探索如何开展丘陵区土地质量地球化学调查.docx

探索如何开展丘陵区土地质量地球化学调查近年来,1∶5万土地质量地球化学调查工作在我国重点扶贫区和东部沿海的浙江、福建等省大规模开展各地依据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)的原则和要求展开工作,但仍会遇到一系列的具体问题:一是针对丘陵区复杂情况下的土壤地球化学测量布点的代表性和均匀性问题;二是丘陵区特殊部位土壤样品采集部位确定的问题;三是如何依据地质背景对未采样单元赋值的问题;四是地球化学调查成果与生态环境、地质背景如何结合,进行综合解释问题;五是成果表达及与政府应用接轨的问题等笔者通过在赣州地区土地质量地球化学调查中的工作实践,针对上述问题提出具体工作方法,以进一步完善土地质量地球化学调查方法1、赣州地区基本情况赣州地区为丘陵地貌区,主要地貌类型为低山、盆地、谷地区内土地利用类型包含耕地、园地、林地、采矿用地、未利用地等,其中林地、园地面积较大耕地主要分布于盆地和谷地中盆地主要有二类,一是以白垩系红层为主体的面积相对较大的盆地,包括赣州盆地、宁都盆地、于都盆地等;二是以第四系沉积物为主体的盆地,这一类盆地面积相对较小,如于都禾丰盆地、于都梓山盆地、宁都青塘—兴国梅窖盆地等。

谷地主要分布于山间狭长地带,以第四系沉积物为主,可分为主沟谷地和次级谷地,前者一般面积相对较大,次级谷地一般面积较小调查区出露地层主要有震旦系硅质板岩、变余中粒硬砂岩,寒武系变余中细粒硬砂岩、长石石英砂岩、板岩夹炭质板岩、石煤层,泥盆系上统长石石英砂岩夹粉砂岩及钙质泥岩,石炭系灰岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、炭质页岩夹煤层,二叠系—三叠系粉砂质页岩、炭质页岩夹煤层、钙质页岩、硅质页岩等盆地内部主要是白垩系红色砂岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩等;第四系黄土、红土、砂、砾石、黏土砾岩层等区内石炭系、二叠系—三叠系炭质页岩夹煤层、寒武系炭质板岩、石煤层是重金属元素和硒的主要供给来源之一赣州地区侵入岩分布广泛,主要有早侏罗世中黑云二长花岗岩,中侏罗二长花岗岩、黑云二长花岗岩,晚三叠纪黑云花岗闪长岩等赣州地区属亚热带季风性湿润气候区,丘陵山区风化层普遍较厚,但土壤层在不同的地质背景和地貌条件下,厚度有较大的差异在沉积岩分布区一般土壤分布较厚,但在花岗岩分布区,尤其是粗粒花岗岩分布区土层较薄,部分丘陵山区顶部基岩祼露2、丘陵区土地质量地球化学调查基本思路丘陵区具有地质背景变化大且对土壤地球化学含量影响显著,成土母质来源复杂、土壤厚度变化大、土地利用类型多样,地球化学含量在低山、盆地、谷地具有自身变化规律等特点。

丘陵区土地质量地球化学调查既要遵从《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016)的基本要求,又要适应丘陵区土地及其地球化学变化特点同时作为服务于精准脱贫的赣州地区土地质量地球化学调查,还应做到尽快出成果,支撑优质土地高效利用为此,确定赣州地区土地质量地球化学调查的基本思路是:以耕地、园地、缓坡地为重点开展土壤地球化学测量为主,结合大气、灌溉水和农作物地球化学调查开展土地质量地球化学评价;以生态地质综合调查成果指导采样点布置与异常成因分析;以沉积来源与沉积环境统筹兼顾,提高样品的代表性;以盆地、谷地、次级谷地、山地统筹兼顾,提高样品的均匀性;以无公害富硒集中连片区、重点污染区、重要农业基地建档为重点,促进成果转化应用3、丘陵区土壤地球化学调查野外工作方法3.1样品布设1∶5万土壤样品采样密度范围为4～16个点/km2,样品采集可采用规则网或网格进行[1]赣州地区1:5万土壤地球化学调查对样品布设采用网格法,以1km2为采样大格,以0.25km2为采样小格进行样品布设3.1.1基本要求土壤样品主要布设在耕地、园地、缓坡林地(坡度小于15°)样品采集密度为平均8个点/km2山地等坡度较大(坡度15°～25°)、不利于开发利用的地区,可适当放稀采样密度,但不应低于2～4个点/km2;坡度大于25°的山地采样密度不得小于1～2个点/km2;地貌复杂、图斑碎小的盆地、谷地,以及矿业活动影响地区适当加大采样密度,样品采样密度不得低于10个点/km2。

