湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查進展與展望

楊 軍， 項劍橋， 徐春燕， 李春誠， 閆加力， 鄭金龍， 潘可亮

(1.湖北省地質(zhì)科學研究院，湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質(zhì)局，湖北 武漢 430022)

土地是重要的自然資源，是包括地質(zhì)、地貌、氣候、水文、土壤、植被等多種自然要素在內(nèi)的自然綜合體，是生態(tài)環(huán)境的“根”。切實保護土地，特別是耕地是中國長期堅持的基本國策。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的推進，中國土地管理方式正從單純的數(shù)量管理向保數(shù)量、保質(zhì)量、保生態(tài)“三位一體”、保生產(chǎn)功能、?？臻g功能、保生態(tài)功能“三保并重”的模式轉(zhuǎn)變，土地管理對科學技術(shù)的依賴越來越強，對全面掌握土地質(zhì)量“底數(shù)”的需求越來越迫切。

土地的核心價值是質(zhì)量，土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作是以土壤地球化學測量為主要技術(shù)手段，輔以大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等多要素調(diào)查采樣，通過分析測定土壤等多要素中有益元素、有害元素的含量，進而對土地的肥力質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量、健康質(zhì)量進行評價，從而達到對土地全面“體檢”，從源頭上查清土地質(zhì)量與生態(tài)風險隱患的目的。2014年，為落實湖北省委富硒土壤資源開發(fā)利用專題會議精神，更好地實施湖北省高標準基本農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃，充分發(fā)揮地質(zhì)工作優(yōu)勢和土壤資源優(yōu)勢，提升地質(zhì)工作對經(jīng)濟社會發(fā)展的服務(wù)功能，由湖北省委省政府部署，湖北省自然資源廳和湖北省地質(zhì)局共同組織實施了湖北省“金土地”工程高標準基本農(nóng)田地球化學調(diào)查，湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作全面啟動。本文通過系統(tǒng)分析總結(jié)湖北省自2014年以來在土地質(zhì)量地球化學評價方面的調(diào)查研究進展，提出其下步工作展望與建議，以期為繼續(xù)推進湖北省土地質(zhì)量地球化學評價工作提供科學依據(jù)。

1 工作背景

1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

國外地球化學調(diào)查工作自20世紀70年代開始盛行，90年代由礦床勘查地球化學研究轉(zhuǎn)向查明環(huán)境污染規(guī)模和成因、評估潛在風險的應(yīng)用地球化學方向[1-2]，關(guān)注的重點是礦山環(huán)境與礦業(yè)活動對環(huán)境污染的綜合評估及修復(fù)技術(shù)的發(fā)展[3-6]。中國于20世紀70年代開始實施區(qū)域化探掃面計劃，于90年代積極介入環(huán)境評價的研究[7-9]。中國環(huán)境地球化學監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的成果預(yù)測了中國東部、華南地區(qū)可能在不同時間段及不同地區(qū)爆發(fā)Al、As、Cd、Cu、Pb、Sb、Tl、U、Zn等不同元素的化學定時炸彈[10-11]。近幾年湘江流域出現(xiàn)的區(qū)域性Cd、As等重金屬土壤污染及部分作物重金屬超標證實了上述預(yù)測。1999年，中國地質(zhì)調(diào)查局以廣州、武漢、成都三個地區(qū)作為開展1∶25萬多目標區(qū)域地球化學系統(tǒng)調(diào)查前的試點區(qū)[12-14]，此后在調(diào)查過程中開展了典型地區(qū)1∶5萬土地質(zhì)量地球化學評價試點，至此拉開了中國土地質(zhì)量地球化學調(diào)查的序幕[15-18]。

1.2 湖北省工作部署

湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作包括湖北省“金土地”工程高標準基本農(nóng)田地球化學調(diào)查、恩施州全域土地質(zhì)量地球化學評價暨土壤硒資源普查和洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學調(diào)查暨土壤硒資源普查。

湖北省“金土地”工程高標準基本農(nóng)田地球化學調(diào)查由湖北省自然資源廳和湖北省地質(zhì)局共同組織實施，自2014年啟動以來，按鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃分年度分期進行工作部署(表1)。恩施州全域土地質(zhì)量地球化學評價暨土壤硒資源普查于2018年由恩施州委州政府組織實施，實現(xiàn)了恩施州8個縣(市)土地質(zhì)量地球化學調(diào)查全覆蓋，調(diào)查面積為16 406 km2。洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學評價暨土壤硒資源普查于2018年由洪湖市委市政府和湖北省地質(zhì)局共同組織實施，實現(xiàn)了洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作，調(diào)查面積為1 520 km2。

表1 湖北省“金土地”工程工作部署Table 1 Work arrangement of ‘Golden Land’ Project in Hubei Province

