四川省成都经济区生态地球化学调查成果在天府大地开花结果

    编者按：近年来由国土资源部中国地质调查局于多个省市区合作开展的农业地质调查（即生态地球化学调查），开辟了地质调查服务于农业和环境的先河，这是落实温家宝总理两个“更加”指示迈出的可喜一步。在当前开展地质找矿改革发展大讨论之际，总结农业地质调查的成果和推广应用，对提高地质工作的认识、扩大地质工作的内涵、延长地质工作服务链具有重要意义。

    生态地球化学调查是一次地质科技工作者以工程化手段探索自然界的伟大科学创举。以元素在自然界的行为和对生命的作用为主线，以保障生命质量和安全为核心，把岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈，把微观世界与宏观世界，把无机世界与生命世界联系起来，使人类对自然界和生命的认识有了巨大的升华。大面积、多介质、多参数、多指标的地球化学调查，精确的分析和科学的评价，展示了地质科技工作者探索自然的勇气和造福人类的胸怀以及科学务实的精神。

    这是一次科学技术转化为生产力的伟大社会实践。把地质调查成果与人们关心的农产品安全和农民致富需求联系起来，使地质工作产生了强大的生命力。地质调查与科研紧密结合、产学研紧密结合、中央部门与地方政府部门的紧密合作是这项工程的明显特色。

   这是一场地质理念的革命，必将推动地质工作与经济社会发展紧密结合，再创地质事业辉煌！

  引言

   “我们四川地调院取得的生态地球化学调查成果在四川‘金土地工程’中推广应用，受到了热烈欢迎，取得了意想不到的成果。”这是4月28日 ，记者见到该院岳昌桐院长听到的第一句话。

   接下来，记者在对地质科技人员的采访调研中备受鼓舞和振奋。地质调查，这个在一般人看来就是找矿的行当，在这里得到延伸。地质科技人员将以往用于找矿的地球化学方法用在土地质量调查上，把得到的地球化学元素分布状况与农作物的生长和人们的身体健康联系起来，为农民群众发展优质、高效、绿色、安全的现代农业和加快发展社会主义新农村建设提供了科学依据。

    生态地球化学调查成果应用于农业发展中，说起来容易做起来难，它不仅需要思想观念的转变，更需要地质工作者的高度责任感、智慧和勇气。

                根据高精度调查数据    摸清土地质量家底

   据岳昌桐院长介绍，该院的生态地球化学调查项目首先是查明成都经济区的生态地球化学环境和土地质量。 他无不感慨的说，在2000多个日日夜夜里，我们的地质科技人员可谓是顶烈日冒风雨，克服了种种困难，踏遍了包括成都市、德阳市、绵阳市、眉山市全域和雅安市、乐山市人口密集区在内的成都经济区6万多平方公里的山山水水，获得了100951件样品的181万个分析测试数据，包括表层和深层土壤中54项元素和指标、有机氯农药残留的19项指标，近地表大气尘22种元素，地表水36项及浅层地下水43项分析指标，大宗农产品重金属和硒等5项至19项指标数据。根据这些宝贵的土壤、大气、水环境、大宗农产品等地球化学高精度调查数据，再通过专家们认真综合分析和科学评价，摸清了成都经济区的土地质量家底。

     看着成千上万的土壤样品，记者不仅肃然起敬。这数量惊人的样品都是我们地质科技人员一件一件在广袤的大地上挖取的，可以想到其中的艰苦。而采回的样品又要经过科研人员一个个上机操作实验，研究人员又要定量分析研究，浩瀚的工作量与科学的严谨，容不得半点马虎。因为这是一场史无前例的战斗，人类不仅要查自己的身体，同时也为生养我们的大地“体检”，追求人类自然的和谐生态。写到这里，记者被深深的震撼着……….

