長江、珠江三角洲土壤及其環境（簡體書）

《長江、珠江三角洲土壤及其環境》以長江、珠江三角洲地區的區域土壤環境地球化學與風險管理為主線，在系統介紹該地區土壤類型、基本理化特徵、肥力質量等基礎上，深人分析了這兩個地區土壤環境中有毒金屬、稀土元素及持久性有機污染物的環境地球化學特徵，探討了它們的污染來源、空間分佈特徵、垂直遷移與作物富集規律，預測了持久性有機污染物在區域尺度的遷移趨勢。針對典型農田土壤開展了風險評估研究，提出了基於驅動力（D）-壓力（P）-狀態（S）-影響（I）-響應（R）體系（DPsIR）的區域土壤環境質量管理模型，可為其他類似地區乃至全國範圍內的土壤環境風險管理提供借鑒與理論指導。《長江、珠江三角洲土壤及其環境》可作為國家及地方環境保護與區域規劃等管理部門的重要參考資料，也可供土壤、環境、地理、信息等科學領域的科研與教學人員參考。·

張洋，美國弗吉尼亞理工大學城市事務與規劃系教授，美國國家自然科學基金會青年研究員，北京大學一林肯研究院城市發展與土地政策研究中心海外研究員，研究方向為城市規劃、土地利用、防災減災。·

駱永明編著的《長江珠江三角洲土壤及其環境》內容介紹：長江、珠江三角洲地區是我國人口、城市和企業分布最稠密、經濟增長最快的經濟支柱地區。隨著人類高強度活動和經濟持續快速增長，該地區土壤、水體環境污染加劇，質量惡化，已對農產品質量安全、生態安全和人體健康構成威脅。開展該區域土壤環境質量與管理研究，揭示經濟快速發展地區土壤環境質量演變機制與時空分異規律，闡明土壤環境質量退化的人為效應與調控原理，可為高強度人類經濟活動下東南沿海土壤環境質量改善和實現區域可持續發展提供科學依據。

序前言上篇 長江三角洲土壤及其環境第一章 長江三角洲代表性土壤類型及其分佈和利用1.1 長江三角洲土壤形成特點1.2 長江三角洲主要土壤及其分佈規律1.3 長江三角洲水稻土形成、分佈及其影響因素1.4 長江三角洲地區的土壤利用特徵主要參考文獻第二章 長江三角洲土壤基本性質與養分的時空變異2.1 長江三角洲土壤物理性質2.2 長江三角洲土壤化學性質2.3 長江三角洲土壤養分特徵主要參考文獻第三章 長江三角洲土壤黏土礦物和磁學特徵3.1 長江三角洲土壤礦物學和氧化物特徵3.2 長江三角洲土壤磁學特徵3.3 長江三角洲土壤磁性的礦物學基礎主要參考文獻第四章 長江三角洲土壤稀土元素的環境地球化學特徵4.1 長江三角洲土壤中稀土的豐度4.2 長江三角洲土壤中稀土元素的地球化學特徵4.3 長江三角洲土壤中稀土元素分餾的主控因素主要參考文獻第五章 長江三角洲土壤重金屬的環境地球化學特徵5.1 長江三角洲土壤重金屬的環境地球化學基線及其應用5.2 長江三角洲土壤重金屬污染源解析5.3 長江三角洲土壤重金屬的剖面分佈規律及其影響因素主要參考文獻第六章 長江三角洲典型農田土壤中重金屬固液分配與植物吸收預測模型6.1 長江三角洲典型農田土壤重金屬固液分配的經驗模型6.2 長江三角洲典型農田土壤重金屬固液分配的表面吸附模型6.3 長江三角洲典型農田土壤重金屬的植物吸收預測模型主要參考文獻第七章 長江三角洲土壤中持久性有機污染物的環境地球化學特徵7.1 長江三角洲主要類型土壤剖面中POPs含量與分佈規律7.2 長江三角洲典型農田土壤中POPs污染及來源解析7.3 長江三角洲土壤POPs的最大理論存儲能力及歸趨主要參考文獻第八章 