0引言

土地生態(tài)質(zhì)量指在生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)動(dòng)植物及人類(lèi)健康和居住，以及保護(hù)改善大氣、水等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的能力。是土地質(zhì)量?jī)?nèi)涵的重要組成，與土地的自然質(zhì)量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性共同構(gòu)成土地的價(jià)值和質(zhì)量。隨著經(jīng)濟(jì)和文明的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視食品安全和土地生態(tài)質(zhì)量。目前，國(guó)土資源部已基本完成全國(guó)范圍的農(nóng)用地分級(jí)，它是在土地自然質(zhì)量的基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)條件、土地利用和經(jīng)濟(jì)水平而進(jìn)行土地質(zhì)量分等定級(jí)(吳克寧等，2010)，向土地?cái)?shù)量－質(zhì)量并重管理邁進(jìn)了重要的一步。浙江省國(guó)土資源廳開(kāi)展了土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查工作，選擇慈溪市為試點(diǎn)之一，通過(guò)調(diào)查探索土地?cái)?shù)量和質(zhì)量－生態(tài)并重的精細(xì)化管理方法技術(shù)，為21世紀(jì)的土地質(zhì)量調(diào)查和管理提供技術(shù)支撐。

1方法和材料

慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量調(diào)查對(duì)象為土壤、灌溉水、大氣沉降物和農(nóng)產(chǎn)品，2007年—2009年開(kāi)展調(diào)查，內(nèi)容以土壤地球化學(xué)調(diào)查為主，灌溉水、大氣、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和土地自然特征、生產(chǎn)環(huán)境調(diào)查為輔，其中，土壤地球化學(xué)調(diào)查精度為1∶5萬(wàn)，樣品4件/km2，分析測(cè)試全量27項(xiàng)、有效態(tài)15項(xiàng)、有機(jī)污染物2項(xiàng)(劉軍保等，2010)。進(jìn)行了土壤養(yǎng)分、環(huán)境質(zhì)量、土壤污染程度、灌溉水質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品安全、富硒土地資源等評(píng)價(jià)，按中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估技術(shù)要求》(DD2008-06)進(jìn)行了土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估，結(jié)合大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)查，完成了對(duì)慈溪土地生態(tài)質(zhì)量的評(píng)估。

2土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估

土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估依據(jù)土地有益元素、有毒有害元素和有機(jī)污染物含量水平，及其對(duì)土地基本功能的影響程度而進(jìn)行的土地質(zhì)量級(jí)別評(píng)定。其內(nèi)涵包括了土地基礎(chǔ)肥力、環(huán)境和土壤健康質(zhì)量評(píng)估。評(píng)估模型構(gòu)建包括指標(biāo)篩選、權(quán)重賦值、隸屬函數(shù)模型建立、指數(shù)計(jì)算等內(nèi)容。

2．1指標(biāo)篩選

2．1．1肥力因子N、P、K、有機(jī)質(zhì)是土地肥力的主導(dǎo)因素，依據(jù)主導(dǎo)性原則都應(yīng)入選。但N和有機(jī)碳關(guān)聯(lián)性較好，相關(guān)系數(shù)達(dá)0．92，具有較好的線性函數(shù)關(guān)系(圖1)，依據(jù)獨(dú)立性和空間分異原則，選擇OrgC。P、K對(duì)土地質(zhì)量的影響是它們的有效態(tài)，依據(jù)慈溪土壤有效態(tài)評(píng)價(jià)速效K和有效P都處于缺乏和比較缺乏的狀況，因此選擇速效K、有效P作為參評(píng)指標(biāo)。土壤微量有益元素Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B的有效態(tài)地方分級(jí)評(píng)價(jià)，依據(jù)慈溪土壤中Fe、Mn、Cu、Zn、B都處于豐富和相對(duì)豐富狀態(tài)，因此選擇有效Mo為參評(píng)指標(biāo)。

2．1．2環(huán)境因子土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)顯示有毒有害重金屬元素Cd、Hg情況突出，DDT在局部殘留也已超標(biāo)，因此根據(jù)主導(dǎo)性原則選擇Cd、Hg、DDT為有害元素參評(píng)指標(biāo)。另外，慈溪為濱海平原區(qū)，pH和含鹽量是土地質(zhì)量的重要理化指標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)性原則選擇pH和含鹽量參評(píng)。

2．1．3健康因子環(huán)境健康指標(biāo)I、F、Se中，I、F雖都處于高背景下，但地方生態(tài)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)威脅。Se作為土壤健康的重要指標(biāo)，調(diào)查顯示，慈溪分布大面積的富硒土壤和楊梅、水稻等富硒農(nóng)產(chǎn)品，因此選擇Se為參評(píng)指標(biāo)。綜上所述，建立了慈溪土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估指標(biāo)體系(表1)。

2．2權(quán)重賦值評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值的大小，實(shí)質(zhì)是該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)土地質(zhì)量影響程度的衡量，對(duì)土地質(zhì)量的影響主要是由元素對(duì)作物生長(zhǎng)和安全質(zhì)量的貢獻(xiàn)大小、研究區(qū)的豐缺程度以及空間的變異情況等決定的。慈溪市土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重賦值采用層次分析法(AHP)進(jìn)行。

2．2．1層次構(gòu)建土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估指標(biāo)體系共分3個(gè)層次:第1層為目標(biāo)層，即土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估;第2層為決策層，包含土壤養(yǎng)分要素、土壤環(huán)境要素等;第3層為指標(biāo)層，包含pH、OrgC、有效P、速效K、Cd、Hg、Se、有效Mo、含鹽量等評(píng)估指標(biāo)。

