（人文地理学专业论文）贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究.pdf

摘要 内容摘要：土壤资源是人类赖以生存的重要自然资源，是农业生产的基础。 我国以相对较少的人均土壤资源量，支持着农业的持续快速发展。未来几十年， 在我国工业化中期经济高速发展的带动下，我国城市化与工业化将进入加速发展 时期。随着人口增长和社会经济发展，人们对土壤资源加速开发利用，土壤资源 r 益短缺，有限的土壤资源与农业的可持续发展构成了一对矛盾。如何保护、治 理和合理利用土壤资源，保障农业的可持续发展，成为全社会普遍关注的一个十 分突出的问题。 本文以贵溪冶炼厂周边区域的土壤资源为例，分析水泉村和竹山村受污农用 的土壤重金属污染现状，利用采样调查与实验分析方法，在对重金属污染土壤进 行植物修复的结果基础上，提出了科学合理的治理与利用措施。具体研究内容包 括： 1 土壤资源对区域生态环境和社会经济发展影响分析。通过对贵溪冶炼，一周 边区域农田土壤资源及产出稻谷的现状调查，分析重金属污染现状及其带来的潜 在危害，选取了4 个污染因子，建立区域土壤重金属污染评价体系，提出了可供 参考的土壤资源合理开发利用及治理方案。结果表明：目前区域农田土壤重金属 污染严重，尚没有采取有效的末端治理措施，按照目前的土壤资源状况，土壤资 源将无法支撑当地农业的持续发展。故在控制污染源的同时，应注霞发展术端治 理技术，积极采用绿色修复措施，提高土壤资源有效利用率，走源头控制与末端 治理并重之路。 2 土壤重金属污染植物修复及其有机调控研究。以土壤重金属污染的植物修 复和螫合诱导技术为实验理论基础，借助田问实验与室内分析的方法，分析贵溪 冶炼厂周边区域土壤重金属污染的修复前景。结果表明：海洲香薷能有效吸收土 壤重金属元素，适合作为此区域的修复植物；草酸、柠檬酸、e d t a 能有效活化 土壤重金属，促进重金属元素在海洲香薷中的富集；紫云英既克服有机试剂可能 带来二次污染的缺点，又是良好的天然有机绿肥，在活化土壤重金属的同时，能 培肥地力，提高修复植物的生物量，达到促进海州香薷的生长以及促进海洲香薷 富集重金属元素的双重效果，为土壤重金属污染的绿色修复找到了种既廉价又 实用的环保调控技术。 3 促进土壤资源可持续利用的治理与利用措施。通过对贵溪冶炼厂周边区域 上壤资源及农业发展形势的分析，提出了提高土壤资源对促进区域生态环境和社 会经济持续发展的办法。并针对目f j 土壤资源利用存在的问题及未来区域十_ 壤资 源特点，提出合理的建议。 关键词：土壤资源；可持续利用；贵溪冶炼厂；区域；城市边缘带 a b s t r a c t c o n t e n t ：t h er e s o u r c eo fs o i li st h ee x t r e m e l yv a l u a b l en a t u r a lr e s o u r c ef o rt h e s u r v i v a lo fh u m a nb e i n g 0 u rc o u n t r yh a sm a d eh i g h - s p a c e da n ds u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n tw i t hl e s s s o i lr e s o u r c e s ，c o m p a r i n et oo t h e rn a t i o n s ，o w i n gt ot h e h i 窭h s p e e de c o n o m yi nm i d d l es t a g eo fi n d u s t r i a l i z a t i o n ，o u rc o u n t r yw i l le n t e ran e w p e r i o do fa c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o ni nt h ec o m i n gy e a r s w j t h t h ei n c r e a s eo fp o p u l a t i o na n da c c e l e r a t i n gu s eo fs o i lr e s o u r c e s ，s o i lr e s o u r c e sa r e g r o w i n gs c a r c e 髓el i m i t e ds o i lr e s o u r c e sa n dh i 西，s p a c e ds u s t a i n a b l ea 鲥c u l t u r e d e v e l o p m e n te m e r g ea st w oc o n f l i c t i n gf o r c e s i ti sm u c hc o n c e r n e dt h a th o wt o p r o t e c t ，h a r n e s s a n du t i l i z et h es o i lr e s o u r c e st oe n s u er e g i o n a ls u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t