Yangtze River Economic Zone. The land quality of the study area is generally good, and the clean land area is 348 400 km2. The heavy metals content of the soil inherits the characteristics of natural background. The land area of and below the third stage is 69 400 km2, distributed in star-shaped plaques in Northeast and South Jiangxi, Changsha-Chenzhou area of Hunan, along the river and Guiyang, Kunming and other places. Their heavy metals enrichment was caused by natural factors or mining development, combustion of coal and oil and industrial three wastes emission. Acidic soil area is 335 600 km2, mainly distributed in Jiangxi, Hunan, Ningbo-Taizhou coastal region and Jinhua-Quzhou Basin. Alkaline soil area is 156 900 km2, mainly distributed in North Jiangsu Plain, around Dongting Lake area, Chengdu Plain and the area along the Yangtze River. Soil acidity and alkalinity is related to soil type. Abundance-deficiency of beneficial elements in soils is related to the soil parent material of Quaternary sediments, and the moderate-high area of beneficial elements is 344 400 km2, mainly distributed in Sichuan Aba, Chengdu Basin, around Dongting Lake, around Poyang Lake, Anhui Province along Yangtze River, North Jiangsu coastal region and Hangzhou-Jiaxin-Huzhou Plain. Deficiency area of beneficial elements is 138 900 km2, distributed in South Jiangxi, Jianghuai, Northeast Hubei and Yunnan Yuxi and other places. The most suitable area, suitable area and unsuitable area for green agricultural products are about 224 900 km2, 187 800 km2 and 182 800 km2 respectively. According to the producing area suitability for green agricultural products, cultivated land quality and site condition in the region, 7 pieces of permanent farmland protection proposal areas are established.

Keyword: producing area suitability of green agricultural produets; soil quality; heavy metals pollution; pH value; beneficial elements; Yangtze River Economic Zone
0 引言

长江经济带具有丰富的农业生物资源, 大农业的基础地位也居全国首位, 沿江省市的粮棉油产量占全国的40%以上, 是我国最发达的地区之一, 也是我国今后15 a经济增长潜力最大的地区, 其土壤质量状况对区域农产品安全和生态环境有重要影响。因而, 开展长江经济带土壤质量评价及产地适宜性研究可为区域国土空间规划与用途管制、生态保护与修复、基本农田划定、城市边界划定、生态保护区划定提供依据, 具有重要的理论和实践意义[1, 2]。

自20世纪60年代以来, 世界上已开展近38项大规模的区域地球化学环境调查研究计划[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13], 这些计划的主要目的是为资源环境研究提供基础资料。70年代, 苏联在其西北地区进行了广泛的农业地球化学调查。1980— 1986年, 芬兰、挪威、瑞典联合对北苏诺斯坎迪亚进行了地球化学填图, 美国和加拿大也进行了类似的大规模区域地球化学环境调查研究工作[14]。90年代以来, 由于环境问题日益突出, 俄罗斯于1991年提出了“ 俄罗斯地质生态学和俄罗斯地球化学填图” 计划(1991— 2005年), 主要研究内容为生态环境评价、土地合理利用、解决自然和人为环境问题。西欧各国经过长达8 a的研究, 提出了“ 21世纪西欧地球化学填图” 的基本方案[3, 6, 10, 11, 13, 14]。日本、印度、波兰、捷克、斯洛伐克、立陶宛、越南、印度尼西亚、尼泊尔、韩国、罗马尼亚、肯尼亚、津巴布韦、所罗门群岛、塞拉利昂、斯威士兰和玻利维亚等国家针对各自不同的问题, 也广泛开展了区域土壤地球化学调查与研究[3]。随着以土壤为主的环境介质的增加, 密度的提高, 分析元素或指标的增多, 规模的扩大, 土壤环境地球化学调查评价的内容和应用服务范围也在不断拓展, 从以自然环境为主到自然和人为环境并重。

