福建省沙化土地地球化学评价及其方法研究

doi:10.11720/wtyht.2025.2409

福建省沙化土地地球化学评价及其方法研究

王文俊^,

福建省地质调查研究院,福建福州 350013

Geochemical evaluation and related method of desertified land in Fujian Province,China

WANG Wen-Jun^,

Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350013, China

第一作者: 王文俊(1982-),男,高级工程师,主要从事地球化学调查与土地质量地球化学评价工作。Email:junww2006@sian.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2023-09-23 修回日期: 2024-04-1

基金资助:

中国地质调查局地质调查项目(DD20160321)
福建省地勘基金地质科技创新提升项目(闽地地任〔2022〕25号)

Received: 2023-09-23 Revised: 2024-04-1

摘要

基于福建省1:25万多目标区域地球化学调查所获得的表层土壤SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和有机质等高精度、高质量数据,以表层土壤为评价对象,首次采用地球化学手段,建立了福建省沙化土地地球化学评价方法,即建立了硅铝铁率(Saf)、碳硅比(K_Si)及其综合指标值(Szh_f)的计算方法,并作为沙化土地地球化学评价指标,其值越大沙化程度越高,反之,沙化程度越低。据此统计了福建省沙化土地地球化学等级参数,划定了福建省沙化土地地球化学等级分布范围,旨在从土壤元素微观方面对福建省沙化土地现状进行评价,进而查明其分布特征。结果表明:福建省强沙化、中度沙化、轻度沙化、轻微沙化土地分布面积及其占福建省总面积的比例分别为39 531 hm²(0.326%)、65 790 hm²(0.542%)、103 601 hm²(0.853%)、360 329 hm²(2.968%),主要分布于闽江以南的沿海海岸带和龙岩市长汀县。实地验证表明:该评价方法科学、可靠,沙化土地等级界线划分准确,能客观、真实地反映福建省沙化土地分布状况。

关键词： 沙化土地; 地球化学; 方法研究; 分布特征; 福建

Abstract

Based on high-precision, high-quality data on SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, and organic matter in topsoils obtained from the 1:250,000-scale multi-purpose regional geochemical survey in Fujian Province, this study assessed topsoils and, for the first time, established a geochemical method-based geochemical assessment system for desertified land in the province. Specifically, this system involves methods for calculating the silicon-aluminum-iron ratio (Saf), carbon-silicon ratio (K_Si), and their comprehensive index value (Szh_ f), which serves as the indicator for assessing the degree of land desertification. Specifically, a higher Szh_ f value indicates a higher degree of desertification, and vice versa. Furthermore, this study determined the statistics of geochemical classification parameters for desertified land in Fujian Province and delineated the distribution ranges of geochemical grades. This aims to assess the current status of desertified land in the province from the microscopic perspective of soil elements and to further ascertain the distribution characteristics of the land. The results indicate that the land with strong, moderate, slight, and very slight desertification in Fujian Province exhibits areas of 39 531 hectares (0.326%), 65,790 hectares (0.542%), 103 601 hectares (0.853%), and 360 329 hectares (2.968%), respectively, primarily distributed along the coastal zone to the south of the Minjiang River and in Changting County of Longyan City. Field verification demonstrates that this evaluation method is scientific and reliable and yields accurate classification results of desertification grades, thus objectively reflecting the distribution status of desertified land in Fujian Province.

Keywords： desertified land; geochemistry; methodology; distribution characteristics; Fujian Province

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王文俊. 福建省沙化土地地球化学评价及其方法研究[J]. 物探与化探, 2025, 49(2): 479-489 doi:10.11720/wtyht.2025.2409

WANG Wen-Jun. Geochemical evaluation and related method of desertified land in Fujian Province,China[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(2): 479-489 doi:10.11720/wtyht.2025.2409

