黑龙江省土壤有益有害元素调查及土地质量评价

    柳凯明

    土壤能够为农作物提供生长所必需的的物质和养分，而现代工业在不断发展，土地受到了污染，土壤中含有有害元素和重金属污染物质，土壤肥力开始下降，影响了农作物的生长。因此，在2002年时，提出了一项以调查地质为主要内容的多目标地球化学调查研究，通过地球化学调查评价出土地中含有的有益元素和有害元素的含量，有益元素是能够为植物生长提供能量的磷、氮等元素，土壤中而有害元素有两种，一种是本身植物生长不需要的元素，像汞，另一种是植物需要但是土壤中含有的量太多，反而影响了植物的生长。这些因素都会都会对植物的生长和发育造成阻碍。本次研究主要是对黑龙江省的土壤进行调查和分析，作出土地质量评估，为以后的土地开发和利用提供理论依据。

    本次以黑龙江省松嫩平原为主要的研究区域，松嫩平原占全省面积的百分之二十一，是黑龙江农作物主要生长的平原地区，有多种土壤类型，其中以黑土、草甸土、黑钙土面积最多，因此对黑龙江省松嫩平原区域的研究可具有代表性。

    1、材料与方法

    （1）样品土壤的采集

    综合考虑黑龙江省的各种土壤类型、农作物的生长区域、污染源的分布区域，分别在不同地区标出了采样的地点，按照一平方千米为一点的密度采取20厘米之内的土壤作为样品，进行样品分析。

    （2）分析方法

    本次研究的分析方法主要是使用标准检验法，将收集到的样品和标准的样品作出比较，或者使用层次分析法来进行层次结构的分析，按照各个影响因素分两两分组搭配，对每一层次中的每一组进行比较，然后将所得出的结果按照顺序排列出来，具体的操作步骤是：将问题的递阶式层次结构建成，然后组成两两比较的矩阵来判断，根据矩阵来算出被比较的元素中层次权重，最后计算出每个层次的元素具体的组合权重。

    2、土地地球评价化学调查

    （1）土壤元素空间变异特征

    土壤空间的变异是指土壤在气候、生物、地形等外界成土因素的影响下在空间位置上发生的改变。

    采用GIS来进行空间分析的功能，使用插值的方法对各元素进行变异函数模型的空间分析方法，其中，值代表的就是块金值，用来表示在实验中的误差和比收集样品尺度小施肥、作物的种植和管理的水平等其他因素而产生的变异。则表示的是方差，表示的是基台值，块基比就是，块基比的数值越小，就说明这个元素有着非常明显的空间相关性。

    研究显示，土壤元素指标的空间变异情况中有益元素养分的块基比是在以下，有着很显著的空间相关性，大量元素中磷的块基比是在左右，空间相关性很明显，剩余元素的块基比都大于，量元素中钙和镁的块基比是要小于的，但是硫的块基比要大于，因此硫的空间相关性为中度，微量元素中铜、铁、锌、锰、氯的块基比小于，因此这几个元素的空间相关性是明显的，对于重金属元素铜、锌、铬、砷、镍到的块基比是小于的，每个元素的空间相关性是明显的，剩下的几个元素的空间相关性都在中度，三个健康元素中除了氟以外都是低于，相应的空间相关性也是明显的。

    按照元素的空间相关性分析和土壤元素的指标来综合分析，确定参与评价的指标计算比较权重，作出隶属函数的模型，最终得出综合指数的计算公式，即为，其中综合指数是P，指的是隶属函数值，指的是第个的评价指标权重。

    （2）评价的结果

    综合上述计算，得出评价结果。根据土壤的各类元素的评价指标将黑龙江的松嫩平原的土地分级，将分级结果综合土壤的环境质量和pH值对整体的土地质量划分成五个等级，其中一等的土壤面积占整体总面积的，二等的土壤面积占整体面积的。三等的土壤面积占整体总面积的，四等的土壤面积占整体总面积的，五等的土壤面积占整体总面积的。

    3、土地质量的空间分布情况

    （1）土壤肥力的空间分布

    根据研究得出，土壤肥力好的地区主要集中在富裕县的乌裕尔河流域和北边的引嫩总干渠所经过的几个主要的市，如安达市，还有通肯河流域附近的扎龙湿地自然保护区和林甸县等各县区;而土地肥力较差的地方则是东部的非沿河地区，其余的河流附近的地区土壤肥力处在中等以上程度，土壤肥力最差的地区在东部地区的齐齐哈尔市、杜蒙县和南部地区的哈尔滨市，从整体来看，西北地区的土壤肥力要比东北地区的土壤肥力要好的多。

    （2）土壤环境质量的空间分布

    土壤的环境质量分布空间相对来说是分散的，较高的地球化学场主要是分为三个地区，第一是依安县、富裕县等北部地区，这一区域优等的土壤是连续的，且面积比较大，是黑龙江土壤质量中最好的地区;第二个就是以绥化市为中心的附近多个区县，还有肇庆市的东边和南边;第三个就是西边的齐齐哈尔市和甘南县等部分西部地区。较低的地球化学场分布区域是南北方向的带状分布，在东边是双城市的南部、东部的巴彦县和宾县等地区，中部的是大庆市、明水县的南边等地区，在西边是龙江县的北部大部分地区。

    综上所述，根据对黑龙江大部分地区土地的研究，从地球化学质量方面展开，以土壤的肥力方面还有土壤的质量环境方面为主，由此可以制定出符合黑龙江省土地的评价指标，与此同时，根据GIS的空间分析的功能，综合对土壤质量空间分布作出研究，可以得出：

    （1）黑龙江的土地质量分布有着很明显的规律，总体看是南北方向分布，质量等级最低的地区是在东部地区，中部和西部的土地质量等级又能分出三个不同的区域，即为富裕县、拜泉县等地区的土地质量最好。

    （2）地球化学综合性质量受各类元素的影响，高质量的地区是在林甸县和兰西县的附近，还有明水县以及青冈县地区，较差质量的地区是肇州县和杜蒙县的地区，但是较差地区总体来讲占的面积还是较少的，占比最多还是优质土壤。

    （3）从各种元素来讲，南部地区的土壤非常缺乏铜、锌、磷等元素，而锶元素含量丰富，氟、碘元素有一定程度的缺乏，但是不明顯。

    （作者单位：150036黑龙江省地质矿产实验测试研究中心）