涉及长江经济带的土壤环境质量调查评价与研究始于20世纪60年代, 1985年以前进行了2次全国性土壤普查, 编制了1:150万和1:100万系列图件[15, 16, 17, 18, 19]。20世纪七八十年代, 农牧渔业部环境保护科研监测所组织了科研、高校、环保等二十几个主要单位, 在上海、四川、贵州、浙江、江苏等地进行了农业土壤部分元素背景值调查研究, 至1990年全区土壤背景值的调查研究全部完成[20, 21, 22, 23]。自20世纪90年代以来, 农业环境地球化学调查与研究工作受到重视, 长江经济带浙江等地开展了1:20万农业环境地球化学调查, 取得了显著成果[24, 25, 26, 27, 28, 29], 为农业土壤的改良、土壤肥力的提高、农作物产量的增加及环境保护等提供了多方面可靠资料。但由于受科学技术手段的制约, 采样介质较单一, 分析测试元素或指标较少, 范围也较局限, 对长江经济带而言, 缺乏区域性土壤质量调查研究。因此, 1999— 2014年, 在原国土资源部的领导和财政部的支持下, 中国地质调查局会同长江经济带9省2直辖市人民政府及其原国土资源主管部门, 组织协调相关单位开展区域内1:25万多目标地球化学调查, 总面积为59.54万km2, 通过系统采集全区浅、深层土壤并结合岩石、水和动植物等样品进行元素全量和化学形态、理化性质等地球化学指标的分析测试与综合研究, 以查明区内这些元素或指标的分布规律和变化特征, 形成长江经济带土壤质量总体状况和适宜性的初步认识和基本判断, 为保护区内生态环境、科学划定永久基本农田和统筹优化农业生产布局提供基础数据和科学依据。

1 调查区地质环境背景

长江经济带覆盖上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川、重庆、云南、贵州11个省(直辖市), 面积为205.89万km2。2017年长江经济带各省(直辖市)主要土地利用类型面积统计见表1。长江经济带包括长三角经济区、皖江经济带、长江中游城市群(鄱阳湖生态经济区、武汉城市群和长株潭城市群)和长江上游城市群(成渝经济区和滇黔城市群), 地跨我国地貌分区的三大阶梯, 地形地貌复杂多样、类型齐全。从空间分布来看, 大致以十堰— 邵阳一线为界, 西部主要为山地地貌, 东部主要为平原台地地貌。西部大致以广元— 丽江一线为界, 以西主要为极高— 高海拔山地, 以东主要为中高— 中海拔山地; 东部地区大致以邵阳— 南京一线为界, 以南主要为中、低海拔山地, 以北以平原为主, 间夹台地地貌[30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39]。

表1 2017年长江经济带各省(直辖市)主要土地利用类型面积统计 Tab.1 Area statistics of the major land utilization situation of the provinces and municipalities in Yangtze River Economic Zone in 2017

区内土壤按土壤类型可划分为水稻土、红壤、紫色土、黄壤、潮土、粗骨土、石灰土、黄棕壤、滨海盐土、棕壤、砖红壤、赤红壤、燥红土、砂姜黑土、火山灰土、黄褐土、褐土、冷漠土、棕漠土、寒冻土、泥炭土、酸性硫酸盐盐土22种, 分布最广的土类为水稻土、红壤、紫色土、黄壤等[40, 41, 42, 43, 44]。

长江经济带由华北陆块(南缘)、秦-祁-昆造山系(东段)、扬子陆块、江绍— 萍乡— 郴州对接带、华夏造山系和羌塘— 三江造山系六大构造单元组成, 其沉积环境、岩浆作用、变质作用和构造作用均不相同[45, 46, 47, 48, 49](图1)。

图1 长江经济带地质环境背景图Fig.1 Geological structure sketch of Yangtze River Economic Zone

2 数据资料来源

数据资料依据长江经济带上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重庆、四川、云南、贵州9省2直辖市共59.54 万km2的表层土壤Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、F、S、Se、Ag、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Ce、Cl、Co、Ga、Ge、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、P、Rb、Sb、Sc、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zr、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TC、Org.C、pH值共54个元素或指标的高精度定量分析数据及其对应的地貌、土壤和土地利用类型数据。