0 引言

土地荒漠化和沙化是当今全球面临的一项重要的生态环境问题,对人类社会的生存和发展构成了严重的威胁,因此联合国环境与发展大会(巴西,1992)将防治荒漠化列为国际社会优先采取行动的领域之一^[1]。1994年,联合国通过了在巴黎签署的《联合国关于在发生严重干旱和沙漠化的国家特别是在非洲防治沙漠化的公约》(简称《联合国防治荒漠化公约》),号召世界各国采取行动,其对沙化的定义是指在各种气候条件下,由于自然和人为因素导致土地呈现出沙质或砾质为主的土地退化,“沙化土地”是由此而形成的地表呈现出以沙物质为主的土地^[2]。我国是世界上受荒漠化和沙化危害最严重的国家之一,对荒漠化和沙化防治工作非常重视,于1994年开展了荒漠化和沙化土地普查,并以5年为一个监测期进行动态监测,分别于1994~1996年、1999年、2004年、2009年、2014年完成了前五次动态监测工作^[3]。2019年国家林业和草原局启动了第六次全国荒漠化和沙化调查,历时2年完成,调查结果表明:截至2019年,我国荒漠化土地面积为25 737.13万hm²,沙化土地面积为16 878.23万hm²,与2014年相比,5年间全国荒漠化土地面积净减少378.80万hm²,年均减少75.76万hm²,沙化土地面积净减少333.52万hm²,年均减少66.70万hm²,我国荒漠化和沙化状况整体好转^[4]。

福建省是我国南方沙化土地面积较大的省份之一,土地沙化严重威胁沿海地区生态安全,成为构建可持续发展以及和谐社会的重要制约因素^[5]。根据国家林业局的统一部署,福建省于1994~2014年主要对福建省沿海地区(福鼎、霞浦、马尾、仓山、长乐、福清、平潭、秀屿、湄州岛、惠安、泉港、晋江、石狮、南安、龙海、漳浦、云霄、东山、诏安等19 个县(市、区、管委会) 所辖的86个乡(镇、场))开展了5次沙化监测。第五次沙化监测结果表明: 全省沙化监测区46 490.951 hm²,占我国南方12省(市) 沙化监测区面积的5.28%。全省沙化监测区中沙化土地35 069.160 hm²,有明显沙化趋势的土地12.617 hm²,非沙化土地11 409.174 hm²。沙化土地面积中,流动沙地1 003.760 hm²;半固定沙地115.982 hm²;固定沙地11 732.132 hm²;露沙地465.571 hm²;沙化耕地21 700.483 hm²;非生物治沙工程地51.233 hm²。沙化土地以沙化耕地、固定沙地为主,90%以上的土地利用类型为耕地和林地,面积居前的为漳浦县、平潭县和长乐区。现在,福建省共有平潭县及东山县2个全国防沙治沙综合示范区^[6]。

目前,福建省仅有农、林业部门对沿海局部地区的沙化土地开展了监测与研究工作(未开展全省层面的沙化土地调查与研究),且仅从年均气温、年均降水量、年相对湿度、年影响台风、农林业总产值、人口数量、沙化耕地面积、工业用地面积、水产养殖面积等自然和人为因素等指标进行研究^{[5⇓⇓⇓⇓⇓-11]},尚未发现从土壤地球化学元素等微观方面对福建省全域沙化土地进行研究与评价的相关文章与报道,本文研究填补了此项空白。

1 样品采集与分析

1.1 样品采集

表层土壤样品采集严格执行中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1:250 000)》(DZ/T 0258—2014)^[12]和相关技术要求,采用网格化方法,即采样密度统一按照1件/km²,采样深度为0~20 cm。采样点布局以代表性为主要原则,兼顾均匀性与合理性,沿海平原、盆地及近海滩涂等平缓地区采样点布置在格子中间部位,丘陵山区布置在土壤易于汇集的平缓坡地、山间平坝等部位,最大限度控制调查面积,共采集表层土壤样约12.9万件^[13]。