t a k i n gs o i lr e s o u r c ea r o u n dg u i x is m e l t e r ya r e aa sa ne x a m p l e ，t h ea u t h o r a n a l y z e dt h eh e a v ym e t a l sc o n t a m i n a t e ds i t u a t i o no fs o i lr e s o u r c e si ns h u i - q u a na n d z h u - s h a nv i l l a g ef a r m i n gl a n d b yu s eo fi n v e s t i g a t i o no fs a m p l i n ga n de x p e r i m e n t a l a n a l y s i s ，a n do nb a s i so fa n a l y z i n gt h er e s u l tw i t hp h y t o r e m e d i a t i o n ，t h ea u 攮o rp u t f o r w a r ds o m es c i e n t i f i ca n ds u i t a b l eh a r n e s s i n gc o u n t e r m e a s u r ea n du t i l i z a t i o n s u g g e s t i o n s t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ei n f l u e n c eo fs u p p o r t i n gc a p a c i t yo fs o i lr e s o u r c e si nt h er e s e a r c h i n g d i s t r i c t b a s e do nt h es u r v e ya n dd a t ea n a l y z i n go fh e a v ym e t a l sp o l l u t i o ni ns o i l sa n d g r a i n sa r o u n dg u i x is m e l t e r y , c h a r a c t e r i s t i ca n dc u r r e n ts i t u a t i o no fh e a v ym e t a l s p o l l u t i o nw e r em o 艇t o r e da n da n a l y z e d 。t h ea u t h o rc h o o s ef o u rp o l l u t i o nf a c t o ra n d s e tu pa p p r a i s i n gs y s t e mo fs o i l h e a v ym e t a l sp o l l u t i o ni nt h er e g i o n t 1 l ea u t h o r t h o u i 叠l l to fc o n s u l t i n gs c h e m eo fs o i lr e s o u r c es u i t a b l ee x p l o i t a t i o na n dh a r n e s s e d 。t h e s i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ef a r m l a n dc o n t a m i n a t e do fs o i lh e a v ym e t a l sw e r e s e r i o u s ，a n dh a d n ts t i l lt a k ea n ye f f e c t i v em e a s u r e so fe n d t r e a t m e n t u n d e rt h e c i r c u m s t a n c e s ，s o l lr e s o u r c ec a l l ts u p p o r ti t sh i 黪一s p a c e ds u s t a i n a b l es o c i a la n d e c o n o m i cd e v e l o p m e n t e n d - t r e a t m e n tm e t h o da n df r o n t - p r e v e n t i o nm e t h o do fs o l l c o n t a m i n a t e da r et w om a j o rw a y st os o l v et h ec o m i n gs o l ls h o r t a g e 。a n dt h ef o r m e r s h o u t da d o p ts u c hw a y sa sp h y t o r e m e d i a t i o nt or a i s ee f f e c t i v eu t i l i z a t i o nr a t eo fs o l l r e s o u r c e 2 。