3.1.2评价单元划分1∶5万土地质量地球化学评价单元是以1∶1万土地利用现状单元为基础,以影响土地质量的其他因素,如地形地貌、地质背景、土壤类型等,进一步划分或归并形成评价单元赣州地区评价单元划分中采用在耕地、园地为主体的地区以土地利用图中的地块作为基本单元,并依据样品代表性的原则选取基本单元采样林地由于土地利用情况单一,土地利用图上的地块较大,局部地区达到几十平方千米,需对地块进行分解,分解的原则是以汇水盆地进行分解,每个汇水盆地在0.25～1.0km2左右,以与采样密度基本要求对应3.1.3样点布置在基本评价单元划分后,由于1∶5万土壤地球化学测量样品难以达到控制所有基本单元,对采样基本单元的选择成为重要的问题与其他地球化学勘查工作方法一样,仍坚持样品代表性、均匀性的要求选择基本单元进行样品采集[2,3,4]赣州地区1∶5万土地质量地球化学调查主要采用以下方法:样品对地质单元控制的代表性原则上在一个网格内尽可能选择不同的地质单元进行布点第四系覆盖区一般分布面积相对较大,采样密度也相对较大,不用专门考虑沉积岩出露区成带状分布,可根据地层的分布情况确定以4～8个格子(km2)综合考虑,力争每个较大的地质单元有样点控制,特殊地质单元有2个样点分布。

侵入岩区呈面状分布,一般分布面积相对较大,不用专门考虑样品对土地利用类型控制的代表性在一个采样大格内尽可能做到不同土地利用类型都有采样点分布,但林地或未利用地有1个采样点控制即可,其他点应布置在耕地、园地耕地布点时实行大图斑优先原则,园地布点时实行园地规模优先原则样品对土壤分布部位控制的代表性在同一小格(大格)布置采样点时,要充分考虑土壤不同分布部位原则上一个点布置在主沟,以控制主沟大片地块;另一点布置在支沟,以控制支沟及山地样品对土壤母质类型控制的代表性在一个大格内对冲积成因、残坡积成因地块都应有采样点进行控制在同一小格中当土壤成土母质来源较为单一时,尽可能依土壤成土母质类型布置样点加密样品提高样品的代表性在土壤成土母质来源复杂区域,或有明显污染源的区域、已有的农业基地分布较多的区域,进一步加密样品,以提高样品代表性控制采样间距,提高样品布点的均匀性在盆地、谷地等区域,通常情况下每个小格不低于2个点;为提高样品的均匀性,要求同一沉积来源采样点,应在不同的地块中采集,并且采样间距不得小于200m;不同沉积来源的地块,点距不得低于100m3.2野外样品采集赣州地区土地质量地球化学调查野外样品采集的基本要求执行《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T0295-2016),但根据区内实际情况对样品的采集部位提出了几点补充要求。

一是避开冲积次生土在赣州等南方丘陵区降雨量大,雨急,常会引起部分高处土壤冲刷,而在近处低洼区沉积,形成冲积次生土(图1)由于受到冲刷与分选作用,这一部分土壤难以代表区内的土壤地球化学含量状况二是避开残积层在赣州地区存在多组泥质页岩、板岩等,在长期的风化作用下极易形成松、软的残积层(图2),且容易采集;同时区内的大面积岩体分布,土壤层相对较薄,极易采集到残积层三是避开村边畜禽养殖地块由于丘陵山区平地较少,耕地分布区与村庄紧密相伴,村边污染及易发生,尤其是畜禽养殖极易影响样品的代表性4、丘陵区土地质量地球化学调查成果图斑赋值探讨土地质量地球化学调查在成果表述中要求对第二次土地调查确定的每个图斑进行赋值但因工作比例尺的关系,在1∶5万土地质量地球化学调查中,存在采样点数量与图斑数量之间的差距,图斑精准赋值成为工作的难点之一[5,6,7,8]在赣州地区存在沟谷、盆地区图斑分布数量远多于采样点的数量,而在山地林地分布区,图斑数量则很少,采样数量多于图斑数量针对这种情况,在赣州地区1∶5万土地质量地球化学调查工作中,采用与地质背景相结合的图斑赋值方法以第四系沉积和白垩系红层为主的盆地内,采样图斑以实际样点的地球化学属性进行图斑赋值,少数大图斑采样点多于1个时,图斑的量值取该图斑上样点的平均值;未采样的图斑,不进行含量定量赋值,而进行评价级次定性赋值。