長江三角洲典型農田土壤污染風險評估與基準研究8.1 長江三角洲典型農田土壤污染的健康風險8.2 長江三角洲典型農田土壤污染的生態風險8.3 基於風險的典型農田土壤環境質量基準研究主要參考文獻第九章 長江三角洲典型區土壤環境質量預測與安全預警9.1 長江三角洲典型區土壤環境質量的空間預測9.2 長江三角洲典型區土壤環境質量的時間預測9.3 長江三角洲典型區土壤環境污染的安全預警主要參考文獻第十章 長江三角洲土壤環境質量綜合管理的DPSIR模型10.1 DPSIR模型及其對土壤環境管理的意義10.2 基於DPSIR模型的區域土壤環境管理研究方法10.3 運用DPSIR體系構建長江三角洲土壤環境管理策略初探主要參考文獻下篇 珠江三角洲土壤及其環境第十一章 珠江三角洲代表性土壤類型及其分佈和利用11.1 珠江三角洲土壤形成特點11.2 珠江三角洲主要土壤及其分佈規律11.3 珠江三角洲農業生產與土壤肥力培育11.4 珠江三角洲地區主要環境負荷與土壤污染問題主要參考文獻第十二章 珠江三角洲土壤基本性質與養分的時空變異12.1 珠江三角洲土壤物理性質12.2 珠江三角洲土壤化學性質12.3 珠江三角洲土壤養分特徵12.4 珠江三角洲土壤有機質含量與有機碳儲量主要參考文獻第十三章 珠江三角洲土壤黏土礦物與磁學特徵13.1 珠江三角洲土壤黏土礦物與氧化物總體特徵13.2 珠江三角洲土壤鐵錳氧化物及其形態特徵13.3 珠江三角洲典型富鐵土壤的磁學特徵主要參考文獻第十四章 珠江三角洲土壤稀土元素的環境地球化學特徵14.1 珠江三角洲典型土壤類型的稀土豐度14.2 珠江三角洲土壤稀土元素的分餾特徵14.3 珠江三角洲土壤成土母質對土壤稀土元素分餾的影響14.4 珠江三角洲水稻土和潮土鐵錳氧化物對稀土元素分餾的影響14.5 珠江三角洲土壤黏粒等因素對稀土元素地球化學分餾的影響主要參考文獻第十五章 珠江三角洲土壤重金屬污染及來源解析15.1 珠江三角洲不同流域重金屬污染現狀15.2 珠江三角洲不同元素在典型土壤類型剖面中的富集規律15.3 珠江三角洲土壤重金屬污染來源解析主要參考文獻第十六章 珠江三角洲土壤中多環芳烴的區域污染特徵16.1 珠江三角洲土壤多環芳烴含量與分佈規律16.2 珠江三角洲土壤中典型的PAHs特徵化合物16.3 珠江三角洲土壤多環芳烴分子標誌物特徵及其來源解析主要參考文獻第十七章 珠江三角洲土壤中有機氯POPs的區域污染特徵17.1 珠江三角洲土壤多氯聯苯和典型有機氯農藥含量特徵17.2 珠江三角洲土壤多氯聯苯和典型有機氯農藥時空演變規律17.3 珠江三角洲土壤典型有機氯農藥來源及環境歸趨主要參考文獻第十八章 珠江三角洲金屬礦區土壤污染風險及其修復研究18.1 金屬礦區污染成因分析18.2 金屬礦區周圍毒害元素的污染研究18.3 礦區周圍酸化重金屬污染農田土壤的改良與植物修復研究主要參考文獻附錄1 長江三角洲地區主要土壤類型剖面特性附錄2 珠江三角洲地區主要土壤類型剖面特性結語·

第一章 長江三角洲代表性土壤類型及其分布和利用
長江三角洲指長江和錢塘江在入海處沖積成的三角洲，包括江蘇省東南部、上海市和浙江省東北部，是長江中下游平原的一部分。三角洲基底為揚子準地臺的一部分，喜馬拉雅構造運動中斷沉降。第四紀新構造運動中，地殼和海平面頻繁升降，最后一次大海侵結束后，長江攜帶的泥沙不斷沉積，開始在江口發育三角洲。經濟意義上，長江三角洲指以上海為龍頭的江蘇、浙江經濟帶，這里是我國目前經濟發展速度最快、經濟總量規模最大、最具有發展潛力的經濟板塊，總面積約10萬km2。本書中的“長江三角洲”即指長江三角洲經濟帶。
