河南省东北部农用地健康评价

第26卷第8期中国土地科学\ol. 26 No.82012年8月China Land SciencesAug..2012，河南省东北部农用地健康评价于斌，梁留科(河南大学环境与规划学院，河南开封475004)摘要:研究门的:基于上地生态健康评价原理,选取土地肥力和相关污染指标对土地健康进行评价.为区域土地利川提供依据.研究方法:以河南省东北部为例,通过对研究区内土地质量样点实验分析,得到土地肥力和污染物相关指标实验数值，以此为依据计算土地健康综合指数,并给予相应的评价。研究结果:研究区土地质量综合指数居中等以上.土地健康状态良好研究结论:研究区土地健康综合评价指标较为合理地反映了土地利用、经济布局与资源环境承载力.能够为区域川持续发展提供指导。关键词:上地生态;士地健康;农用地健康中图分类号:1301文献标识码:A文章编号: 1001-8158( 2012 )08- -0060 -07Assessment on the Health of Agricultural Land in the Northeastern Partof Henan ProvinceYU Bin, LIANG Liu-ke(College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, China)Abstract: The purpose of this paper is to discuss the idea of taking land fertility and pollution metrics as standards tnassess the health of farmland based on the principle of land ecological health assessment, aiming to provide referencefor regional land use. The paper selects three counties in northeastern part of Henan Province a examples. 'Theintegrated agricoltural land health is determined by the experimental data of soil fertility and pollution metrics. Theresults indicate that the agriculural land health quality is at the middle and upper level. It is concluded that theagriculural land heallh assessment can clearly reflert the relationship belween changes in land use and social economiedevelopment. It can further accelerate the compatibleness among land use, economic zoning, and carrying capacity ofresources and environment, and also enhance the sustainable development ability.Key words: land ecology; land health; agricultural land health随着工业化、城镇化发展,土地污染问题越来越来突出。污染物因极难被微生物降解.不易移动不断积累等特征对土地造成严重污染,并通过植物吸收进人食物链,给农产品质量安全带来隐患,危害人类健康。农用地污染深刻影响着食品安全,关系着人类健康,因此农用地健康状况受到广泛关注。1941 年Aldo Leopold首次提出土中国煤化工收稿日期: 2012-01-09修稿日期: 2012-07-15MYHiCNMHG基金项目:河南省科技攻关重点项日( 102102310260)。第一作者:于斌( 1983-),男,河南周口人,博+研究生。主要研究方向为土地生态。E- mail: yubin123654@163.com通讯作者:梁留科( 1962-).男.河南许昌人.教授,博十生导师。主要研究方向为土地生态利用。F- mail: linglk2006@163.com于斌等:河南省东北部农用地健康评价61地健康(landHealth)概念,他提出健康的土地是指被人类占领而没有使其功能受到破坏的状况,把土地健康作为土地木身内部的自我更新能力,认为土地有机体健康应当与人们考虑个人有机体健康--样"。