第十章農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查

第十章農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查農(nóng)業(yè)地球化學(xué)調(diào)查﹐是指經(jīng)過(guò)地質(zhì)﹑農(nóng)業(yè)﹑水文等專家的采樣﹑分析和數(shù)據(jù)處置﹐獲得土壤中化學(xué)元素和化合物的地球化學(xué)資料﹐以此效力于農(nóng)業(yè)﹑環(huán)境和資源調(diào)查評(píng)價(jià)的綜合研討任務(wù)。主要研討內(nèi)容：①進(jìn)展農(nóng)業(yè)地球化學(xué)掃面，搞清土壤中元素的地理分布；②進(jìn)展農(nóng)業(yè)〔大農(nóng)業(yè)〕區(qū)劃；③進(jìn)展農(nóng)業(yè)構(gòu)造調(diào)整。第一節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)系統(tǒng)一、生態(tài)學(xué)、生態(tài)地球化學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)1.生態(tài)學(xué)及其根本原理生態(tài)是指生物形狀，如種群、物種數(shù)量、安康情況等。生態(tài)學(xué)〔Ecology〕那么是研討生態(tài)與其環(huán)境之間關(guān)系的科學(xué)。其根本原理如下：〔1〕生態(tài)位原理。生態(tài)位又稱生態(tài)龕或小生境，通常是指生物種群所占據(jù)的根本生活單位；對(duì)于生物個(gè)體與其種群來(lái)說(shuō)，生態(tài)位是指其生存所必需的或可被其利用的各種生態(tài)因子或關(guān)系的集合。〔2〕限制因子原理。生物的生長(zhǎng)發(fā)育離不開環(huán)境，并順應(yīng)環(huán)境的變化。但生態(tài)環(huán)境中的生態(tài)因子假設(shè)達(dá)不到或超越生物的順應(yīng)范圍時(shí)，對(duì)生物有一定的限制造用。只需當(dāng)生物與其居住環(huán)境條件高度相順應(yīng)時(shí)，生物才干最大限制地利用環(huán)境方面的優(yōu)越條件并表現(xiàn)出最大的增產(chǎn)潛力。①最小因子定律：即植物的生長(zhǎng)取決于數(shù)量最缺乏的那一種物質(zhì)。②耐性定律：某些因子過(guò)多影響生物的正常生長(zhǎng)發(fā)育和繁衍。〔3〕食物鏈原理。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，由消費(fèi)者、消費(fèi)者、分解者所構(gòu)成的食物鏈，從生態(tài)學(xué)原理看它是一條能量轉(zhuǎn)化鏈、物質(zhì)傳送鏈，也是一條價(jià)值增值鏈。綠色植物被草食動(dòng)物所食，草食動(dòng)物被肉食動(dòng)物吃掉，植物和動(dòng)物殘?bào)w又可為小動(dòng)物和低等動(dòng)物分解，以這種吃與被吃而構(gòu)成了食物鏈關(guān)系?！?〕整體效應(yīng)原理。系統(tǒng)是由相互作用和相互聯(lián)絡(luò)的假設(shè)干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的整體。其根本的特性就是集合性，表如今系統(tǒng)各組分間相互聯(lián)絡(luò)、依賴、作用、制約的不可分割的整體。整體的作用和效應(yīng)要比各部門之和來(lái)得大。〔5〕生物與環(huán)境相互順應(yīng)、協(xié)同進(jìn)化原理。生物的生存、繁衍不斷從環(huán)境中攝取能量、物質(zhì)和信息。生物的生長(zhǎng)發(fā)育依賴于環(huán)境并受環(huán)境的劇烈影響。外界環(huán)境中影響生物生命活動(dòng)的各種能量、物質(zhì)和信息要素稱為生態(tài)因子。生態(tài)因子既有對(duì)生物和生命活動(dòng)所需的利導(dǎo)因子，也有限制生物生存和生命活動(dòng)的限制因子。利導(dǎo)因子促進(jìn)生物的生長(zhǎng)發(fā)育，而限制因子那么制約生物生長(zhǎng)與消費(fèi)的開展。因此在當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)農(nóng)業(yè)工程建立中，必需充分分析當(dāng)?shù)乩麑?dǎo)因子及限制因子的數(shù)量和質(zhì)量，以選擇適宜的物種和方式?！?〕效益協(xié)調(diào)一致原理。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，是由自然再消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)再消費(fèi)交錯(cuò)的復(fù)合消費(fèi)過(guò)程，具有多種功能與效益。既有自然的生態(tài)效益，又有社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。只需生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益相互協(xié)調(diào)，才干發(fā)揚(yáng)系統(tǒng)的整體綜合效益。2．生態(tài)地球化學(xué)生態(tài)地球化學(xué)是環(huán)境地球化學(xué)的延伸和拓展，是一個(gè)嶄新的前沿領(lǐng)域，也是地球化學(xué)發(fā)揚(yáng)其社會(huì)功能的用武之地。它是橫跨地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境學(xué)的一門綜合性學(xué)科。目前主要研討:①地球物質(zhì)組成與生物、生物群落之間的關(guān)系，相互饋應(yīng)機(jī)理，如各類地質(zhì)體中化學(xué)元素組成、遷移、轉(zhuǎn)化對(duì)生物生理、生態(tài)的影響及其毒理學(xué)效應(yīng)；②金屬元素對(duì)農(nóng)作物、人體安康的危害；③生物活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響、生態(tài)環(huán)境惡化機(jī)理及其防治對(duì)策。3．農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)就是以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象，研討地球表層介質(zhì)中化學(xué)元素及化合物對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育所產(chǎn)生的影響和最終效果〔生態(tài)效應(yīng)〕。