表层土壤采样密度为1个点/km2(1 500亩), 采样深度为0~20 cm, 4 km2组合一个分析样, 其中采用冷蒸气原子荧光光谱法分析Hg, 等离子体质谱法分析Cd、Pb、Co、Ga、La、Mo、Nb、Sb、Sc、Th、Tl、U、W和Y, 或激光荧光法分析U, 氢化物-原子荧光光谱法分析As、Ge、Sb和Se, 发射光谱法分析Pb、Ag、B、Mo、Sn和Au, 示波极谱法分析Mo和W, 石墨炉原子吸收光谱法分析Au、Cd和Tl, 等离子体光学发射光谱法分析Ba、Be、Bi、Ce、Co、Cr、Cu、Li、Mn、P、Ni、Sr、Ti、V、Na2O、CaO、MgO和Zn, X射线荧光光谱法分析Br、Ce、Cl、Mn、Nb、Rb、S、Sr、Y、Zr、SiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O, 离子选择性电极法分析F, 分光光度法或催化比色法分析I, 凯式法或酸碱容量法分析N, 氧化热解-电导法分析TC和Org.C, 或非水滴定测TC, 或硫酸亚铁铵容量法分析Org.C, 电位法或pH计测pH值。

3 土壤质量评价方法
3.1 土壤环境质量评价

依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB 15618— 2018)等相关标准[50, 51], 以2 km× 2 km网格为评估单元, 采用内梅罗综合污染指数法[52]进行土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn共8种重金属元素的环境质量综合评价[20, 21, 22, 23, 52, 53, 54, 55, 56, 57]:

式中: I为内梅罗综合污染指数; Pi为土壤中i元素标准化污染指数, Pi=Ci/Si, Ci为土壤中i元素的实际浓度, Si为i元素的评价标准; n为元素个数; Pi最大为所有元素污染指数中的最大值。

按照具体评估单元内梅罗综合污染指数≤ 0.7、> 0.7~1.0、> 1.0~2.0、> 2.0~3.0及> 3.0将土壤划分为优级(清洁区)、一级(较清洁区)、二级(轻度污染区)、三级(中度污染区)、四级(重度污染区)5类。清洁区为自然、农业种植保护区; 较清洁区为一般农业种植区; 轻度污染区为林地及耐污农作物种植区; 中度污染区为不宜农业种植区; 重度污染区为修复、治理区。

3.2 土壤酸碱度划分

按照2 km× 2 km评估单元土壤pH值≤ 4.5、> 4.5~5.5、> 5.5~6.5、> 6.5~7.5、> 7.5~8.5、> 8.5~9.5、> 9.5将土壤划分为强酸性、酸性、弱酸性、中性、弱碱性、碱性和强碱性7类[58, 59, 60, 61, 62, 63]。强碱性土壤大多数植物难以生长; 碱性土壤不利于植物生长; 弱碱性土壤Fe、B、Cu、Mn、Zn等元素易短缺; 中性土壤养分有效性高, 最利于植物生长; 弱酸性土壤养分有效性较高, 有利于植物生长; 酸性土壤P、K、Ca、Mg等元素易缺失; 强酸性土壤重金属易活化, 可种植林木及耐污作物。

3.3 土壤有益元素丰缺评价

按照2 km× 2 km评估单元, 选择影响土壤肥力和环境健康的表层土壤N、C、P、K、S、Ca、Mg、Cl、B、Fe、Si、Mn、Mo、V、Zn、Cu、Co、I、F和Se 共20种元素[3, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74]作为丰缺评价指标, 对所有指标进行归一化数据累加处理, 再对所有样品的累加数据进行分组统计累积频率, 以累积频率25%、50%和75%为界限, 划分出有益元素缺乏区、相对缺乏区、适量区和相对丰富区。相对丰富区可发展特色高效农业; 适量区可发展绿色农业; 相对缺乏区可发展基本农业, 针对性补充营养元素和有益元素; 缺乏区可补充肥力元素、营养元素和有益元素, 选择适种农作物。