1.2 样品分析

样品测试由自然资源部福州矿产资源监督检测中心和成都矿产资源监督检测中心承担,执行中国地质调查局地质调查技术标准《多目标区域地球化学调查规范(1:250 000)》(DZ/T 0258—2014)中“土壤地球化学分析测试质量要求及质量控制”的有关规定,质量监控由中国地质调查局区域化探样品分析质量检查监督组负责。表层土壤样按1个点/4 km²组合分析测试,总计分析测试表层土壤样31 303件;采用密码插入法,按照分析样品数插入一定数量的一级标准控制物监控测试质量,以保证样品分析测试的准确度和精密度,分析测试结果均通过中国地质调查局区域化探样品分析质量检查监督组验收,达到优秀级,本文指标SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO、有机质等具体分析测试方案见表1。

表1 样品分析方法

Table 1 Testing methods of samples

指标	选择方法	方法检出限/10^-2	指标	选择方法	方法检出限/10^-2
SiO₂	X荧光光谱法	0.1	CaO	X荧光光谱法	0.05
Al₂O₃	X荧光光谱法	0.05	MgO	电感耦合等离子体发光光谱法	0.01
TFe₂O₃	X荧光光谱法	0.05	Na₂O	电感耦合等离子体发光光谱法	0.02
K₂O	X荧光光谱法	0.05	OrgC	燃烧法和化学容量法	0.1

注:OrgC为有机碳。

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2 土壤造岩元素地球化学特征

福建省沿海地区和部分山地丘陵区,花岗岩和酸性火山岩大面积出露。区内属于南亚热带海洋性季风气候区,气候温暖湿润,雨量丰富,年均降雨量达1 500 mm以上,植被发育,受气候、水文等因素影响,物理、化学、生物风化作用强烈,土壤成熟度高,成土过程中碱金属Na、碱土金属Ca和Mg离子淋失强烈,K、Si也发生了一定程度的淋失贫化,而表生活动性较弱的Al、Fe则相对富集,脱硅富铝铁现象较为普遍,造成土壤酸化。反之,局部地区受后期环境改造引起土壤铝、铁等黏质物质和有机质淋失,富硅,从而造成土壤沙化问题^[14]。因此,土壤沙化主要是土壤中SiO₂富集,而其他造岩元素K、Ca、Mg、Na、Al、Fe和各种微量元素淋失以及有机质缺乏的现象。所以,研究、评价土壤Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na等造岩元素地球化学特征是进行沙化土地地球化学评价的先决条件。

本次研究统计了福建省表层土壤造岩元素Si、Al、K、Na、Ca、Mg、Fe含量以及Saf(硅铝铁率)、K_Si值(碳硅比)的地球化学特征参数,列于表2,对比相应元素的中国土壤算术平均值,结果表明:有机质、Al₂O₃、K₂O、K_Si背景含量相对较高,SiO₂略高,CaO、MgO、Na₂O、Saf、Fe₂O₃背景含量相对略低,其中CaO、MgO、Na₂O背景含量明显低于中国土壤算术平均值,说明福建省表层土壤经历了风化淋滤作用过程,总体上表现出盐基离子淋失程度较大,脱硅富铝铁程度较强,有机质含量高的特点。但局部地区如沿海和内陆等地区水土流失严重,土壤中黏质和有机质成分淋失严重,造成土壤富硅,铝铁和有机质淋失,从而引起土壤沙化现象,即脱硅富铝铁程度越低,土壤沙化程度越高。

表2 福建省表层土壤造岩元素地球化学参数

Table 2 Geochemical parameters of rock-forming elements in topsoil in Fujian Province

