0 引言

土壤是植物生长的载体和养分供给的来源，是农业生产的基本资料。土壤与土地质量关系到农产品质量，关乎人体健康，因此受到普遍重视。土地质量地球化学调查与评价是查明土壤有益营养元素、有毒有害元素等的含量，对土地功能、影响程度所作的质量评价和级别划分^[1-4]，是政府主导、国内普遍开展的基础性、前瞻性的公益性项目^[5-11]。山东省通过近十几年陆续开展的土地质量地球化学调查系列工作^[12-18]，查明了山东省土地质量基本情况。在此基础上，又进一步开展了重点地区大比例尺土地质量地球化学评价。由于地质背景、自然环境与土壤应用条件的地区差异，土壤评价指标和土壤评价方法也需要因地制宜的调整和完善。针对山东省临沂市沂蒙山区特殊地质背景和土壤应用条件，进行了土壤质量地球化学评价方法的改进探索，选择沂南县双堠镇重要的西瓜、樱桃产区，布置了土壤现状进一步详查(1∶5万)，进而进行了土壤质量地球化学评价。通过本次工作，建立适用该区的土壤质量评价方法，查明区内优质的土壤资源和污染情况，掌握土壤质量变化情况，为土壤生态管护、土地资源合理利用提供重要参考, 为土地利用规划、常规农业种植结构调整等提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于山东省沂南县西南部，蒙河中游，蒙山东侧，西与费县、蒙阴毗邻，东与孙祖、张庄、青驼三镇接壤，面积156.18 km²。

研究区大地构造位置位于华北板块(Ⅰ)、鲁西隆起区(Ⅱ)、鲁中隆起(Ⅱ_a)，跨2个四级构造单元新甫山-莱芜断隆(Ⅱ_a6)和蒙山-蒙阴断隆(Ⅱ_a5)。研究区地层较发育，占研究区面积的40%, 地层以古生界和新生界为主，前寒武系分布较少。其中分布有新太古界泰山岩群、新元古界土门群、寒武系长清群、寒武系-奥陶系九龙群、奥陶系马家沟群、石炭系本溪组以及第四系。研究区岩浆岩十分发育，占研究区面积的60%。岩浆活动频繁，具有同期多阶段的特征，主要为前寒武纪岩浆岩，包括新太古代早期万山庄序列和泰山序列、新太古代中期黄前序列、新太古代晚期峄山序列和傲徕山序列及红门序列、中元古代牛岚单元。研究区构造较发育，主要以北西向断裂为主，区域性新泰-垛庄断裂通过研究区(图 1)。

研究区地貌属低山丘陵类型，山岭连绵，沟壑纵横。研究区成土母质主要有残坡积物母质、洪冲积物母质和冲积物母质。研究区土壤类型包括棕壤、褐土、潮土3种。对第二次土地调查形成的土地利用现状图斑数据进行统计表明，研究区内土地利用方式主要为耕地，总面积为107.58 km²，占研究区总面积的68.88%。研究区内主要种植作物为小麦、玉米、西瓜、樱桃和黄烟等。研究区具体土地利用现状及采样位置见图 2和表 1。

2 材料与方法 2.1 样品采集

参考相关技术要求^[1]，本研究的采样对象为地表至20 cm深度表层土壤，工作比例尺为1∶5万，平均采样6个/km²。参考第二次土地调查土地利用现状图进行采样点布设，土壤采样点主要布设在农用地，以均匀分布为主要原则，面积较大的耕地图斑所在位置优先。点位布设在能代表该点位内主要土壤类型的地块内采集表层土壤样品，同时避开铁路或主干公路，避开局部低洼或高岗地、新近搬运堆积土、垃圾土和水土流失严重地段等。采样时去除杂草、砾石、砖块、肥料团块等杂物后采集地表至20 cm深度的土柱。为了加强样品代表性，在样点周边50~100 m范围内5点均量采集子样品后组合为1件样品，样品干燥后用木槌适当敲打至自然粒级后过10目尼龙筛，之后插入质量监控样品一并送至实验室进行分析测试。