1.1 長江三角洲土壤形成特點
長江三角洲地區的土壤形成發育深受氣候、地形地貌、水文地質、成土母質、生物和人為作用等因素影響。
1.1.1 氣候
長江三角洲地區位于我國東部北亞熱帶和中亞熱帶區，屬于季風氣候區，跨越緯度較大，年平均氣溫為16.3～18.5℃，由北而南增加，≥10℃積溫在4600～5300℃；全年日照時數在1838.6～2345.5h；年降水量在787～1529mm，雨量充沛（國家統計局國際統計信息中心，2005）。水熱豐富的條件有利于生物、生物化學和化學等風化作用進行。水的解離度是決定化學風化的主要因素之一，在潮濕地區它隨溫度升高而增加。在0℃時為1.7，18℃時為2.4，34℃時為4.5，50℃時為9.0，小于0℃時趨于停止。長江三角洲地區北亞熱帶部分20cm深土層年平均地溫為16.0～19.2℃，土壤水的解離度大約為3.0～3.5，長江三角洲中亞熱帶部分20cm深土層年平均地溫為18.6～20.5℃，土壤水解離度大約為3.4～3.7。因此在化學風化強度上，長江三角洲中亞熱帶部分略大于長江三角洲北亞熱帶部分，進而影響了土壤的地帶性分布，一般在北亞熱帶部分主要為黃棕壤，中亞熱帶部分為紅壤（全國土壤普查辦公室，1998）。
1.1.2 地貌水文
長江三角洲地區的地形地貌比較復雜，有山地、丘陵、臺地、河流沖積平原、三角洲和濱海平原，加上人為作用的影響，形成人工農業地貌類型。地貌類型多種多樣，水文也相應發生變化，這種變化既有自然的作用，也有人為的影響。總體上以平原為主，有太湖平原、杭嘉湖平原、寧紹平原和南部的溫黃平原一部分。這些均為水網平原，外緣都有丘陵相間的濱海涂地，這些地區具有悠久的水稻種植歷史，因此這些水網平原是長江三角洲地區水稻土的主要分布區域。南部和西部有一些山體不大的山地和丘陵，浙江境內主要有天臺山脈和天目山脈，天臺山脈入海后出露部分即為舟山群島，江蘇省境內有寧鎮山脈、茅山山脈和宜溧山地等，海拔大多在600m以下，整個長江三角洲最高峰為西天目山，海拔1547m。長江三角洲絕大部分為水網平原，水系發達，主要有長江水系和太湖水系（沈新國，2001）。
1.1.3 成土母（巖）質
母巖、母質是土壤形成發育的物質基礎，它直接影響土壤質地、礦物組成與土層薄厚。長江、珠江三角洲及香港地區成土母巖、母質頗為復雜。
（1）山丘臺地區
山丘臺地區的土壤母質主要是各種巖石風化物的殘積體和坡積體。長江三角洲天目山、莫干山一帶和浙皖界嶺，大部分為中生代碎屑中酸性火山巖和花崗巖侵入體。浙東丘陵山地，地層主要是由中生代火山巖系的流紋巖、凝灰巖和火山角礫巖等組成，其中以流紋巖為主。寧鎮山脈西端，花崗閃長巖分布廣泛、蘇州西面的天平山一帶，花崗巖成片分布。火山噴發堆積母質廣泛分布于盱眙、六合、江寧等地，形成玄武巖剝蝕構造丘陵區。頁巖和紫色砂頁巖坡積型母質在寧鎮山脈和茅山山脈零星分布；長江兩岸的丘陵崗地局部分布有晚更新統下蜀黃土部分（江蘇省土壤普查辦公室，1995；浙江省土壤普查辦公室，1994）。江蘇宜興、溧陽南部，無錫、蘇州一帶的低山丘陵和浙江舟山、杭州一帶有第四紀紅土少量分布。
（2）河流沖積平原區