1.3 調(diào)查進展

湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查精度為1∶5萬，調(diào)查評價區(qū)涉及全省主要產(chǎn)糧區(qū)江漢平原和鄂北崗地，以及鄂西山地特色農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)。工作范圍主要為十堰市竹山縣、竹溪縣，恩施州全域，襄陽市南漳縣、宜城市，隨州市隨縣，荊門市屈家?guī)X管理區(qū)、鐘祥市、京山市、沙洋縣，孝感市安陸市，天門市，潛江市，仙桃市，武漢市蔡甸區(qū)，荊州市洪湖市、監(jiān)利市，咸寧市嘉魚縣，黃岡市武穴市等，涉及13個地級市的26個縣(市、區(qū))的230個鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)，其中基本達到縣域調(diào)查評價全覆蓋的有15個縣(市、區(qū))，共完成調(diào)查國土面積45 326 km2，占全省國土面積的24.38%；完成調(diào)查耕園草地面積15091.1 km2，占全省耕園草地面積的25.17%(圖1)。

1.4 方法技術(shù)

1.4.1技術(shù)思路

緊緊圍繞湖北省國土資源管理中心工作，以實現(xiàn)土地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)管護的有機統(tǒng)一為目標，以耕地質(zhì)量調(diào)查、評價為基礎(chǔ)，以成果支撐服務(wù)土地資源綜合管護工作為中心，以構(gòu)建成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用機制為動力，突出重點，兼顧一般，試點先行，以點帶面，穩(wěn)步推進，確保實效。以富硒土壤區(qū)為調(diào)查評價工作重點，兼顧典型地貌區(qū)，結(jié)合特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)開展工作，采用邊調(diào)查評價邊應(yīng)用推廣，加快調(diào)查評價成果服務(wù)于國土管護、地方發(fā)展規(guī)劃和特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進程?？傮w堅持以調(diào)查為基礎(chǔ)、評價為核心、研究為紐帶的技術(shù)路線(圖2)。

圖1 湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作進展Fig.1 Progress of geochemical survey of land quality in Hubei Province1.2014年“金土地”工程調(diào)查評價區(qū)；2.2015年“金土地”工程調(diào)查評價區(qū)；3.2016年“金土地”工程調(diào)查評價區(qū)；4.2017年“金土地”工程調(diào)查評價區(qū)；5.2018年“金土地”工程調(diào)查評價區(qū);6.2018—2020年恩施州全域土地質(zhì)量地球化學調(diào)查暨土壤硒資源普查工作區(qū)；7.2019—2020年洪湖市全域土地質(zhì)量地球化學評價暨地方特色農(nóng)業(yè)硒資源調(diào)查區(qū)。

圖2 土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價技術(shù)路線Fig.2 Technical route of geochemical survey and evaluation of land quality

1.4.2樣品采集與分析

樣品采集執(zhí)行中國地質(zhì)調(diào)查局土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范和相關(guān)技術(shù)要求，以土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，以圖斑為樣品采集單元，土壤樣品基本采樣密度為4～8點/km2，在富硒土壤區(qū)域、耕園草地及重點調(diào)查區(qū)域加密到16點/km2，采集表層0～20 cm土壤樣品。灌溉水采樣按照灌溉水網(wǎng)自灌溉水源開始分段向下枝狀布置禾樣點或按匯水盆地布置采樣點，采樣密度控制1點/16 km2，采集時間為農(nóng)作物的灌溉期。大氣沉降物監(jiān)測樣品按1點/50～80 km2的密度布置監(jiān)測點，監(jiān)測時長為1個環(huán)境年，根據(jù)評價區(qū)地形地貌及大氣質(zhì)量狀況每3～6 個月采集一次樣品。農(nóng)作物樣品以采集大宗農(nóng)作物為主，兼顧特色農(nóng)產(chǎn)品，江漢平原及周邊以水稻、小麥、油菜、大豆等為主，并適當采集玉米、蓮米、大蒜、香菇及水產(chǎn)品等；恩施地區(qū)以茶葉、玉米、土豆為主，并兼顧各種蔬菜、中藥材等特色產(chǎn)品。樣品以采集食用部分為主，部分農(nóng)作物樣品采集了根系土壤、莖葉、根。