r e s e a r c ho ne l i m i n a t i n gs o i lh e a v ym e t a l sp o l l u t i o nb yp h y t o r e m e d i a t i o na n d o r g a n i cc o n t r o l l i n g b a s e do nt h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no ft h ee x p e r i m e n tw i t h p h y t o r e m e d i a t i o n a n dc h e l a t e i n d u c e dp h y t o e x t r a c t i o n ，a n d s u p p o r t i n go n f i e l d e x p e r i m e n t a n dm e t h o do fl a b a n a l y s i s ，t h ea u t h o ra n a l y z e dp r o s p e c to f p h y t o r e m e d i a t i o no ns o i lh e a v ym e t a l sp o l l u t i o na r o u n dg u i x is m e l t e r ya r e a t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a t 后b h o l t z i as p l e n d e n sn a k a ie xf + m a e k a w ac a na b s o r bs o l lh e a v y m e t a l se f f e c t i v e l y , s u i tt ot h er e g i o n 。o x a t i ca c i d ，c i t r i ca c i d e d t ac a na c t i v a t es o i l h e a v ym e t a l s a n dp r o m o t eh e a v ym e t a l se l e m e n te l l r i c h m e n ti ne s d l e n d e n s a s t r a g a l u ss i n i u c u sl c a no v e r c o m et h es h o r t c o m i n go fl h es e c o n d a r yc o n t a m i n a t e d b yo r g a n i cr e a g e n t ，a n di t sa9 0 0 dn a t u r a lo r g a n i cg r e e nm a n u r e w h l ea c t i v a t i n gs o i l h e a v ym e t a l s ，i tc a nf o s t e ra n da p p l yf e r t i l i z e rt ot h el a n d ，a n di m p r o v eb i o m a s so f e s p l e n d e n s s o t h e e x p e r i m e n t r e a c ht ot h er e s u l to fp r o m o t i n gg r o w t ho f e a p l e n d e n sa n di m p r o v i n gs o i lh e a v ym e t a l se n r i c h m e n ti ni t t h ea u t h o rf i n da i p r a c t i c a la n dl o w p r i c e de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nr e g u l a t i o na n dc o n t r o lt e c h n o l o g y f o rp h y t o r e m e d i a t i o no ns o i lh e a v ym e t a l sc o n t a m i n a t i o n 3 。c o u n t e r m e a s u r e so fp r o m o t i n gs o i lr e s o u r c es u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o n + b a s e do n a n a l y s i s o fs o i lr e s o u r c ea n da g r i c u l t u r a l d e v e l o p m e n ts i t u a t i o na r o u n dg u i x i s m e l t e r ya t c a ，t h e a u t h o rs u g g e s t e da p p r o a c ht oi m p r o v es o i lr e s o u r c er o l eo f p r o m o