地质通报  2019, Vol. 38 Issue (2-3): 437-442  
0

引用本文 [复制中英文]

陈国光, 周国华, 梁晓红, 陈腾. 土地质量地球化学调查成果应用于永久基本农田划分方法技术[J]. 地质通报, 2019, 38(2-3): 437-442.
[复制中文]
Chen G G, Zhou G H, Liang X H, Chen T. The application of land quality geochemical survey results to permanent basic farmland classification technology[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(2-3): 437-442.
[复制英文]

基金项目

中国地质调查局项目《海峡西岸经济区土地质量地球化学调查》(编号:DD20160321)

作者简介

陈国光(1964-), 男, 博士, 教授级高工, 从事地球化学勘查工作。E-mail:cguoguang@126.com

文章历史

收稿日期: 2017-09-10
修订日期: 2017-12-12
土地质量地球化学调查成果应用于永久基本农田划分方法技术
陈国光1 , 周国华2 , 梁晓红1 , 陈腾3     
1. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016;
2. 中国地质地科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北 廊坊 065000;
3. 福建省地质调查研究院, 福建 福州 350013
摘要: 为了探讨土地质量地球化学调查取得的地球化学指标与土地环境指标应用于基本农田土地质量评价的思路与流程,通过基本农田概念与功能、基本农田划定的需求、土地质量指标与地球化学调查成果的关联性等分析,提出充实基本农田数据库、农产品安全指标与品质指标、土壤肥力指标、生态环境指标等应用于基本农田划分及后备基本农田选区评价的方法、思路与工作流程。研究结果表明,土地质量地球化学调查各项成果指标及图件应纳入到基本农田图、表、册中,土地质量环境指标评价中对超过土壤污染管制值的土壤实行一票否决,调出基本农田;对满足无公害产地要求的富硒集中连片区等,应直接纳入基本农田中;对其他指标可根据不同的功能区要求,纳入到综合评价中。永久基本农田评价需进一步吸收利用地质学、地球化学等方面的成果资料,从影响耕地的物理、化学、生态、地理等方面进行全面科学的评价,体现土地资源的本质属性。
关键词: 土地质量    地球化学调查    永久基本农田    划定    
The application of land quality geochemical survey results to permanent basic farmland classification technology
CHEN Guoguang1, ZHOU Guohua2, LIANG Xiaohong1, CHEN Teng3     
1. Nanjing Center of China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China;
2. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, CAGS, Langfang 065000, Hebei, China;
3. Geological Survey Institute of Fujian Province, Fuzhou 350013, Fujian, China
Abstract: This paper aims to explore the process of thinking and procedure of applying geochemical indicators and land environmental indicators obtained from geochemical investigation of land quality to evaluating land quality of basic farmland and guaranteeing the realization of the aim that the land quality of basic farmland meet the demands of quantity as well as quality, safety and other requirements of agricultural products. Based on analyses of the concept and function of basic farmland, its delimitation, the relevance of land quality indicators with geochemical survey results, and some other aspects, the authors put forward methods, ideas and work processes for enriching the database of basic farmland and applying such indexes as safety and quality index of agricultural products, soil fertility index and ecological environmental index in the division of basic farmland and the evaluation of basic farmland reserve districts. Indexes and maps resulting from the land quality geochemical research should be incorporated into the maps, tables and lists of basic farmland; land of super class Ⅲ standard soil shouldn't be considered as basic farmland; rich selenium concentrated area with no pollution should be directly incorporated into the list of basic farmland; other indicators could be included into comprehensive evaluation according to the requirements of different functional areas. Researchers should further absorb geological, geochemical and other data to make a comprehensive scientific evaluation of physical, chemical, ecological and geographical aspects that affect cultivated land, so as to reflect the essential attributes of land resources.
Key words: land quality    geochemical survey    permanent basic farmland    delimitation    