如開展名、優(yōu)、特農(nóng)產(chǎn)品地球化學(xué)特征調(diào)查，進(jìn)展農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境適宜性及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)評(píng)價(jià)與研討，劃分農(nóng)業(yè)土壤平安區(qū)、優(yōu)質(zhì)區(qū)和污染區(qū)。在杭州蕭山區(qū)圈出16萬(wàn)畝“綠色土地〞。在安吉縣圈出20萬(wàn)畝“綠色土地〞。二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)1.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是指特定空間農(nóng)業(yè)生物與其環(huán)境之間經(jīng)過(guò)相互作用結(jié)合成進(jìn)展能量交換和物質(zhì)消費(fèi)的有機(jī)綜合體。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)自自然生態(tài)系統(tǒng)，并經(jīng)人類改造而兼有兩種屬性的生態(tài)系統(tǒng)。因此，無(wú)論是生物組分還是環(huán)境組分，都與自然生態(tài)系統(tǒng)有很多類似的特征。然而，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)又是人類對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期改造和調(diào)理控制的產(chǎn)物，又明顯區(qū)別于普通自然生態(tài)系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)存在，相互影響，依賴自然生態(tài)系統(tǒng)維持其更好的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)人工林生態(tài)系統(tǒng)人工草地生態(tài)系統(tǒng)牧場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)魚塘生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)殖〔蜜蜂、蠶〕生態(tài)系統(tǒng)微生物〔含食用、藥用菌〕生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)組成圖〔人工系統(tǒng)〕2．農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)〔1〕農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的分類。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可以分成如下4類：①農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。②森林生態(tài)系統(tǒng)。③草原生態(tài)系統(tǒng)。④內(nèi)陸淡水生態(tài)系統(tǒng)。〔2〕農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系一致樣，也由生物與環(huán)境兩大部分組成。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類劇烈干涉下的開放系統(tǒng)，目的是為了更多地獲取農(nóng)畜產(chǎn)品以滿足人類的需求。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)業(yè)生物具有較高的凈消費(fèi)力、較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和較低的抗逆性。生物物種單一、構(gòu)造簡(jiǎn)化、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、容易蒙受自然災(zāi)禍，需求經(jīng)過(guò)一系列的農(nóng)業(yè)管理技術(shù)的調(diào)控來(lái)維持和加強(qiáng)其穩(wěn)定性。系統(tǒng)內(nèi)的物種種類大大減少、食物鏈簡(jiǎn)化、層次減少，致使系統(tǒng)的自我穩(wěn)定性明顯降低，容易蒙受不良要素的破壞。3．生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)在農(nóng)業(yè)可繼續(xù)開展中的運(yùn)用與實(shí)際，最重要的就是生態(tài)農(nóng)業(yè)。簡(jiǎn)單他說(shuō)“生態(tài)農(nóng)業(yè)〞就是“生態(tài)合理的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)〞。它是運(yùn)用生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，系統(tǒng)工程方法實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效與可繼續(xù)開展的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)消費(fèi)體系。三、農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)的中心及根本義務(wù)“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)〞是生態(tài)農(nóng)業(yè)開展之路，是農(nóng)業(yè)地球化學(xué)逐漸興起的根本緣由。農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)曾經(jīng)成為地球化學(xué)中有開展出路的新興分支學(xué)科之一。土壤元素是農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)研討的中心。元素豐度、存在方式和空間分布是地球化學(xué)研討的中心內(nèi)容，也是農(nóng)業(yè)地球化學(xué)研討的關(guān)鍵問(wèn)題。從本質(zhì)上講，農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)就是以營(yíng)養(yǎng)元素或?qū)θ祟愑幸婊蛴泻υ貫檠杏憣?duì)象，研討不同地質(zhì)地球化學(xué)系統(tǒng)與農(nóng)作物之間的相互關(guān)系和相互作用。