t i n gr e g i o n a le c o l o g i c a la n ds o c i o - e c o n o m i cs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i nv i e w o ft h ec u r r e n tp r o b l e m si nt h eu t i l i z a t i o no fs o i lr e s o u r c ea n dt h ef u t u r er e g i o n a ls o i l r e s o u r c ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h ea u t h o rs u g g e s t e ds o m es u g g e s t i o n k e yw o r d s ：s o i lr e s o u r c e ；s u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o n ；g u i x is m e l t e r y ；r e g i o n ； u r b a n f r i n g e 1 1 1 贵溪冶练厂周边区域十壤资源的可持续利j ； j 研究 第1 章引言 1 1 土壤资源与可持续农业 1 1 1 可持续农业的定义、内涵和目标 可持续农业的概念最早由美国提出，1 9 8 6 年p - ep o i n c e l o t 定义为“通过对更 新资源的利用达到农业的可持续发展”，1 9 8 8 年发展中国家农委解释为“一种能 够增进人类需求而又不破坏甚至改善自然资源的农业系统的能力”，1 9 9 1 年联合 国粮农组织定义为“管理与保护自然资源基础、调整技术和机制变化方向，以确 保获得并持续满足目前和今后世世代代人们的需要，因此是一种能够保持和维护 土地、水和动植物资源，不会造成退化，同时在技术上是适当的，经济上是可行 的，能够被社会接受的农业”，赵其国【1 1 定义为“稳定持续增长的生产率、稳定 持续的土壤肥力、健康协调的生态环境、资源的合理利用与保护、抗风险的缓冲 能力增强等，而核心问题是土壤肥力的保持与提高”。虽对“可持续农业”的解 释多样，但共同点是强调合理利用资源，保护环境和维护生态平衡，使农业得到 持续发展。其基本内涵可概括为，通过重视可更新资源的循环利用，更多地依靠 生物措施来增进土壤肥力，在发展生产的同时，保护资源，改善环境，并提高食 物质量，实现农业的可持续发展【2 i o 农业可持续发展的基本目标是：第一，积极增加粮食产量，确保粮食安全， 消除饥荒；第二，增加农民收入，消除贫困，促进农村综合发展；第三，合理利 用和保护自然资源与农业环境，维护改善生态环境，以利于子孙后代生存和发展 的长远利益。其基本内涵是保持一定数量的农业用地，保证粮食安全，提高当代 人生活质量，保证后代人的生存和发展不受影响，并逐步建立起和谐协调的农业、 农村长期稳定繁荣的社会发展机制【3 】，但资源利用的可持续性和生念环境的可持 续性依然是持续农业追求的最重要的目标。 1 1 2 我国农业可持续发展的特点 农业可持续发展是现代农业发展的全新理念，是以经济和技术可行性及社会 认同为前提，强调以现代科学技术和制度创新为动力和手段，并以高产、优质、 高效、低耗为宗旨，实现经济系统、社会系统和生态环境系统的协调发展，尤其 强调在满足人类需要的资源占有和财富分配上较好地把眼前利益和长远利益、局 部利益和全局利益、自身利益和公众利益有机统一起来。农业可持续发展具有鲜 明的特点，具体体现在以下几个方面鸭 ( 1 ) 持续性。农业可持续发展要求既满足当代人的需要，又不对后代人满 足其需要的能力产生危害，即指农业发展的持久永续性。 ( 2 ) 高效性。农业可持续发展的高效性是以发展为前提，不仅追求数节的 增长，而上上更强调经济发展的质量，特别注重集约的内涵发展。 l 贵溪冶炼周边区域土壤资源的可持续利用研究 ( 3 ) 公平性。农业可持续发展的公平性是指农业发展的“代际平等”和叶内 平等”。“代际平等”强调在发展问题上要使自然资源保持在某一水平，以便后代 人能够获得同样的产出，不以损害后代人的发展能力为代价。“代内平等”强调任 何地区或国家的发展不以损害别的国家和地区的发展为代价。 ( 4 ) 协调性。农业可持续发展的协调性是指农业发展与资源和环境的协调 性。持续农业追求农业生态系统的平衡协调，坚持农业、资源和环境之间的协调 发展，特别指出农业的发展要以自然资源的永续利用、生态环境的不断改善为前 提。 由上可知，农业可持续发展包括生态持续性、经济持续性和社会持续性3 个 方面的内容，已成为我国乃至世界农业发展的主题。但各国的国情和发展背景各 异，其模式和内涵也各不相同，发展问题的关注也正在从数量型向质量型、从粗 放型向集约型转变【5 1 。我国是一个农业大国，是一个发展中国家，面临着许多国 家共同遇到的资源短缺、环境破坏等问题。另外我国是一个人口众多的国家，由 于经济能力欠发达、农业生产条件和能力低下，且各地区的经济和农业发展存在 明显的不平衡性，因此实施可持续农业发展战略不仅符合我国农业发展的实际情 况，也符合现阶段我国基本国情的要求。 1 1 3 当前我国农业可持续发展面临的主要问题 跨入2 1 世纪，我国农业发展面临着新的挑战，突出地表现为人口、资源、环 境三大问题。