土地是社会发展的最基本物质基础,关系到粮食安全、人体健康、经济社会可持续发展。近年来,土地质量地球化学调查工作在中国全面实施,尤其是华东地区五省一市(浙江、福建、江西、江苏、安徽、上海)1:25万土地质量地球化学调查已基本全覆盖,1:5万土地质量地球化学调查快速推进,在查明土壤环境质量、养分丰缺、富硒等特色土地资源潜力的基础上,已被广泛应用于富硒农产品开发、农业种植结构调整、表土剥离再利用、土壤详查及污染修复等领域。如何结合国土资源规划与管护工作,更加有效地将土地质量地球化学调查成果应用于耕地保护,是值得探讨和实践验证的问题。本文阐述了基本农田概念及其功能,结合江西、福建土地质量地球化学调查实际工作,探讨了土地质量地球化学调查成果应用于永久基本农田划分的方法技术,为同类工作提供经验。

1 永久基本农田概念与功能

基本农田是按照一定时期人口和社会经济发展对农产品的需求,依据土地利用总体规划确定的不得占用的耕地[1]。基本农田保护区是为对基本农田实行特殊保护而依据土地利用总体规划和依照法定程序确定的特定保护区域[1]。基本农田保护区主要包括粮、棉、油生产基地内的耕地;有良好的水利与水土保持设施的耕地;正在实施改造计划,以及可以改造的中、低产田;蔬菜生产基地;农业科研、教学试验田地等。

永久基本农田指在什么情况下都不能改变其用途,不得以任何方式挪作它用的基本农田。划定永久基本农田是党中央、国务院对全面提升基本农田保护工作水平提出的更高要求。划定永久基本农田要求做到一是科学划定,二是“三个并重”,即实现基本农田保护与建设并重、数量与质量并重、生产功能与生态功能并重[2]

科学划定包含多方面的含义,①应在了解基本农田基本属性的基础上划定,主要包括在了解土地质量、数量、位置及其变化等基础上进行划定;②与现有各类规划相结合划定,包括国民经济和社会发展规划、土地利用总体规划、城乡建设规划、农业发展规划、生态环境建设规划、基本农田专项规划等;③建立基本农田信息网络系统,构建信息化管理体系,包括基本农田保护图、表、册、基本农田质量数据库等内容。

实现基本农田保护与建设并重,①严守耕地红线、确保实有耕地面积基本稳定;②合理利用和保护耕地,确保满足国家粮食安全战略的基本要求;③在城乡建设上做到优化用地、集约用地,尽量少占或不占优质耕地;④保持基本农田的区位基本稳定、集中连片程度有所提高;⑤推进高标准基本农田建设,加大对土地的整理与复垦、土壤污染的修复力度。

实现数量与质量并重,就是建立保护补偿机制中,不仅注重对数量的要求,还要加强质量的评价。一是在确保基本农田总量不变的同时,质量有所提升;二是基本农田质量评价的指标内容应更加宽泛,体现农产品安全与品质等产地要素指标。

实现生产功能与生态功能并重,就是划定永久基本农田保护“红线”与城市开发边界和生态保护“红线”划定等工作协同开展,并服务于国家新型城镇化发展战略、生态文明建设战略。基本农田不仅起到夯实国家粮食安全基础的作用,同时做到“让城市融入大自然,让居民望得见山、看得见水、记得住乡愁”,切实发挥永久基本农田对优化城市空间布局的促进作用,更好地引导城市串联式、组团式、卫星城式发展。

2 土地质量地球化学调查方法与成果内容 2.1 土地质量地球化学调查方法

1:25万土地质量地球化学调查由于采样密度稀,成果主要是为国家宏观决策提供基础资料,难于直接服务于永久基本农田的划定工作。1:5万及更大精度的土地质量地球化学调查是当前和今后的工作重点。

1:5万土地质量地球化学调查的主体工作内容是1:5万土壤地球化学测量,同时辅以灌溉水地球化学调查、大气干湿沉降地球化学调查、生态地质调查等工作。

1:5万土壤地球化学测量采样密度为4~16个/ km2[3];样点应分布在网格内主要土壤类型和主要土地利用方式的代表性地块内。样品采集深度为0~20cm,每个样品由3个以上采样坑等量采集混合组成。