定性赋值依据第四系成因类型和白垩系地质单元(组)分布,将相邻的同成因类型、同地质单元、同土地利用类型内的图斑赋予地球化学实际采样图斑取得的评价级次当相邻的同土壤母质成因类型、同地质单元(组)、同土地利用类型区内有多个已采样图斑,且级次不一致时,对重金属等有毒有害指标,“取严就高”原则确定未采样图斑评价级次(图3);对营养有益元素等指标,“取严就低”原则确定未采样图斑评价级次(图4)图1原生土与次生土特征对比图2松软的残积层特征分布于山间狭长地带的谷地,主沟内未采样图斑赋值方法同盆地图斑赋值方法一致次级谷地在有采样点时,次级谷地所有图斑均以采样点的评价级次定性赋值当次级谷地无采样点时,以主沟上溯确定次级谷地图斑评价级次山地林地分布区,大图斑按汇水盆地分解后,基本做到采样图斑与赋值图斑一致,对个别未采样图斑依据相邻图斑的成土母质类型、土壤类型、地形部位等依次序数进行评价级次赋值图3江西禾丰东光村中更新统进贤组地质单元土壤环境地球化学综合等级图4江西禾丰东光村中更新统进贤组地质单元土壤养分地球化学综合等级盆地、谷地和林地图斑分别赋值后,对富硒土壤分布区、重点污染区等应进一步开展1∶1万或更大比例尺的土地质量地球化学调查,提高图斑赋值的精准性。

5、生态地质综合调查与地球化学测量相结合生态地质综合调查以收集资料与编图、遥感解译和野外调查验证为主体开展,主要是查明土地利用现状与变更状况、地形地貌、地形坡度、潜在耕地后备资源分布、第四纪沉积成因、重要开采矿山污染源分布、重要城镇污染源分布、重要农业基地分布等影响土地数量与质量的要素在赣州地区土地质量地球化学调查中,充分运用生态地质综合调查与地球化学测量相结合,开展野外布点、异常成因分析、土地质量建档等工作5.1生态地质综合调查成果在土壤地球化学测量样点布设中的作用土壤地球化学测量要求以样品代表性为原则布设样点,但样品的代表性受到诸多因素的影响,如污染源的分布、土地利用的变化、地层分布、岩体分布等为提高样品的代表性,一是必须选好具样品代表性的位置,二是进一步根据影响样品代表性的因素分布特征,分解采样控制单元,增加样品生态地质综合调查可基本查明土壤母质成因来源、土地利用变化、污染源分布等影响样品代表性的因素,从而为样点布设提供依据如在林地变更为园地时,园地样品需进行布点;在发现矿山污染开采面、尾矿库时,增加样点布置;在农业基地中,增加样点布置;在发现不同土壤母质成因类型时分开布置样点等。

如图5所示,果园正好位于矿山开采面南部地势较低处,若仅考虑西部的开采面,原布是基本准确,但在发现东部的矿山开采面以后,需增加东部的果园布设样点进行控制图5样品布设示意5.2生态地质综合调查与土壤地球化学测量成果相结合,服务土地管护生态地质综合调查在土壤地球化学测量成果解释中可以发挥以下几方面的作用:一是在图斑赋值中确定土壤母质成因类型、地质单元等,对未采样单元赋值的作用二是土地利用变更状况的调查与地球化学调查相结合,了解新增耕地、园地,农业基地等的数量与质量三是缓坡地调查、未利用地的调查与地球化学调查相结合,了解后备耕地的分布数量与质量,为占补平衡提供基础资料四是通过地形地貌、沉积来源、重要污染源的调查与地球化学调查相结合,对土壤污染、富硒来源等做出初步判断五是通过生态地质综合调查提供土地质量建档中需要的分布边界、周边环境及成因来源分析等资料,并在档案中进行表达如在江西于都禾丰地区土地质量地球化学调查中,提出未利用地有3。