樣品分析主要由湖北省地質(zhì)實驗測試中心承擔，質(zhì)量監(jiān)控由中國地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域化探樣品分析質(zhì)量檢查監(jiān)督組負責。樣品按單點樣進行分析測試，土壤樣品分析指標為As、B、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ge、Hg、I、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Se、Sr、V、Zn、SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Corg、pH等，水樣分析指標為pH、溶解性總固體、高錳酸鉀指數(shù)、總硬度、氟化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸根、Cr6+、Ba、Fe、K、P、Mn、As、Hg、Se、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、總氮等，農(nóng)產(chǎn)品分析指標為Se、As、Hg、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、Ca、Fe、K、Mg、Mn、P、S、Ge、Sr、Li等。共采集各類樣品29.3萬件，獲得樣品分析數(shù)據(jù)760萬余個。分析測試結(jié)果均經(jīng)過中國地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域化探樣品分析質(zhì)量檢查監(jiān)督組驗收合格。

2 主要成果

在湖北省自然資源廳、相關(guān)市(州)、縣(市、區(qū))黨委政府及其部門的大力支持下，在湖北省地質(zhì)局各承擔單位的技術(shù)支撐和艱苦努力下，湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查取得了階段性的豐碩成果，富硒資源應(yīng)用成效顯著，為全省國土資源管理、耕地質(zhì)量提升、生態(tài)環(huán)境保護和富硒產(chǎn)業(yè)發(fā)展等多方面提供了重要的技術(shù)支撐。

2.1 土壤和灌溉水地球化學特征

全面獲取了調(diào)查區(qū)土壤、水、大氣干濕沉降、農(nóng)作物等多介質(zhì)多參數(shù)系統(tǒng)調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，獲取了調(diào)查區(qū)土地多元素地球化學含量海量信息和多元素地球化學背景值，查明了調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量地球化學特征及土地多元素指標地球化學空間分布規(guī)律。調(diào)查區(qū)高精度、翔實的基礎(chǔ)地球化學資料為基礎(chǔ)地質(zhì)研究、農(nóng)用地保護與利用、生態(tài)環(huán)境保護、土壤污染防治、農(nóng)業(yè)種植規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品安全保障及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、富硒(鋅、鍶、鍺)土地資源開發(fā)利用等多方面提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.1.1土壤地球化學特征

調(diào)查區(qū)土壤元素含量受地貌條件、成土母質(zhì)、土壤類型、土地利用類型差異的影響，表現(xiàn)為多樣性(表2)?？傮w以As、Co、B、F、Mn、Cu、Ni、F、Se、Cd、MgO等較為富集，而I、S、Cl、Sr、K2O、CaO、Al2O3、TFe2O3、Na2O相對貧乏，與中國土壤元素含量特征較相似，但Cd、Se、Mo元素表現(xiàn)最為富集，含量分別達到中國土壤元素含量中值的2.29倍、1.75倍、1.61倍。與世界土壤元素含量中值比較，調(diào)查區(qū)土壤中I、S、Cl、Sr、CaO、Al2O3、TFe2O3、Na2O含量較低，Ni、Mn、K2O、Corg、Se、Cd、Mo、N、P、Pb、SiO2含量略低，Zn、Cu含量接近世界土壤元素含量中值水平，而Hg、As、Co、B、Cr、F、Ge、MgO含量偏高。

表2 湖北省調(diào)查區(qū)土壤元素含量及背景值參數(shù)(n=215 659)Table 2 Soil element contents and background value parameters of study area in Hubei Province

2.1.2灌溉水地球化學特征

灌溉水指標地球化學分布總體受區(qū)域地質(zhì)母體沉積環(huán)境、自然生態(tài)環(huán)境、人為環(huán)境污染以及自身化學性質(zhì)等復(fù)雜因素制約，從而表現(xiàn)出不同的變化特征。評價區(qū)共采集分析灌溉水樣2 774件，分析測試24項指標，各指標含量特征值參數(shù)見表3。

2.2 土壤環(huán)境質(zhì)量風險評價

參照《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準》(GB 15618—2018)和評價方法，對湖北省調(diào)查區(qū)進行土壤環(huán)境質(zhì)量風險評價，對農(nóng)用地土壤中重金屬環(huán)境元素進行污染風險類別劃分，分為優(yōu)先保護類、安全利用類、嚴格管控類三大類。通過調(diào)查評價，系統(tǒng)查明了調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量的新情況。綜合評價結(jié)果顯示，調(diào)查區(qū)耕地土壤重金屬污染風險總體良好，優(yōu)先保護類耕地面積為11 466.50 km2，占比75.98%;安全利用類面積為3 417.90 km2，占比22.65%;嚴格管控類面積為206.70 km2，占比1.37%。影響調(diào)查區(qū)土壤重金屬污染風險的指標主要為Cd，其次為Cu、Ni，其余元素影響較小。調(diào)查區(qū)各單指標和綜合土壤環(huán)境質(zhì)量面積情況見表4。