河流沖積母質廣泛分布于長江三角洲地區的大江、大河下游沖積平原和河谷盆地，由各大河流懸運泥沙沉積形成。河床兩側的近代沖積層大部分為細砂，并且離河床越遠，質地越細，是河谷盆地和河谷平原地區的主要成土母質。因地處河流下游，地面開闊，沉積物深厚肥沃。但各河道流經的路程、范圍、地域、坡降、流量和含泥沙量等不同，致使沉積物的質地、厚度及養分有一定的差異。共同點是沉積層理明顯，各層次質地粗細與各次洪水的大小、流速等有關，地下水位隨沖積平原的地勢高低而發生變化。但有些地區由于河道變遷，如歷史上黃浦江、婁江（現瀏河）都有過變遷，因而沖積土體往往新老不一，特別是瀏河下側的沖積物，先前受江海影響較為深刻，故兼有河流與江海的交互作用。
（3）湖積平原區
湖積沉積母質主要在長江三角洲的太湖和高郵湖地區，厚約10余米。湖相沉積母質區并非全部是湖積物，也有由黃土狀物質組成的沉積型，其性狀與下蜀黃土頗為類似。太湖平原在高平原和局部山前地區是以上粉下黏沉積型為主，潛水埋深多在1m以下，淡水型；在平田地區是以黃土性沉積型為主，潛水埋深多在1m左右，為淡水型；在低平田地區是以湖積沖積型為主，潛水埋深0.5～1m，淡水型；低田地區是以湖積型為主，潛水埋深0.5m左右，淡水型；里下河稻區在邊緣及地勢較高處，土壤母質是以湖積沖積物為主的沉積型，潛水埋深1～2m，多為淡水型；在中心部位及地勢較低處則以湖積物為主的沉積型，潛水埋深0.5～1m，淡水型或少數弱礦化水型。此外，在太湖湖濱地區沿線，尚分布有深厚的近代沉積物，呈灰白色，粉砂質、透水性好，潛水埋深在1m以下，淡水型（江蘇省土壤普查辦公室，1995）。
（4）三角洲及濱海平原區
地質上，長江三角洲共經歷了6個發育階段，相應的形成了6期亞三角洲沉積體系，從西而東依次退覆疊置，均以河口砂壩為主體。自冰后期海面穩定，直至距今2000年左右，長江南北各形成古砂嘴（當地稱“崗身”）。近2000年來，南北兩岸古砂嘴之間，又形成了新的三角洲沉積平原。新三角洲沉積型母質主要分布于長江南北兩古砂嘴的外緣，海拔2～5m，潛水埋深1m左右，淡水型。一般具有二元結構的特征，下部為細砂和粉砂，上部為黏土或壤土（沈新國，2001）。海相沉積主要分布在“崗身”以東的南通、上海、嘉定、川沙、南匯等境內，中南部有寧波、臺州等地的海積平原，主要由不同時期的濱海相沉積物組成。都由貝殼和細砂組成，并雜有植物根莖、石灰結核和鐵錳結核，分選性好。近海一帶由于成陸不久，整個土體和埋深1m左右的潛水中都含有可溶鹽，潛水礦化度高。離海較遠的地區，海相沉積母質的成陸年代和耕墾改良歷史相對較長，土體趨于脫鹽過程（侯傳慶，1992）。
1.1.4 植被
長江三角洲經濟區地跨亞熱帶的中部和北部。通揚運河以北，有少數常綠闊葉林，但多數為栽培種；至長江南岸的寧鎮山脈和茅山山脈，則是含有常綠闊葉林樹的落葉闊葉林；到太湖沿岸低山丘陵和湖中島山的植被則與上述兩種類型有較大差別，已發育為典型的北亞熱帶落葉闊葉林與常綠闊葉混交林。馬尾松在北亞熱帶的低山丘陵區內也有廣泛分布。中亞熱帶宜溧山地的常綠闊葉林，浙江省北部的常綠闊葉的落葉林，西部山地及中部丘陵的常綠櫟類林、油茶樹和松林。
東部沿海及西南山地的常綠櫟類林和松杉林。濱海地帶，植被一般都比較矮小，根系較深，有耐鹽的藜科、莎草科等。植被的垂直分布明顯，一般分為三帶，如天目山南坡海拔700m以下為針、闊葉混交林，700～1000m為落葉常綠闊葉混交林，1000m以上為落葉雜木矮林（浙江省土壤普查辦公室，1994）。