指标	原始参数			剔除离群后统计(平均值±3倍标准离差)								中国土壤算术平均值^[15]	K₁
指标	最大值	最小值		中值		算术均值		标准离差		变异系数		中国土壤算术平均值^[15]	K₁
SiO₂	94.29		30.44		69.41		69.50		6.87		0.10	65.00	1.07
Al₂O₃	32.79		0.58		16.55		16.63		3.36		0.20	12.60	1.32
TFe₂O₃	17.28		0.34		3.19		3.39		1.25		0.37	4.70	0.72
K₂O	10.79		0.23		2.62		2.78		1.01		0.37	2.50	1.11
Na₂O	3.79		0.03		0.23		0.28		0.17		0.62	1.60	0.18
CaO	12.82		0.03		0.17		0.19		0.08		0.43	3.20	0.06
MgO	5.91		0.03		0.38		0.42		0.18		0.42	1.80	0.23
有机质	12.50		0.03		2.26		2.35		0.83		0.35	0.60	3.91
Saf	62.42		0.98		3.42		3.56		1.00		0.28	8.53	0.42
K_Si	0.1257		0.0002		0.0189		0.0197		0.0074		0.38	0.0091	2.16

注:样品数为31303件;Saf、K_Si无量纲,氧化物及有机质含量单位为%;有机质含量=w(OrgC)×1.724;K₁=剔除离群后的算术平均值/中国土壤算术均值。

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3 沙化土地地球化学评价方法研究与建立

3.1 沙化土地地球化学评价指标选择

福建省表层土壤SiO₂含量与其他造岩元素含量以及Saf、K_Si值的相关分析结果列于表3,其方差极大旋转因子主成分解F1、F2分析结果列于表4。分析表3和表4可知,SiO₂与Al₂O₃、Fe₂O₃呈显著负相关,与Saf值呈显著正相关,与K_Si呈负相关,可见土壤Saf值能很好地反映出土壤SiO₂的富集及黏质和胶结成分(Al₂O₃、Fe₂O₃等)贫化的沙化土地现象,而K_Si值则在一定程度上也反映了沙化土地现象,进一步表明,沙化土地是土壤中SiO₂含量高,黏质和胶结成分Al₂O₃、Fe₂O₃等及有机质等含量低的表现,即沙化土地程度与土壤脱硅富铝铁程度呈反比。因此,本文选择土壤SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和有机质作为沙化土地地球化学评价指标基本因子,选择Saf值和K_Si值作为沙化土地的地球化学评价指数。

表3 福建省表层土壤SiO₂与其他造岩元素含量及Saf、K_Si的相关系数

Table 3 Correlation coefficient between SiO₂ and other rock-forming elements and Saf,K_Si in topsoil of Fujian Province

指标	有机质	Al₂O₃	TFe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	Saf	K_Si
SiO₂	-0.21	-0.77	-0.70	-0.26	-0.19	-0.18	-0.55	0.92	-0.41

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表4 福建省表层土壤主要造岩元素方差极大旋转主成分因子解

Table 4 Principal component factor of maximum variance rotation of main rock-forming elements in topsoil of Fujian Province

因子	指标
因子	Saf	K_Si	有机质	SiO₂	Al₂O₃	TFe₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO
F1	-0.71	0.22	0.07	-0.72	0.50	0.90	-0.14	-0.12	0.23	0.74
F2	-0.44	0.18	0.10	-0.45	0.51	-0.05	0.88	0.61	0.04	0.22

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3.2 沙化土地地球化学评价方法建立

3.2.1 沙化土地地球化学评价指标因子计算方法建立

采用硅铝铁率(Saf值)来衡量土壤沙化程度,即土壤中黏质和胶结成分Al₂O₃、Fe₂O₃等越少且SiO₂含量越高,土壤沙化程度越高,反之,土壤沙化程度越低。计算公式为:

(1)Saf=N(SiO₂)/[N(Al₂O₃)+N(Fe₂O₃)]。

式中:N指分子数。Saf越大,土壤沙化程度越高;反之,土壤沙化程度则越低。

采用有机质与SiO₂含量的比值(K_Si值,简称碳硅比)来衡量土壤有机质丰富程度和土壤沙化程度,即土壤中有机质含量越低, SiO₂含量越高,土壤沙化程度就越高,反之,有机质含量越高,SiO₂含量越低,土壤沙化程度则越低。计算公式为:

(2)K_Si=C_OrgC/C_Si。

式中:C_OrgC为土壤中有机质含量;C_Si为土壤中SiO₂含量。K_Si值越小,土壤沙化程度就越高;反之,土壤沙化程度则越低。

3.2.2 沙化土地地球化学分级标准与方法建立

1)单因子分级标准与方法

根据3.2.1小节公式计算福建省表层土壤Saf值和K_Si值,按累积频率进行赋分,具体详见表5。

表5 福建省表层土壤Saf和K_Si分级方案

Table 5 Gradation scheme of Saf and K_Si of topsoil in Fujian Province

Saf值分级方案		K_Si值分级方案
Saf值累积频率	分值	K_Si值累积频率	分值
>99.5%	100	≤0.5%	100
98.5%~99.5%	95	0.5%~1.5%	95
97%~98.5%	90	1.5%~4%	90
95%~97%	85	4%~8%	85
85%~95%	80	8%~15%	80
75%~85%	75	15%~25%	75
60%~75%	70	25%~40%	70
40%~60%	65	40%~60%	65
25%~40%	60	60%~75%	60
15%~25%	55	75%~85%	55
8%~15%	50	85%~95%	50
4%~8%	45	95%~97%	45
1.5%~4%	40	97%~98.5%	40
0.5%~1.5%	35	98.5%~99.5%	35
≤0.5%	30	>99.5%	30

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2)综合因子分级标准与方法

分析表4,根据土壤Saf值和K_Si值的方差贡献,分别给Saf值和K_Si值赋权重为0.8和0.2,进行加权求和,进而计算出沙化土地综合指标值(Szh_ f值),计算公式为:

(3)Szh_ f=Saf×0.8+K_Si×0.2。

根据土壤Szh_ f值计算结果,按Szh_ f的累积频率99.5%、98.5%、97%和95%相对应的值96、91、86、80,将沙化土地程度划分为土地强沙化区、中度沙化区、轻度沙化区、轻微沙化区和非沙化区,具体详见表6。

表6 福建省沙化土地分等方案

Table 6 gradation scheme of sandification land in Fujian Province

范围	土地沙化等级
Szh_ f>96	强沙化区
91<Szh_ f≤96	中度沙化区
86<Szh_ f≤91	轻度沙化区
80<Szh_ f≤86	轻微沙化区
Szh_ f≤80	非沙化区

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4 结果与分析

4.1 福建省沙化土地分布特征

根据3.2.2小节评价方法计算所获得的福建省表层土壤沙化综合指标值(Szh_ f值),采用克里格网格化方法绘制了福建省沙化土地地球化学等级分布图(图1),并统计了福建省沙化土地地球化学等级参数,见表7。分析表7和图1可知:福建省土地强沙化土地总体上主要分布于闽江以南的沿海海岸带地区,具体为福州市平潭县和长乐区,莆田市莆田县,泉州市晋江市和石狮市,漳州市东山县、龙海市、漳浦县、诏安县,各地市分布面积由大至小依次为漳州市>福州市>泉州市>莆田市,各县(市、区)以漳浦县分布面积最大,其次是平潭县和东山县,莆田市和龙海市分布面积最小;中度沙化土地,除宁德市外,其他8个地市均有分布,总体上主要分布于福州、泉州、漳州沿海海岸带和龙岩市长汀县,各地市分布面积由大至小依次为漳州市>福州市>泉州市>龙岩市>三明市>厦门市>莆田市>南平市,各县(市、区)以长乐区面积最大,其次是诏安县,再次是长汀县,仓山区面积最小;轻度沙化土地,各地市均有分布,总体上主要分布于闽江以南的沿海地区以及龙岩市长汀县,其次在三明、南平和宁德市零星分布,各地市分布面积由大至小依次为龙岩市>漳州市>福州市>泉州市>三明市>厦门市>莆田市>南平市>宁德市,涉及50个县(市、区);轻微沙化土地分布面积远大于其他各等级,总体上,主要分布于闽江以南,内陆和沿海大体相当,呈斑状分布,各地市均有分布,面积由大至小依次为龙岩市>福州市>泉州市>漳州市>三明市>南平市>莆田市>宁德市>厦门市,涉及70个县(市、区)。