從成土母質(zhì)分析，鄂西地區(qū)黑色巖系分布廣泛，黑色巖系巖石中Cd、Cu、Ni等元素較富集，黑色巖系巖石通過風化形成了區(qū)域性的Cd、Ni高背景土壤。鄂西地區(qū)土壤重金屬污染風險狀況主要是由于成土母質(zhì)影響，引起土壤中Cd、Cu、Ni富集，從而使得土壤中重金屬元素Cd、Cu、Ni超過風險篩選值，導(dǎo)致土壤為安全利用類，甚至嚴格管控類。

2.3 耕地質(zhì)量地球化學等級評定

參照《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0296—2016)[19]和評價方法，以土壤養(yǎng)分、土壤環(huán)境指標為主,以大氣沉降物、灌溉水環(huán)境質(zhì)量為輔，綜合考慮與土地利用有關(guān)的各種因素，對湖北省調(diào)查區(qū)進行土地質(zhì)量地球化學指標等級評價。

表3 湖北省調(diào)查區(qū)灌溉水指標參數(shù)Table 3 Index parameters of irrigation water in Hubei Province

表4 湖北省調(diào)查區(qū)耕地土壤重金屬污染風險分類面積Table 4 Classification area of heavy metal pollution riskin cultivated soil of study area in Hubei Province

優(yōu)質(zhì)的土地資源可以產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價高的農(nóng)產(chǎn)品。通過調(diào)查評價，基本掌握了調(diào)查區(qū)土地資源的新優(yōu)勢。綜合評價結(jié)果顯示，調(diào)查區(qū)耕地土地質(zhì)量地球化學綜合等級以一等(優(yōu)質(zhì))、二等(良好)、三等(中等)為主，面積分別為4 544.47 km2、5 295.40 km2和4 108.48 km2，占比分別為30.11%、35.09%和27.23%；四等(差等)面積為564.11 km2，占比3.74%；五等(劣等)面積為578.54 km2，占比3.83%。調(diào)查區(qū)不同土地利用類型土壤質(zhì)量綜合等級面積見表5。

調(diào)查區(qū)土壤質(zhì)量綜合等級分布總體表現(xiàn)為鄂西恩施地區(qū)、鄂西北十堰地區(qū)土壤綜合質(zhì)量較差，鄂北—漢江夾道一帶土壤質(zhì)量優(yōu)良。恩施州大部分縣市、鄂西北十堰市竹山縣、襄陽市南漳縣土壤質(zhì)量綜合等級以三等(中等)為主，十堰市竹溪縣土壤質(zhì)量綜合等級以四等(差等)為主；鄂北—漢江夾道一帶土壤質(zhì)量優(yōu)良，一等(優(yōu)質(zhì))和二等(良好)土壤大面積分布，占比在66.53%～94.26%，其中襄陽市宜城市、仙桃市、天門市、荊州市洪湖市、荊州市監(jiān)利縣、荊門市鐘祥市、荊門市沙洋縣、荊門市京山市、咸寧市嘉魚縣二等(良好)以上土壤占比均在70%以上。

2.4 耕地質(zhì)量變化趨勢

通過調(diào)查研究，初步揭示了調(diào)查區(qū)耕地質(zhì)量變化的新趨勢。與以往資料對比分析，發(fā)現(xiàn)了一些必須引起高度關(guān)注的耕地環(huán)境質(zhì)量變化的新趨勢：①重金屬元素在耕地土壤中的累積速率加快，尤其耕地重金屬鎘的累積已引發(fā)了部分地區(qū)生態(tài)效應(yīng)的變化，部分地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品安全性存在隱患，不容忽視；②對比發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)耕地土壤酸化趨勢明顯加快，調(diào)查區(qū)耕地酸化土壤面積6 833.33 km2，占比45.27%，耕地土壤酸化面積在逐步擴大，值得重視；③耕地土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)減少變化，調(diào)查區(qū)耕地有機質(zhì)缺乏面積3 693.33 km2，占比24.46%，耕地肥力有變差趨勢，必須正視。

表5 湖北省調(diào)查區(qū)不同土地利用類型土壤質(zhì)量綜合等級面積Table 5 Comprehensive grade area of soil quality in different land use types of study area in Hubei Province

2.5 富硒鋅鍺資源狀況

參照《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)中的硒等級劃分標準評價，湖北省調(diào)查區(qū)富硒土壤資源較為豐富，圈定富硒土壤耕地面積4 006.77 km2，其中:恩施地區(qū)、竹山縣和竹溪縣耕園草地普遍富硒，土壤硒資源優(yōu)勢明顯；潛江市、鐘祥市、監(jiān)利縣、仙桃市、洪湖市、天門市、京山市、沙洋縣、武穴市、蔡甸區(qū)等縣(市、區(qū))富硒土壤均有大面積分布且集中連片。