灌溉水地球化学调查采样密度控制在1个点/ 16km2[3],采样点布设在水系入口或渠首、渠中和灌溉口处。

大气干湿沉降地球化学调查样点密度为50~ 200个点/105km2[3]。干湿沉降物接收周期为一年,分析测定干湿沉降物总量、元素通量等指标。

1:5万生态地质调查主要是了解土地生态环境状况,包括土地所处的自然环境状况,即土地地质背景状况、土地坡度等自然地理特征状况、土地受污染的状况、土地种植状况等。

2.2 土地质量地球化学调查成果内容

通过1:5万土地质量地球化学调查,可以获得以下两方面成果。

(1)实测数据成果,主要有实测地块的有机质、N、P、K、B、Mn、Zn、Cu、Se、Mo及碱解氮、速效磷、速效钾等指标地球化学含量数据;实测灌溉水的酸碱度、总磷(以P计)、总砷、总汞、总镉、六价铬、总铅、总铜、总锌、总硒、总硼等指标地球化学含量数据;大气干湿沉降物As、Cd、Hg、Cr、Pb等元素输入通量;实测地块农产品中Pb、Cd、Hg、Se、Cr、As等元素含量数据。

土地质量地球化学评价成果,主要有单元素土壤环境质量分类图、土壤环境综合质量分类图,营养元素有益元素等丰缺评价图,绿色食品产地分布图、无公害富硒土地开发建议图等。

(2)土地生态地质环境调查成果,主要包括1: 5万地形地貌图、1: 5万地质简图、1: 5万土地利用现状图、城市区地壳稳定性评价图、重要矿山污染源分布图、重点地区大比例尺土地利用图与地质地貌图件等。

3 土地质量地球化学调查成果应用于基本农田划分方法 3.1 土地质量指标因素及其与地球化学调查的关联性

影响土地质量的自然生态环境指标评价因素复杂多样,农用地质量分等将其分为推荐因素和自选因素2类[4]。推荐因素主要包括有效土层厚度、表层土壤质地、盐渍化程度、土壤有机质含量、土壤酸碱度、障碍层埋深、排水条件、地形坡度、灌溉保证率、地表岩石露头度、灌溉水源等。自选因素主要包括地貌因素、水文条件、土壤特性、农田基本建设等相关因素。

土地质量地球化学调查成果包括地貌类型、地形部位、坡度、地质背景、成土母质、表层土壤质地、土壤类型、耕层厚度、污染源分布、土地利用状况等生态地质环境调查成果,土壤有机质、酸碱度、重金属元素、营养元素与有益元素含量、Se等特色元素含量,以及灌溉水与大气环境质量等分析测试数据及质量等级划分成果。

与农用地分等评级、地力调查等工作相比,土地质量地球化学调查更加注重土壤化学特性要素的定量了解,除对作物产量影响较大的有机质、酸碱度外,以及对作物生长、农产品安全影响较大的植物营养元素、有益元素、重金属元素调查;更注重对农产品品质提升的Se、Zn等元素的调查;同时加强土壤成因与地质背景、地貌类型、污染源分析等调查研究。但土地质量地球化学调查在对剖面构型、障碍层特征、农田基本建设情况等方面相对薄弱。

3.2 永久基本农田划定的需求分析

自1994年国务院颁布《基本农田保护条例》、1998年修订《基本农田保护条例》以来,中国已完成基本农田划定并建立了数据库。进一步科学划定永久基本农田,实现基本农田保护与建设并重、数量与质量并重、生产功能与生态功能并重,需要对基本农田划定注入新的思维与新要素。

(1)基本农田划定思维应与当前社会经济发展对农产品需求转变相适应

随着中国社会经济发展水平的提高,居民生活水平不断提高,对农产品的需求正由数量满足向质量、安全、生态、保键等更高要求转变;对农产品的需求已经由“吃饱”向“吃好”、“吃环保”、“吃特色”转变,群众对农产品质量和安全的关注甚至超过了对价格的关注。在这种情况下,对基本农田质量的评价需注入环境评价要素、生态评价要素、品质评价要素。土地质量地球化学调查成果有助于对这些要素的注入。