图1

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图1 福建省沙化土地地球化学等级分布

Fig.1 Distribution of sandification land geochemical gradation in Fujian Province

表7 福建省沙化土地地球化学等级参数

Table 7 Parameter of sandification land geochemical gradation in Fujian Province

地区	强沙化		中度沙化		轻度沙化		轻微沙化
地区	面积/hm²	比例/%	面积/hm²	比例/%	面积/hm²	比例/%	面积/hm²	比例/%
福建省	39531	0.326	65790	0.542	103601	0.853	360329	2.968
福州市	9096	0.075	17573	0.145	13979	0.115	62701	0.516
平潭县	8807	0.073	7357	0.061	3297	0.027	4035	0.033
长乐区	289	0.002	9610	0.079	3314	0.027	3980	0.033
仓山区	0	0	4	0.00003	51	0	191	0.002
福清市	0	0	157	0.001	4010	0.033	26153	0.215
连江县	0	0	122	0.001	127	0.001	1928	0.016
闽侯县	0	0	323	0.003	729	0.006	3303	0.027
晋安区	0	0	0	0	24	0	2447	0.020
马尾区	0	0	0	0	21	0	89	0.001
闽清县	0	0	0	0	457	0.004	3076	0.025
永泰县	0	0	0	0	1949	0.016	17296	0.142
罗源县	0	0	0	0	0	0	203	0.002
莆田市	99	0.001	551	0.005	3860	0.032	21641	0.178
莆田县	99	0.001	551	0.005	3728	0.031	13658	0.113
仙游县	0	0	0	0	132	0.001	7983	0.066
泉州市	6031	0.050	13353	0.110	11375	0.094	55597	0.458
晋江市	5176	0.043	6957	0.057	3848	0.032	6433	0.053
石狮市	855	0.007	3360	0.028	2173	0.018	2789	0.023
南安市	0	0	182	0.001	642	0.005	10039	0.083
惠安县	0	0	2854	0.024	3122	0.026	14894	0.123
永春县	0	0	0	0	88	0.001	4218	0.035
安溪县	0	0	0	0	1041	0.009	9211	0.076
德化县	0	0	0	0	36	0	707	0.006
洛江区	0	0	0	0	425	0.004	7 117	0.059
泉港区	0	0	0	0	0	0	189	0.002
厦门市	0	0	2325	0.019	7829	0.064	16609	0.137
同安区	0	0	2325	0.019	7557	0.062	12464	0.103
海沧区	0	0	0	0	94	0.001	2810	0.023
集美区	0	0	0	0	109	0.001	614	0.005
开元区	0	0	0	0	69	0.001	247	0.002
湖里区	0	0	0	0	0	0	474	0.004
漳州市	24305	0.200	19709	0.162	20818	0.171	42005	0.346
东山县	8656	0.071	3817	0.031	2249	0.019	1557	0.013
龙海市	7	0	10	0	11	0	1871	0.015
漳浦县	13865	0.114	6047	0.050	5198	0.043	7159	0.059
诏安县	1777	0.015	8935	0.074	8821	0.073	12111	0.100
南靖县	0	0	111	0.001	1597	0.013	8223	0.068
云霄县	0	0	789	0.006	2091	0.017	1707	0.014
华安县	0	0	0	0	25	0	1813	0.015
平和县	0	0	0	0	826	0.007	6871	0.057
芗城区	0	0	0	0	0	0	314	0.003
长泰县	0	0	0	0	0	0	379	0.003
龙岩市	0	0	9322	0.077	32644	0.269	80157	0.660
漳平市	0	0	958	0.008	6094	0.050	30075	0.248
长汀县	0	0	8364	0.069	25228	0.208	30204	0.249
连城县	0	0	0	0	700	0.006	6390	0.053
新罗区	0	0	0	0	264	0.002	4767	0.039
上杭县	0	0	0	0	63	0.001	1433	0.012
武平县	0	0	0	0	295	0.002	7050	0.058
永定县	0	0	0	0	0	0	238	0.002
三明市	0	0	2921	0.024	10717	0.088	34712	0.286
建宁县	0	0	420	0.003	787	0.006	4848	0.040
将乐县	0	0	357	0.003	3469	0.029	3278	0.027
明溪县	0	0	557	0.005	911	0.008	866	0.007
清流县	0	0	191	0.002	3412	0.028	10119	0.083
泰宁县	0	0	1396	0.011	1933	0.016	9875	0.081
宁化县	0	0	0	0	205	0.002	5168	0.043
三元区	0	0	0	0	0	0	64	0.001
沙县	0	0	0	0	0	0	70	0.001
永安市	0	0	0	0	0	0	321	0.003
尤溪县	0	0	0	0	0	0	103	0.001
南平市	0	0	36	0	1913	0.016	27890	0.230
建瓯市	0	0	36	0	863	0.007	8151	0.067
浦城县	0	0	0	0	57	0	5842	0.048
邵武市	0	0	0	0	506	0.004	2563	0.021
武夷山市	0	0	0	0	487	0.004	4919	0.041
光泽县	0	0	0	0	0	0	377	0.003
廷平区	0	0	0	0	0	0	2804	0.023
顺昌县	0	0	0	0	0	0	47	0
松溪县	0	0	0	0	0	0	3147	0.026
政和县	0	0	0	0	0	0	40	0
宁德市	0	0	0	0	466	0.004	19 017	0.157
福安市	0	0	0	0	72	0.001	3390	0.028
古田县	0	0	0	0	394	0.003	3582	0.030
福鼎市	0	0	0	0	0	0	2118	0.017
宁德市	0	0	0	0	0	0	516	0.004
寿宁县	0	0	0	0	0	0	3786	0.031
霞浦县	0	0	0	0	0	0	4883	0.040
柘荣市	0	0	0	0	0	0	742	0.006