  “经过对成都经济区生态地球化学评价,结果表明该区的土地质量总体上还是好的，三等以上的良好土地占到93.6%，天府之国还是名符其实的。”四川省地调院副院长兼副总工陈德友介绍说。其中可作绿色食品生产基地的一等土地2261平方公里，占3.72%；可作无公害食品生产基地的二等土地面积41008平方公里，占67.56%。

    陈总还介绍道，成都经济区的地下水水质总体良好，水质良好区面积18421平方公里，较好区30367平方公里，两者面积占全区总面积的80%以上，但该区地表水质量不容乐观。

    同时，该区大气尘质量较好，但近地表大气尘中镉、砷、铅等5种重金属元素含量在经济区中东部高于西部，北部高于南部。

   根据成都经济区取得的数据进行土地质量地球化学评估，我们最终确定了绿色、无公害大米适宜种植区稻田面积共16592km²，占水稻种植区面积的85.16％，占全区土地面积的27.33%。

   适宜种植绿色、无公害小麦（油菜）的水田和旱地面积28063km²,占种植区面积的79.89%，占全区面积的46.23％。

    适宜种植无公害玉米的水田和旱地面积34462km²，占可种植区面积的98.11%，占全区面积的56.77%。

    适宜种植无公害蔬菜的土地面积34478平方公里，占总面积的56.8％。另外，适宜种植无公害茶叶的土地面积达8696平方公里。

    四川省土地勘测规划研究院研究员雍国玮强调，在我们上一轮土地规划的时候，因为缺乏土地背景资料，就没有对土地质量进行很好的规划，只是在数量上求平衡。有了地调院这个成果以后，我们可以把质量和数量同时并举，真正体现我们在土地管护当中的科学发展观。

 点评： 四川地调院将生态地球化学调查成果，应用到土地质量评价中，实现了对土地质量的定量评价，为土地管理从重数量到质量、数量并重提供了有效途径，进而为成都经济区农业发展规划和农业结构调整，及选择优质绿色农产品基地提供了可靠的科学依据。

查明元素分布状态  提升了土地利用价值

    发现了硒富集区。硒是一种有益元素。硒含量大于每公斤0.4毫克的土地称为富硒土地。在对成都经济区土壤元素调查中，我们发现了土壤中富含大量硒元素，面积达9078平方公里，占全区面积的14.96％；这一消息让我们激动了好一阵子，四川省地质调查院地球化学勘查中心金立新主任兴奋地说。

   与此同时我们还发现了天然富硒的水稻、玉米、小麦、蔬菜等农产品我们确定了符合富硒小麦种植条件的土地面积有4117平方公里符合富硒大米种植条件的土地面积4968平方公里。

    补充短缺有益元素，提高农产品产量和品质。在调查中，地质科技人员发现，成都经济区土壤中生物必需营养有益元素分布极不均匀，除硒元素以外，有机质、磷、硼等有益营养元素也呈现区域性缺乏。根据有益营养元素的丰缺现状，研究人员划分出了大量元素和微量元素缺乏区,根据某区域元素缺乏种类，分布范围，有针对性地补施相应的肥料。

    据四川地调院刘应平高级工程师介绍，五年前，成都青白江区农民群众引进凯特杏只开花不结果，什么原因？农业科技人员也搞不明白。随着调查研究的深入，原来那片土地缺硼，于是追施硼肥，农民的杏子结了果。

    川芎是四川著名的中药材,调查发现土壤镉高的区域川芎质量不好、产量不高。

    彭州市农牧局土肥站的刘应发高级农艺师介绍说，根据地球化学的研究成果，我们避开有重金属污染的土地，将川芎的GAP基地建立在镉低含量区，提高了川芎的品质；同时推广平衡施肥，采用控制氮肥和磷肥，增施钾肥和有机肥，提高了川芎的产量和品质。

     大蒜是彭州市另一种重要的经济作物。利用地质调查成果，根据大蒜生长过程中喜欢硫的特性，选择了以隆丰镇为中心的富含硫的地方，建立大蒜种植基地，使彭州的大蒜产量高、品质好，在国内和国际市场都享有较高的声誉。对此，四川省农业厅土肥生态处原处长冯云清指出，耕地中的大量元素、中量元素和微量元素分布极不均匀性的调查成果，对农业部门、农业生产者开展科学配方施肥具有重要的指导作用。

   点评： 富硒土地的发现得益于大面积多元素生态地球化学调查的开展，同样，土壤营养有益元素的丰缺情况也是通过此次调查获得的，这些结果使我们对土地的质量有了新的认识，变盲目种植为有目的的种植，变盲目施肥为科学配方施肥，从而提高了农作物的产量和品质，提高了土地利用价值。