農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)的根本義務(wù)就是：〔1〕農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)元素或有害元素與農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)系及對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的影響?！?〕研討成土母質(zhì)與土壤的地球化學(xué)關(guān)系，土壤中元素全量與有效態(tài)的聯(lián)絡(luò)和轉(zhuǎn)化及營(yíng)養(yǎng)需求預(yù)測(cè)。〔3〕土壤營(yíng)養(yǎng)元素或有害元素的豐度、空間分布及賦存形狀?！?〕研討不同地球化學(xué)背景的土地利用潛力、區(qū)域土地資源的地球化學(xué)區(qū)劃和土地整治。第二節(jié)元素、土壤地球化學(xué)與農(nóng)業(yè)一、植物營(yíng)養(yǎng)元素與有害元素1．營(yíng)養(yǎng)元素和必需元素所謂植物營(yíng)養(yǎng)元素，普通需具備以下三個(gè)條件：〔1〕植物生長(zhǎng)不可或缺的、組成生物機(jī)體的、短少它不能正常生殖生長(zhǎng)的。〔2〕元素必需直接參與生理作用，起調(diào)理平衡作用，如激發(fā)酶系統(tǒng)調(diào)理體液平衡和酸堿平衡?！?〕在普通情況下，每一種元素的作器具有專注性，只需供應(yīng)該元素才干得到改善。植物必需元素有16種，即碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬和氯。農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)元素的發(fā)現(xiàn)和確定時(shí)間元素發(fā)現(xiàn)和確定時(shí)間氫和氧早在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)以前，已知道水是植物必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)碳1800年由senebier和saussure確定為必需元素，空氣中的二氧化碳是植物的主要碳源氮1804年由Saussure發(fā)現(xiàn)了植物對(duì)它的必需性磷、鉀、鎂、硫、鈣在1838年由Sprengel等確定為植物的必需元素鐵1804年由葡萄缺鐵黃化而明確了鐵是植物有必需元素錳1922年由McHargue確定為必需元素硼1923年由Warington發(fā)現(xiàn)為植物必需元素鋅1926年Sommer等人發(fā)現(xiàn)燕麥灰斑病是由于缺鋅所致，并證明鋅是植物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素銅1931年Sommer等從番茄和其它作物上證明了植物對(duì)它的必需性鉬1939年由Arnon和Stout發(fā)現(xiàn)氯發(fā)現(xiàn)最晚，1954年由Broyer、Cartton、Johnson和stout證明是高等植物有必需營(yíng)養(yǎng)元素部分化學(xué)元素對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的作用元素世界土壤平均含量中國(guó)土壤平均含量在農(nóng)作物中的作用B20×10-664×10-6硼對(duì)作物根、莖等器官的生長(zhǎng)，幼小分生組織的發(fā)育及作物的開花結(jié)果均有重要作用。缺硼既能使作物的糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂，又能使作物細(xì)胞器官的構(gòu)造破壞導(dǎo)致作物的病態(tài)生長(zhǎng)，如缺硼能使麥類雄蕊發(fā)育不良，雌蕊子房枯萎；棉花葉脈突出呈木質(zhì)壞死，棉蕾易零落；油菜心葉卷曲，下部葉片枯萎，主根萎縮，頂芽死亡等。Zn50×10-6163×10-6鋅是作物生長(zhǎng)不可短少的元素，它是作物多種酶的組成部分，也是一些酶的激活劑和抑制劑，而且是氮代謝和蛋白質(zhì)合成的中心。缺鋅常使氮化物的轉(zhuǎn)化和蛋白質(zhì)的合成受阻，嚴(yán)重缺鋅的土壤上，作物體內(nèi)氮化物多聚集在營(yíng)養(yǎng)器官中，影響籽實(shí)構(gòu)成，直接影響產(chǎn)量。不同作物缺鋅的主要病癥為：水稻不長(zhǎng)苗，主脈失綠，植株矮小〔或稱“僵苗〞〕，嚴(yán)重時(shí)死亡；棉花葉片變厚變脆，易破裂，葉緣卷曲，生長(zhǎng)停滯，植株矮小，豆類、水果〔蘋果、梨〕落花、落果等。鋅過(guò)量時(shí)損傷作物根系，根的生長(zhǎng)受阻，老葉壞死；對(duì)大豆毒害，葉子卷曲莖軸枯死等。Mn100×10-6845×10-6錳是許多酶的活化劑。研討闡明有23種金屬--酶復(fù)合物需求錳激活。錳參與光協(xié)作用與氮代謝，錳有維持葉綠體膜正常構(gòu)造的作用。錳還有調(diào)理作物體內(nèi)氧化復(fù)原電位的作用，而且能促進(jìn)和提高作物組織的持水才干，降低蒸騰強(qiáng)度。作物缺錳時(shí)，葉片脈間失綠，失綠部分漸變?yōu)榛疑虿糠謮乃溃~片向內(nèi)彎曲，構(gòu)成枯葉。Mo1.2×10-61.71×10-6鉬是作物的必需元素。是構(gòu)成作物體內(nèi)硝酸復(fù)原酶和氮酶的組成成分，對(duì)氮的代謝和果膠酶物質(zhì)的代謝有重要影響，適量錳能提高作物對(duì)二氧化碳的吸收，促進(jìn)碳素的同化。作物缺鉬時(shí)，葉脈間葉色變談、發(fā)黃，與缺氮和缺硫的病癥類似，但缺鉬的葉片易出現(xiàn)斑點(diǎn)，典型缺鉬的病癥是花椰菜“鞭尾病〞和柑桔的“黃斑病〞。Cu30×10-627×10-6銅主要參與光協(xié)作用和作物的氮代謝，它是質(zhì)體青的必要組分。銅還能加強(qiáng)葉綠蛋白的穩(wěn)定性，減少在黑暗中的葉綠體的降解。銅參與硝酸復(fù)原作用，還能夠參與豆白紅蛋白的合成。銅能調(diào)理生長(zhǎng)氧化酶的活性和加強(qiáng)作物抗性。作物缺銅時(shí)，新葉失綠發(fā)黃，葉尖發(fā)白并卷曲，葉脈間出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)。P0.08％0.02～0.l％土壤全磷量低于0.044％時(shí)，施用磷肥對(duì)綠肥、油菜、小麥等旱作物有顯著增產(chǎn)效果。全磷低于0.02％時(shí)，磷肥對(duì)一切作物都顯肥效。K1.4％