圈定富鋅土壤耕地面積4 273.03 km2。其中:洪湖市、潛江市和仙桃市土壤鋅資源豐富，富鋅土壤耕地面積分別為434.55 km2、442.13 km2和406.32 km2；恩施市、利川市土壤鋅資源次之,富鋅土壤耕地面積分別為371.22 km2和334.79 km2；天門市、鐘祥市、建始縣、宣恩縣、鶴峰縣富鋅土壤耕地面積>200 km2；京山市、監(jiān)利縣、巴東縣、咸豐縣富鋅土壤耕地面積>100 km2。

圈定富鍺土壤耕地面積5 618.73 km2。其中:利川市、潛江市、鐘祥市和恩施市土壤鍺資源豐富，富鍺土壤面積分別為593.43 km2、571.21 km2、556.99 km2和518.47 km2；巴東縣、洪湖市、咸豐縣、建始縣、仙桃市、宣恩縣、天門市和京山市土壤鍺資源次之，富鍺土壤耕地面積范圍為221.14～309.80 km2；來鳳縣、監(jiān)利縣、鶴峰縣、竹山縣、沙洋縣富鍺土壤耕地面積>100 km2。

2.6 創(chuàng)新調(diào)查評價方法技術(shù)

建立了湖北省土地質(zhì)量地球化學評價方法技術(shù)體系和標準體系。標準化是保證土地質(zhì)量地球化學調(diào)查和成果有效轉(zhuǎn)化應(yīng)用的依據(jù)。在工作、實踐的基礎(chǔ)上，湖北省結(jié)合自身的特點和實際需求，先后編制發(fā)布《湖北省“金土地”工程工作細則(試行)》、《恩施州全域土地質(zhì)量地球化學評價暨土壤硒資源普查工作技術(shù)要求》、《湖北省土地質(zhì)量地球化學評價技術(shù)要求(試行)》、《村級土地質(zhì)量檔案建檔技術(shù)要求》等,提出三因素賦值方法、村級土地質(zhì)量檔案建檔方法，開發(fā)了土地質(zhì)量地球化學評價“智慧云”平臺，不斷提高評價的標準化和科學化。

建立了土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價動態(tài)數(shù)據(jù)庫，為土地資源管理從數(shù)量管理向數(shù)量、質(zhì)量及生態(tài)“三位一體”綜合管理轉(zhuǎn)變提供了科學依據(jù)。通過開展湖北省“金土地”工程數(shù)據(jù)庫建設(shè)，首次建立了湖北省“金土地”工程數(shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)全省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價數(shù)據(jù)標準化存儲、管理和使用，形成一套完整的湖北省土地質(zhì)量地球化學評價數(shù)字資料，統(tǒng)一了土地質(zhì)量地球化學評價尺度和方法技術(shù)，嘗試與國土“一張圖”對接，有效服務(wù)于土地資源“三位一體”管護，推進“智慧湖北”信息化建設(shè)。

2.7 調(diào)查評價應(yīng)用科學合理化建議

在調(diào)查評價成果數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過開展土地利用適宜性區(qū)劃，在基本農(nóng)田和高標準基本農(nóng)田劃定、耕層土剝離再利用、科學補肥、農(nóng)用地污染防治，以及農(nóng)用地保護與安全利用等六個方面提出了合理化建議，可為國土數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)“三位一體”管護和綠色農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)、土壤污染防治等工作提供支撐服務(wù)。

(1) 建議在基本農(nóng)田和高標準基本農(nóng)田劃定工作中，結(jié)合耕地環(huán)境質(zhì)量進行調(diào)整。在原劃定的基本農(nóng)田區(qū)和高標準基本農(nóng)田內(nèi)，對于土壤環(huán)境質(zhì)量嚴重超標區(qū)，建議調(diào)出基本農(nóng)田和高標準基本農(nóng)田范圍；在原劃定的基本農(nóng)田區(qū)和高標準基本農(nóng)田外，能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要條件且土壤環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良區(qū)，建議調(diào)入基本農(nóng)田和高標準基本農(nóng)田范圍。

(2) 建議在耕層土剝離再利用時，考慮耕地土壤pH值、重金屬超標情況以及土壤有機質(zhì)含量等因素，對耕層土剝離適宜區(qū)、耕層土剝離限制區(qū)、耕層土剝離風險區(qū)區(qū)別對待利用。

(3) 建議按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織對土地的宜耕性從土壤養(yǎng)分的角度，按照高度適宜區(qū)、中等適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、勉強適宜區(qū)、暫時不適宜區(qū)、不適宜區(qū)6類分區(qū)對農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。

(4) 建議按照《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》(NY/T 1118—2006)，結(jié)合“金土地”工程獲取的農(nóng)用地圖斑養(yǎng)分數(shù)據(jù)，按照缺什么補什么、缺多少補多少的原則，進行科學補肥，減少化肥的使用量。