20世纪80年代随着人地矛盾日益突出,国际地圈- -生物圈计划( ICBP )和全球环境变化中的人文领域计划( HHDP )提出“土地利.用/土地覆盖变化”研究的前沿和热点问题2.生态系统健康成为国内外学者研究的主要领域,其中土地健康就是重点研究内容叫。国内外学者对土地健康的研究主要是基于时间尺度和土地利用类型空间变化上的评价.对于土地本身的健康和直接作用于土地影响因素的健康评价较为鲜见;土地健康评价没有形成统.标准规范,且与实践结合案例的研究较少。本文在借鉴前人研究成果的基础上:1434,对河南省东北部农用地采用传统数学方法和现代方法相结合、定性与定量评价相结合的方法建立土地健康评价模型.并对土地健康状况进行评价.为控制土地质量下降、防治土地污染.实现土地资源健康和可持续发展提供指导。1区域概况研究区域位于河南省东北部,黄河下游冀.鲁.豫三省交界处,北、东、南分别为与河北、山东两省接壤.地处北纬35° 20' 00”-36° 12' 23”, 东经114° 52' 0”-116° 5' 4”,东西长约152 km,南北宽约100 km。黄河、金堤河横贯全境,金堤河系黄河北侧支流.源于新乡县司张排水沟，白安阳市滑县人濮阳境.经濮阳县、范县、台前3县,于台前县吴坝乡张庄村北汇人黄河,将全区自然分割为黄河滩地和背河洼地两大部分,形成“三堤两河-.滩”的地貌特征，是中国第三阶梯的中后部分,属黄河冲积平原,地形呈西南一东北自然倾斜.海拔均在48-58m之间。气候受东南季风环流控制,属暖温带半湿润季风型大陆性气候。本文选择黄河与金堤河两河之间的濮阳县、范县、台前县三个县域作为研究区域。该区域具有完整的生态系统.区域内地势平坦,土层深厚，垦殖率高,绝大部分已开辟为农田。2资料来源和方法本研究资料来源于2010- 2011 年对研究区域进行为期两年的全面观测。为了反映研究区土地生态健康,利用AreGIS 9.3软件在1:25万河南省电子地图上统- -划分网格,按国家土壤普查要求的耕地8 kmx8 km划分网格,网格中心点即为土壤调查点,并对网格中心点进行现场勘查确定21个土壤调查监测点。检测项目为土地肥力、重金属污染、有机物污染和作用于土地的灌溉水和地表大气等相关项日.检测方法均为国家环境检测中心规定的方法。在此基础上,应用AHP决策分析方法建立层次结构模型.构造判断矩阵层次排序和一致性检验等步骤确定评价指标权重.计算土地健康综合指数值,依据土地健康综合指数值大小对农用地健康进行评价。3指标体系Roux从研究区域的背景分析、物理化学变量、生物监测等方面构建评价指标体系|21;Rapport选取生态系统机能.新陈代谢、生产率、生态系统多样性、生物数量、生态系统稳定性、生态功能等指标构建评价指标体系网;Xiaoling Zhang选取社会.经济、环境和土地利用结构等方面构建评价指标体系";YE Hua从自然、社会.人类的压力、生态系统状态人类社会反映等方面构建评价指标体系凹;QunouJiang从土地利用水资源供给、湿地、石油开采与自然灾害等方面构建评价指标体系刚;蔡为民从系统结构、系统功能、系统效益等方面构建评价指标体系叫;刘国彬从生态环境功能、经济社会经济功能流域综合功能等方面构建评价指标体系啊;麦少芝从非生物指标生物指标、功能指标等方面构建评价指标体系I;李强从农用土地质量标产能目标和t壤环境目标等方面构建评价指标体系洲;谢化林从资源环境压力、资源环境状态、人文环境中国煤化工体系判;蒋卫国选用系统活力.系统组织指数、系统弹性指数等方面构建评价指标体系4YH. C NMHG因素经济因素等方面构建评价指标体系2;袁兴中从生物物理、生物学、社会经济等方面构建评价指标体系心。在综合分析国2国土地科学2012年8月 第8期内外学者研究成果的基础上,根据指标选取原则和国内外生态健康评价方法,将农用地健康评价指标体系构建为三个层次,第-层次是日标层,即土地生态系统健康评价综合指标;第_二层次是准则层,分为土地肥力.重金属.污染、有机物污染、灌溉水污染、地表大气污染;第中个层次是指标层,即揩施层,用具体的指标进行量化(表1)。4研究结果4.1健康指数依据AHP决策方法对数据处理要求,采用极差标准化方法(越大越健康和越小越健康分别采用不同的处理方法)对上样实验数据进行标准化处理。在此基础上,根据专家经验方法和土壤水、大气对土地的污染影响程度表1农用地健康评 价指标体系Tab.1 The framework index of agriculural land health assessment目标层(A)准则层(B)指标层(c)土地肥力(B,)Ph(C).有机质(C)、全氮(C,) .全磷(Cs) .速效磷(C3) .速效钾(C%) .