注:比例是各等级沙化土地面积相对福建省行政区总面积(1 214万hm²)的占比。

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4.2 验证与讨论

根据评价结果,分别在福建省沿海海岸带和内陆选择两个典型沙化区,部署两条踏勘性路线剖面进行实地调查验证,沿海海岸带典型沙化区选择在福建省漳州市漳浦县(图2a),内陆海岸带典型沙化区选择在福建省龙岩市长汀县(图3a),并搜集了林草系统开展的福建省第五次沙化监测范围及沙化土地分布范围^[16],与之空间分布进行对比(图1),旨在验证本文建立的沙化土地地球化学评价方法的评价结果与实际沙化土地分布情况是否一致。

图2

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图2 福建省沿海海岸带典型沙化土地实地验证

Fig.2 Verification of typical sandification land in the coastal zone of Fujian Province

图3

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图3 福建省长汀县典型沙化土地实地验证

Fig.3 Verification of typical sandification land in Changting County of Fujian Province

4.2.1 福建省第五次沙化土地监测结果对比

由于福建省第五次沙化监测范围仅涉及福建沿海海岸带的部分乡镇,因此将本文划定的沿海海岸带沙化土地空间分布与林草系统开展的福建省第五次沙化监测结果进行对比(图1),结果表明,本文划定的沿海地区强、中度沙化土地分布与福建省第五次沙化监测的沙化土地分布高度一致,且沙化土地分布面积较大的县域为漳浦县、平潭县、福州市长乐区,这也与福建省第五次沙化监测结果(沙化土地面积居前的为漳浦县、平潭县和长乐市(现更改为福州市长乐区))一致。