1.1.5 人為因素
人類活動對土壤及其生成發育具有深刻的影響，總的來說可以分為積極因素和消極因素（浙江省土壤普查辦公室，1994；江蘇省土壤普查辦公室，1995）。積極因素方面，首先是開墾造田，興修水利，改變農田生態環境，培育水稻土。例如，在長江三角洲太湖平原，通過興修水利，使不少土壤朝有利于農業利用的方向發展，如鹽土通過種植水稻后加速了土壤淋鹽等。其次是培肥改土，加速土壤熟化。自然土壤如果不注意合理耕作及培肥改土，一經墾殖，自然肥力迅速下降。但是，通過農田基本建設，合理排灌，合理施肥，不但土壤的養分含量有所提高，而且在土體構型上也會由原來的潛育型向脫潛型或潴育型改變。再者是挖塘疊基，創造了堆疊土。長江三角洲地區的水網平原有許多圍海筑塘的現象，通過筑基、蓄水養魚，填高地面，改善土壤環境，發展桑、果等經濟作物。原來低洼沼澤的水潦地，通過人為改造和培育，形成了堆疊土。土壤從沼澤還原型向氧化型發展。消極因素方面，一方面是破壞森林生態系統，土壤遭受侵蝕，土壤肥力下降。另一方面，這個地區的城市化和農業集約化程度很好，由此導致的污染物排放進入土壤以及土地利用強度增加而引起的土壤復合障礙問題嚴重，土壤的生產力大大下降，一些地區農作物減產嚴重，土壤生態系統也被摧毀。
1.2 長江三角洲主要土壤及其分布規律
長江三角洲地區的主要土壤類型有鐵鋁土、淋溶土、初育土、半水成土、鹽堿土和人為土6個土綱、7個亞綱、12個土類和29個亞類土壤。從土壤分布的面積來看，地帶性土壤中，黃紅壤亞類在長江三角洲地區的面積最大，而水稻土則以潴育型水稻土為主，滲育型和脫潛型水稻土也有相當大面積的分布。此外，沿江和沿海地區還有較大面積的灰潮土分布。
（1）沿江地區土壤分布規律
長江南北兩側，北有老山、盱眙六低山丘陵、沿江平原、里下河低地向東延伸至濱海平原；南有寧鎮丘陵―茅山低山丘陵崗地、沿江平原。這一帶的土壤分布基本代表了長江三角洲北端的土壤類型特征。
首先以江北沿江一帶的低山丘陵，向東延伸至沿江高砂土平原、里下河低地直至濱海的土壤分布為例。在低山丘陵上主要由花崗巖、砂頁巖風化物發育的黃棕壤分布；在石灰巖山地，則主要有多種類型的石灰（巖）土分布；在地層夾層里，一旦紫色巖層裸露，還可形成紫色土，但分布面積甚小。在裸巖露出地表，可見表土覆蓋AR或AC土壤構型的石質土或粗骨土類型分布。在長江兩側，均見有白堊紀火山噴發物形成的火山口及玄武巖體，經風化成土后，形成質地輕松的類似火山灰土特征的基性巖土。及至山體周邊的丘陵崗地，常見厚層下蜀黃土沉積，發育為黃褐土，在黃褐土丘陵上直接墾為旱耕地的則為黃剛土，有的則修筑梯田，引水灌溉耕作，形成多種類型的水稻土。在江北平原一帶，可見由長江故道急流沉積形成的高砂土，具有灰潮土特征，多為旱作。在里下河低地及沿湖一帶，由于地下水位高，土壤多為灰潮土及水稻土分布，及至濱海平原則為濱海鹽土分布。在江南沿江一線，從寧鎮低山丘陵起，向東延伸經由茅山向東仍具有上述類似分布規律。例如在砂頁巖及花崗巖組成的低山丘陵上，多見黃棕壤分布，如南京東郊中山陵側就有發育較完整的黃棕壤剖面。
（2）濱海平原區土壤分布規律
