河南省東北部農用地健康評價(jià)

第26卷第8期中國土地科學(xué)\ol. 26 No.82012年8月China Land SciencesAug..2012，河南省東北部農用地健康評價(jià)于斌，梁留科(河南大學(xué)環(huán)境與規劃學(xué)院，河南開(kāi)封475004)摘要:研究門(mén)的:基于上地生態(tài)健康評價(jià)原理,選取土地肥力和相關(guān)污染指標對土地健康進(jìn)行評價(jià).為區域土地利川提供依據.研究方法:以河南省東北部為例,通過(guò)對研究區內土地質(zhì)量樣點(diǎn)實(shí)驗分析,得到土地肥力和污染物相關(guān)指標實(shí)驗數值，以此為依據計算土地健康綜合指數,并給予相應的評價(jià)。研究結果:研究區土地質(zhì)量綜合指數居中等以上.土地健康狀態(tài)良好研究結論:研究區土地健康綜合評價(jià)指標較為合理地反映了土地利用、經(jīng)濟布局與資源環(huán)境承載力.能夠為區域川持續發(fā)展提供指導。關(guān)鍵詞:上地生態(tài);士地健康;農用地健康中圖分類(lèi)號:1301文獻標識碼:A文章編號: 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隨著(zhù)工業(yè)化、城鎮化發(fā)展,土地污染問(wèn)題越來(lái)越來(lái)突出。污染物因極難被微生物降解.不易移動(dòng)不斷積累等特征對土地造成嚴重污染,并通過(guò)植物吸收進(jìn)人食物鏈,給農產(chǎn)品質(zhì)量安全帶來(lái)隱患,危害人類(lèi)健康。農用地污染深刻影響著(zhù)食品安全,關(guān)系著(zhù)人類(lèi)健康,因此農用地健康狀況受到廣泛關(guān)注。1941 年Aldo Leopold首次提出土中國煤化工收稿日期: 2012-01-09修稿日期: 2012-07-15MYHiCNMHG基金項目:河南省科技攻關(guān)重點(diǎn)項日( 102102310260)。第一作者:于斌( 1983-),男,河南周口人,博+研究生。主要研究方向為土地生態(tài)。E- mail: yubin123654@163.com通訊作者:梁留科( 1962-).男.河南許昌人.教授,博十生導師。主要研究方向為土地生態(tài)利用。F- mail: linglk2006@163.com于斌等:河南省東北部農用地健康評價(jià)61地健康(landHealth)概念,他提出健康的土地是指被人類(lèi)占領(lǐng)而沒(méi)有使其功能受到破壞的狀況,把土地健康作為土地木身內部的自我更新能力,認為土地有機體健康應當與人們考慮個(gè)人有機體健康--樣"。20世紀80年代隨著(zhù)人地矛盾日益突出,國際地圈- -生物圈計劃( ICBP )和全球環(huán)境變化中的人文領(lǐng)域計劃( HHDP )提出“土地利.用/土地覆蓋變化”研究的前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題2.生態(tài)系統健康成為國內外學(xué)者研究的主要領(lǐng)域,其中土地健康就是重點(diǎn)研究?jì)热萁?。國內外學(xué)者對土地健康的研究主要是基于時(shí)間尺度和土地利用類(lèi)型空間變化上的評價(jià).對于土地本身的健康和直接作用于土地影響因素的健康評價(jià)較為鮮見(jiàn);土地健康評價(jià)沒(méi)有形成統.標準規范,且與實(shí)踐結合案例的研究較少。本文在借鑒前人研究成果的基礎上:1434,對河南省東北部農用地采用傳統數學(xué)方法和現代方法相結合、定性與定量評價(jià)相結合的方法建立土地健康評價(jià)模型.并對土地健康狀況進(jìn)行評價(jià).為控制土地質(zhì)量下降、防治土地污染.實(shí)現土地資源健康和可持續發(fā)展提供指導。1區域概況研究區域位于河南省東北部,黃河下游冀.魯.豫三省交界處,北、東、南分別為與河北、山東兩省接壤.地處北緯35° 20' 00”-36° 12' 23”, 東經(jīng)114° 52' 0”-116° 5' 4”,東西長(cháng)約152 km,南北寬約100 km。黃河、金堤河橫貫全境,金堤河系黃河北側支流.源于新鄉縣司張排水溝，白安陽(yáng)市滑縣人濮陽(yáng)境.經(jīng)濮陽(yáng)縣、范縣、臺前3縣,于臺前縣吳壩鄉張莊村北匯人黃河,將全區自然分割為黃河灘地和背河洼地兩大部分,形成“三堤兩河-.灘”的地貌特征，是中國第三階梯的中后部分,屬黃河沖積平原,地形呈西南一東北自然傾斜.