鉀是植物的重要營(yíng)養(yǎng)元素。既是植物體內(nèi)許多酶的活化劑，又能促進(jìn)呼吸作用、光協(xié)作用和提高植物對(duì)病蟲害、干旱和霜凍等不良環(huán)境的抵抗力。Fe4％2～7％鐵是構(gòu)成葉綠素不可短少的元素，也是很多酶的活化劑，它又是光協(xié)作用中許多電子傳送體的組成成分，鐵還參與核酸和蛋白質(zhì)的合成。桃、李、杏、棗等果樹和其它林木需鐵較多，豆科植物、高粱、甜菜含鐵較多，柑桔果樹常出現(xiàn)典型的缺鐵病癥。2．有害元素有害元素主要是重金屬元素，如Cd、As、Hg等。對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害:一方面，重金屬可以減少土壤微生物，降低土壤酶的活性，從而影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。另一方面，重金屬對(duì)農(nóng)作物的危害往往發(fā)生在植物吸收、積聚以后，首先危害根部的生長(zhǎng)，進(jìn)而涉及整個(gè)農(nóng)作物。同一種重金屬元素對(duì)不同農(nóng)作物的危害程度存在較大的差別，同一種農(nóng)作物對(duì)不同濃度、不同種類的重金屬的耐受性也不一樣。常見的病癥：〔1〕根部生長(zhǎng)異?！?〕黃化病癥?！?〕枯斑病癥?！?〕其他病癥。需求特別指出的是，有害元素與營(yíng)養(yǎng)元素之間并沒有絕對(duì)的界限，這涉及一個(gè)量的問(wèn)題。二、土壤地球化學(xué)元素被作物從土壤中吸收、轉(zhuǎn)化、利用的整個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的。這就是元素的存在方式與生態(tài)效應(yīng)的問(wèn)題，其中心是元素的遷移、轉(zhuǎn)化及生物地球化學(xué)循環(huán)，也是土壤地球化學(xué)的研討重點(diǎn)。1.土壤的地球化學(xué)演化與我國(guó)的土壤地球化學(xué)分區(qū)根據(jù)土壤地球化學(xué)類型的組合和分布特點(diǎn)，我國(guó)可劃分為四個(gè)土壤地球化學(xué)區(qū)。自西北至東南分別為鹽漬土區(qū)、碳酸鹽土區(qū)、硅鋁土區(qū)、鐵鋁土區(qū)。由于受地形、成土母質(zhì)等要素的影響，每一土區(qū)的土壤性質(zhì)、組合仍存在差別。分9大類33個(gè)亞類，可為農(nóng)業(yè)區(qū)域規(guī)劃，土地規(guī)劃，環(huán)境評(píng)價(jià)，地方病治療，礦產(chǎn)預(yù)測(cè)和勘探提供根據(jù)〔1〕鹽漬土區(qū)。分布于我國(guó)西部?jī)?nèi)陸的干旱區(qū)，占國(guó)上面積的29%。全磷含量較高，但有效性不高，因此土壤總體缺磷(缺磷面積達(dá)63%)。較缺乏的元素主要有：磷、鋅、鐵、錳和碘等。該區(qū)80％土壤缺有效性鋅和錳，50%缺鐵?！?〕碳酸鹽土區(qū)。分布于內(nèi)蒙古高原，向西不斷延伸到青藏高原，占全國(guó)土地面積的23%。磷的全量雖豐富，但有效性不高，土壤缺磷達(dá)60%。80%的土壤缺乏有效性鋅、鐵、錳和水溶性硒?！?〕硅鋁土區(qū)。發(fā)育在溫帶和寒溫帶潮濕、半潮濕氣候條件下，易溶鹽已完全淋失，碳酸鈣也根本淋失。缺鉀面積可達(dá)32%。缺磷面積達(dá)47%。微量元素鋅、錳、鐵、硒和碘的有效性有所添加，但短少有效性硼、氟的土壤面積添加?！?〕鐵鋁土區(qū)。分布于長(zhǎng)江以南，地處熱帶亞熱帶地域，占國(guó)上面積的18%。缺磷情況很突出，占總面積的46%。全區(qū)60%土壤缺鉀，90%的土壤缺有效性硼、鉬和氟。四類土區(qū)元素的豐度有明顯的不同。2．土壤中元素的有效性有效態(tài)：指的是只需能被植物吸收利用的那一部分元素形狀。營(yíng)養(yǎng)元素的有效性受地帶性要素影響，呈現(xiàn)出地帶性的特點(diǎn)。不同的實(shí)驗(yàn)方法會(huì)得出不同的有效態(tài)含量，選擇適宜的提取方法和提取劑是非常關(guān)鍵。衡量提取方法效果的好壞通常要看所提取的有效元素含量與植物吸收量之間相關(guān)性的程度。分級(jí)浸提劑極缺較少中等較多豐富0.2NHCl(5:1)1min<1010?20>200.002NH2SO4+3%(NH4)2SO4(200:1)0.5h<55?1515?25>250.025NHCl+0.03NNH4F(7:1)1min<33?7(0-15)7?10(16-30)10?20(>30)>200.5MNaHCO3(20:1)0.5h<22-55?1010?2518?250.1NNaOH/0.3NHCl(5:1)2min<1515?3030?3838?46>463％HAc+10%NaAc(5:1)5min<22?88?2020?40>400.005NHCl+0.025NH2SO4(5:1)5min<55?1515?3030?50>500.1NHCl(5:1)3min<2.52.5?55?88?16>160.1NH2SO4(5:1)2min<1010?2020?3030?40>40表10-2幾種浸提劑提取與土壤有效磷的分級(jí)〔10-6〕3．