编者按:6月25日,是我国第19个全国“土地日”。今年“土地日”的主题是“保障科学发展,保护耕地红线”。保护我们珍贵的土地资源,不仅有“量”的维护,更有“质”的监管。
我国是农业大国,土地资源的状况直接关系到粮食产量的稳定和国家的粮食安全,甚至更多。为了摸清我国土地质量的状况,10年前,我国开展了《全国多目标区域地球化学调查》,这项工作对于我国改善和调控生态环境、保护和合理利用有限的土地资源、制定农业经济区划和可持续发展规划提供科学依据发挥着重要的作用。
在全国土地日来临之前,让我们一同了解这项与我国社会经济发展密切联系的工作。
主持人:请您介绍一下全国多目标区域地球化学调查项目。
张洪涛:1999年,我国启动了新一轮的国土资源大调查,“全国多目标区域地球化学调查”就是其中的一个重要专项,并通过中央和地方政府合作的方式部署实施。从2005年起,“全国多目标区域地球化学调查”继续得到中央“全国土壤现状调查及污染防治专项”支持,调查省份增至31个。这项调查的应用需求之急、科技层次之高、动员群众之广,前所未有。
“多目标区域地球化学调查”是一项庞大的系统工程,涉及地质学、地球化学、地球物理、水文地质、工程地质、环境地质、医学地质、分析化学、计算机技术、农学、遥感、生态学、水利学等十几门学科,复杂程度更是前所未有。
调查工作由三部分组成,即“全国多目标区域地球化学调查”、“全国区域生态地球化学评价”和“国家土地质量地球化学评估与监测”,环环相扣,步步深入。项目的应用目标是:第四纪研究,土壤环境保护,土地科学管护,农产品安全生产,公众健康安全,等等,视域“全方位”,服务“多目标”。
项目的实施,我们分阶段推进,1999年~2001年,是项目的试点阶段,主要对珠江三角洲、成都平原和江汉地区,进行不同区域特色的探索,以积累经验。2002年开始全面推进,通过部省合作,“覆盖中部农业主产区,重点安排东部经济区,优选西部农牧区”。2005年开始,调查范围向中部地区以及部分山地丘陵地区扩展。
主持人:据说多目标区域地球化学调查的难度很大,国外也没有成功的先例,大家最为关心的是项目的有效性。
奚小环:是的,这对中国地质工作者来讲,确实是一种挑战!一方面,我们依托我国科学家在这一领域的成果优势,细心谋划,精心实施;另一方面我们组织国内科研单位、大专院校和地勘单位的人才,优势集成,艰苦探索,经过10年多的努力,目前该项目已初步取得了一系列重要成果,部分成果已经在我国经济建设和社会发展中开花结果,发挥重大作用。
截至2008年,共计完成调查面积160万平方公里,涉及我国大陆31个省(区、市),覆盖了长江流域、黄河流域、东北平原、沿海地带,以及西部重要经济区的广大平原盆地、湖泊湿地、近海滩涂、低山丘陵及黄土高原等。工作方法以土壤地球化学测量为主,这里也包括了近岸海域沉积物地球化学测量和湖泊沉积物地球化学测量,并辅以水地球化学测量。
调查工作严格按照1∶25万比例尺的国际分幅,系统化布线,网格化采样,每个采集点的样品,必须包括表层的和深层的(1.5米~2米深)土壤样品。每个土壤样品,必须是全国统一规定的元素及指标共54种,包括有益与有害元素在内的对生态系统极为重要的指标。指标的确定,必须根据各地具体的不同情况,另行增加“选测指标”。
迄今,我们已经基本查明了我国主要农业产区的土壤元素含量、类型、组成、强度、分布范围等,特别是土地质量、异常分布、有害状况等。结果表明,我国土地质量,总体上以“优质”为主,特别是华北、东北地区质量最好,氮、磷、钾、锰、硼、钼、铜、铁、锌、碘、硒等呈多样性分布,有益元素较高,基本符合无公害食品和绿色食品产地的标准,有利于因地制宜发展特色农业,“优质”土地面积分别达到99%和96%。但另一方面,部分地区存在镉、汞、铅、砷、氟及放射性元素超标,土地“质量”不容乐观。
主持人:家底摸清后,如何进行下一步的工作?
张洪涛:摸清家底不是目的,接下来要做的事情,就是查找问题、解决问题。归根结底,区域生态地球化学评价、土地质量地球化学评估的根本目的,就是“查问题”,“找出路”。
我们在摸清我国土地“家底”的基础上,针对调查发现的有害元素含量较高、有益元素丰缺不均等一系列重大的区域性问题,必须以生态系统为基本评价单元,回答异常元素的成因来源、迁移途径和生态效应,开展风险评估,预测发展趋势。
目前,我们已经建立了较为完善的农田生态系统和城市生态系统的评价体系,获得了主要河流生态系统、湖泊湿地生态系统的输入—输出“通量”,为“生态地球化学”这一学科的建立奠定了基础。
再来说说土地质量地球化学评估。土地质量地球化学评估是在多目标区域地球化学调查和区域生态地球化学评价的基础上,对包括有益与有害、无机与有机、微量与常量等各类元素指标进行全面系统研究,多指标(肥力、环境和健康)、多层次(土壤、大气、水体和农作物)对土地质量进行等级划分,综合各类元素指标对生态地球化学环境进行质量评估、价值评估与风险评估,为土地科学管护等提供依据的一项工作。各地区通过土地质量地球化学评估,可以发掘土地利用潜能、提高土地利用价值,因地制宜地发展优势农业,从而达到对当地农业规划和种植结构进行调整的目的。
在各省(区、市)调查成果的基础上,我们开发了综合研究模型和数据处理软件,在更大的尺度上,开展长江流域经济带、黄河流域经济带、沿海经济带、东北经济区的区域评价,以供中央在国家层面上,对土地资源的利用进行宏观规划和调控。
主持人:取得成果的目的是应用,怎样利用好这些成果?
