土地质量地球化学评估技术要求.ppt

土地质量地球化学评估技术要求 2007年5月21日 中国地质大学 北京 汇报提纲 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学评估是多目标区域地球化学调查系统工程中的一项重要组成部分 是勘查地球化学服务于国民经济建设的又一个新开拓的应用领域 是继调查摸清家底 评价查清问题后 将调查和研究成果运用于生产实践的重要举措 土地质量地球化学评估是实现土地从数量管护到质量和生态管护的基本保证 2007年5月21日 中国地质大学 北京 基本概念 1 土地 土地是综合体 土地是自然产物 组成土地各要素 在一定的时间和空间内 相互联系 相互作用 相互依存而组成具有一定结构和功能的有机整体 土地的性质和用途取决于全部构成要素的综合作用 而不取决于任何一个单独的要素 因此 评价土地时要综合考虑各要素的特性及其相互作用 才能得出符合客观实际的结果 土地是自然的产物 不是人类劳动的产物 但人类活动可以引起土地有关组成要素的性质变化 从而影响土地的性质和用途的变化 土地是地球陆地表面由地貌 土壤 岩石 水文 气候和植被等要素组成的自然历史综合体 它包括人类过去和现在的种种活动结果 土地是具有固定位置的空间客体 土地具有立体的垂直剖面 在纵向范围上 它包括地表 地面 也包括较深的地下 它向上 向下的范围是现今人们利用土地的技术所能达到的范围 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地包括人类过去和现在的活动结果 人类活动影响土地性质和用途 这种新的性质和用途 与人类的活动成果密不可分 没有这些成果 土地就不具有这些用途 从这一意义上讲 这些人类的活动结果也是土地的重要组成部分 土地是地球表面的陆地部分 海洋和陆地是地球表面的两大组成部分 有着明显区别的自然地理特征 陆地是突出于海洋面上的部分 包括内陆水域 海洋滩涂 将土地限定在陆地范围 符合人们的一般认识和劳动习惯 人类活动结果是土地重要组成部分 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量 土地质量是指土地在一定的用途条件下 对该用途是否适宜以及适宜的程度或生产力的大小或价格的高低 它是土地的综合属性 也是土地对某种用途适宜不适宜 或适宜程度高低的表示 土地质量的差别 实质上是土地生产力高低的差异 土地质量可以用可度量测定的土地属性 即土地特性指标综合表述 也可以用土地生产力的指标表示 如产量 产值 净产值 纯收入 利润 级差收益等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 在不同的土地利用状态下 土地质量的含义也有差异 在农 林 牧业等利用中 土地质量指的是土地生物生产能力的差异 即土地劳动生产率的高低 在工业 交通 城镇等非农业建设利用中 则是指以区位条件优劣为主造成的劳动生产率或土地使用效益的差异 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土壤与土地质量评估 土壤是发育于地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松表层 包括海 湖浅水区 不同学者对土壤定义略有不同 土壤是发育于地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质 是地球陆地表面的脆弱薄层 GarrisonSposito 1992 土壤是固态地球表面具有生命活动 处于生物与环境间进行物质循环和能量交换的疏松表层 赵其国 1996 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土壤是母质 气候 生物 地形 时间和人类等因素共同作用的结果 她是土地的主体 从农业生产角度出发 土壤质量的好坏对土地质量具有决定性作用 用于土壤质量评价的指标很多 但不同类型的土壤 不同景观区的土壤所采用的参数指标和评价体系都有所差别 2007年5月21日 中国地质大学 北京 由于影响土壤质量的因子间普遍存在着相关性 