 

探索元素生态作用  预测人类健康风险

     硒短缺预示癌症高发风险。地质科技人员调查发现，在成都经济区丘陵地带土壤中，缺硒土地面积达5735 平方公里，占9.5%。元素硒的缺乏，对当地人民身体健康存在较大威胁，甚至已经产生了不良后果。四川省地质调查院李忠惠高级工程师介绍说，通过对盐亭县的水、土、粮食、人发进行采样分析，发现都是缺硒的，比其他地区低一倍多，同时这里又是癌症高发区，在空间位置上两者吻合。

    在仔细对比了癌症发病率与硒元素空间分布的对应关系后，地质科技人员又有了一个惊人的发现：从已知癌症高发区的盐亭县，到癌症高发区的梓潼县，再到癌症中低发区的江油市北部区域，呈现出从丘陵到平原、从土壤低硒区域到正常背景区，癌症发病率依次降低的规律，再一次从宏观上证实了癌症发病率与硒元素分布有着密切的关系。

    根据盐亭县癌症高发区地质地球化学环境特征的研究，对成都经济区癌症发病区进行了预测：东部丘陵区三台县和中江县东南部地区为预测癌症高发区，占经济区总面积的7.7%；中江县周边及北部地区为预测潜在癌症高发区，占7.4％。

   土壤重金属超标威胁人体健康。 据中国地质大学（北京）杨忠芳教授介绍，“镉”是重金属元素之一，在地壳中广泛分布。当环境中镉的含量超过一定值时，它就对人体健康和生态系统的正常功能产生影响，这个时候就产生了隔污染。在镉严重超标的土壤中生长的水稻、蔬菜等吸收了镉，形成镉稻、镉菜，人长期食用，就会产生镉中毒。现在的医学研究证实，人每天所摄取的微量镉正常量是0.6mg,而当超过每天3mg时就会对人体有害。人在摄入过量的镉以后，不能排泄，长期积累于肾脏，对肾脏造成损害，抑制维生素D的活性，妨碍钙、磷在人体骨质中的正常沉着和储存，最后导致骨软化，这就是“痛痛病”。杨忠芳教授介绍说，在调查中我们发现，成都经济区部分土地受到了重金属的污染，以镉为主，汞、砷、铜、铅、锌、镍、铬等重金属元素也有不同程度的污染，有些重金属已在农作物中积累，超过了国家食品污染物限量标准，严重威胁到当地居民的身体健康。        

    大气尘重金属污染危害显现。成都理工大学的张成江教授介绍说，根据我们对成都市各大医院临床资料的统计结果显示，在成都市呼吸系统疾病、循环系统疾病和恶性肿瘤这三大类疾病，其死亡率是居前三位。调查发现，成都市肺癌分布区、哮喘病发病分布区，与大气及土壤中重金属元素超标区的分布，高度一致。

    在成都市近地表大气尘中，重金属的污染已经比较严重。镉元素在成都市二环路以内，已经造成了比较大的污染；汞也在成都市人口密集区造成了严重的污染；铅围着三环路以外这个圈分布；砷元素的污染主要在东郊工业区。

    土壤酸化趋势明显。研究专家余涛、徐争启、黄艺介绍说，经过我们调查研究分析，成都经济区土壤酸化较为严重，特别是在广大平原区的表层土壤中，普遍存在酸化现象，全区酸性土壤面积高达20039平方公里，占全区面积的33%，

    我们对该区自然环境下的深层土壤进行了调查，结果发现酸性土壤占全区面积的22％，而受人类活动的浅层土壤发生酸化的面积则达到了33％，由自然环境到人为环境酸性土面积增加了11%存在土壤进一步酸化的趋势。

   农药污染并不严重。中国地质大学（武汉）祁士华教授介绍说，在对成都经济区6万平方公里的土壤，通过有机氯农药的调查和实验分析，得出了这一令人比较欣慰的结果。从土壤中六六六和DDT的含量来看，应该说绝大部分面积土壤质量是优良的。但在乐观的同时，也不能忽视研究区中仍有一定面积的六六六和DDT含量超标，主要分布在成都及周边、德阳市以及盐亭县。