2.2 分析测试与质量控制

样品分析工作由中国冶金地质总局山东局测试中心承担，包括N、P、K、Mn、B、Mo、Cu、Zn、Co、V、Ni、Sr、Tl、Ti、As、Cd、Hg、Pb、Cr、Se、F、I、Ge、有机质、Na₂O、SiO₂、MgO、CaO质量分数及pH等29项指标。分析方法及检出限见表 2。对12个国家土壤一级标样进行12次测试，分别计算测定值与标准物质的标准值之间对数误差(Δlg C)和相对标准偏差(RSD)，检验分析方法符合技术要求。各元素分析方法准确度合格率100%，精密度合格率100%。各分析方法检出限、报出率、精密度、准确度、重复性检验及异常点抽查等质量指标均达到规范要求。

2.3 评价单元和图斑赋值

数据处理在第二次土地调查土地利用现状图的基础上，采用中国地质调查局研发的土地质量地球化学调查与评价数据管理和维护(应用)子系统软件绘制评价类图件，进而统计不同属性区面积及比例。

以研究区第二次土地调查土地利用现状图作为评价单元，对象主要为水浇地、旱地、果园、草地和林地。在土地利用现状图上，兼顾建筑用地及其他用地，综合考虑地质背景、地貌类型、土壤类型以及行政权属界线等，按照调查精度，估算调查评价单元总数和平均面积，初步划定评价单元。调查获取土壤地球化学数据后，根据相邻评价单元土地利用类型、土壤类型和成土母质等要素特征，对未采样评价单元进行赋值处理，其赋值规则如下: 当1个评价单元中有2个以上数据时，采用其平均值进行评价单元等级划分; 当评价单元中没有评价数据时，选用空间上相邻的土地利用类型、土壤类型、地质背景相似的评价单元值作为评价单元的评价数据。

2.4 评价指标选取

基于山东省多目标区域地球化学调查成果，兼顾研究区存在的生态环境地球化学问题，参照《土地质量地球化学评价规范(DZ/T 20952016)》^[1]，以下简称“规范”，以及土壤的农业生产要求确定了适用于该区的评价指标。其中，土壤养分指标包括N、P、K、B、有机质、CaO、MgO、B等的质量分数(表 3)，土壤环境指标包括As、Cd、Cr、Cu等的质量分数及pH值。

2.5 评价等级划分

参考规范^[1]要求，依据调查数据对研究区进行了土壤养分丰缺单指标和综合分级(表 3)、土壤酸碱度分级、土壤环境质量单指标和综合分级、土壤质量综合分级。

3 结果与讨论 3.1 土壤养分地球化学评价

由表 4可知：研究区内土壤样品N元素分布以缺乏等级(w(N)＜0.075%)为主，N元素缺乏土壤占研究区面积的55.63%；P元素分布以中等等级(w(P)在0.06%~0.08%之间)为主，P元素中等等级土壤占研究区面积的42.85%；K元素以较丰富、中等等级(w(K)在1.50%~2.50%之间)为主，K元素较丰富和中等等级土壤分别占研究区面积的38.48%和38.32%；有机质以较缺乏和缺乏等级(有机质质量分数＜2.00%)为主，有机质较缺乏和缺乏等级土壤共占研究区面积的93.72%；B元素以缺乏等级(w(B)＜30.00×10^-6)为主，B元素缺乏土壤占研究区面积的52.77%。养分元素分级结果表明，研究区土壤养分元素N、P、K均存在不同程度的缺乏，以N元素、B元素、有机质缺乏最为严重。

土壤养分综合评价结果(表 4、图 3)表明: 研究区土壤主要以较缺乏级别和中等级别为主，其共占总面积的88.96%，其中较缺乏级别土壤面积为76.56 km²，占研究区面积的49.19%，中等级别土壤面积为61.90 km²，占研究区面积的39.77%；丰富、较丰富和缺乏级别综合等级分别占0.71%、7.97%、2.36%。由图 3可知：养分较丰富级别(肥力较好)土壤主要分布在研究区中部佛住村、西梭庄、柳泉峪村，区域内土壤w(N)＞0.10%、w(P)＞0.06%、w(K)＞2.50%；中等级别土壤主要分布在黑山安村、营后村-北龙口一带；较缺乏级别土壤主要分布在小埠村-涝子峪村一带，及石门村、五彩庄北东；缺乏等级(肥力较差)土壤零星分布在研究区西南部、北东部山区，区域内土壤w(K)＜0.075%。综合评价认为，研究区内土壤肥力状况中等或稍偏差，部分元素不能够满足常规农业生产的需要。