影響土壤微量元素有效性的要素〔1〕土壤微量元素全量的影響土壤微量元素的全量是其有效態(tài)的補(bǔ)給來(lái)源，雖然由于其它要素的影響，土壤微量元素全量與其有效數(shù)量之間的相關(guān)關(guān)系并不總是顯著，但前者對(duì)后者的影響一定是存在的?！?〕土壤pH的影響土壤pH影響土壤中進(jìn)展的各項(xiàng)化學(xué)反響，包括吸附--解吸、氧化--復(fù)原、絡(luò)合---解離及溶解--沉淀等一系列化學(xué)平衡都不同程度因pH改動(dòng)而改動(dòng)。pH不僅影響溶液中離子組成，而且使有機(jī)、無(wú)機(jī)膠體上代換性離子組成也很不一樣，從而使離子間的相互作用非常復(fù)雜。因此，土壤pH對(duì)微量元素的有效性影響最為顯著。強(qiáng)堿性中堿性弱堿性微堿性微酸性弱酸性中酸性強(qiáng)酸性〔3〕土壤有機(jī)物質(zhì)的影響土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)知的以各種穩(wěn)定鰲合物存在于土壤和水中的金屬離子的積累和運(yùn)輸(以及其伴隨發(fā)生的淋洗)及其對(duì)植物根系供應(yīng)有重要的影響。〔4〕土壤質(zhì)地的影響土壤質(zhì)地也是影響土壤微量元素有效性的要素之一，質(zhì)地較粗的砂土，微量元素有效態(tài)含量普通較低。雖然其影響有時(shí)為其它要素所掩蓋，但其對(duì)土壤微量元素供應(yīng)力的影響是客觀存在的?！?〕土壤水分條件的影響土壤水分條件的改動(dòng)將導(dǎo)致土壤氧化復(fù)原電位、pH、通氣和各種離子間相互作用等的變化，并因此對(duì)土壤微量元素有效性產(chǎn)生明顯的影響?！?〕土壤碳酸鹽、氧化物的影響土壤中粘土礦物、鐵錳等氧化物、有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽對(duì)土壤微量元素都有吸附作用，是制約微量元至有效性的重要因子，其中以碳酸鹽對(duì)鋅的吸附作用最為顯著?！?〕營(yíng)養(yǎng)元素間相互作用的影響土壤營(yíng)養(yǎng)元素之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，這種關(guān)系既發(fā)生于土壤中，也發(fā)生于植物體內(nèi)；不僅發(fā)生于大量元素之間，也發(fā)生于微量元素與微量元素之間，發(fā)生于微量元素與大量元素之間。顯然，這種相互作用對(duì)土壤微量元素的供應(yīng)將產(chǎn)生很大的影響，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生正效應(yīng)(協(xié)同作用，提高某種微量元素的有效性)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)(拮抗作用，降低某微量元素的有效性)〔圖〕。協(xié)同作用:兩種或兩種以上化學(xué)元素共存時(shí)所產(chǎn)生的一種附加加強(qiáng)作用(或效應(yīng))。拮抗作用:一種化學(xué)元素的作用被同時(shí)存在的另一種化學(xué)元素所抵消的景象。元素相互作用〔協(xié)同作用〕第三節(jié)農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查1999年啟動(dòng)的新一輪1：25萬(wàn)國(guó)土資源大調(diào)查，將覆蓋區(qū)作為重點(diǎn)，以農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查為中心，為國(guó)土規(guī)劃、農(nóng)業(yè)消費(fèi)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)構(gòu)造調(diào)整為目的，開創(chuàng)高效、優(yōu)質(zhì)的生態(tài)農(nóng)業(yè)新局面。我國(guó)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查任務(wù)開展五年來(lái)，獲得了大量調(diào)查成果。(近5年)1.獲得52多種元素和目的的高精度數(shù)據(jù)。2.