(2)基本农田划定应与其功能的转变相适应

为进一步加强生态文明建设,基本农田的功能由单一的生产功能转变为生产功能与生态功能并重,尤其是在城镇化建设过程中,生态功能的作用将进一步突现。为进一步体现基本农田的生态功能,在基本农田划定工作中,需要进一步加强对生态要素的评价,包括生态城市规划要素、地壳稳定性要素、地质灾害风险性、水涵养区等。在基本农田划定中应针对不同的功能区,提出不同的评价要素和权重。

(3)基本农田划定与不断提高基本农田质量相适应

基本农田布局调整后,要求做到保护面积不得低于上一级规划下达的数量,总体质量等别应高于调整前的平均质量等别,集中连片程度应有所提高[2]。为了做到基本农田总体水平提高,在划定基本农田时要建立保护、建设与补偿相结合的基本农田划分体系;在基本划定中,不仅要对基本农田进行评价,还要对已规划建设用地的地块进行质量评价、对潜在的基本农田接替地区进行评价;做到建设用地优质土壤再利用,潜在的基本农田质量有保障。

(4)建立灵活的土地质量评价体系

中国地域宽广、经济发展地区间不平衡,在同一地区,不同功能区对耕地的利用目的不一致,土地质量评价体系应做到灵活设计。为不同的管理目标服务时, 可以有不同的土地质量评价组合方式。这一点可以借鉴美国土壤保持局建立的土地评价与立地分析系统(LESA)的做法,分土地评价(LE)、立地分析(SA)两大子系统独立评估[5],最终根据不同的目的设计权重,形成综合评估体系(LESA)。

3.3 土地质量地球化学调查与永久基本农田划定的对接

(1)充实基本农田数据库

将Pb、Cd、Hg、As、Cr等重金属元素,有机质和氮、磷、钾全量及速效钾、碱解氮、有效磷,土壤Mn、Zn、Cu、B、Mo、S等营养元素,Se等特色元素含量数据纳入到基本农田数据库地块属性中;将相应的土壤环境质量分类图、丰缺图、无公害富硒分布图等纳入到基本农田保护图册中。

(2)农产品安全指标与品质指标的应用

中国最新制定的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB15618—2018)提出了农产品质量安全对土壤环境质量的要求。农用地土壤污染物含量等于或低于土壤污染筛选值的,对农作物质量安全、农作物生长或土壤生态环境的风险低,一般情况下可以忽略[6];该类土壤可划为Ⅰ类土壤。农用地土壤污染物含量超过土壤污染筛选值的,对农作物质量安全、农作物生长或土壤生态环境可能存在风险,应当加强土壤环境监测和农产品协同监测,原则上应当采取安全利用措施[6];该类土壤可划分为Ⅱ类土壤。农用地土壤污染物含量超过土壤污染管制值,食用农产品不符合质量安全标准等农用地土壤污染风险高,原则上应采取严格管控措施[6];该类土壤可划分为Ⅲ类土壤。依据基本农田的要求,Ⅲ类土壤农产品质量安全受到严重威胁,原则上不经修复难以作为基本农田;建议对Ⅲ类土壤实行一票否决,调出基本农田。Ⅱ类土壤在土壤环境监测和农产品协同监测的基础上,可选择性种植农产品,也能满足基本农田的要求;Ⅰ类、Ⅱ类土壤可采用计分方法与其他指标进行综合计分分级。

Se是人体必需的微量元素,Se的生物学功能是硒化物的抗氧化性,它保护细胞膜免受过氧化物损害[7]。Se具抗衰老、防癌,预防克山病、大骨节病等功效,还有促进植物生长发育,提高作物产量、改善农产品品质的功效。自然形成的富硒土壤是一种特色的土地资源,需要加以保护。对满足无公害产地要求的富硒集中连片区,应直接纳入基本农田。足硒、缺硒土壤可采用计分方法与其他指标进行综合计分分级。同时还可根据不同地区的有益微量元素的分布情况,选取影响农产品品质的元素作为特色土地资源加以保护,如将富Zn、Ge、Mo等对人体有益元素的特色土地,纳入到基本农田保护中。