张洪涛:取得的成果非常丰富,总的来说体现在几个方面。
首先是对我国土壤现状的认知。教科书上讲,中国“地大物博”,那么我们的土地,大到什么程度?18亿亩耕地的质量如何?是否符合农业发展的标准?10年来,通过调查,我们取得了海量的数据,以及相关的方方面面的数据,应该说,我们心中有数了,履行政府职能有底气了,在评价、评估、管理、保护、监控等方面,我们有了第一手材料的支持。在此基础上,各级政府在改善我国土地资源利用方式、提高土地资源利用价值、污染土地监测修复、保持土地资源可持续利用等过程中将有的放矢,有所作为,从这一点讲,科学评估土地质量地球化学状况,确实具有重大的现实和战略意义。
主持人:能不能给我们的读者举个例子?
奚小环:有首脍炙人口的歌叫“花儿为什么这样红”,其实从生态地球化学的理论来看,就是土壤中“有益元素”在起作用。江西省丰城调查中发现,富硒土地资源达525平方公里,硒是人类健康不可或缺的微量元素,据此,当地政府规划了“中国生态硒谷”,开发闲置土地15万亩,拉动商业投资5.5亿元,预计每年全市增收1.56亿元。在浙江,调查中发现了富硒土地7654平方公里,大力开发富硒农产品,仅稻米一项2005年增加收益1082万元。在辽宁,发现盘锦大米口感极佳,原因是富铁、碘、镁等微量元素,这就大大提高了盘锦大米的附加值,预期年增值10亿元以上。最近四川对调查成果进行经济效益评估,预计通过开发优质土地调整农业种植结构,提高土地利用价值发展优质农产品,改善土地肥力状况科学合理施肥等,每年取得收益达110亿元。这样的例子还有许多。
主持人:能谈谈“区域生态地球化学调查评价”的科学意义吗?
张洪涛:“生态地球化学”的“母学科”是“勘查地球化学”。而“勘查地球化学”是我国为数不多的在国际领先的基础兼应用学科,其学科带头人以谢学锦院士为代表,在上个世纪70年代,我国科学家艰苦探索,完善了“勘查地球化学”理论,特别是形成了一套严格、规范的取样程序和测试标准,在区域金矿地球化学勘查中大面积成功,使我国在短短的10年内一举跨入了金矿勘探和生产大国的行列,由此确立了中国在国际“勘查地球化学”领域的领衔地位。“区域生态地球化学调查评价”建立在坚实的学科基础上,又根据土壤质量管护的需求,理论上日臻成熟,手段上极大丰富,包括生态地球化学评价的技术、方法、标准、规范,包括质量评价的思路、取项、路径、建模,提出了“成因来源、迁移转化、生态效应、变化趋势”十六字技术路线,并进一步发展“地球化学循环”理论。
搞好“区域生态地球化学调查评价”的关键是学科的交叉与对接,在理论上中融通土地学、农学、环境学、生态学等内容,在方法技术上做好协调与对接,从而在更高层次、更广领域揭示有益元素和有害元素在不同介质中的迁移途径和转化规律,深入研究污染成分对农作物、动物和人类健康影响的系列效应。如通过对土壤、水、农作物等的系统采样分析,成功评价了镉、汞、铅、砷等有害元素对工农业生产和人类居住环境的影响,研究了地方病高发区地球化学环境特征,对查明地方病致病因素,污染物来源,提出了可供借鉴的防范和治理建议。通过对重金属元素和有机氯农药在土壤、地表水分布特征研究,阐述土壤重金属元素污染现状和赋存状态。此外,在大规模采样、取样标准、模块分析、综合制图等方面,我们也探索和积累了大规模经验,获得的多尺度地球化学图件在国际地学界得到了极高的评价,不少国家邀请中国专家指导、讲课。
主持人:您对下一步工作有什么建议?
张洪涛:我体会到,成功实施“多目标区域地球化学调查”专项的意义,在于我们在新时期践行了温家宝总理“地质工作既是经济建设的先行,又贯穿于长期建设发展的全过程,渗透在经济社会发展的方方面面”的要求,使所有的地质工作者在理念上发生了根本的进步和变化。我们要继续坚持贯彻这个方针,把地质工作延伸到生态环境领域各个方面,发挥好地质工作“基础性”、“服务性”作用。
根据国土资源部规划,全国地球化学调查的总面积为450万平方公里,目前我们刚刚完成了规划面积的1/3,这样的进展,还远远不能适应国家经济社会发展的需求,目前我们还不能快速、全面地评价全国性、大流域的土地质量地球化学状况。国土资源部将在中央各部委、各省区市的鼎力支持下,加大投入,注重转化,进一步推进其他地区的多目标地球化学调查,实现土地质量评估与农用地分等定级的有机结合,确保18亿亩耕地的绿色产能。