發(fā)現(xiàn)一批能夠?qū)ξ覈?guó)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生艱苦影響的異常以及大面積土壤重金屬異常等。3.提示了自工業(yè)化以來(lái)各種重金屬分布現(xiàn)狀及其開展趨勢(shì)。4.成為農(nóng)業(yè)種植業(yè)區(qū)劃和構(gòu)造調(diào)整的科學(xué)根據(jù)。5.為評(píng)價(jià)土地環(huán)境及綜合治理、合理利用提供質(zhì)量目的。6.豐富了第四紀(jì)地質(zhì)研討內(nèi)容。7.獲得系列地球化學(xué)基準(zhǔn)值〔第一環(huán)境〕。8.為能源資源潛力評(píng)價(jià)提供資料。9.初步構(gòu)成一套調(diào)查與評(píng)價(jià)技術(shù)方法和思緒。一、調(diào)查的根本內(nèi)容與組織部署1．調(diào)查的根本內(nèi)容農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查以1：25萬(wàn)比例尺為精度，對(duì)組成農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境的巖石、土壤水、生物進(jìn)展系統(tǒng)調(diào)查，調(diào)查的根本內(nèi)容為：①化學(xué)元素儲(chǔ)存庫(kù)(巖石、土壤、河湖堆積物、水及生物)中營(yíng)養(yǎng)元素及有害元素的含量特征，特別是營(yíng)養(yǎng)元素的有效態(tài)含量特征；②營(yíng)養(yǎng)元素及有害元素含量及賦存形狀的空間分布特征；③區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)特征，包括農(nóng)(作物〕、林、漁、牧(畜、禽)的產(chǎn)量、質(zhì)量，特別是可食部分(果實(shí)、魚、肉)有害組分的含量。2．調(diào)查組織部署由于是多介質(zhì)、多層面、多階段的調(diào)查研討任務(wù)，因此在組織實(shí)施中要全面思索分段實(shí)施。①全區(qū)域的系統(tǒng)根底調(diào)查；②在全區(qū)域中找出一些典型特殊區(qū)如特征農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)、典型地質(zhì)環(huán)境區(qū)、特殊生態(tài)景觀區(qū)，進(jìn)展現(xiàn)范性、研討性調(diào)查；③對(duì)根底調(diào)查、區(qū)域示范調(diào)查中所發(fā)現(xiàn)的特殊典型問(wèn)題，開展專題性運(yùn)用研討。各個(gè)階段根據(jù)調(diào)查對(duì)象特征又可分設(shè)假設(shè)干調(diào)查工程，可以用如下框圖來(lái)闡明農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查的組織部署?！?〕區(qū)域根底調(diào)查?？煞譃橐韵聨醉?xiàng)任務(wù)：①土壤地球化學(xué)調(diào)查。②水環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查。③河湖底積物調(diào)查。④環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。⑤區(qū)域生態(tài)效應(yīng)調(diào)查。分析工程52項(xiàng)?！?〕局域研討性調(diào)查。內(nèi)容與區(qū)域根底調(diào)查根本類似，更加細(xì)微，分析的目的是針對(duì)所選范圍詳細(xì)特征，針對(duì)性地分析部分目的。這一層次的研討調(diào)查頗似礦產(chǎn)勘查中的成礦區(qū)帶普查化探任務(wù)?！?〕專題調(diào)查研討。主要是解釋性和運(yùn)用性的，是對(duì)前兩個(gè)階段調(diào)查中所發(fā)現(xiàn)的典型問(wèn)題開展專題性深化研討，到達(dá)“異常〞解釋和各種有利環(huán)境的合理開發(fā)利用的目的。在杭州蕭山區(qū)圈出16萬(wàn)畝“綠色土地〞。在安吉縣圈出20萬(wàn)畝“綠色土地〞?？辈榈厍蚧瘜W(xué)元素與人體和農(nóng)作物的利害統(tǒng)計(jì)元素對(duì)人體對(duì)農(nóng)作物元素對(duì)人體對(duì)農(nóng)作物必需有害有益有害非必要必需有害有益有害非必要Cu△△As▲△Zn△△Sb▲▲V△△Hg▲▲Cr△△Cd▲▲Fe△△Be▲▲Mo△△Pb▲○Sr△△Ba▲Mn△△ZrAl△△NbNa△△LaMg△△Br？？K△△Ti？？B△△AgP△△WCo△△○Au○F△▲U▲▲Li△▲Th▲▲Ni△▲SnCa△BiSi△