海拔均在48-58m之間。氣候受東南季風(fēng)環(huán)流控制,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候。本文選擇黃河與金堤河兩河之間的濮陽(yáng)縣、范縣、臺前縣三個(gè)縣域作為研究區域。該區域具有完整的生態(tài)系統.區域內地勢平坦,土層深厚，墾殖率高,絕大部分已開(kāi)辟為農田。2資料來(lái)源和方法本研究資料來(lái)源于2010- 2011 年對研究區域進(jìn)行為期兩年的全面觀(guān)測。為了反映研究區土地生態(tài)健康,利用AreGIS 9.3軟件在1:25萬(wàn)河南省電子地圖上統- -劃分網(wǎng)格,按國家土壤普查要求的耕地8 kmx8 km劃分網(wǎng)格,網(wǎng)格中心點(diǎn)即為土壤調查點(diǎn),并對網(wǎng)格中心點(diǎn)進(jìn)行現場(chǎng)勘查確定21個(gè)土壤調查監測點(diǎn)。檢測項目為土地肥力、重金屬污染、有機物污染和作用于土地的灌溉水和地表大氣等相關(guān)項日.檢測方法均為國家環(huán)境檢測中心規定的方法。在此基礎上,應用AHP決策分析方法建立層次結構模型.構造判斷矩陣層次排序和一致性檢驗等步驟確定評價(jià)指標權重.計算土地健康綜合指數值,依據土地健康綜合指數值大小對農用地健康進(jìn)行評價(jià)。3指標體系Roux從研究區域的背景分析、物理化學(xué)變量、生物監測等方面構建評價(jià)指標體系|21;Rapport選取生態(tài)系統機能.新陳代謝、生產(chǎn)率、生態(tài)系統多樣性、生物數量、生態(tài)系統穩定性、生態(tài)功能等指標構建評價(jià)指標體系網(wǎng);Xiaoling Zhang選取社會(huì ).經(jīng)濟、環(huán)境和土地利用結構等方面構建評價(jià)指標體系";YE Hua從自然、社會(huì ).人類(lèi)的壓力、生態(tài)系統狀態(tài)人類(lèi)社會(huì )反映等方面構建評價(jià)指標體系凹;QunouJiang從土地利用水資源供給、濕地、石油開(kāi)采與自然災害等方面構建評價(jià)指標體系剛;蔡為民從系統結構、系統功能、系統效益等方面構建評價(jià)指標體系叫;劉國彬從生態(tài)環(huán)境功能、經(jīng)濟社會(huì )經(jīng)濟功能流域綜合功能等方面構建評價(jià)指標體系啊;麥少芝從非生物指標生物指標、功能指標等方面構建評價(jià)指標體系I;李強從農用土地質(zhì)量標產(chǎn)能目標和t壤環(huán)境目標等方面構建評價(jià)指標體系洲;謝化林從資源環(huán)境壓力、資源環(huán)境狀態(tài)、人文環(huán)境中國煤化工體系判;蔣衛國選用系統活力.系統組織指數、系統彈性指數等方面構建評價(jià)指標體系4YH. C NMHG因素經(jīng)濟因素等方面構建評價(jià)指標體系2;袁興中從生物物理、生物學(xué)、社會(huì )經(jīng)濟等方面構建評價(jià)指標體系心。在綜合分析國2國土地科學(xué)2012年8月 第8期內外學(xué)者研究成果的基礎上,根據指標選取原則和國內外生態(tài)健康評價(jià)方法,將農用地健康評價(jià)指標體系構建為三個(gè)層次,第-層次是日標層,即土地生態(tài)系統健康評價(jià)綜合指標;第_二層次是準則層,分為土地肥力.重金屬.污染、有機物污染、灌溉水污染、地表大氣污染;第中個(gè)層次是指標層,即揩施層,用具體的指標進(jìn)行量化(表1)。4研究結果4.1健康指數依據AHP決策方法對數據處理要求,采用極差標準化方法(越大越健康和越小越健康分別采用不同的處理方法)對上樣實(shí)驗數據進(jìn)行標準化處理。在此基礎上,根據專(zhuān)家經(jīng)驗方法和土壤水、大氣對土地的污染影響程度表1農用地健康評 價(jià)指標體系Tab.1 The framework index of agriculural land health assessment目標層(A)準則層(B)指標層(c)土地肥力(B,)Ph(C).有機質(zhì)(C)、全氮(C,) .全磷(Cs) .速效磷(C3) .速效鉀(C%) .砂粒(C,)化重金屬污染( B2)砷(Cg)、汞(C,)銅(Cm)、鉛(C1)、鋅(C2)、鎘(Cp) .鏘(Cu)、錳(Cy).釩(Cn)、鎳(Cn)、鉆鈷(Cix)地建有機物污染(B,)多環(huán)芳烴(Cw) .滴滴涕(Cx)、酞酸酯(C)評灌溉水污染(B)高錳酸鉀(C2)、化學(xué)需氧量(C2).