4.2.2 沿海典型沙化土地区验证结果与讨论

按照土地无沙化→轻微沙化→轻度沙化→中度沙化→强沙化的踏勘性路线剖面,实地观察了5个验证点,结果表明:无沙化区(图2b,ZP01点)为侵蚀赤红壤,多为壤质黏土,伴有极少量砂质成分;轻微沙化区(图2c,ZP02点)主要为侵蚀赤红壤,多为壤质黏土,伴有少量砂质成分;轻度沙化区(图2d,ZP03点)主要为侵蚀赤红壤和赤砂土(铁铝土),砂质成分相对轻微沙化区高;中度沙化区(图2e,ZP04点)主要为赤砂土,土壤砂性强,质地为砂壤土或砂土,心土层和底土层多为黏土,具有上砂下黏的结构层次;强沙化区(图2f,ZP05点)为滨海风砂土和潮滩盐土。

4.2.3 内陆典型沙化土地区验证结果与讨论

由图1和表7可知,福建省内陆地区无强沙化土地分布,因此,内陆典型沙化土地区按照无沙化区→轻微沙化区→轻度沙化区→中度沙化区的踏勘路线剖面进行实地调查验证,总计实地观察了4个验证点,结果表明:无沙化区(图3b, CT01)为黏壤土,伴有少量的粉质成分;轻微和轻度沙化区(图3c, CT02和图3d,CT03)土壤呈粉状,以粉质为主;中度沙化区(图3e,CT04)土壤呈粉状、伴有砂质成分,黏性差,干燥时颗粒分散。

综上分析与验证结果表明,采用本文建立的沙化土地地球化学评价方法,其评价结果与福建省实际沙化土地分布情况一致,沙化等级界线划分准确,该评价方法科学、正确、可靠,能够客观、真实地反映出福建省沿海及内陆地区沙化土地分布状况,其结果可为福建省防沙治沙、因地制宜地规划沿海沙地资源、完善土地沙化监测网络建设等提供参考和科学依据,为福建省国家生态文明试验区建设以及从事相关领域的科学研究提供基础地球化学资料。

5 结论

1)首次系统获得了福建省整装性的表层土壤Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na等造岩元素、有机质等海量高精度和高质量地球化学数据,并统计了其地球化学特征参数,结果表明:有机质、Al₂O₃、K₂O背景含量相对较高,SiO₂略高,CaO、MgO、Na₂O、Fe₂O₃背景含量相对略低,其中CaO、MgO、Na₂O背景含量明显低于中国土壤算术平均值。

2)首次采用地球化学手段,从土壤元素微观方面评价了福建省沙化土地分布状况,结果表明:强沙化区面积为39 531 hm²,占比为0.326%,主要分布于闽江以南的沿海海岸带地区;中度沙化区面积为65 790 hm²,占比为0.542%,主要分布于闽江以南的沿海海岸带和龙岩市长汀县局部地区;轻度沙化区面积为103 601 hm²,占比为0.853%,其分布特征与中度沙化区大体一致;轻微沙化区面积为360 329 hm²,占比为2.968%,主要分布于闽江以南地区,内陆和沿海大体相当,呈斑状分布。

3)建立了福建省沙化土地地球化学评价方法,选择SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和有机质作为沙化土地地球化学评价指标基本因子,创新性地提出了Saf(硅铝铁率)、K_Si值(碳硅比)两个单因子评价指标和沙化土地综合评价指标(Szh_ f值),并对其评价结果的科学性、真实性进行了实地调查验证,结果表明:本次评价结果与福建省沙化土地实际分布情况一致,沙化土地各等级界限划分准确,评价方法科学、正确、可靠,能够客观真实、清晰有效地反映出福建省沿海及内陆地区各等级沙化土地分布情况。同时与林草系统开展的福建省第五次沙化监测结果对比表明,两者划定的沙化土地空间分布高度一致。

致谢

论文撰写及修改过程中,福建省地质调查研究院杨军华高级工程师,福建省林业调查规划院朱洪如高级工程师给予了大力支持与帮助,审稿专家以及《物探与化探》编辑部老师对文章提出了宝贵的建议,在此一并表示感谢!

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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河西地区土地荒漠化程度评价

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