(5) 建議在農(nóng)用地污染防治方面，對無重金屬超標的農(nóng)用地實施優(yōu)先保護政策；對有輕微、輕度和中度超標的農(nóng)用地進行監(jiān)測控制，影響農(nóng)產(chǎn)品安全的區(qū)域應(yīng)納入污染防治，暫還未影響農(nóng)產(chǎn)品安全的區(qū)域加強管理；對已達到嚴重超標程度的農(nóng)用地實施嚴格管控，及污染防治或土地利用調(diào)整，以保障農(nóng)產(chǎn)品安全。

(6) 建議建立農(nóng)用地分類管理清單，按優(yōu)先保護類、安全利用類和嚴格管控類三個類別進行分類管理。對達到土地地球化學質(zhì)量一等、二等的耕地，且納入到基本農(nóng)田劃定區(qū)域，建議優(yōu)先劃定為永久基本農(nóng)田，實行嚴格保護，確保其面積不減少、土壤環(huán)境質(zhì)量不下降；對達到土地地球化學質(zhì)量三等、四等的耕地，有輕度和中度超標的，建議納入安全利用類管護，采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施，降低農(nóng)產(chǎn)品超標風險；對達到土地地球化學質(zhì)量三等、四等的耕地，存在重度超標，建議納入嚴格管控類管理，劃定特定農(nóng)產(chǎn)品禁止生產(chǎn)區(qū)，制訂調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、土地用途變更、治理與修復(fù)計劃。

3 成果應(yīng)用與未來展望

3.1 成果應(yīng)用

3.1.1服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)

湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查是落實湖北“一主引領(lǐng)、兩翼驅(qū)動、全域協(xié)同”發(fā)展戰(zhàn)略、助力地方經(jīng)濟發(fā)展、服務(wù)鄉(xiāng)村振興的重點項目，項目成果可指導(dǎo)地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，加快推進區(qū)域優(yōu)勢土壤資源的開發(fā)利用，推動區(qū)域優(yōu)質(zhì)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展。通過調(diào)查評價，富硒土地資源利用有效地促進了湖北省地方經(jīng)濟發(fā)展。富硒產(chǎn)業(yè)是以硒資源合理和可持續(xù)開發(fā)利用為基礎(chǔ)的新興大健康產(chǎn)業(yè)，富硒農(nóng)業(yè)是功能農(nóng)業(yè)，市場前景廣闊，潛力巨大。2013年以來，在湖北省委、省政府的支持下，各地積極開發(fā)利用硒資源，富硒產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。截至2018年底，全省富硒產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到650億元，從事富硒產(chǎn)業(yè)的企業(yè)1 500余家，擁有富硒商標471個，形成了恩施州、江漢平原兩大增長極。建立了硒資源開發(fā)聯(lián)席會議制度，發(fā)布了富硒產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃，成立了一系列富硒研究平臺，建成了一批富硒產(chǎn)業(yè)基地，創(chuàng)建了“硒博會”展會品牌。

3.1.2服務(wù)國土空間規(guī)劃

國土空間規(guī)劃編制對貫徹新時期高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義，國土空間規(guī)劃編制需要開展生態(tài)紅線劃定、基本農(nóng)田劃定、城市開發(fā)邊界劃定、國土空間保護現(xiàn)狀評估、基礎(chǔ)信息“一張圖”平臺建設(shè)、“多規(guī)合一”數(shù)據(jù)整合、資源環(huán)境承載力和國土空間適應(yīng)性評價等專題研究，并且還需對地方人口結(jié)構(gòu)、自然資源資產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展等情況以及政府財務(wù)和地質(zhì)環(huán)境等狀況的專題進行研究。截至2018年底湖北省全面完成了全省26個縣市1∶50 000區(qū)域土壤地球化學調(diào)查、區(qū)域地表水和淺層地下水地球化學、區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品調(diào)查等工作，編制了全區(qū)土地利用、土水污染等圖件，從空間區(qū)域尺度上獲取了全省以農(nóng)業(yè)、地質(zhì)為主導(dǎo)的系統(tǒng)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)信息，為湖北省國土空間規(guī)劃提供了豐富翔實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1.3服務(wù)國土科學化管理