3.4 绿色农产品产地适宜性评价

依据《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391— 2013)等相关标准[75, 76], 以2 km× 2 km网格为评估单元, 根据土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量及有机质、全氮等养分指标, 评价土壤种植绿色农产品的环境适宜性。当土壤环境质量达到一级标准, 满足绿色食品产地环境要求, 且土壤有机质、全氮含量达到Ⅱ 级或以上, 则判定该单元符合AA级绿色食品土壤要求, 为最适宜区(AA级); 若土壤环境质量达到一级标准, 但土壤有机质、全氮含量低于Ⅱ 级, 则判定该单元为A级绿色食品土壤, 为适宜区(A级); 若土壤环境质量未达到一级标准, 则判定该单元为B级土壤, 为不适宜区(B级)。

4 结果与讨论
4.1 土壤环境质量评价

长江经济带平原丘陵区土壤质量总体良好, 清洁土壤面积34.84万km2, 约占总面积的58.51%, 其中优级土壤面积15.40万km2, 大面积分布于苏北、江淮、江汉平原和成都平原等地区。三级及以下土壤面积6.94万km2, 呈斑块及星点状分布于赣东北、赣南、湖南长沙— 郴州一带、沿江及贵阳、昆明等地(表2、图2)。

表2 长江经济带土壤环境质量评价分区面积统计 Tab.2 Area statistics of soil environmental quality evaluation zoning in Yangtze River Economic Zone

图2 长江经济带平原丘陵区土壤环境质量评价分区Fig.2 Soil environmental quality evaluation zoning in plain-hill region of Yangtze River Economic Zone

岩石和矿物作为土壤的基本物源, 是土壤中元素含量与分布的基本决定因素[77, 78]。平原区第四系地层主要为下更新统、中更新统、上更新统和全新统, 在地貌上为平原和台地, 分布大面积的农田。低山丘陵地带主要分布中、下更新统, 从地形地貌上看, 主要以丘陵、岗地为主, 在这套地层分布的区域中主要以小面积林地为主, 生长灌木、乔木和杂草等植物, 局部也有少量面积不大的农田分布, 且多以旱田为主。由于这些岩石的表生风化蚀变、迁移和分散, 元素进入土壤, 因此在元素组成方面的相似性是完全可以预期的, 推断苏北、江淮、江汉和成都等平原地区土壤重金属含量继承了自然背景特征。沿江地区主要为上更新统和全新统冲积层, 土壤中Cr、Ni、Pb、As、Cu、Zn、Cd呈现高背景特征也为自然富集, 其中Cd含量范围为0.074~90.9 mg/kg, 平均含量为0.257 mg/kg, 为全区的1.4倍。

此外, 矿产也是重金属污染源。煤和铜铅锌矿是Pb、Zn、Cd、Cu、As等的物质源, 黄铁矿和金矿是As、Hg等的物质源, 石棉和蛇纹岩富含Cr、Ni、Cu、Zn等[66, 77, 78]。而赣东北、赣南、湖南长沙— 郴州一带、贵阳、昆明等地大都为重要矿集区, 分布有大量矿产, 包括铜、铅锌、赤铁矿、磁铁矿、含铜黄铁矿、金、镍及煤、石灰岩白云岩、石棉、蛇纹岩、石墨等。矿产的采选冶过程必然使重金属在地表的分布得到叠加改造, 影响区内土壤[79]。一般煤中Pb含量为25 mg/kg, 但冶炼厂附近土壤Pb含量为几十至几百mg/kg, 机动车尾气和道路尘Pb含量高达1 250和811 mg/kg[66, 77, 78]。因此, 推断部分城市和工业区的星点状土壤Pb、Hg、Cd等富集, 主要来源于煤炭和石油的燃烧及工业“ 三废” 排放等。

4.2 土壤酸碱度状况

长江经济带平原丘陵区酸性土壤的面积为33.56万km2, 约占总面积的56.37%, 大面积分布于江西、湖南、宁波— 台州沿海和金华衢州盆地, 斑块状分布于长三角长江以南、安徽江淮之间、湖北、重庆、贵州、云南和四川; 碱性土壤的面积为15.69万km2, 约占总面积的26.35%, 主要分布于苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线, 其中强碱性土壤呈稀散斑点状(表3、图3)。