氨氮(Ca) .揮發(fā)酚(Cz).氰化物(Cx).總砷價(jià)(Cx)總汞(Cx)、鉻(Cy)、總鉛(Cx) .總鎘(Cy) .總鉻(C2)大氣污染(B,)二氧化硫(Cw) .二氧化氮(Cu)、可吸入顆粒物(Cs)表2農用健康影響因子指標體系及其權重Tab.2 Agricultural land health impact factor index system and the weights土地健康評價(jià)土地肥力重金屬污染灌溉水污染.有機物污染大氣污染W(wǎng);430.40250.50.2754灌溉水污染0.250.33330.10800.17110.16670.20.0430注:判斷知陣我性比例為0.0435;對總日標的權重為0000為5.1951.表3農用地肥力評價(jià)因子及其權重Tab.3 Agricultural land ferility assessment index system and the weights有機質(zhì).全氮全磷速效磷速效鉀_pF砂粒W，有機質(zhì)0.3493個(gè)氮0.23960.0.1586).250.10340.0800中國煤化工pH0.04140.1429YHCNMHG10.0277注:判斷知陣致性比例為0.0558:對總目標的權重為0.4025; λ為7.4556.于斌等:河南省東北部農川地健康評價(jià)6表4農用地重金 屬污染評價(jià)因子及其權重Tab.4 Agricultural land heavy metal pollution assessment index system and the weights重金屬.汞鎘砷鈷銅沿錦鉻釩鋅錳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錳03.33330..0.0247注:重金屬污染判斷矩陣.致性比例為0.0178;對總日標的權重為0.2754;λ為11.2705.表5農用地灌溉水評價(jià)因子及 其權重Tab.5 Agricultural land irrigation water assessment index system and the weights灌溉水總汞總鎘揮發(fā)酚氰化物總鉛總鉻總砷 氨氮酸鉀生化COD W;__340.237總鎘0.1973揮發(fā)酚03333 0.50.1677鼠化物0.3333 0.33330.10950.0787總砷).20.0477氨氮0.1667 0.16670.3333 I0.0352酸鉀0.16670.0181生化0.1429 0.1429 0.14290.1429 0. 16670.0141COD0.11110.1250.14290.1667 0.1667 20.0160注:判斷矩陣.微性比例為0.0885;對總目標的權幣為0.1080;)為12.3445表6農用地有機污染評價(jià)因子及其權重Tab.6 Agricultural land organic pollution assessment index system and the weights有機物污染有機氯多環(huán)芳烴酞酸酯w_10.53960.5 .0.2970鄰本二鉚酸中國煤化工0.1634注:判斷知陣致性比例為0088;對總日標的權重為0.11;λ為3002MYHCNMH G)4中國土地科學(xué)2012年8月 第8期表7農用地大氣環(huán)境污染評價(jià)因子及其權重Tab.7 Agricultural land air pollution assessment index system and the weights大氣污染二氧化硫二氧化氮.可吸入顆粒W,10.5396二氧化氮0.2970可吸人顆粒0.33330.50.1634注:判斷矩陣致性比例為 0.0088;對總日標的權重為0.0430;λ為3.00902。表8農用地健康評 價(jià)指標體系及其權重Tab.8 Agricultural land health assessmnent index system and the weights指標實(shí)測值標準值權重最終權重有機質(zhì)1.540000.0024470. 