動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)元素

人體有益元素

植物有益元素

人體有毒元素

放射性元素

其它元素

*人造元素

ⅠA

ⅧA1氫H

氦HeⅡA

ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2鋰Li鈹Be硼B(yǎng)碳C氮N氧O氟F氖Ne

3鈉Na鎂Mg

鋁Al硅Si磷P硫S氯Cl氬ArⅢBⅣBⅤBⅥBⅦB

ⅧB

ⅠBⅡB4鉀K鈣Ca鈧Sc鈦Ti釩V鉻Cr錳Mn鐵Fe鈷Co鎳Ni銅Cu鋅Zn鎵Ga鍺Ge砷As硒Se溴Br氪Kr5銣Rb鍶Sr釔Y鋯Zr鈮Nb鉬Mo锝Tc釕Ru銠Rh鈀Pd銀Ag鎘Cd銦In錫Sn銻Sb碲Te碘I氙Xe6銫Cs鋇Ba鑭系鉿Hf鉭Ta鎢W錸Re鋨Os銥Ir鉑Pt金Au汞Hg鉈Tl鉛Pb鉍Bi釙Po砹At氡Rn7鈁Fr鐳Ra錒系*Rf*Db*Sg*Bh*Hs*Mt

鑭系鑭La鈰Ce鐠Pr釹Nd钷Pm釤Sm銪Eu釓Gd鋱Tb鏑Dy鈥Ho鉺Er銩Tm鐿Yb镥Lu錒系錒Ac釷Th鏷Pa鈾U镎Np钚Pu镅*Am鋦*Cm锫*Bk锎*Cf锿*Es鐨*Fm鍆*Md锘*No鐒*Lr土壤樣測(cè)試元素〔紅色字〕表二、農(nóng)業(yè)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查方法技術(shù)1．土壤地球化學(xué)調(diào)查(1)深層土壤地球化學(xué)調(diào)查。目的是為可靠確定土壤元素背景值，了解不受現(xiàn)代人類活動(dòng)影響的第一環(huán)境分布特征。樣品布設(shè)以16km2為一采樣單元，每4km2采一件樣，同一單元的4件樣品組合成一件組合樣。以1:100萬(wàn)地形圖為底圖進(jìn)展樣點(diǎn)布設(shè)和系統(tǒng)編號(hào)，每幅圖布設(shè)2個(gè)反復(fù)取樣格子，2個(gè)反復(fù)取樣號(hào)，4個(gè)反復(fù)分析樣號(hào)，8個(gè)監(jiān)控樣號(hào)。采樣深度為1.5m以下，用洛陽(yáng)鏟作取樣工具，或直接發(fā)掘，樣品原始分量不少于lkg。反復(fù)采樣由不同采樣組在不同時(shí)間進(jìn)展，兩次采樣點(diǎn)位相距應(yīng)小于50m?！?〕表層土壤地球化學(xué)調(diào)查。目的為了全面系統(tǒng)了解人類活動(dòng)(農(nóng)業(yè)消費(fèi)、居民生活、工業(yè)排放等)綜合影響下表層土壤的地球化學(xué)特征。樣品布設(shè)以4km2/單元，1件/km2，4件組合成1件組合樣，以1：50萬(wàn)地形圖進(jìn)展樣點(diǎn)布設(shè)和編號(hào)，每幅圖布設(shè)2個(gè)反復(fù)取樣格子，2個(gè)反復(fù)取樣號(hào)，4個(gè)反復(fù)分析號(hào)，8個(gè)監(jiān)控樣號(hào)。采樣深度為0～20cm，農(nóng)業(yè)區(qū)采樣點(diǎn)應(yīng)選擇在農(nóng)田、林地，不要在水土流失嚴(yán)重或表土被破害處。山地采樣應(yīng)選擇在平坦覆蓋層厚的地域。城鎮(zhèn)居民區(qū)采樣應(yīng)選擇原地土，不能采集異源土或渣滓表層土采集時(shí)，應(yīng)在點(diǎn)位50m內(nèi)采3～5單樣集合而成，樣品分量不少于1kg。采樣單元中水域大于3/4時(shí)，應(yīng)采集底積物樣品。反復(fù)樣由不同小組分時(shí)采集，方法同深層采樣的反復(fù)樣采集?！?〕土壤元素有效態(tài)調(diào)查。土壤元素有效態(tài)調(diào)查適用于部分農(nóng)業(yè)環(huán)境的土壤質(zhì)量評(píng)化在區(qū)域調(diào)查根底上，根據(jù)土壤元素的豐缺程度、土壤類型、土壤理化條件及景觀區(qū)的條件，選擇有效態(tài)調(diào)查區(qū)。樣品布設(shè)原那么是，分布面積大于20%的土壤類型為一采樣單元，分別在元素含量豐富、適中和缺乏的三種區(qū)域布點(diǎn)，每類樣品數(shù)不少于30件。在同一采樣單元內(nèi)，pH每變化0.5個(gè)單位，需布置采樣數(shù)量大于30件。有效態(tài)分析元素為N(包括速效氯、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮)、P、K、Si、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B、S等目的?！?〕土壤有機(jī)污染物調(diào)查。對(duì)于農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境平安性和城市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)，還要對(duì)表層土壤進(jìn)展有機(jī)污染物調(diào)查。它是根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象的類型不同(土壤、水、農(nóng)作物)，每類布設(shè)樣品數(shù)不少于30件。樣品布設(shè)于農(nóng)田、濕地、城市不同功能區(qū)。