表3 长江经济带土壤酸碱度评价分区面积统计 Tab.3 Area statistics of soil acidity-alkalinity distribution in Yangtze River Economic Zone

图3 长江经济带平原丘陵区土壤酸碱度评价分区Fig.3 Distribution of soil acidity-alkalinity in plain-hill region of Yangtze River Economic Zone

土壤酸碱度与土壤类型有关, 其中红壤、砖红壤、赤红壤、黄壤、黄棕壤、燥红土和水稻土为弱酸性— 酸性, 而滨海盐土、潮土、石灰土、黄褐土和褐土等为弱碱性— 碱性。江西、湖南、宁波— 台州沿海和金华衢州盆地为红壤分布区, 土壤为酸性; 苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线为滨海盐土、潮土分布区, 土壤为碱性。

土壤酸化是土壤中潜在的“ 化学定时炸弹” 触爆的主要因素之一, 对重金属元素的活动性及农作物对重金属的吸收具有重要影响, 应引起关注。

4.3 土壤有益元素丰缺状况

长江经济带平原丘陵区土壤有益元素适量及以上区域面积34.44万km2, 约占总面积的54.88%, 主要分布于四川阿坝、成都盆地、环洞庭湖、环鄱阳湖、安徽沿江、苏北沿海和杭嘉湖平原; 其中富硒农用地1.224万km2, 主要分布于成都平原、江汉平原、鄱阳湖平原、太湖平原和金衢盆地等地, 湖北、浙江、江西、湖南、安徽、四川等省的富硒农用地面积均在1 000 km2以上。土壤有益元素缺乏区面积13.89万km2, 约占总面积的22.13%, 主要分布于赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等地(表4、图4)。

表4 长江经济带土壤有益元素综合评价分区面积统计 Tab.4 Area statistics of comprehensive evaluation zoning of soil beneficial elements in Yangtze River Economic Zone

图4 长江经济带平原丘陵区土壤有益元素综合评价分区Fig.4 Comprehensive evaluation zoning of soil beneficial elements in plain-hill region of Yangtze River Economic Zone

一般来说, 从山前至滨海区第四系沉积物成土母质有从残积-坡积、坡积-洪积、冲积-洪积、冲积(或冲积-湖积)到冲积-海积的变化规律, 土壤有益元素丰缺与此有关。残坡积层中B、N、S、Se、C、TOC含量较低, Fe含量较高; 四川阿坝和成都盆地等洪坡积环境中N、S、K、Org.C、I、Mn、Zn、Mo、Se含量较高, B含量较低; 赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等冲洪积环境中P、S、Zn、K、Ca、Mg、C、TOC含量均较低; 环洞庭湖和环鄱阳湖等湖相沉积环境中N、S、TOC含量较高; 苏北沿海等冲海积-海积沉积环境中Cl、I、P、Ca、Mg含量较高, Se、Fe、TOC含量较低[67, 68]。

4.4 绿色农产品产地适宜性评价

研究区内绿色农产品产地最适宜区(AA级)大面积连片分布, 分布面积22.49万km2, 约占总面积的37.77%。其主要位于四川省成都平原、眉山市、乐山市、简阳市、资阳市、遂宁市、内江市、绵阳市以及平武县等地; 云南省玉溪市新平县境内部和昆明市以东的宜良县东部; 贵州省贵阳市东南与黔南州龙里县及贵阳市息烽县西北地区; 鄱阳湖及周边经济区、吉安市及赣州市兴国县、赣州市于都县、赣州市瑞金县和赣州市信丰县等地区; 湖北省绝大部分地区; 洞庭湖平原的东西两侧和郴州市的东部地区; 安徽江淮平原、宣城郎溪广德地区和长江安徽段上游; 江苏省里下河平原、南通的海安市和如皋市周边以及苏锡常大部分地区; 浙江杭嘉湖平原、金衢盆地和宁台沿海平原区(表5、图5)。