長江三角洲的濱海平原區分布于南通市如東縣的掘港和三余、慈溪市和上虞市的北部、上海浦東沿海一帶。一般向外延伸直至潮間帶理論基準線，其內側緊接河網平原。地勢低平，海拔在3m左右。土壤組合分布特征與成陸年齡及地形母質的形態基本一致。主要隨沉積覆蓋先后和墾殖利用而變化，呈現由灘涂向內側平原逐漸演變的規律，并構成廣泛范圍內若干類同的土壤組合。其中內側為老江海沉積母質上發育的潴育水稻土，即以溝干泥為主的土壤組合類型；外側為早、晚、新江海沉積母質上發育的潴育水稻土和滲育水稻土，還有灰潮土和濱海鹽土等，即以黃泥（或果園黃泥）、夾砂泥（或果園夾砂泥）、鹽化土為主的土壤組合類型。以杭州灣兩岸的濱海平原為例，從海邊向內側，依次分布著：潮灘鹽土→濱海鹽土→灰潮土→（淹育水稻土）→滲育水稻土→（潴育水稻土）→砂崗（或太古塘）。越靠內側，土壤脫鹽、脫碳酸鹽及潴育化的發育越深，耕作熟化程度越高。
（3）環太湖地區土壤分布規律
環太湖地區主要是廣闊的水網平原和湖蕩平原地貌類型為主，但在蘇南溧陽、宜興一帶也有小部分丘陵崗地分布。蘇南丘陵崗地的土壤類型與沿江地區的低山丘陵土壤分布已有明顯差異，具有向南與中亞熱帶北緣相似的土壤屬性。主要為第四紀紅色黏土分布，其土壤性狀在紅色黏土的心底土中結構體表面，可見到大量灰褐色鐵錳膠斑沉積，屬棕紅壤范疇。這類分布于低丘崗地下部的黃褐土，上部的棕紅壤與石質高丘、石灰巖土低山上的黃棕壤組成復域，呈規律的分布，在溝谷中及丘陵底部，分布著多種類型的水稻土。
廣闊的水網平原和湖蕩平原，母質成因類型多樣，有湖相、河相、海相、河湖相、河海相等分布交錯；長期以來這個地區農業生產活動頻繁，受土地挖、填、整地的影響，形成了河浜縱橫交錯，水田與旱地相嵌，土壤分布在中比例尺土壤圖上，十分復雜，大部分土壤以組合圖斑出現。例如在太湖以南的杭嘉湖平原，形成了六種主要的土壤組合區域，包括：錢塘江北岸涂地區、東部古黃斑土區、中部古小粉土區、太湖南緣河塘沿岸的白土區、嘉北和菱湖的低洼青紫泥區、西苕溪一帶的斗塘平原區等。在這些土壤組合區域內部又存在著諸如階梯式、棋盤式、扇形疊置式的土壤微域分布。以低洼青紫泥區為例，在碟形洼地的邊緣，青紫泥層往往覆蓋在古黃斑土層、古小粉土層或白土層上，形成黃心青紫泥、粉心青紫泥等土種組合；在微地形較高或河浜密度較大、排水條件較優的地段，土體中古潛體上段的潴育化比較明顯，土塊面上的黃斑約占20%，稱黃斑青紫泥田，質地較輕的稱為青粉泥田。
（4）主要土壤類型的垂直分布規律
長江三角洲地區的生物氣候條件呈明顯的垂直譜，年平均氣溫隨海拔升高的遞減率在浙江北部山區每升高100m，年平均氣溫下降0.46℃，其中南坡為0.47℃，北坡為0.45℃；年降水量則隨海拔增高而增大，在高海拔的黃壤帶，大氣的彭曼干燥度年平均為0.5左右，在低海拔的紅壤帶，大氣的彭曼干燥度年平均在0.6～0.8，而在沿海島嶼飽和紅壤分布區（如舟山群島上），大氣的彭曼干燥度年平均大于1，這種異常帶譜，與各種類型土壤的形成和分布密切相關。其中以紅壤（500～600m以下）→黃壤（500～600m以上）→山地草甸土或山地黃棕壤（900～1200m）的分布較為典型。以浙江天目山為例，在海拔600m以下基本上為紅壤；土層山峪較厚，山脊較薄，質地轉黏，多為棕黃色、紅黃色，有機質分解較快，腐殖質層薄；海拔600～800m，為紅壤向山地黃壤的過渡類型；海拔800～1200m為山地黃壤，質地疏松，土層厚薄不均，多為坡積土，腐殖質層較厚，表土多為褐色至褐黑色，下層棕黃色。海拔1200m以上為山地黃棕壤和次生黃壤，由于氣溫較低，濕度較大；有機質分解慢；枯枝落葉層厚，土壤表層棕褐色，下層黃棕色至棕黃色。