國土管理是對國土資源開發(fā)利用的組織、協(xié)調(diào)和監(jiān)督，其目的是提高國土資源的利用率，保持國土資源持續(xù)開發(fā)利用，充分發(fā)揮國土整治的經(jīng)濟效益。土地質(zhì)量地球化學調(diào)查是一項基礎(chǔ)性工作，既是地質(zhì)調(diào)查服務(wù)國土資源管理的支撐點，也是土地管理與地質(zhì)工作深度融合的突破點。湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查項目在實施過程中，研發(fā)了“湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查樣品采集系統(tǒng)和采集數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，這是利用新一代信息技術(shù)構(gòu)建的基于大數(shù)據(jù)的地質(zhì)調(diào)查工作系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將采樣工作、質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)整理入庫等工作通過云端聯(lián)系起來，實時掌握各部門及各單位人員工作質(zhì)量及進度，監(jiān)控樣品采集的到點情況，服務(wù)于國土管理部門對土地質(zhì)量調(diào)查過程質(zhì)量的監(jiān)控，其實時、可靠、精準的信息為各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量提供了保障，提高了其工作效率。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過將數(shù)據(jù)系統(tǒng)錄入，能夠快速地實現(xiàn)智能分類和查找，提高國土管理部門對數(shù)據(jù)信息的管理及使用效率，實現(xiàn)其對全省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度，促進土地調(diào)查信息化。

3.1.4服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)

在服務(wù)支撐生態(tài)文明建設(shè)方面，土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作是一項重要的內(nèi)容。通過調(diào)查評價，查明了湖北省土地質(zhì)量變化情況和污染土地分布規(guī)律，保障了土地質(zhì)量和生態(tài)安全，促進了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。據(jù)全省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果顯示，調(diào)查區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量總體良好，但中度—重度污染土壤仍占有一定數(shù)量的面積，土壤環(huán)境質(zhì)量安全形勢不容樂觀。各級地方政府正積極利用全省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果，有效開展土壤污染防治工作。如恩施市根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的大面積黑色巖系風化造成的土壤重金屬鎘元素超標現(xiàn)象，提出提高土壤pH、增施有機肥和調(diào)節(jié)土壤Eh等一系列降低土壤鎘元素活性的方法；京山市根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)污染區(qū)域大多位于丘陵區(qū)、林地內(nèi)的現(xiàn)象，提出由政府組織在污染區(qū)內(nèi)種植對重金屬元素吸收較好但不進入人類食物鏈的植物，有效改善土壤質(zhì)量，并加強對工業(yè)廢水、廢氣、礦業(yè)固體廢棄物等綜合治理和利用；武漢市蔡甸區(qū)根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)土壤中有重金屬污染元素，主要包括汞、鎘、鉛、鉻、砷等生物毒性顯著元素的現(xiàn)象，提出采用工程、化學、生物和農(nóng)業(yè)等方法開展重金屬污染治理。

3.1.5服務(wù)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略

依托湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果，通過土壤質(zhì)量評價及特色優(yōu)勢資源評價與地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有機結(jié)合，推進當?shù)靥厣珒?yōu)勢農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)，以“富硒、富鍶、富鋅、綠色”提升地方特色農(nóng)業(yè)的核心競爭力，增加農(nóng)民收入，有效實現(xiàn)貧困村農(nóng)民脫貧致富，服務(wù)于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。比如：恩施市板橋鎮(zhèn)大山頂村為省級重點龍頭企業(yè)——湖北巨鑫集團的白蘿卜種植基地，該村生產(chǎn)的天然高山反季節(jié)白蘿卜已成為沃爾瑪超市、北京首航超市、宜昌北山超市等多家連鎖超市的蔬菜供應(yīng)基地，“金土地”工程成果顯示白蘿卜樣品硒含量達到富硒標準15倍，表明該村具有優(yōu)質(zhì)富硒白蘿卜種植潛力；“金土地”工程成果顯示在恩施新塘鄉(xiāng)雙河居委會、下壩村一帶白菜樣品硒含量達到富硒標準7倍，表明該區(qū)域具有特色天然富硒高山白菜的種植優(yōu)勢；沐撫辦事處、營上村一帶富硒茶葉優(yōu)勢也非常明顯；京山縣通過實施“金土地”工程項目，以京山縣孫橋鎮(zhèn)胡家棚貧困村為示范區(qū)，積極培育貧困村特色富硒稻米產(chǎn)業(yè)，通過企業(yè)溢價(富硒農(nóng)產(chǎn)品增值部分)收購反哺農(nóng)民，達到農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效、農(nóng)民增收的目的。

3.2 未來展望

湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作未來將重點圍繞服務(wù)自然資源管理、生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興需要，踐行山水林田湖草是生命共同體的發(fā)展理念，革新調(diào)查評價技術(shù)，創(chuàng)新成果表達方式，強化調(diào)查與研究融合，提高調(diào)查成果質(zhì)量，加快推進土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作，實現(xiàn)湖北省全域土地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”的綜合調(diào)查與評價，更好地服務(wù)自然資源管理工作。