3.2 土壤环境质量地球化学评价

研究区土壤总体环境质量好(图 4、表 5)，清洁土壤占研究区面积超过90.00%，各重金属元素基本达到清洁土壤标准；仅Ni元素分布小面积中度、重度污染区域，通过异常查证证明该区域污染均为地质背景引起。

采用最大限制原则对研究区土壤环境质量进行综合评价，结果表明: 表层土壤环境地球化学综合等级以清洁为主，占总面积的89.35%，其次是轻微污染，占9.64%，轻度污染仅占0.56%，中度污染占0.40%，重度污染占0.01%(表 5)。

综上可见，研究区土壤环境单指标评价及综合评价均反映研究区土壤环境质量状况较好，优质的土壤资源将为该地区大力发展绿色农业奠定资源基础。

3.3 土壤质量地球化学综合评价

结合土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级评价结果, 对研究区进行土壤质量地球化学综合评价。研究区优质土壤面积约为11.62 km²，占研究区总面积的7.47%，主要分布在上测村柳泉峪村北一带；良好土壤面积为53.70 km²，占34.50%，主要分布在仲山村、营后村、和平庄、果庄等地；中等土壤面积为85.15 km²，占54.71%，主要分布在全胜庄村涝子峪村一带，及石门村、五彩庄等地；差等土壤面积为4.50 km²，占2.90%，零星分布；劣等土壤面积为0.65 km²，占0.42%, 主要分布在黑山安村西北部。表明研究区土壤质量等级以良好、中等为主(图 5)，优质、良好土壤主要分布于研究区蒙河两岸第四系区，土壤肥沃、环境质量较好；差等、劣等土壤分布面积较小，零星分布于前寒武纪岩浆岩分布区，均为地质背景引起。

3.4 土壤酸碱度

由图 6可知：研究区主要以酸性土壤为主，面积为104.79 km²，占研究区面积的67.37%；其次为中性土壤，面积为35.47 km²，占研究区面积的22.80%；强酸性、碱性土壤分布面积较小。研究区土壤酸碱性与地质背景密切相关，酸性土壤分布区与研究区中酸性岩体展布一致，中性土壤与古生代地层展布吻合。研究区土壤酸化较严重，该问题是一个普遍性的环境问题，需引起国土资源部门和地球化学家的重视，研发绿色可持续的改良方案。

4 结论与建议

1) 研究区土壤养分缺乏问题较为突出，营养元素N、P、K、B及有机质等均存在不同程度的缺乏，尤其是N元素、B元素、有机质缺乏明显。建议深耕结合施用有机肥料、氮肥、硼肥，提高土壤有机质、N元素、B元素质量分数以及合理轮作，适当增加豆科作物种植面积。

2) 研究区土壤环境质量总体较好，少量样点存在重金属超标。建议加强土壤质量监控工作，确保清洁土壤面积不减少、质量不下降。对于由地质背景引起的小面积重金属超标土壤，应加强理论研究及风险管控工作。

3) 研究区土壤质量等级以良好、中等为主，优质、差等、劣等土壤分布面积较小。优质土壤主要分布在上测村-柳泉峪村北一带，良好土壤主要分布在仲山村、营后村、和平庄、果庄等地，中等土壤主要分布在全胜庄村-涝子峪村一带，及石门村、五彩庄等地，差等土壤零星分布，劣等土壤主要分布在黑山安村西北部。建议将差等、劣等土壤退耕还林、还草, 适度发展畜牧业, 对中等土壤限制开发或采取科学的土壤改良措施, 适草宜草, 适农宜农, 有利于形成区域生态农业良性发展模式，并且建议优质土壤优先作为基本农田、高标准基本农田，大力发展绿色、无公害食品，提高研究区农业整体水平。

4) 研究区土壤酸碱度(pH)偏低，酸性土壤面积大，需引起重视。建议合理施用石灰、调酸补钙、熏制火粪、施有机肥和覆盖栽培等方式改良酸化土壤，降低土壤酸化引起的土壤养分的利用率低、土壤中的有毒有害物质增加和土壤结构破坏等农业问题的严重性。