樣品采集分最表層0～5cm和近表層5～20cm分別取樣，棄去生物碎屑和粗粒物，原始分量2kg，采樣時(shí)間應(yīng)在夏季和冬季各采一次。樣品用聚乙烯密封袋包裝、低溫保管。有機(jī)污染物分析目的根本工程為艾氏劑/狄氏禮氯丹、滴滴涕、六六六、節(jié)氯、毒殺酚、五氯苯氛、苯并(a)芘等，其他有機(jī)污染物等根據(jù)詳細(xì)情況加以增選。2．水環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查(1)地表水地球化學(xué)調(diào)查。采樣密度要求：平原區(qū)1件/16km2，丘陵區(qū)1件/32km2，山區(qū)1件/64km2。樣點(diǎn)布設(shè)時(shí)在1:100萬(wàn)地形圖上劃分不同地貌類型，進(jìn)展采樣密度分區(qū)，并進(jìn)展點(diǎn)位布設(shè)。樣點(diǎn)布設(shè)在最大匯水域的采樣格子中心，做到均勻分布。同時(shí)要思索江河不同地段、土地利用類型、植物群落分布和地表水水體功能，以及地表水污染區(qū)、地方病高發(fā)區(qū)等不同要素，合理布點(diǎn)或適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)。每批樣品的反復(fù)采樣不得少于2件，并采一組平行加標(biāo)樣，即參與一定量的被測(cè)物規(guī)范溶液，采樣時(shí)間選擇在平水期，采樣前延續(xù)三天無(wú)雨，水質(zhì)穩(wěn)定為好?！?〕淺層地下水地球化學(xué)調(diào)查。采樣密度及樣點(diǎn)布設(shè)同地表水的要求，但在布設(shè)詳細(xì)點(diǎn)位時(shí)，要根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)單元特征、地下水補(bǔ)給條件、地下水流向及開發(fā)利用情況、污染源及污水排放特征、土地利用特征及工程情況、渣滓場(chǎng)等詳細(xì)特征，合理布置點(diǎn)位。淺層地下水主要采集民用井、泉水等，最好要人工發(fā)掘取水，水坑挖好后待地下水位平衡后取水?！?〕樣品分析。由于水樣品特殊，一些目的如pH、Eh、Ec(導(dǎo)電率)、T、溶解氧要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。測(cè)微量元素，野外要酸化保管，而且要快速采樣，盡快選樣分析，存放時(shí)期普通不得大于7天。樣品分析有兩類目的：必測(cè)目的：pH、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、鉬、汞、砷、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、鈹、鋇、鈷、鎳、鈣、鎂、亞硝酸銀、氧化物等。選擇目的主要用于專項(xiàng)研討，根據(jù)不同目的，可分為：①總硬度、氧化物、揮發(fā)性酚類〔以苯酚計(jì)〕、高錳酸鹽指數(shù)、溶解性總固體、硫酸鹽、陰離子合成洗滌劑、硝酸鹽、氮、磷、鉀、化學(xué)耗氧量、氧化復(fù)原電位、碘化物、氨氮等主要用于水質(zhì)分析；②有機(jī)污染物：滴滴涕、六六六等；③細(xì)菌目的：總大腸桿菌，細(xì)菌總數(shù)；④放射性目的：總α放射和總β放射。3．河湖底積物調(diào)查主要用于濕地環(huán)境評(píng)價(jià)而進(jìn)展的地球化學(xué)調(diào)查，特別是對(duì)大型湖泊和水網(wǎng)區(qū)。河湖底積物采樣分為淺層采樣和深層采樣，采樣密度要求是淺層：1件/4km2，深層1件/16km2。表層采樣采取表層20cm以上的樣品。深層要求150cm深的樣品。對(duì)于特殊專項(xiàng)研討，如環(huán)境演化史、環(huán)境預(yù)警評(píng)價(jià)等，對(duì)柱狀底積物要求按1cm一件樣品系統(tǒng)采集，并按物質(zhì)成分、顏色、粒度、生物碎屑和堆積物構(gòu)造等特征分層分類，并詳細(xì)記錄描畫。分析時(shí)，按要求再進(jìn)展組合選擇。對(duì)河流堆積物，要分別對(duì)底積物、河漫灘、階地進(jìn)展采樣，采樣位置普通按5km長(zhǎng)度一個(gè)點(diǎn)位布設(shè)，也可根據(jù)專項(xiàng)要求布置。采樣方法同湖積物。4．生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查〔1〕第四紀(jì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。主要對(duì)成土母質(zhì)進(jìn)展調(diào)查，查明區(qū)域第四紀(jì)的分布、成因類型、物質(zhì)組分及元素地球化學(xué)特征以及古地理、古氣候、景觀地貌、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)禍等。重點(diǎn)調(diào)查不同時(shí)期堆積物特征及分布、土壤類型、巖土構(gòu)造，并在成土剖面上系統(tǒng)采集巖石-土壤-植物樣品，進(jìn)展相關(guān)分析?！?〕前第四紀(jì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。主要是調(diào)查巖石和礦〔化〕體的分布及常量、微量元