     点评： 以人为本是经济社会发展的核心理念，人的生命是第一宝贵的，人体健康关乎生命品质。生态地球化学调查研究揭示了有益有害元素的生态作用，对人体健康的影响乃至生命的威胁，为我们敲响了警钟：保护环境、防止污染刻不容缓！应当引起社会和政府高度重视。

 

揭示元素运移富积规律   提出土地生态管护对策

   查明重金属的来源。四川地质调查院阚泽忠教授级高级工程师介绍说，在成都西部的龙门山区，存在镉背景值极高的地层，二、三叠纪沉积岩和煤层中的镉平均含量高达2ppm，而风化层中的镉高达5.4ppm。长期的风化、剥蚀和水的搬运作用下，这些高镉的风化产物不断向山前平原运移，也就是我们今天所看到的大面积镉污染的土地。

    研究发现，沱江河水中的镉含量逐年增加。从1987年镉含量大概是0.017微克/升，每年的迁移量大概是0.23吨，到了2003年，迁移总量已达到了6.76吨，也就是说16年间镉迁移量增加了30倍。

    除了地质作用的结果以外，人类活动也加剧了土壤中镉污染。每年有化肥厂和金属冶炼厂所排放的废气携带大量镉等有毒有害元素排放到大气中，然后沉降到土壤里，可占到土壤中人为输入量的64－78％；另外研究发现磷肥中镉的平均含量达到2.66ppm，因此，施肥也是土壤中镉的主要污染源之一。本地生产的磷肥矿石主要是来自富含镉的龙门山区，用这样的矿石来生产磷肥，再施到土壤里面，镉就会在土壤里面发生累积，对土壤产生污染。

   分析土壤酸化原因和危害。研究专家中国地质大学（北京）余涛副教授说，经调查分析土壤酸化主要有两个原因，一个是大量施用化肥，另一个是酸雨沉降。我们监测了2004年9－10月的每次降雨的pH值，发现成都经济区酸雨沉降率达50%以上，情况严重。通过研究我们认为，造成酸雨的主要原因是大量高硫燃煤的排放造成的。

   这次研究发现，土壤中镉的危害，与土壤酸化也有一定的关系，当土壤中pH小于6.5时，农作物中镉迅速增加。   

    筛选出有土壤修复功能的森林类型。成都西部绵延不断的丘陵及中低山区，生长着茂密的森林，就像一道屏障保护着成都平原的生态安全，对长江上游区域的谐和稳定起着关键作用。

   成都理工大学科研人员彭培好教授说， 通过研究，我们筛选出一批具有修复多种重金属元素污染土壤功能的森林类型。例如，桤木林、马尾松林、茶树林。同时构建了植物重金属修复的通用模型，并以桤木林、马尾松林、落叶栎林和柳杉林对该模型进行了预测和验证。

   提出环境的保护和修复对策。成都市环境保护科学研究院总工周来东研究员表示，我们利用四川省地调院的生态环境地球化学调查数据作了土壤环境质量现状的评价和土壤环境容量的核算，这对我们成都市的环境保护工作具有重要的指导意义和支撑作用。

   成都经济区的环境问题不仅仅影响当地经济的可持续发展，而且还会影响到整个长江流域的生态状况。四川地调院陈德友副院长介绍说。为此我们提出了一断、二调、三修复的系统解决方案。

    一断，就是切断一切导致土地污染的来源，防止土地进一步污染扩大。主要内容：禁止在人口密集区直接燃烧燃煤，以减少土地当中的镉和硫的含量，防止土壤进一步酸化；推广无铅汽油，把土壤中的铅降低到最低程度；杜绝一切产生粉尘的活动，将大气中粉尘降低到最低；加强对化肥生产销售的监控，禁止超标化肥进入农村；加强对人口密集区上游各种人为活动的控制，特别是龙门山中段、超标重金属分布区，严控涉及可能导致严重水土流失的各项工程。