甚至是信息的彼此叠加 故进行土壤质量评价时没有必要将所有因子都考虑进去 可根据不同的土壤类型 不同的评价目的对这些指标进行取舍组合 2007年5月21日 中国地质大学 北京 为了排除人为主观性对选择评价因子的影响 使筛选的主参评因子能较全面客观地反映土壤的实际状况 在进行土壤质量评价时 通常借用数学手段对所选的较全面的评价指标进行数理统计 分析 转换 筛选出合理的土壤质量评价的指标 常用的方法有 多元回归分析 聚类分析 主成分分析 因子分析和判别分析等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 2001年 某些学者对美国西部平原区进行土壤质量评价时 选择了18项参评指标 利用判别分析和主成分析筛选出能够较好的反映该地区土壤质量主要因子只有4项 它们分别为 土壤质地 有机质 酸碱度和磷 国内进行土壤质量评价时 也通常选用大量营养元素总N 有效P 有效K 土壤质地 粘粒 TOC等指标进行评价 随着土壤环境质量的日益恶化 许多科学家在进行土壤质量评价时 参评因子更多的侧重于土壤中的污染物 尤其以土壤中Hg Cd Pb As Cu Ni Cr Zn等重金属为主 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地的生产能力 不仅受大气 光 热等影响 土壤本身元素含量高低以及土壤基本理化性质也是影响其重要因素 在土地质量地球化学评估中 除了考虑地球化学指标 还包括了灌溉水元素含量 大气质量等各种指标 2007年5月21日 中国地质大学 北京 表1土壤质量评价参数一览表 2007年5月21日 中国地质大学 北京 技术要求中规定的名次概念 1 土地质量LandQuality在生态系统范围内 维持生物的生产力 保护环境质量以及促进动植物及人类健康 保持或改善大气和水的质量 支持人类健康和居住的能力及其它生态环境问题的能力 土地具有不同等级的质量 这是与自然作用和人为作用引起的动态变化有关的一种固有的土地属性 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学评估LandQualityGeochemicalAssessment 依据土地有益元素 有毒有害元素和有机污染物含量水平等地球化学指标因素 及其对土地基本功能的影响程度而进行的土地质量级别评定 土地质量地球化学评估指标以反映土地质量的地球化学要素如土壤肥力指标 土壤环境健康指标为主 以地质背景 大气质量 水体质量和生物效应为辅 综合考虑与土地利用有关的各种因素 以实现土地质量的地球化学评估 2007年5月21日 中国地质大学 北京 总则 1 土地质量地球化学评估是以多目标区域地球化学调查为基础 以生态地球化学理论为指导 以科学量化土地质量 实现动态管理和成果数据的查询 利用为目的的一项综合评估工程 2 土地质量地球化学评估依据土地中各项有益 有害元素指标和有机污染物含量水平及其对土地生产功能影响程度进行系统研究和质量级别评定 以服务于土地质量与生态管理和土地资源合理利用为宗旨 2007年5月21日 中国地质大学 北京 3土地质量地球化学评估以土壤地球化学调查数据为主要指标 以元素在大气 水体和生物体中含量分布为辅助指标 对土地质量 价值及风险进行评估 为土地利用和规划提供依据 4土地质量地球化学评估遵循区域开展 逐步深入原则 一般应首先进行国家 省级的区域性较小比例尺评估 在了解全局后 逐步地 有针对性地依次开展普查 详查和精查等较大比例尺评估 也可根据实际需要直接开展某一级次的评估 2007年5月21日 中国地质大学 北京 5土地质量地球化学评估应兼顾全面评估和突出重点两个方面 全面评估 要求评价总体的 综合的生态地球化学状况和质量水平 突出重点 要求评价重要的 起主导作用的生态地球化学问题 6土地质量地球化学评估主要目的是为国家 省市等各级土地宏观管理和规划提供地球化学依据 为土地可持续利用服务 同时 在调整农业种植结构 发展特色优质农产品 促进科学合理施肥及土壤污染治理等方面发挥指导作用 2007年5月21日 中国地质大学 北京 评估任务 1 以土地地球化学质量研究为主 进行土壤学 环境科学 生态学等多学科综合研究 