表5 长江经济带绿色农产品产地适宜性评价分区面积统计 Tab.5 Area statistics of producing area suitability evaluation zoning of green agricultural products in Yangtze River Economic Zone

图5 长江经济带平原丘陵区绿色农产品产地适宜性评价分区Fig.5 Producing area suitability evaluation zoning of green agricultural products in plain-hill region of Yangtze River Economic Zone

绿色农产品产地适宜区(A级)的分布面积为18.78万km2, 约占总面积的31.53%。其主要分布于四川省成都平原以东、资阳市、简阳市、遂宁市以及绵阳以南地区; 重庆市西北部潼南县地区和重庆市东部长江沿岸地区; 长江湖北段下游; 安徽合肥周边地区和淮北平原; 江苏苏北平原和宁溧丘陵地区; 浙江杭州湾地区和丽水盆地(表5、图5)。

绿色农产品产地不适宜区(B级)分布面积18.28万km2, 约占总面积的30.70%。其主要分布于四川省什邡— 绵竹— 安县— 平武一线以西地区以及眉山南部; 渝南大娄山一带并零散分布在渝西地区; 云南省玉溪市峨山县— 易门县之北东地区, 尤其以昆明市石林县呈集中连片分布; 贵州省岩溶地区; 湖北省随州市南部、四湖总干渠周边和黄石市矿山区等地; 湖南省绝大部分地区为不适宜区, 在长沙— 衡阳— 郴州一带呈大面积分布; 江西上饶、鹰潭等矿产资源集中地; 安徽安庆— 铜陵沿江地区; 江苏南京、苏州、无锡城市周边及连云港、盱眙等特殊地质背景地区; 浙江杭州— 绍兴— 宁波一带及上海市(表5、图5)。

依据区内绿色农产品产地适宜性、土壤环境质量和立地条件(与耕地利用相关的社会经济发展条件、耕地连片度条件和耕地景观格局条件等), 划分出7片永久农田保护建议区(图6)。建议四川成都平原— 绵阳— 平武及重庆长江沿岸一带划定为永久基本农田保护建议区, 面积为7.39万km2; 云南玉溪至元江一带划定为永久基本农田保护建议区, 面积为1.21万km2; 湖北及湖南洞庭湖平原的东西两侧划定为永久基本农田保护建议区, 面积为2.32万km2; 鄱阳湖平原及赣江、信江、抚河、饶河、修水河谷平原划定为永久基本农田保护建议区, 面积为2.27万km2; 安徽沿江冲积平原、江淮平原和淮北平原及宣郎广丘陵划定为永久基本农田保护建议区, 面积为4.43万km2; 长江三角洲平原、里下河平原、苏北沿海平原及宜溧丘陵划定为永久基本农田保护建议区, 面积为8.92万km2; 杭嘉湖平原、浙东沿海丘陵平原及金衢盆地和丽水盆地划定为永久基本农田保护建议区, 面积为2.38万km2。

图6 长江经济带平原丘陵区永久性农田保护区建议Fig.6 Suggestion of permanent farmland protected areas in plain-hill region of Yangtze River Economic Zone

5 结论与建议
5.1 结论

(1)长江经济带土壤质量总体良好, 清洁土壤面积34.84万km2, 约占总面积的58.51%, 其中优级土壤面积15.40万km2, 其重金属含量继承了自然背景特征, 来源于母质母岩的表生风化蚀变、迁移和分散; 三级及以下土壤面积6.94万km2, 呈斑块及星点状分布于赣东北、赣南、湖南长沙— 郴州一带、沿江及贵阳、昆明等地, 其重金属为自然富集或受矿业开发、煤炭和石油的燃烧以及工业“ 三废” 排放的影响。这些重金属进入土壤的量化评价、其作为主导因子与生物体生态的关系以及污染土壤的生态修复是下一步研究的重点。