在人口问题难以得到控制的前提下，只有合理利用现有的自然资源 和保护人们赖以生存的生态环境，农业生产才能实现真正持久的发展，农民生活 才能实现真正持久的富裕。然而随着社会经济的不断发展，环境污染又成为一个 全球性的严重问题。由于农业生产与自然环境( 土壤、水体、大气及生物) 有着 密切的联系，农业与自然环境的矛盾也就越来越突出了【6 】。 由此可见，2 1 世纪中国农业的发展任务极其艰巨。不仅要持续增产，确保 粮食安全，发展农村经济，确保农民收入稳定增长，而且还要为国民经济和社会 发展提供能源和工业原料。与此同时，中国农业可持续发展目前面临资源短缺、 环境污染和生念破环的严峻挑战。因此，中国农业不能再走破坏生态环境、掠夺 自然资源、追求短期效应的老路，必须选择培育和保护资源、优化生态环境、提 高综合生产能力的可持续发展道路。 1 - 1 - 4 土壤资源在农业可持续发展中的作用 土壤资源是最重要的农业资源，是人类最基本的生存条件和环境条件。影向 农业町持续发展的因素有社会因素、技术因素和自然因素。自然因素包括光、热、 水、气、土壤、动物和植物资源。在农业生产中，影响农业可持续发展的诸多因 素中“土壤”这一自然因素的影响最大，特别是耕地与农业生产关系最为密切。 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究 因为人类所消耗约8 0 以上的热量，7 5 以上的蛋白质和大部分纤维素来自于耕 地。在人口、资源、环境和发展的关系中，土壤资源居于其它资源无法替代的核 心地位。农业对土壤资源有着特殊的依赖性，土壤的兴衰关系到民族的兴衰。“十 分珍惜和合理利用每一寸土地，切实保护耕地”已成为我国的基本国策之一。 粮食是农业问题中最根本的问题，目前全世界9 7 的粮食生产仍依赖于土 壤，“没有土壤就没有农业”。因此，土壤是进行农业生产的最基本要素，是人类 最基本的生产资料和劳动对象，是人类世代相传的生存条件和生产条件，是我们 的生命线。合理利用与保护土壤资源在农业可持续发展中的意义已随着世界人口 数量逐年增加和人均资源占有数量的锐减而显得更加重要2 1 。在我国所面临的 人口、粮食、生态环境问题比世界上其他国家都更为严峻的同时，确保土壤资源 的可持续利用和环境安全是保障农业可持续发展及整个生态环境安全的重要组 成部分和基础。 1 2 土壤资源可持续利用研究现状 1 2 1 土壤资源可持续利用与农业可持续发展 土壤资源可持续利用是指人类对土壤资源开发利用不单是追求作物高产，尽 可能挖掘土壤潜在生产力、提高农产品的品质，同时还要保证土壤资源的永续利 用及生态环境的良性循环，以确保农业可持续发展。周勇 1 3 l 定义我国的土壤资 源可持续利用为“能够满足当前及未来人们粮食需求和社会协调、平衡发展的土 壤利用结构和利用措施”，即土壤资源可持续利用包含了土地开发、利用、整治 和保护的深刻内涵，除保证其生产力的持续性外，调整各业用地矛盾，使用地结 构能保证燕个社会健康、平稳地发展，还应保护土壤资源，更好地治理污染土壤。 土壤资源可持续利用是探索土壤资源开发利用与生态环境保护的关系，以达到血 个目标来衡量土壤资源的可持续利用：保持或提高土壤生产力；减少土壤生产力 降低的各种潜在危险性；保持土壤资源的质量与潜力，防止土壤退化；减少土壤 利用对环境的负面影响；社会经济可承受性1 1 4 】。 农业可持续发展的核心是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的 能力基础构成损伤和威胁。土壤资源可持续利用与农业可持续发展应包含两个方 面重要内涵和3 个特性【1 5 】，其内涵一是保护人类及其能够在地球继续生存和发 展；二是保持资源和供需平衡及环境的良性循环。其特性一是持续性，确实可有 效保护和合理利用再生的自然资源：二是有效性，可提高经济效益；三是公平性， 其利益可在社会各阶层中得到公平分配。 3 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究 1 2 2 我国农业发展中土壤资源利用现状及存在的问题 长期以来，我国农业对土壤资源的资源意识淡薄，重利用、轻保护。随着人 口增长和人均资源的逐年减少，才逐渐意识到我们已直接面临到非常严峻的土壤 资源问题。我国土壤资源短缺，空间分布不均。陆地总面积9 6 0 万h m 2 ，土壤资 源总量较大，但人均资源占有低，人多、地少、水缺是我国土壤资源的基本国情。 限制因素多，资源环境矛盾突出，这是土壤利用和农业生产的客观情况。中国是 一个耕地缺乏的国家，对我国来说，用占世界7 的耕地养活占世界近2 5 的人 口，不仅要保障土壤生态环境的质量，还要确保土壤资源的持续利用。 从可利用的土壤资源的形式看，在人类生存的地球上，陆地面积只占地球总 面积的2 0 ，而适合于耕种的土地面积仅占陆地面积的3 ，其中肥沃的土地仅 仅占1 3 0 1 5 0 。我国耕地面积是世界上最少的国家，目前全国人均耕地不足 0 0 8 7 h m 2 ，是世界人均水平的l 3 ，是美国、前苏联的1 8 ，近年非农业用地的增 加，耕地面积正在以每年5 0 7 0 万h m 2 的速率减少1 1 6 】。而土壤资源的退化则使资 源、环境、粮食、人口危机更加尖锐。