2021-4-9 | 生態質量論文
1前言
土地生態質量(LandEcologicalQuality)指在生態系統范圍內,維持生物的生產力、保護環境質量以及促進動植物及人類健康和居住,以及保護改善大氣、水等生態環境問題的能力。是土地質量內涵的重要組成,與土地的自然質量、社會經濟屬性共同構成土地的價值和質量。隨經濟和文明的發展,人們越來越重視食品安全和土地生態質量。目前,國土資源部已基本完成全國范圍的農用地分等,它是在土地自然質量基礎上綜合考慮生產條件、土地利用和經濟水平而進行土地質量分等定級,向土地數量-質量并重管理邁進了重要一步。根據國務院以及溫家寶總理對未來國土資源管理提出了“數量、質量(生態)并重管理”的要求,土地生態質量調查上升到國家層面和高度。浙江省國土資源廳開展了土地生態質量調查工作,選擇慈溪市為試點之一,通過調查探索土地數量和質量-生態并重的精細化管理方法技術,為新世紀的土地質量調查和管理提供技術支撐。
2方法和材料
慈溪市土地生態質量調查對象為土壤、灌溉水、大氣沉降物和農產品,2007~2009年開展調查,內容以土壤地球化學調查為主,灌溉水、大氣、農產品質量和土地自然特征、生產環境調查為輔,其中土壤地球化學調查精度為1?5萬,樣品4件/km2,分析測試全量27項、有效態15項、有機污染物2項。進行了土壤養分、環境質量、土壤污染程度、灌溉水質量、農產品安全、富硒土地資源等評價,按中國地質調查局《土地質量地球化學評估技術要求》(DD2008-06)進行了土地質量地土地生態質量調查和評估———以慈溪市為例劉軍保陳智淵潘衛豐謝少娟(浙江省地質調查院,浙江杭州311203)摘要:土壤、大氣、水和農產品是土地生態質量的基礎組成,通過慈溪市基本農田質量調查試點項目的開展,以土壤地球化學評估為基礎開展的大氣、水、農產品綜合評估,實現了土地生態質量評價,為國土資源特別是基本農田的數量、質量和生態管護并重的精細化管理提供技術支撐。關鍵詞:土地生態質量;地球化學評估;大氣;灌溉水;農產品質量InvestigationandEvaluationofLandEcologicalQuality———TheCixiCityLIUJun-bao,CHENZhi-yuan,PanWEI-feng,XIEShao-juan(ZhejiangInstituteofGeologicalSurvey,Xiaoshan311203,China)球化學評估,結合大氣、水、農產品質量調查完成對慈溪土地生態質量的評估。
3土地質量地球化學評估
土地質量地球化學評估依據土地有益元素、有毒有害元素和有機污染物含量水平,及其對土地基本功能的影響程度而進行的土地質量級別評定。其內涵包括了土地基礎肥力、環境和土壤健康質量評估。評估模型構建包括指標篩選、權重賦值、隸屬函數模型建立、指數計算等內容。
3.1指標篩選
肥力因子:N、P、K、有機質是土地肥力的主導因素,依據主導性原則都應入選。但N和有機碳關聯性較好,相關系數達0.92,具有較好的線性函數關系(圖1),依據獨立性和空間分異原則二者選擇OrgC。P、K真正對土地質量影響的是它們的有效態,依據慈溪土壤有效態評價速效K和有效P都處于缺乏和比較缺乏情況,因此選擇速效K、有效P作為參評指標。土壤微量有益元素有效態Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B元素有效態地方分級評價,慈溪土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B都處于豐富和相對豐富狀態,因此選擇有效Mo為參評指標。環境因子:土壤環境質量評價顯示有毒有害的重金屬元素Cd、Hg、情況突出,DDT在局部殘留已也超標,因此根據主導性原則選擇Cd、Hg、DDT為有害元素參評指標。另外,慈溪為濱海平原區,pH和含鹽量是土地質量的重要理化指標,根據系統性原則選擇pH和含鹽量參評。健康因子:I、F、Se環境健康指標中,I、F都雖處于高背景下,但地方生態沒發現威脅。Se作為土壤健康的重要指標,調查顯示慈溪分布大面積的富硒土壤和楊梅、水稻等富硒農產品,因此選擇Se為參評指標。綜上所述,建立了慈溪土地質量地球化學評估的指標體系(表1)。
3.2權重賦值
評價指標權重值的大小,實質是該項指標對土地質量影響程度的衡量,對土地質量的影響主要是由元素對作物生長和安全質量的貢獻大小、研究區的豐缺程度以及空間的變異情況等決定的。慈溪市土地質量地球化學評估指標權重賦值采用層次分析法(AHP)進行。層次構建:土地質量地球化學評估指標體系共分三個層次:第一層為目標層,即土地質量地球化學評估;第二層為決策層,包含土壤養分要素、土壤環境要素等;第三層為指標層,包含pH、orgC、P、K、Cd、Hg、Se、有效Mo、含鹽量等評估指標。矩陣判斷:層次分析法通過兩兩比較構建判斷矩陣,如在肥力指標層中,有機碳是決定土地基本質量的主要因素,絕對重要;P、K比較P的缺乏比例大于K,P比較重要;有害元素中Cd的污染比重大于Hg、DDT,Cd比較重要。pH和含鹽量,pH相對重要。權重分析:通過層次構建和矩陣判斷,通過計算構建層次指標的權重值見表2。
3.3隸屬函數模型
隸屬函數模型共有戒上型、戒下型和峰值型三種[1](見圖2)。OrgC、速效K、有效P、有效Mo等肥力指標采用戒上型。由于研究區硒元素較為缺乏,因此也采用戒上型模型。鎘、汞、DDT采用戒下型,含鹽量考慮到本地區靠近海域,含鹽量普遍較高,已普遍構成影響慈溪土地質量的重要因素,采用戒下型模型。pH采用峰型模型。
3.4隸屬函數計算
應用研究區L、U、O1、O2閾值確定采用背景值法[1]。指標的隸屬函數歸屬采用慈溪土壤背景20%、40%、60%、80%累積頻率分級;但肥力指標參考第二次土壤普查肥力分級標準,有害元素參考GB15618-95標準,pHO1、O2根據慈溪實際農業生產格局和作物耐受適應情況采用值6.0-8.0(表3)。
3.5評估指數模型
根據指標篩選、隸屬度函數值計算模型和權重值結果,采用加法模型,對各參評指標的實測值進行權重和隸屬度計算,獲得土壤肥力和土壤環境地球化學綜合指數P。P=Σfi×Ci(i=1,2,3,4……n)式中:P為綜合指數;fi為第i個評估指標的隸屬函數值;Ci為第i個評估指標的權重;評估指標為表征土地肥力和土地環境健康的各類指標。
3.6評估方案
依據土地肥力綜合參數(P肥綜)和土地環境綜合參數(P環綜)分別進行土地肥力和土地環境等級劃分,分為3等。每等對應的綜合參數值見表4。依據土地肥力質量等級和土地環境質量等級評估結果,采用表5所示的分等方案,對評估圖斑進行土地質量地球化學分等評估。