制定出适合于研究区土壤特性 景观特征的土地质量地球化学评估方法 技术体系和标准体系 2 b研究影响土地质量的各项地球化学指标特征 对土地质量进行地球化学等级划分和评估 分析不同土地利用方式 管理措施对土地质量地球化学等级的影响 进行土地利用的地球化学适宜性分区 3 c建立土地质量地球化学评估数据库及图形库 3 d评估土地管理利用方式的可持续性 确定土地的最佳管理措施 为政府评估可持续农业和土地利用政策提供科学依据 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土壤中N P K Ca Mg S B Mo Mn Si Co等必需和有益元素 pH 有机质等理化指标和As Cd Hg Pb等有害元素及有机污染物指标 评估指标 内部指标 外部指标 a由灌溉 施肥 大气沉降等因素进入到土壤中引起土地质量变化的所有指标 b能够间接反映土地质量的地球化学指标 如农作物安全性指标 农作物籽实As等有害元素含量及六六六 HCH 滴滴涕 DDT 等有机污染物含量 成土母质和成土过程地球化学指标等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 乡 镇 详查评估 市 县 普查评估 国家 省 区域评估 比例尺为1 25万 采样密度为1个点 km2 比例尺为1 5万 采样密度为4 6个点 km2 比例尺为1 1万 采样密度为8 36个点 km2 评估分级 比例尺和采样密度 村 组 精查评估 比例尺为1 5千 采样密度为36 64个点 km2 在不同级别范围内进行土地质量地球化学评估 为评估区土地资源规划 整理和开发利用 进行农业经济区划和种植结构调整 制定经济社会科学可持续发展提供依据 a土壤化学成分和理化性质相对均匀的平原区 草原区 采样密度可适当放稀 b土壤中化学元素含量空间变异性较大的浅丘平坝 山间盆地 坡地 菜地 园地及小规模经济作物种植地区 采样密度可适当加密 2007年5月21日 中国地质大学 北京 评估工作顺序 一般应首先进行国家 省级评估 在了解全局后 逐步地 有针对性地开展较大比例尺的评估 也可根据实际需要直接开展某一级次的评估 同一级评估 不同级评估 2007年5月21日 中国地质大学 北京 1 土壤样品按照网格化布点 评估单元同采样单元 2 大气样品采样密度不限 原则上平均布点 3 灌溉水样品按照灌溉水类型自行确定采样密度及空间分布 4 农作物样品 按照污染情况或均匀布点采集 2007年5月21日 中国地质大学 北京 所有种类样品布置 采集 加工 运输 分析要求同多目标区域地球化学调查规范 生态地球化学评价技术要求和生态地球化学评价样品分析要求 2007年5月21日 中国地质大学 北京 评估指标分类 指标筛选原则 依据表层土壤和深层土壤中元素和指标的含量范围及变化规律 给出的用于不同级别的土地质量地球化学评估的指标体系 在不同评估尺度内 划分的土地质量地球化学等级具有可比性 大比例尺的土地质量地球化学评估可使用小比例尺的土地质量地球化学评估指标 如乡镇级土地质量地球化学评估指标可使用国家级 省级和市县级土地质量地球化学评估指标 省级土地质量地球化学评估可使用国家级土地质量地球化学评估指标 以实现全国 全省 全市等不同级别评估范围内的土地质量地球化学等级可比 2007年5月21日 中国地质大学 北京 必需大量元素 必需微量元素有益元素有机质 评估指标筛选 有害元素有机污染物 不同评估地区 可根据土壤中元素分布的实际情况和存在的生态环境地球化学问题增加评估指标 如放射性元素 稀土等 肥力指标 环境健康指标 2007年5月21日 中国地质大学 北京 在系统研究影响土地质量地球化学内部因素和外部因素的基础上 进行评估指标的筛选 土地质量地球化学评估指标筛选应遵循主导性原则 系统性原则 独立性原则 稳定性原则和区域性原则等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 评估指标体系构建 目标层 土地质量地球化学评估等 准则层 土地肥力指标 土地环境健康指标 土壤指标层 N P K Ca Mg S As Cd Hg Pb等 Fe Mn Zn Cu B Mo