2021-4-9 | 生态质量论文
1前言
土地生态质量(LandEcologicalQuality)指在生态系统范围内,维持生物的生产力、保护环境质量以及促进动植物及人类健康和居住,以及保护改善大气、水等生态环境问题的能力。是土地质量内涵的重要组成,与土地的自然质量、社会经济属性共同构成土地的价值和质量。随经济和文明的发展,人们越来越重视食品安全和土地生态质量。目前,国土资源部已基本完成全国范围的农用地分等,它是在土地自然质量基础上综合考虑生产条件、土地利用和经济水平而进行土地质量分等定级,向土地数量-质量并重管理迈进了重要一步。根据国务院以及温家宝总理对未来国土资源管理提出了“数量、质量(生态)并重管理”的要求,土地生态质量调查上升到国家层面和高度。浙江省国土资源厅开展了土地生态质量调查工作,选择慈溪市为试点之一,通过调查探索土地数量和质量-生态并重的精细化管理方法技术,为新世纪的土地质量调查和管理提供技术支撑。
2方法和材料
慈溪市土地生态质量调查对象为土壤、灌溉水、大气沉降物和农产品,2007~2009年开展调查,内容以土壤地球化学调查为主,灌溉水、大气、农产品质量和土地自然特征、生产环境调查为辅,其中土壤地球化学调查精度为1?5万,样品4件/km2,分析测试全量27项、有效态15项、有机污染物2项。进行了土壤养分、环境质量、土壤污染程度、灌溉水质量、农产品安全、富硒土地资源等评价,按中国地质调查局《土地质量地球化学评估技术要求》(DD2008-06)进行了土地质量地土地生态质量调查和评估———以慈溪市为例刘军保陈智渊潘卫丰谢少娟(浙江省地质调查院,浙江杭州311203)摘要:土壤、大气、水和农产品是土地生态质量的基础组成,通过慈溪市基本农田质量调查试点项目的开展,以土壤地球化学评估为基础开展的大气、水、农产品综合评估,实现了土地生态质量评价,为国土资源特别是基本农田的数量、质量和生态管护并重的精细化管理提供技术支撑。关键词:土地生态质量;地球化学评估;大气;灌溉水;农产品质量InvestigationandEvaluationofLandEcologicalQuality———TheCixiCityLIUJun-bao,CHENZhi-yuan,PanWEI-feng,XIEShao-juan(ZhejiangInstituteofGeologicalSurvey,Xiaoshan311203,China)球化学评估,结合大气、水、农产品质量调查完成对慈溪土地生态质量的评估。
3土地质量地球化学评估
土地质量地球化学评估依据土地有益元素、有毒有害元素和有机污染物含量水平,及其对土地基本功能的影响程度而进行的土地质量级别评定。其内涵包括了土地基础肥力、环境和土壤健康质量评估。评估模型构建包括指标筛选、权重赋值、隶属函数模型建立、指数计算等内容。
3.1指标筛选
肥力因子:N、P、K、有机质是土地肥力的主导因素,依据主导性原则都应入选。但N和有机碳关联性较好,相关系数达0.92,具有较好的线性函数关系(图1),依据独立性和空间分异原则二者选择OrgC。P、K真正对土地质量影响的是它们的有效态,依据慈溪土壤有效态评价速效K和有效P都处于缺乏和比较缺乏情况,因此选择速效K、有效P作为参评指标。土壤微量有益元素有效态Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B元素有效态地方分级评价,慈溪土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B都处于丰富和相对丰富状态,因此选择有效Mo为参评指标。环境因子:土壤环境质量评价显示有毒有害的重金属元素Cd、Hg、情况突出,DDT在局部残留已也超标,因此根据主导性原则选择Cd、Hg、DDT为有害元素参评指标。另外,慈溪为滨海平原区,pH和含盐量是土地质量的重要理化指标,根据系统性原则选择pH和含盐量参评。健康因子:I、F、Se环境健康指标中,I、F都虽处于高背景下,但地方生态没发现威胁。Se作为土壤健康的重要指标,调查显示慈溪分布大面积的富硒土壤和杨梅、水稻等富硒农产品,因此选择Se为参评指标。综上所述,建立了慈溪土地质量地球化学评估的指标体系(表1)。
3.2权重赋值
评价指标权重值的大小,实质是该项指标对土地质量影响程度的衡量,对土地质量的影响主要是由元素对作物生长和安全质量的贡献大小、研究区的丰缺程度以及空间的变异情况等决定的。慈溪市土地质量地球化学评估指标权重赋值采用层次分析法(AHP)进行。层次构建:土地质量地球化学评估指标体系共分三个层次:第一层为目标层,即土地质量地球化学评估;第二层为决策层,包含土壤养分要素、土壤环境要素等;第三层为指标层,包含pH、orgC、P、K、Cd、Hg、Se、有效Mo、含盐量等评估指标。矩阵判断:层次分析法通过两两比较构建判断矩阵,如在肥力指标层中,有机碳是决定土地基本质量的主要因素,绝对重要;P、K比较P的缺乏比例大于K,P比较重要;有害元素中Cd的污染比重大于Hg、DDT,Cd比较重要。pH和含盐量,pH相对重要。权重分析:通过层次构建和矩阵判断,通过计算构建层次指标的权重值见表2。
3.3隶属函数模型
隶属函数模型共有戒上型、戒下型和峰值型三种[1](见图2)。OrgC、速效K、有效P、有效Mo等肥力指标采用戒上型。由于研究区硒元素较为缺乏,因此也采用戒上型模型。镉、汞、DDT采用戒下型,含盐量考虑到本地区靠近海域,含盐量普遍较高,已普遍构成影响慈溪土地质量的重要因素,采用戒下型模型。pH采用峰型模型。
3.4隶属函数计算
应用研究区L、U、O1、O2阈值确定采用背景值法[1]。指标的隶属函数归属采用慈溪土壤背景20%、40%、60%、80%累积频率分级;但肥力指标参考第二次土壤普查肥力分级标准,有害元素参考GB15618-95标准,pHO1、O2根据慈溪实际农业生产格局和作物耐受适应情况采用值6.0-8.0(表3)。
3.5评估指数模型
根据指标筛选、隶属度函数值计算模型和权重值结果,采用加法模型,对各参评指标的实测值进行权重和隶属度计算,获得土壤肥力和土壤环境地球化学综合指数P。P=Σfi×Ci(i=1,2,3,4……n)式中:P为综合指数;fi为第i个评估指标的隶属函数值;Ci为第i个评估指标的权重;评估指标为表征土地肥力和土地环境健康的各类指标。
3.6评估方案
依据土地肥力综合参数(P肥综)和土地环境综合参数(P环综)分别进行土地肥力和土地环境等级划分,分为3等。每等对应的综合参数值见表4。依据土地肥力质量等级和土地环境质量等级评估结果,采用表5所示的分等方案,对评估图斑进行土地质量地球化学分等评估。