2．2．2矩陣判斷層次分析法通過(guò)兩兩比較構(gòu)建判斷矩陣，如在肥力指標(biāo)層中，有機(jī)碳是決定土地基本質(zhì)量的主要因素，絕對(duì)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(duì)重要。

2．2．3權(quán)重分析通過(guò)層次構(gòu)建和矩陣判斷，通過(guò)計(jì)算構(gòu)建層次指標(biāo)的權(quán)重值見(jiàn)表2。

2．3隸屬函數(shù)模型隸屬函數(shù)模型共有戒上型、戒下型和峰值型3種(DD2008-06)(圖2)。OrgC、速效K、有效P、有效Mo等肥力指標(biāo)采用戒上型。由于研究區(qū)硒元素較為缺乏，因此也采用戒上型模型。Cd、Hg、DDT采用戒下型。考慮到本地區(qū)靠近海域，含鹽量普遍較高，已普遍構(gòu)成影響慈溪土地質(zhì)量的重要因素，采用戒下型模型。pH采用峰值型模型。

2．4隸屬函數(shù)計(jì)算應(yīng)用研究區(qū)L、U、O1、O2閾值確定采用背景值法。指標(biāo)的隸屬函數(shù)歸屬采用慈溪土壤背景(汪慶華等，2005)20%、40%、60%、80%累積頻率分級(jí);但肥力指標(biāo)參考第二次土壤普查肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，有害元素參考GB15618—1995標(biāo)準(zhǔn)，pH、O1、O2根據(jù)慈溪實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局和作物耐受適應(yīng)情況采用值6.0～8.0(表3)。

2．5評(píng)估指數(shù)模型根據(jù)指標(biāo)篩選、隸屬度函數(shù)值計(jì)算模型和權(quán)重值結(jié)果，采用加法模型，對(duì)各參評(píng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值進(jìn)行權(quán)重和隸屬度計(jì)算，獲得土壤肥力和土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合指數(shù)P。式(1)中，P為綜合指數(shù);fi為第i個(gè)評(píng)估指標(biāo)的隸屬函數(shù)值;Ci為第i個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重;評(píng)估指標(biāo)為表征土地肥力和土地環(huán)境健康的各類(lèi)指標(biāo)。

2．6評(píng)估方案

依據(jù)土地肥力綜合參數(shù)(P肥綜)和土地環(huán)境綜合參數(shù)(P環(huán)綜)分別進(jìn)行土地肥力和土地環(huán)境等級(jí)劃分，分為3等。每等對(duì)應(yīng)的綜合參數(shù)值見(jiàn)表4。依據(jù)土地肥力質(zhì)量等級(jí)和土地環(huán)境質(zhì)量等級(jí)評(píng)估結(jié)果，采用表5所示的分等方案，對(duì)評(píng)估圖斑進(jìn)行土地質(zhì)量地球化學(xué)分等評(píng)估。

2．7評(píng)估結(jié)果

慈溪土地質(zhì)量綜合評(píng)估結(jié)果為:優(yōu)質(zhì)一等地面積22.7km2，占評(píng)估區(qū)耕地面積的3.40%，分布于橫河、匡堰等一塘內(nèi)水網(wǎng)平原區(qū);優(yōu)良二等地面積537.9km2，占評(píng)估面積80.65%;良好三等地主要零散分布在一塘—七塘之間，面積105.9km2，占15.87%;中等四等地面積0.5km2，占0.08%。五等地未現(xiàn)(圖3)。總體土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估顯示良好。

3土地生態(tài)質(zhì)量評(píng)估

在土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估基礎(chǔ)上，綜合考慮大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等生態(tài)質(zhì)量構(gòu)成土地生態(tài)質(zhì)量評(píng)估。大氣、水、農(nóng)產(chǎn)品等評(píng)估在專(zhuān)項(xiàng)生態(tài)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行等級(jí)評(píng)估，采用表6的方案。土地生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)估具體方案采用疊加法，即在不影響土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估分等基礎(chǔ)上疊加，在土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估上，疊加上不同代號(hào)表示不同級(jí)和生態(tài)評(píng)估的指標(biāo)種類(lèi)。用數(shù)字表達(dá)評(píng)估結(jié)果，第一位1～5組成，分別表示土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估的5個(gè)等別。第二位表示大氣，第三位表示灌溉水，第四位表示農(nóng)作物安全，每位數(shù)字由0～3組成，分別表示不同參評(píng)因素所劃分出的評(píng)估結(jié)果。圖示和說(shuō)明見(jiàn)表7。慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量評(píng)估結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8。從圖3和表8中可以看出，慈溪市土地生態(tài)質(zhì)量總體良好。土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估以一、二、三級(jí)優(yōu)質(zhì)—優(yōu)良等級(jí)土地為主;大氣質(zhì)量總體較好，只在慈溪市城區(qū)周邊出現(xiàn)3級(jí)質(zhì)量;灌溉水質(zhì)量普遍下降，在周巷、庵東等地出現(xiàn)3級(jí)，內(nèi)江河道污染嚴(yán)重;農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量大部分符合食品衛(wèi)生安全要求，只在龍山等局部地方出現(xiàn)稻米鎘超標(biāo)。因此，局部土壤、大氣、水和農(nóng)產(chǎn)品存在生態(tài)威脅，影響土地生態(tài)質(zhì)量，應(yīng)引起高度重視，一方面要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，另一方面對(duì)局部生態(tài)質(zhì)量問(wèn)題區(qū)采取污染治理和土壤修復(fù)等工作。