140600.0003430.090000.0001500.096400.000014全磷0.080000.0001240.063800.000079速效磷8.240000.0130540.041600.000543速效鉀123.3300.1953760.032200.006291pH8.350000.0132310.016700.000221砂粒13.97000.0221250.011100.000245求0.030000.9999520.069800.069796鍋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錳631.2600000000.006800.000000總水0.000031.0000000.025600.025600總鍋0.000500.9999990.021300.021300揮發(fā)酚0.018000.9999720.018100.018099氧化物0.002000.9999970.011800.01 1800總鉛0.007000.9999890.008500.008499總鉻0.0999970.008500總砷0.0030009999950.005200.005200氨氮3.047000.9951730.003800.003781酸鉀14.22000.9774740.001954生化13.13000.9792000.001500.001468COD)52.10000.9174670.001700.001559有機氯0.040000.9999360.092300.092294多環(huán)芳烴0.9999730.050798酞酸酯.0.12000 .0.999816中國煤化工0.0279940.026990.999957MYHCNMHG0.0231990.059100.9999060.012800.012798顆粒物0.153990.9997560,006998于斌等:河南省東北部農川地健康評價(jià)65以及相關(guān)的國家士地環(huán)境標準等構造判斷矩陣,求出判斷矩陣關(guān)系系數.將土地健康影響因子進(jìn)行相應的層次排序(表8),結合參評指標標準處理后的數據計算出農川地健康綜合指數為0.591 ,其計算公如下:X= EW,xX,式I中.X為農用地生態(tài)健康綜合指數,w.為第i個(gè)評價(jià)指標權重,X,為第i個(gè)指標準值.n為參評指標個(gè)數..4.2健康評價(jià)依據農用地健康指數綜合等級從高到低排列次序劃分的原則，分為極健康、健康、亞健康、不健康.病態(tài)5個(gè)等級,其國值分別用≥0.9.0.5-0.7 .0.3- 0.5.0.1--0.3.≤0.1表示.研究區農川地健康綜合指數值介于0.5 -0.7?；趯哟畏治龇椒ㄓ嬎愕霓r用地健康評價(jià)指數為0.591,屬于二健康.處于中上:水平。與研究區農川地實(shí)際狀況進(jìn)行對比分析.研究區農用地生態(tài)結構比較合理、格局完善.系統壓力較小,外界干擾力較少,無(wú)生態(tài)異常，生態(tài)系統功能較完善.生態(tài)系統尚穩定,生態(tài)系統持續性強。5結論與討論(1)土地肥力因子有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效鉀.速效磷和砂粒含量空間分布有明顯規律性或地帶性.研究區土地肥力處于中上等狀態(tài)，土地肥力較為良好。(2)為全面反映各種污染物對土地環(huán)境質(zhì)量影響和突出高污染物對土襄環(huán)境的重要影響作用，H兼顧重金屬污染物平均值和最大值.采用內梅羅污染指數對土地重金屬污染進(jìn)行評價(jià).研究區土地重金屬污染程度屬于無(wú)污染程度或屬于輕度污染程度以下,潛在生態(tài)危害風(fēng)險總指數屬輕微生態(tài)危害程度。(3)基于多環(huán)芳烴、有機氯酞酸酯三種有機物污染檢測結果表明.六六六均術(shù)檢測出.滴滴涕含量只有兩個(gè)樣點(diǎn)高出土壤環(huán)境質(zhì)量標準，參考國家土壤質(zhì)量標準.二級標準中農田蔬菜地、茶園.果園、牧場(chǎng)等土地有污染標準，土地有機物綜合污染屬無(wú)污染級別。(4)農用地灌溉水近兩年內11項監測指標統計值顯示.按照地表水環(huán)境質(zhì)量要求標準對農用灌溉水質(zhì)類(lèi)別進(jìn)行等級評價(jià),屬輕度污染級別;地表近2m的氮氧化物、二氧化硫、二氧化氮、可吸人顆粒物(PMn)4項指標空氣質(zhì)量定性評價(jià),研究區空氣質(zhì)量級別為良。(5)農用地健康影響因素綜合考慮了土地肥力、重金屬污染.有機物污染、凜溉水和大氣污染5大因子,其中大氣沉降或污染大氣所形成的降水對土地健康的影響主要以大氣污染濃度作為對土地健康的最大影響程度,沒(méi)有具體的實(shí)驗給予科學(xué)的評價(jià).其污染影響程度大小判別不清.尚需用科學(xué)合理的實(shí)驗進(jìn)-步解釋。參考文獻( References ):[1] leopold A. 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