3.2.1調(diào)查評價技術(shù)革新

現(xiàn)有土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價方法還不能完全做到高效、快速，往往實施周期較長，難以滿足國土空間規(guī)劃和自然資源管理的需求，這就要求充分利用地球化學、遙感等先進技術(shù)，對已有的調(diào)查評價方法進行技術(shù)革新，強化智能信息處理技術(shù)，形成土地資源數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”的綜合調(diào)查評價技術(shù)，提升調(diào)查評價工作質(zhì)量。

3.2.2成果表達創(chuàng)新

現(xiàn)有土地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果表達偏重于技術(shù)規(guī)范型，不能完全滿足現(xiàn)代土地資源管理需求，需要結(jié)合耕地保護、數(shù)量質(zhì)量生態(tài)管護、生態(tài)修復(fù)等不同技術(shù)要求，改變成果表達方式，提高土地資源調(diào)查直接支撐服務(wù)土地資源管理的能力和水平。

3.2.3“金土地”工程實施

湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作尚未達到全覆蓋，不利于政府土地利用管理決策規(guī)劃和優(yōu)勢資源的開發(fā)利用，未來需要進一步加大土地質(zhì)量地球化學調(diào)查工作，繼續(xù)實施“金土地”工程，實現(xiàn)湖北省1∶5萬調(diào)查評價全覆蓋。

3.2.4調(diào)查與研究融合

充分運用土地質(zhì)量地球化學調(diào)查大數(shù)據(jù)，研究人類活動與自然環(huán)境的交互作用，揭示土地資源開發(fā)利用和生態(tài)系統(tǒng)保護的主導(dǎo)因素，圍繞國土空間統(tǒng)籌規(guī)劃、自然資源綜合管護、生態(tài)空間整體保護修復(fù)的重大科學命題，開展耕地種植適宜性研究和種植區(qū)劃研究、配方施肥研究、生態(tài)環(huán)境承載力評價體系和評價模型研究、耕地質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測研究、后備耕地調(diào)查和土地的綜合利用研究、富硒關(guān)鍵技術(shù)研究等，不斷拓展土地質(zhì)量地球化學調(diào)查服務(wù)領(lǐng)域。

4 結(jié)論

(1) 系統(tǒng)查明調(diào)查區(qū)土地質(zhì)量的新情況。調(diào)查區(qū)優(yōu)先保護類耕地面積占比75.98%，安全利用類面積占比22.65%，嚴格管控類面積占比1.37%，影響湖北省耕地土壤重金屬污染風險的指標主要為Cd元素。

(2) 基本掌握調(diào)查區(qū)土地資源的新優(yōu)勢。發(fā)現(xiàn)一批適宜種植名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)土地，恩施地區(qū)、竹山縣和竹溪縣耕園草地普遍富硒，江漢平原富硒土壤有大面積分布且集中連片，土壤硒資源優(yōu)勢明顯，為湖北省富硒鋅鍺等優(yōu)質(zhì)土地資源開發(fā)利用提供了靶區(qū)，為長江經(jīng)濟帶綠色發(fā)展注入了新動力。

(3) 初步揭示調(diào)查區(qū)耕地質(zhì)量變化的新趨勢。重金屬元素在耕地土壤中的累積速率加快，尤其是耕地重金屬鎘的累積已引發(fā)部分地區(qū)生態(tài)效應(yīng)的變化，部分地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品安全性存在隱患，不容忽視；部分地區(qū)耕地土壤酸化趨勢明顯加快，耕地土壤酸化面積在逐步擴大，值得重視；耕地土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)減少變化，部分耕地肥力有變差趨勢，必須正視。

(4) 創(chuàng)新耕地質(zhì)量調(diào)查評價方法技術(shù)的新體系。研發(fā)了“湖北省土地質(zhì)量地球化學調(diào)查樣品采集系統(tǒng)和采集數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”，搭建了湖北省土地質(zhì)量地球化學評價數(shù)據(jù)庫和村級土地質(zhì)量檔案數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，形成了湖北省土地質(zhì)量地球化學評價技術(shù)要求，統(tǒng)一了湖北省土地質(zhì)量地球化學評價方法和評價標準，科技助力得到充分體現(xiàn)。

(5) 提出土地利用科學合理化的新建議。開展土地利用適宜性區(qū)劃，并從基本農(nóng)田和高標準基本農(nóng)田劃定選區(qū)調(diào)整、耕層土剝離再利用、科學補肥、耕地種植適宜性、農(nóng)用地污染防治和分類管理等6個方面提出科學合理化意見建議。

致謝：本文是一項集體研究成果，相關(guān)研究得到湖北省自然資源廳、湖北省地質(zhì)局及所屬項目承擔單位的大力支持，在此致以誠摯的謝意。