    二调，就是对已经污染的那些地区，以趋利避害为原则，调整农业种植结构，制定合理的施肥方案，避开污染或将危害降低到最低程度。专家建议：对严重污染的土地，规划做为非种植地用；对已经污染的地区，进行农业、林业种植结构调整；大力推广使用农家肥，增加土壤有机质含量，降低镉等重金属危害；调整林业种植结构，大力发展经济林和生态林。

   三修复，就是对严重污染的这些土地进行修复。对重金属元素污染的土地，利用吸附能力比较强的烟叶、桤木、泡桐树等进行生物修复，通过大面积的种植达到修复、净化土壤的目的；结合正在实施的金土地工程，在土地整理中对污染的土地进行修复。

    点评：保护环境、防止污染、提高土地质量和利用价值是生态地球化学调查的重要目的。专家们依据多年对元素运移富集规律的潜心研究提出了对土地资源管护利用的一断、二调、三修复的系统解决方案。只有通过专家耐心引导，当地群众的认识的提高和政府部门强有力的推进，纸上的方案才能变成山川壮丽秀美、土地洁净富饶、产品安全质高的现实。                   

             

                  地调促土地整理深化        使土地增产农民增收

    据岳昌桐院长介绍，随着四川省土地整理的“金土地工程”全面展开，该省国土资源厅要求，在“金土地工程区”开展生态地球化学（农业地质）调查，进行大比例尺土地质量地球化学评估示范研究，以提升土地整理质量。四川地调院先后在68个“金土地工程”区开展了生态地球化学（农业地质）调查推广应用。在68个土地整理区，项目组共采集分析了表层土壤样、降尘样、有机氯农药残留样、灌溉水样等11类样品，共计15375件，涉及全省除三州外的17个地级市、61个县市区的67个乡镇，土地整理建设面积85.79万亩，实际调查面积800.22km²。

    在永宁镇荞子坝，根据地球化学调查评价数据，我们的专家提出建立高科技绿色农业产业园的建议，县有关部门及当地农业专家结合实际，做出建立适合该区土壤的弥猴桃、桑蚕及獭兔养殖产业园的规划，建成300亩红心弥猴桃、4000亩桑蚕的现代农业园，到2007年底喜获丰收，总产值达到3200万元，带动了农民人均增收1500元以上。

    据荞子坝村支书陶家健介绍，村里搞了生态地球化学调查后，种什么大家心里都明明白白，农业收益十分明显。8组有位农民叫阳光成，他家在2007年种植桑蚕、花生、西瓜等，全家收入了6万多元。

     射洪县瞿河乡万福桥村也在“金土地工程”实施后，应用生态地球化学调查成果，发展了无公害蔬菜和富硒黑花生，轮作300亩，建成桔橙果园150亩。2007年又引进清见桔橙200亩，为村里农民增收起了很大作用。

     瞿河乡大塘溪村种粮大户税远润承包了200亩土地种植小麦水稻，当年就他种植的30亩绿色水稻收获5吨，获利2万余元。另外，经农业地质调查发现该区土壤有益元素缺乏，有针对性地进行了“逢缺增补”施肥试验，使小麦油菜平均增产超过20%。

    瞿河乡农业地质调查还发现，该乡及其邻区有条面积约40平方公里的高硒土壤带。当农民知道富硒土壤可以种出好东西来，提高了他们种田的积极性，他们建成了两个生态农业种植区。种植的水稻当年就获得了较好的收益；同时，种植的花生由于硒、锌元素高，鲜花生售价达8—10元一斤。

    岳昌桐院长非常自信的告诉记者，如果这些成果和建议得到了合理利用和采纳，将会取得巨大的社会效益和经济效益。据初步估算，全面应用成都经济区生态地球化学调查成果，发展绿色、无公害农产品每年产值可达28.96亿元，富硒农产品产值39.76亿元；粮食、油菜增施微肥每年可以增加产值40亿元。

    点评：地调成果服务于政府职能的履行，满足人民的需求，是地调工作与经济社会发展紧密结合的纽带，是科学技术转化为生产力的有效途径。生态地球化学调查的实践体现了这一理念，在促进政府主导的“金土地工程”的深化，满足农民致富愿望过程中，其本身得到升华，展现出青春活力。

 