(2)酸性土壤面积33.56万km2, 分布于江西、湖南、宁波— 台州沿海和金华衢州盆地, 碱性土壤面积15.69万km2, 分布于苏北平原、环洞庭湖、成都平原以及沿长江一线, 其土壤酸碱度与土壤类型有关。研究土壤酸化对重金属元素的活动性及农作物对重金属的吸收具有重大意义, 应进一步探索抑制土壤酸化的关键技术, 排除潜在的“ 化学定时炸弹” , 为保障土壤生态和农产品安全提供支撑服务。

(3)土壤有益元素丰缺与第四系沉积物成土母质有关, 大致符合从山前至滨海区第四系沉积物成土母质从残积-坡积、坡积-洪积、冲积-洪积、冲积(或冲积-湖积)到冲积-海积的变化规律。土壤有益元素适量及以上区域面积34.44万km2, 分布于四川阿坝、成都盆地、环洞庭湖、环鄱阳湖、安徽沿江、苏北沿海和杭嘉湖平原, 其中富硒农用地面积1.224万km2; 土壤有益元素缺乏区的面积为13.89万km2, 分布于赣南、江淮、鄂东北以及云南玉溪等地, 其冲洪积母质中P、S、Zn、K、Ca、Mg、C、TOC含量均较低。需进一步评估土壤肥力, 研究土壤元素的分布规律, 为区内农用地施肥提供科学依据。

(4)绿色农产品产地最适宜区、适宜区以及不适宜区的面积分别为22.49万km2、18.78万km2和18.28万km2。依据区内绿色农产品产地适宜性、土壤环境质量和立地条件划分出7片永久农田保护建议区。

5.2 建议

(1)建议将无重金属污染耕地优先划入永久基本农田, 并划定优质耕地保护区, 打造成都、江汉、江淮、苏北和环太湖平原等地区粮食生产核心区和主要农产品优势区; 加强基本农田源头污染治理, 净化农产品产地环境, 对中度污染土壤区进行农产品产地安全评估, 采取适当措施, 减少重金属向农作物的迁移转化, 对重度污染土壤开展土壤修复或调整农业种植结构, 以保证农产品的安全; 加强酸性物质污染排放和酸性化肥施用的管控, 抑制耕地酸化趋势, 实施休耕轮作, 促使土壤质量状况的好转; 推广浙江龙游、上虞, 安徽池州、石台, 江西丰城, 湖南麻阳, 湖北恩施, 重庆城口, 四川双流等地富硒富锗等特色农用地开发经验, 科学规划、合理利用绿色特色土地资源, 打造浙江金华、衢州, 江苏宜兴、溧阳, 安徽庐江、宁国、铜陵, 鄱阳湖平原, 江汉平原, 成都平原等一批富硒产业园或名特优农产品产业基地。

(2)研究范围主要覆盖长江经济带59.54万km2的平原丘陵区, 所依据的1:25万多目标地球化学调查精度也不高, 建议继续开展中西部地区1:25万和东部地区1:5万土壤质量地球化学调查, 开展工业用地转型评估和土壤污染修复工作, 加大土壤环境保护力度, 着力做好永久基本农田区、城镇及其周边等重点地区土地污染防控工作, 监测预警与工程治理相结合, 遏制耕地质量下降的趋势。

致谢: 评价和编图数据来自长江经济带上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重庆、四川、云南、贵州9省2直辖市地质调查院完成的1:25万多目标区域地球化学调查所获得的表层土壤Cd、Hg、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn、N、C、P、K、S、Ca、Mg、Cl、B、Fe、Si、Mn、Mo、V、Co、I、F、Se和pH值高精度定量分析数据, 以及对应的地貌类型、土壤类型和土地利用类型数据, 中国地质调查局武汉地质调查中心曾春芳、中国地质调查局成都地质调查中心李明辉、四川省地质调查院李鸿雁、江西省地质调查研究院汪凡、安徽省地质调查院邢润华、浙江省地质调查院邹霞、江苏省地质调查研究院金洋、上海市地质调查研究院何中发参与了各自省(直辖市)的评价和编图工作, 在此向9省2直辖市地质调查院及具体参与工作的成员致以衷心感谢。

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