在我国土地退化中土壤沙漠化、土壤侵蚀、 肥力减退、盐渍化、污染等各类退化发生都十分严重，且土壤退化发展快、影响 深远( 见表1 - 1 ) 。这些问题严重困扰我国农业的可持续发展。1 9 9 0 年由中国科 协组织召开的首次全国土地退化学术会议上近百篇论文以铁的事实论证了我国 土地退化的严重性。 表1 - 1 我国土壤退化类型的发展速度 里! ：! ：! 里! ! 竺竺坐! 竖! ! 苎虫! ! ! 12 1 里! ! ! ! 翌! 土壤退化类型发展速度( j 7hm 2 年) 耕地占用 耕地剥离 土壤流失 士壤沙化 草地退化 1 5 1 0 3 0 0 0 4 9 0 1 3 0 特别是近2 0 年来，随着经济的迅猛发展，以及新的农用化学物质的使用， 城市和工业污染向农村和农业环境转移，土壤污染物种类和数量发生了很大变 化，土壤环境污染已大面积影响到我国农业土壤，9 0 年代初，受工业三废污染 的农阳已达6 0 0 多万h m 2 ，相当于5 0 个农业大县的全部耕地面积。结果导致土 壤退化严重，资源可利用严重降低。可以蜕，这2 0 年是我国土壤污染加剧利十 壤环境质量变化比较严重的时期。而且土壤污染具有隐蔽性或潜伏性、不川逆性、 长期性和后果的，t 重性等特点。土壤环境污染一旦爆发，对人类可能就是灾难性 的。所以国内外有人形象地将土壤污染称之为“化学定时炸弹”。 辞 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究 我国土壤污染存在的一个突出问题是“耕地环境质量恶化，重金属污染严重， 直接威胁农产品安全”【1 ”。研究表明，全国受重金属污染的耕地多达2 0 0 0 万h m 2 ， 已经占到1 0 左右，由于土壤大面积污染，中国每年出产重金属污染的粮食多达 1 2 0 0 万吨，问题非常严重，中国农产品已经缺乏安全保障【1 8 j 。在许多重点地区， 土壤及地下水重金属污染已经导致癌症等疾病和死亡率明显高于没有污染的对 照区数倍到十多倍，据有关资料计算表明，由农产品的重金属污染等导致的经济 损失在逐年增加，2 0 0 0 年已达到了3 2 0 亿元人民币，大多数城市近郊土壤都受 到了不同程度的污染，许多地方粮食、蔬菜和水果等食物中c u 、z n 、p b 、c d 、 a s 等重金属含量超标或接近临界值【1 7 j ，并且有越来越多的证据表明土壤重金属 污染物积累在加速，金属残留超标主要集中在大中城市郊区、污灌区和矿区农产 品，尤其是城郊蔬菜中重金属污染问题比较突出。2 0 0 0 年有关部门对1 0 个省会 城市郊区农产品质量调查表明，有7 个城市重金属超标率达3 0 以上，全国3 0 万h m 2 基本农田保护区粮食抽样调查表明重金属超标率 1 0 1 9 l 。我国各大城市 郊区蔬菜均存在不同程度的重金属污染，其中c d ，h g ，p b 的污染尤为明显。 西安、重庆、沈阳、荆州等城市郊区蔬菜中p b 是主要污染物1 2 1 。矧，其中西安市 郊蔬菜中p b 超标率为4 8 0 ，最高达到卫生标准的6 9 倍。南宁市郊区蔬菜中 c d 超标率达9 1 ，最高为卫生标准的6 2 倍1 2 4 】。 土壤重金属污染除影响农产品的卫生品质外，也明显影响农作物的其他品 质。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，不容易储藏，易腐烂，甚至出现难 闻的气味，农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的需求。进入w t o 后，土壤重金属污染已成为限制中国农产品国际贸易和农业可持续发展的重大障 碍之一，污染土壤迫切需要修复、治理。 总的来说，当前我国土壤资源利用存在的主要问题：一是土壤资源损失严重， 随着经济的发展，各项建设用地大量增a l l , 耕地数量锐减，形势严峻。据统计“六 五”期间全国耕地平均每年减少4 6 ；6 6 万h m 2 ，“七五”期间平均每年减少2 6 6 6 万h m 2 ，进入“八五”后占用耕地又呈增长势头，1 9 9 1 年减少2 3 3 3 万h m 2 ，1 9 9 2 年净减少4 1 3 3 万h m 2 。全国人均耕地面积仅为世界平均水平的1 4 ，一些省市 人均耕地面积不足o 0 6h m 2 ，土地资源紧缺状况非常严峻；二是壤生态日趋恶 化，由于人类无节制乱砍滥伐，乱垦乱挖，只用不养i 掠夺式经营土地和剥削地 力，使水土流失加剧，土壤生态环境f 1 趋恶化，导致土壤抗逆性能下降，自然灾 害频繁，损失严重。另外人为造成的污染物排放导致土壤污染加剧也是导致土壤 生态环境恶化的又原因。 贵溪冶炼厂周边区域十壤资源的可持续利崩研究 1 2 3 国内外研究现状 人类对土壤资源的开发利用，已成为地球上土地覆盖变化的基本原因，土壤 资源的可持续利用直接影响到农业的可持续发展。土壤是一种重要的自然资源， 是无可替代的基础性自然资源和战略性的经济资源，也是生态环境发展的控制性 要素，人类的生存与生活，生产的发展以及生态系统的良性循环都离不开土壤， 是人类赖以生存的基础。纵观国内外研究成果主要侧重于： ( 1 ) 土壤质量直接关系着环境发展的可持续性【矧，近年来人们逐渐重视土 壤质量研究，对土壤质量的定义及其表征方法和理论进行了深入探讨陋2 。 