           架起地调与应用成果的桥梁    构建生态地球化学调查方法技术体系

    据中国地调局基础部奚小环副主任介绍，这项研究工作具有开拓性和探索性，确立了“以元素在生态系统中的循环理论”为指导思想，提出了生态地球化学调查评价、生态风险评估以及预测预警的研究思路，并首次建立了相应的方法技术体系，开创了国内生态地球化学调查工作的先河，为在全国其他省市的工作提供了很好的可供借鉴的成功经验。

    陈德友副院长说，本次研究调查工作分四个层次进行，第一个层次是多目标区域地球化学调查，主要是摸清家底、发现问题；第二个层次是区域生态地球化学评价，主要是追踪元素不均匀分布的原因以及元素的去向，最后产生什么样的生态效应；第三个层次是局部生态地球化学评价，对于前两个层次已经圈定的优良土地的范围，以及前一个层次圈定的土地质量比较差的那些区域，分别进行调查研究，好的地方规划部署优质农产品生产基地，差的地方趋利避害，使土地发挥最大的效益；第四个层次是综合评价，主要研究元素不均匀分布或均匀分布的发展趋势，我们应该采取什么样的对策。

    为了把调查与评价紧密结合起来，使调查更精准可靠，使评价更科学合理，我们下大功夫建立了一套全新的土地质量地球化学评估方法技术体系，陈德友总工副院长深有感触地说。

    如何实现从调查数据的获得到土地质量的科学评价，评价准则和评价指标体系的建立是关键。经深思熟虑，我们将评估划分为三个层次，分别为指标层、准则层和目标层。目标层，即土地地球化学质量；准则层是土地质量划分的重要依据，由“土壤肥力”、“土壤环境”、“大气环境”、“水环境”和“农产品安全性”组成；指标层包含有益元素、有毒有害元素和pH值等20项指标。

     根据准则层中的“土壤肥力”和“土壤环境”两项指标，将土地划分为五个等级；每个等级再根据准则层中的大气环境、水环境两项指标再划分为两个等级，共十级；然后根据农产品安全性指标，再将十级中的每个等级划分为两个等级，共二十级。最终成都经济区的土地被划分为五等二十级。利用这套评价体系，实现了对6万平方公里调查区内土地地球化学质量等级的划分。

    专家认为，该项目在地球元素的“源”和“汇”的调查研究、区域生态地球化学调查与评价、农田生态系统风险评估及预测预警、土地质量地球化学评估、以及相应的方法技术体系等方面取得了原始创新成果。

   点评：从科学技术角度看，四川省成都经济区生态地球化学调查是一项宏大的、复杂的科学技术工程，调查数据之庞大、涉及的研究领域之广泛、遇到问题之复杂都是罕见的，因此建立起一套完整的方法体系是该项目获得成功的根本保证。组织上的产学研结合、方式上的调查与科研的结合使这一复杂的体系得以建立，使这一浩大工程得以圆满完成。这体现了地质科学工作者在新的时代勇于创新的勇气和攀登高峰的非凡能力。

尾声

    据悉，4月26日在成都由中国地质调查局、四川省国土资源厅共同组织对《成都经济区生态地球化学调查报告》进行了评审。国务院参事、国土资源部总工程师张洪涛，原国土资源部副部长寿嘉华及中科院院士薛禹群等一批国内著名专家、教授出席了评审会。专家学者们一致认为，成都经济区生态地球化学调查获得了多项原始创新性成果，并已取得了初步的、显著的经济社会效益，总体研究成果处于国际先进水平，部分达到国际领先，将为发展现代农业，加快社会主义新农村建设发挥重要作用。

     据了解,这个项目是国土资源部和四川省人民政府于2002年签订协议，共同投资4650万元开展的。在中国地质调查局和四川省国土资源厅的共同管理下，在省市相关部门的大力支持和协助下，四川省地质调查院联合中国地质大学（北京、武汉）、成都理工大学、成都综合岩矿测试中心等科研院所协作攻关，历时6年完成该项基础性、公益性地学科研工作。

    路曼曼其修远兮，吾将上下而求索。四川省地质调查院的科研人员已整装待发，将继续把地调成果推广应用到四川省新一轮的土地质量调查研究工作中。

 

富硒农产品调查 

土地调查取样

野外调查取样

污染区农作物生长情况调查