(3)土壤肥力指标与基本农田划分

土地质量地球化学调查获得了氮、磷、钾全量及速效钾、碱解氮、有效磷,土壤Mn、Zn、Cu、B、Mo、S等有益营养元素含量,并进行了丰缺评价。微量营养元素含量对作物生长具有重要的影响,一些地区土壤中某些营养元素呈现普遍丰富或普遍缺乏;同时,农业生产中大量营养元素N、P、K缺乏主要通过施肥解决。因此,土地质量评价时土壤肥力资料常作为可选要素考虑,用调查获得的有益营养元素含量指导农田施肥。

(4)生态地质条件与基本农田生态功能的关系

以往进行基本农田划分时,主要考虑影响基本农田生产功能的土地质量指标,基本没有涉及体现生态功能的指标。土地质量地球化学调查收集了区域地质、城市地质等资料,并通过遥感解译与实地验证,对生态地质环境进行评价;取得了第四系地质图、地壳稳定性评价图、地质灾害分布图、地形坡度图等资料。不同功能区对基本农田的生态功能要求不同,难以确定统一的基本农田评价要素,在此重点分析讨论城市及其周边地区基本农田生态功能评价要素。

工业用地、生活居住地、公共设施用地和绿地、基本农田是城市用地的主要因素。绿地、基本农田主要发挥了城市的生态功能,应尽可能在城市地壳稳定性较差,有活动性断层、地质灾害点的区域分布,既起到优化城市(镇)空间形态的促进作用,又保护了基本农田。城市工业用地、生活居住地、公共设施用地发挥了城市社会经济发展的功能,且具有人口密度高、建设成本高的特点;要求地壳稳定性好,确保建筑安全。在城市永久基本农田的划分中,地壳稳定性各要素应作为土地质量评价的要素纳入其中,使地壳稳定性较差的农用地,尽可能划入永久基本农田或生态用地中,以确保人居安全。

(5)后备基本农田选区评价

土地质量地球化学调查常以全覆盖的方式开展调查,包含调查区内耕地、农地、林地、未利用地等,在中国南方耕地资源短缺的丘陵山区特别强调缓坡地的调查。而在补充耕地质量验收中,要求测定土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH值,并根据实际情况增加钙、镁、硫、铜、锌、铁、锰、硼、钼等项目;在可能被污染的补充耕地上,根据污染类型、污染形态确定检测项目[8]。土地质量地球化学调查包含了补充耕地质量验收的大部分项目。在选择补充耕地、进行土地整理前,充分利用土地质量地球化学调查成果资料,可以做到优选补充耕地区域,保障补充耕地质量的目的。

土地质量地球化学调查成果应用于基本农田划分的工作流程见图 1

图 1 永久基本农田划分工作流程图 Fig.1 Flow chart of permanent basic farmland division
4 结语

近年来土地质量地球化学调查工作得到中央、地方各级政府的高度重视,这与调查成果能有效地服务于农产品安全、特色土地开发、环境保护等各个领域,极大地挖掘提升土地资源的生产能力和利用潜力有关。永久基本农田划定承担着促进农业生产、保障农产品安全、服务于生态文明建设的历史使命,为此需要吸收利用地质学、地球化学等方面的成果资料,从影响耕地的物理、化学、生态、地理等各个方面进行全面科学的评价,体现土地资源的本质属性。本文研究提出的土地质量地球化学调查成果应用于永久基本农田划定的思路和方法仅是初步探索,需要结合各地大量实践不断完善优化。

参考文献
[1]
《基本农田保护条例》[Z]. 1998年12月27日国务院令第257号发布.
[2]
《国土资源部农业部关于划定基本农田实行永久保护的通知》.国土资发[2009] 167号.
[3]
《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295-2016)[S].中华人民共和国国土资源部.
[4]
《农用地质量分等规程》(GBT28407-2012)[S].中华人民共和国国家质量监督检验检督总局、中国国家标准化管理委员会.
[5]
钱凤魁, 王秋兵, 边振兴, 等. 永久基本农田划定和保护理论探讨[J]. 中国农业资源与区划, 2013(3): 22-28.
[6]
《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(试行) (GB15618-2018)[S].生态环境部、国家市场监督管理总局.
[7]
迟锡增. 微量元素与人体健康[M]. 北京: 化学工业出版社, 1997.
[8]
《补充耕地质量验收评定技术规范(试行)》[S].农业部办公厅, 2012.