2 0 世纪8 0 年代中期，西欧北美学者对大城市周围开展的城郊土地整治研究， 偏重于自然与文化遗产的保护、人类的休闲娱乐、地块归并；9 0 年代，随着人 口、资源、环境之间矛盾的日趋尖锐，土地利用变化和土壤质量演替关系受到土 地科学、地理学、土壤学和各相关学科的重视，国际学术界和相关组织不断召开 土地利用及土壤质量会议，围绕相关问题进行多方位探讨，并取得了初步成果。 而我国的研究处于理论探讨和单因子评价的起步阶段 2 7 。9 】。 ( 2 ) “3 s ”技术在土壤资源持续利用中的应用。 随着现代信息技术o t ) 的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了以g i s 为核 心的集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代土壤资源问题提 供了全新的分析方法和技术保证。 遥感、地理信息系统和全球定位系统是目前对地观测系统中空间信息获收、 存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术( 简称3 s ) 。“3 s ”在土壤科学中的 应用，目前国际上的热点领域是“精准农业”( p r e c i s i o na g r i c u l t u r e ) 的研究与推 广，其核心技术是g i s 、g p s 、r s 和计算机自动控制系统1 3 1 】。精准农业是信息 农业的重要组成部分，其特点是应用g i s 将已有的土壤资源和作物信息资料整 理分析，作为属性数据，并与矢量化地图数据一起生成具有实效性和可操作性的 田间管理信息系统，按照田间每一操作单元上的具体条件，相应调整物质的投入 量，达到减少浪费、增加收入和保护土壤资源与环境质量的目的1 3 2 1o ( 3 ) 建立土壤资源持续利用与管理的指标体系。 这方面研究主要集中于：开展全国土壤环境质量调查与评价，建立长期性的 全匡i 土壤环境质量监测网络；。土壤中环境激素类或内分泌干扰物的研究和嗡测， 修订土壤环境质量与农产品质量标准，建立基于污染物生物有效性的环境质量标 准体系与评价方法；制订土壤质量修复和保护规划，加强规模化和标准化农产品 生产示范基地的建设；完善土地资源质量保护与管理方面的立法，实现土地资源 由数量管理向数量与质量管理并重的战略转变3 3 】。 6 贵溪冶炼厂剧边区域土壤资源的可持续利用研究 当前国际t 还没有建立起统一标准和规范的土壤资源持续利用指标体系，很 难衡量和比较资源的可持续性程度也不便于信息传播和共享。当前研究热点倾向 于，综合考虑区域人口、资源、环境与经济四个方面的影响因素建立土壤资源呵 持续性指标体系与评价标准。 ( 4 ) 宏观与微观研究的发展。土壤资源研究集中的宏观方面包括土壤资源的 合理利用、生产潜力的开发、生态环境的保护、水土保持及污染治理等；在微观 领域土壤科学在植物营养、根际界面、水热变化、微型态、微结构和微区系等几 个方面向更纵深发展尤其重视土壤胶体表面的深入研究。土壤资源宏观研究 是微观研究的目的，而微观研究是宏观研究的基础。因此，当前研究重点应促进 土壤资源的宏观研究与微观研究协同发展，更好地辅助人类合理利用和管理土壤 资源。 卓有成效的宏观研究是当前“农业生态环境人口”发展的需要， 其中作为其有利补充的是对土壤污染治理进行的研究，尤其在土壤重金偶污染治 理技术上的研究取得了很大的进展： 由于重金属在土壤中相对稳定、难降解，所以土壤中重金属污染治理一直是 较为棘手的问题，从前常见的措施有客土、排土、深耕、化学冲洗、化学固定、 电化学方法等，这些方法都有其不尽人意的地方。如深耕法会导致表层土壤中的 污染物扩散，并存在重金属重新活化的可能性；排土法虽然会使重金属大幅度减 少，同时也使表层沃土损失，同时取走的表层土处理不当又会带来新的环境问题； 化学冲洗会一并带走养分元素的同时还会引起水体污染；化学固定虽能暂时缓解 重金属的毒害，但未能从根本上清除重金属，并且在一定的条件下被固定的重金 属会重新活化；电化学方法虽然理论上可行，实际应用却很难。所以寻找一种更 有效更经济的治理土壤重金属污染的方法是广大地理和环境工作者孜孜以求的 目标。 植物修复是近2 0 年来发展起来的环境污染治理技术，它广泛利用绿色植物的 新陈代谢活动来固定、降解、提取和挥发污染环境中的污染物质，就像一座“绿 色清洁工厂”样将污染物质加工成可直接去除的物质形态或转化为毒性小甚 至无毒的物质，从而对环境污染进行彻底的治理【。由于它具有不引起地下水 二次污染；使土壤与水体可持续利用和美化环境等特点，这种修复技术常常被称 为绿色修复。随着世界社会经济的发展和人口的增加，土壤作为人类赖以生存的 自然资源，已受到严重污染。近年来，污染土壤的修复受到国内外的普遍关注。 植物修复作为土壤修复的有效途径之一，更是备受重视。其中，利用超积累植物 吸收土壤重会属的植物修复提取技术在稳定污染土壤减少风蚀、水蚀及防i ：地下 水二次污染的同时，使污染土壤得到修复，同时又培肥地力，既不破坏污染现场 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究 土壤结构、减少修复费用，具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、 符合环保要求等特点f 3 5 。