Cl Si Co Ni Na 有机氯农药 I Se F pH 第一评估层 2007年5月21日 中国地质大学 北京 目标层 土地质量地球化学评估级 准则层 肥力指标 环境健康指标 2大气3水体4农作物 N P K As Cd Hg Pb等 有机氯农药 I Se F pH 不同评估对象 指标类型不同 第二 三 四评估层 2007年5月21日 中国地质大学 北京 1 参评指标权重赋值的基本原则是同类指标两两比较其对土地质量影响的重要性 在此基础上 依其空间变异性进行赋值 2 每个评估层同一类指标的权重之和应为1 3 各项评估指标权重赋值的方法也可采用层次分析法 4 相同级别的土地质量地球化学评估 评估指标权重取值一样 5 大比例尺的土地质量地球化学评估指标权重可使用小比例尺的土地质量地球化学评估指标权重 小比例尺的土地质量地球化学评估指标权重可使用本级和更小比例尺的评估指标权重 指标权重赋值 2007年5月21日 中国地质大学 北京 隶属函数值计算 N P K大量元素和TOC等 As Cd Hg Pb等有害元素 1 在评估区范围内 土壤氮 磷含量很高 水体存在富营养化情况下 氮和磷可采用峰值型函数 2 在评估区范围内 土壤盐碱化较严重情况下 钙 镁 硫和氯等元素可采用峰值型函数 3 隶属函数模型中L O1 O2和U值的确定 国标或行业标准 统一可比 根据评估区土壤元素含量水平和分布特征 自行确定 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学评估等级划分 第一评估指标层划分出的土地质量地球化学等级称为等 在土地质量地球化学等划分基础上 叠加第二 第三 第n层指标评估结果 在等的基础上进一步划分出级 2007年5月21日 中国地质大学 北京 首先计算出肥力或环境健康指标的综合评估参数P P fi Ci i 1 2 3 4 n i指标的隶属度函数值 i指标的权重 然后土地肥力分等和土地环境分等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学综合分等表 肥力质量分等 综合质量分等 环境健康分等 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学级 在土地质量地球化学分等基础上 叠加大气质量 灌溉水质量 农作物安全等影响土地质量外部因素的指标评估结果 在等的基础上划分出级 土地质量地球化学级的划分不改变等的划分结果 两者是叠加关系 在土地质量地球化学评估等的图示颜色上 叠加上不同代号表示不同级和评估的指标种类 2007年5月21日 中国地质大学 北京 影响土地质量外部因素质量分级与综合参数对应表 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量地球化学等级表达方式 色块 色块只用于表达土地质量地球化学等 优质为深绿色 优良为绿色 良好为黄色 中等为橙色 差等为红色 色号 0 155 0105 255 0224 255 0255 152 0255 65 0优质优良良好中等差等 土地质量地球化学等图示颜色 2007年5月21日 中国地质大学 北京 数字 数字表达土地质量地球化学等和级 土地等 1 5 大气质量级 0 3 水质量级 0 3 农作物安全级 0 3 0 没有参评 1 3 1级 2级和3级 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量等级合理性验证 在土地质量地球化学等级划分基础上 根据土地的地质背景 耕层厚度 障碍层深度 坡度 坡向等土地质量的物理指标和生物指标 对初步划定的分级进行检验 采用实地校核与专家评议等方式对土地级别界线进行修订 最终确定土地质量的地球化学级别 土地质量地球化学等级与土地分等定级的对接问题 2007年5月21日 中国地质大学 北京 土地质量等级统计 在不同比例尺的网格化土地质量地球化学等级色块图上 叠加相应比例尺的土壤类型或土地利用类型图层 根据叠置结果 分别统计出不同土壤类型和不同土地利用类型的土地质量地球化学等级的面积和所占比例 根据统计结果 对评估区农业种植结构调整 土壤污染治理和土地合理利用提出建议