砂粒(C,)化重金属污染( B2)砷(Cg)、汞(C,)铜(Cm)、铅(C1)、锌(C2)、镉(Cp) .锵(Cu)、锰(Cy).钒(Cn)、镍(Cn)、钻钴(Cix)地建有机物污染(B,)多环芳烃(Cw) .滴滴涕(Cx)、酞酸酯(C)评灌溉水污染(B)高锰酸钾(C2)、化学需氧量(C2).氨氮(Ca) .挥发酚(Cz).氰化物(Cx).总砷价(Cx)总汞(Cx)、铬(Cy)、总铅(Cx) .总镉(Cy) .总铬(C2)大气污染(B,)二氧化硫(Cw) .二氧化氮(Cu)、可吸入颗粒物(Cs)表2农用健康影响因子指标体系及其权重Tab.2 Agricultural land health impact factor index system and the weights土地健康评价土地肥力重金属污染灌溉水污染.有机物污染大气污染W;430.40250.50.2754灌溉水污染0.250.33330.10800.17110.16670.20.0430注:判断知阵我性比例为0.0435;对总日标的权重为0000为5.1951.表3农用地肥力评价因子及其权重Tab.3 Agricultural land ferility assessment index system and the weights有机质.全氮全磷速效磷速效钾_pF砂粒W，有机质0.3493个氮0.23960.0.1586).250.10340.0800中国煤化工pH0.04140.1429YHCNMHG10.0277注:判断知阵致性比例为0.0558:对总目标的权重为0.4025; λ为7.4556.于斌等:河南省东北部农川地健康评价6表4农用地重金 属污染评价因子及其权重Tab.4 Agricultural land heavy metal pollution assessment index system and the weights重金属.汞镉砷钴铜沿锦铬钒锌锰W._求0.2535福0.50. 18020.3333 0.520.1476沽0.250.33330.0727制0.333330.07010.33333 1泉路.20).50.04150.20.0.1667 0.20.028锰03.33330..0.0247注:重金属污染判断矩阵.致性比例为0.0178;对总日标的权重为0.2754;λ为11.2705.表5农用地灌溉水评价因子及 其权重Tab.5 Agricultural land irrigation water assessment index system and the weights灌溉水总汞总镉挥发酚氰化物总铅总铬总砷 氨氮酸钾生化COD W;__340.237总镉0.1973挥发酚03333 0.50.1677鼠化物0.3333 0.33330.10950.0787总砷).20.0477氨氮0.1667 0.16670.3333 I0.0352酸钾0.16670.0181生化0.1429 0.1429 0.14290.1429 0. 16670.0141COD0.11110.1250.14290.1667 0.1667 20.0160注:判断矩阵.微性比例为0.0885;对总目标的权币为0.1080;)为12.3445表6农用地有机污染评价因子及其权重Tab.6 Agricultural land organic pollution assessment index system and the weights有机物污染有机氯多环芳烃酞酸酯w_10.53960.5 .0.2970邻本二铆酸中国煤化工0.1634注:判断知阵致性比例为0088;对总日标的权重为0.11;λ为3002MYHCNMH G)4中国土地科学2012年8月 第8期表7农用地大气环境污染评价因子及其权重Tab.7 Agricultural land air pollution assessment index system and the weights大气污染二氧化硫二氧化氮.可吸入颗粒W,10.5396二氧化氮0.2970可吸人颗粒0.33330.50.1634注:判断矩阵致性比例为 0.0088;对总日标的权重为0.0430;λ为3.00902。表8农用地健康评 价指标体系及其权重Tab.8 Agricultural land health assessmnent index system and the weights指标实测值标准值权重最终权重有机质1.540000.0024470. 