已经引起国际土壤一植物营养学界和地理、环境科学 界的浓厚兴趣以及政府部门的高度重视，有望成为一项具有广阔应用前景的治理 土壤重金属污染、提高受污土壤资源的可利用性、促进土壤资源可持续利用的全 新技术。 但一般来说自然生长的修复植物超积累植物都有生长矮小，生物量不 高，生长缓慢，生长周期长的缺陷，因而修复效率低，为了提高其修复效率，相 关的工作者做了大量的研究。主要措施有：一是从土壤化学角度采取相应措施增 加植物对重金属的吸收量，因为植物修复技术的成功与否依赖于重金属在土壤中 的生物有效性 4 0 - 4 s l 。如添加络合剂、有机质活化土壤中重金属和酸化土壤促使更 多重金属的释放等【“郴】，提高重金属的生物有效性，促进植物吸收f 4 “9 】，这种将 螯合剂用于植物修复的技术被称为螯合诱导修复技术；二是提高生物量以增强修 复效果，如将超积累植物的基因片段植入本地生长量大、生长速率快、生长周期 短的植物体中【5 0 i ，或通过配方施肥促进超积累植物的生长等【5 1 】。因此人们试图 通过外加有机物，提高土壤重金属的溶解、迁移能力，以增加植物对重金属的吸 收、累积，从而提高植物修复效率和缩短修复周期。目前，螯合诱导修复作为一 种强化植物提取技术倍受关注和亲睐f “。 综上所述，有关重金属污染区域的土壤资源如何有效涤里使其恢复生产力的 相关研究较多，但以螯合诱导物绿肥作为植物修复技术的有机调控措施，促 进土壤资源可持续利用的研究还较少。而人类认识土壤资源演变规律的过程，实 质上是不断获得土壤资源信息并对其进行加工处理的过程；人类保育土壤资源的 过程，则是把经过加工处理的目的、计划和策略信息反作用于土壤资源，来规范 自己的行为和引导土壤资源朝着持续、稳定和协调方向发展。本文通过对重金属 污染区域的壤进行植物修复及其绿肥调控研究，达到促进土壤资源可持续利用 和农业可持续发展的目的，不仅符合可持续发展的出发点，而且从宏观研究层面 的治理技术有力地支持土壤资源的可持续利用，同时也为其微观研究提供指导。 8 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利川研究 第2 章贵溪冶炼厂周边区域土壤资源利用现状及存在的问题 2 1 贵溪冶炼厂及其周边区域概况 研究区域范围主要包括，贵溪市区及郊区滨江乡( 地处贵溪市西郊，乡政府 驻扎在市区，贵溪市铜业有限公司贵溪冶炼厂区西侧龙溪河畔) 的部分区域( 如 图2 - 1 所示) ，为城乡、工农业交互作用界面，属于城市边缘带p ”，即以贵溪 冶炼厂为中心，向四周延伸并存在重金属污染的农用地区域。 图2 - 1 贵溪冶炼厂周边区域图( 1 ：3 0 0 0 0 ) t a b 2 - 1a r e aa r o u n dg u i x is m e l t e r y 21 1 自然条件现状 贵溪市位于2 7 。5 0 一2 8 。4 0 7 n ，1 1 6 。5 2 7 1 1 7 。3 0 7 e ，处在江西省东北部、信江 中游，地形两头高中间低，呈马鞍形，属中低山丘地区。南部属武夷山系，海拔 高度5 0 0 m 以上，其中海拔1 0 0 0 m 以上的山峰有1 0 座，最高峰达1 5 4 0 1 9 m ：北 部属怀玉山系，最高峰为6 8 5 m ，区内土壤主要有水稻土、潮土、红壤、山地黄 壤、l 且地黄棕壤、山地草甸土等。其中红壤为山地土壤的主要类型，占山地丘陵 面积的6 9 1 7 ；水稻土为耕地土壤的主要类型，约占耕地土壤的9 4 1 1 。该区 处于低纬度，气候温暖湿润，雨量充沛，日照时间和无霜期较长，受地形的影响， 区域小气候变化也非常明显，区域年平均气温1 8 1 3 ，极端最高气温4 0 1 4 ， 极端最低气温一9 1 3 0 。年降水量1 9 0 5 m m ，多集中于春夏之问，4 、5 、6 = 个月 占全年总降水量的4 8 3 ，年蒸发量1 4 8 2 m m ，年日照时数1 7 3 6 1 1 ，多年平均风速 1 1 9 ms ，最大风速达1 61 7 ms ，无霜期平均3 4 3 d 。本区域矿臧资源丰富，晶位 极高。 贵溪冶炼厂周边区域土壤资源的可持续利用研究 2 1 2 社会经济条件现状 贵溪，“东连江浙、南控瓯闽”。自唐永泰元年( 公元7 6 5 年) 建县，至今已 1 2 4 0 年，1 9 9 6 年撤县设市。现有国土面积2 3 1 3 平方公里，5 7 5 万人口，辖1 8 个乡镇、3 个街道办事处、7 个林( 垦殖、园艺) 场。城市规划面积3 4 平方公里， 建成区1 6 8 平方公里，城区人口1 5 万。具有工业、交通、商贸、信息、旅游等 诸多优势和较强辐射功能，是赣东北地区中心城市。城市基础设施完善，道路循 环互通；城市空气清新，主要指标达标；完成了老城区主要街道改造和城南区开 发，已初步形成“显山、露水、绿色”的生态城市。 滨江乡现有区域面积1 2 5 4 平方公里，全乡总人口3 5 9 7 4 人，下辖1 2 个村 委会，1 6 5 个自然村，2 1 1 个村小组，3 6 4 0 7 亩耕地，5 3 3 1 5 亩山林，3 1 2 0 亩果 园，5 9 8 1 亩水田。2 0 0 3 年，全乡工业农业总产值1 6 1 亿元，比上年增长3 0 9 0 ， 其中工业产值1 5 6 4 亿元，比上年增长3 1 6 8 ，财政收入2 2 4 9 6 4 万元，同比增 长2 0 ，其中地方财政收入8 6 2 8 0 万元，农民人均纯收入2 8 9 0 元。2 0 0 5 年前