140600.0003430.090000.0001500.096400.000014全磷0.080000.0001240.063800.000079速效磷8.240000.0130540.041600.000543速效钾123.3300.1953760.032200.006291pH8.350000.0132310.016700.000221砂粒13.97000.0221250.011100.000245求0.030000.9999520.069800.069796锅0.170000.9997360.049600.04958611.44000.9818840.039864沽13.37000.9788180.020000.019576制21.43000.9660540.019300.01864421.63000.9657300.01863829.59000.9531250.018639路64.19000.8983140.01 1400.010240H80.90000.8718360.009938 .64.35000.8980650.007700.006915锰631.2600000000.006800.000000总水0.000031.0000000.025600.025600总锅0.000500.9999990.021300.021300挥发酚0.018000.9999720.018100.018099氧化物0.002000.9999970.011800.01 1800总铅0.007000.9999890.008500.008499总铬0.0999970.008500总砷0.0030009999950.005200.005200氨氮3.047000.9951730.003800.003781酸钾14.22000.9774740.001954生化13.13000.9792000.001500.001468COD)52.10000.9174670.001700.001559有机氯0.040000.9999360.092300.092294多环芳烃0.9999730.050798酞酸酯.0.12000 .0.999816中国煤化工0.0279940.026990.999957MYHCNMHG0.0231990.059100.9999060.012800.012798颗粒物0.153990.9997560,006998于斌等:河南省东北部农川地健康评价65以及相关的国家士地环境标准等构造判断矩阵,求出判断矩阵关系系数.将土地健康影响因子进行相应的层次排序(表8),结合参评指标标准处理后的数据计算出农川地健康综合指数为0.591 ,其计算公如下:X= EW,xX,式I中.X为农用地生态健康综合指数,w.为第i个评价指标权重,X,为第i个指标准值.n为参评指标个数..4.2健康评价依据农用地健康指数综合等级从高到低排列次序划分的原则，分为极健康、健康、亚健康、不健康.病态5个等级,其國值分别用≥0.9.0.5-0.7 .0.3- 0.5.0.1--0.3.≤0.1表示.研究区农川地健康综合指数值介于0.5 -0.7。基于层次分析方法计算的农用地健康评价指数为0.591,属于二健康.处于中上:水平。与研究区农川地实际状况进行对比分析.研究区农用地生态结构比较合理、格局完善.系统压力较小,外界干扰力较少,无生态异常，生态系统功能较完善.生态系统尚稳定,生态系统持续性强。5结论与讨论(1)土地肥力因子有机质、全氮、全磷、全钾、速效钾.速效磷和砂粒含量空间分布有明显规律性或地带性.研究区土地肥力处于中上等状态，土地肥力较为良好。(2)为全面反映各种污染物对土地环境质量影响和突出高污染物对土襄环境的重要影响作用，H兼顾重金属污染物平均值和最大值.采用内梅罗污染指数对土地重金属污染进行评价.研究区土地重金属污染程度属于无污染程度或属于轻度污染程度以下,潜在生态危害风险总指数属轻微生态危害程度。(3)基于多环芳烃、有机氯酞酸酯三种有机物污染检测结果表明.六六六均术检测出.滴滴涕含量只有两个样点高出土壤环境质量标准，参考国家土壤质量标准.二级标准中农田蔬菜地、茶园.果园、牧场等土地有污染标准，土地有机物综合污染属无污染级别。(4)农用地灌溉水近两年内11项监测指标统计值显示.按照地表水环境质量要求标准对农用灌溉水质类别进行等级评价,属轻度污染级别;地表近2m的氮氧化物、二氧化硫、二氧化氮、可吸人颗粒物(PMn)4项指标空气质量定性评价,研究区空气质量级别为良。(5)农用地健康影响因素综合考虑了土地肥力、重金属污染.有机物污染、凛溉水和大气污染5大因子,其中大气沉降或污染大气所形成的降水对土地健康的影响主要以大气污染浓度作为对土地健康的最大影响程度,没有具体的实验给予科学的评价.其污染影响程度大小判别不清.尚需用科学合理的实验进-步解释。参考文献( References ):[1] leopold A. 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