农业地质研究现状及未来发展方向的思考

摘  要  通过对历年来湖南农业地质工作的发展过程和研究内容，以及农业自然资源开发利用现状，初步分析探讨了农业地质研究的主要内容与影响农业经济发展的内在联系，提出了农业地质工作首要任务是解决现有突出的而“农学”中无法解决的影响农业经济发展的地质地球化学问题。并结合某一区域“专属性”的自然资源优势，提出开展“资源-产业-新农村”相互促进、相互依赖的有利于农业经济持续发展的农业地质综合调查评价模式，为从根本上解决“三农”问题和“乡村振兴规划”提供科学依据。同时对农业地质研究内容和发展方向进行了展望。

关键词   农业地质;农业经济;研究方向;湖南

中图文分类号：P59文献标识码：A

Current Situation and Future Development of Agricultural Geology

—Take Hunan Agricultural Geology as an Example

Chen Hailong

（Hunan Institute of Nonferrous Geological Exploration， Changsha Hunan 410015）

Abstract： Based on the development process and research content of agricultural geology work in Hunan Province over the years， as well as the status quo of the development and utilization of agricultural natural resources， the internal relationship between the main contents of agricultural geological research and the development of agricultural economy was preliminarily analyzed and discussed. It was proposed that the primary task of agricultural geological work was to solve the existing outstanding problems which could not be solved in "agronomy" The geological and geochemical problems are discussed. Combined with the special natural resources advantages of a certain region， this paper puts forward a comprehensive investigation and evaluation mode of agricultural geology， which is conducive to the sustainable development of agricultural economy and is mutually promoted and interdependent by “resources industry new countryside”. It provides scientific basis for fundamentally solving the problems of “agriculture， rural areas and farmers” and “Rural Revitalization Plan”. At the same time， the research content and development direction of agricultural geology are prospected.

Keywords： agricultural geology; agricultural economy; research direction; Hunan

0  引言

農业地质学是一门新兴的边缘学科，自从19世纪中叶法鲁（F.A.Fellow）和李希霍芬（F.V.Richthofen）最早提出农业地质一词以来，直到目前还没有一个完整的科学定义。早期主要研究农业经营和农学中所遇到的地质问题。20世纪50年代后，随着全球人口、资源、环境问题的日益突出，农业地质逐渐列入环境地质或生态地质范畴。我国农业地质工作起步晚，在20世纪80年代前，主要集中在为农业服务的区域地质、区域水文地质、矿物农药、矿物肥料等矿产勘查等传统地质领域。80年代发展为以岩石、土壤等农业背景条件为对象的农业地质研究，探讨名特优农作物的不同地质背景及其与某些地球化学元素的关系，以及增产途径。90年代来，为建设可持续发展的农业经济和良好的生态环境，逐渐形成了生态农业地质学。

从上述农业地质发展过程来看，虽然不同时期有不同的研究任务和内容，但其核心目的只有一个，那就是为农业经济和社会发展服务。然而，从国内外研究现状来看，围绕这一根本目的，仍然存在较大问题。比如，目前研究较多的“农产品品质与地质地球化学背景”关系方面，还只停留在“优良品质”与“地质背景”的对应关系上，没有查明影响其品质的真正原因;农作物 “营养微量元素”与人类健康方面，只局限在“查明”存在这些潜力，实际作用有多大，不得而知;生态地球化学异常（地方性疾病、农作物病虫害等）产生的根源等诸多方面研究程度远远不够。尤其是在农业地质学揭示的优质自然资源与农业经济发展等各环节要素之间的内在联系研究涉及不多。本文以湖南省农业地质工作情况为例，对农业地质研究内容和方向进行探讨，以期为解决农业地质工作存在的一些问题提供解题参考。

1  湖南农业地质工作简述

湖南农业地质据不完全统计早在80年代就已经开始。90年代以后，农业地质研究异常活跃，主要工作有以下几个方面：

（1）80-90年代，湖南农业地质工作分别完成了全省范围内名特优农产品地质体土壤类型研究[1-3]和名优特农产品地质地球化学背景的调研[4-6]以及新型农用矿产资源应用的试验研究[5-6]等。这些工作充分说明了名特优农产品与地质背景关系密切[1-7]，同时，证实了新型农用矿产资源应用效果明显。

（2）2003-2006年，中国地质调查局、湖南省国土资源厅联合组建湖南省洞庭湖区生态地球化学调查项目部，在长沙、株洲、湘潭、岳阳、益阳、常德等六个地区，在4万km2范围内开展了：①1：25万多目标地球化学调查;②区域生态地球化学评价;③局部生态地球化学评价;④总体综合评价。为湖南省国民经济和社会发展提供了地球化学基础资料和决策依据。

（3）2011年-至今，由中央财政和省财政共同出资，分别开展了 “1：25万多目标地球化学调查”和 “1：5万土地质量调查”项目。为湖南土地质量环境评价、土地质量管理等，提供了地球化学基础资料。

总之，湖南农业地质调查充分说明了名特优农产品与地质背景存在密切关系;部分地球化学调查成果表明，土地优质资源潜力较大;新型农用矿产资源应用效果明显;说明农业地质调查对农业经济发展存在明显的促进作用。

2  湖南农业自然资源开发利用现状

湖南是全国农业大省之一，具有独特的地理位置，农业自然资源（水资源）丰富，有利于农业生产。由于具有独特的自然和地理条件，形成了具有鲜明特色的原产地名特优产品。据初步统计，湖南名特优农产品在80～90年代获国家（部级）和省级优质农产品多达8大类80多个品种[4]，说明湖南名特优农产品资源潜力较大，但这些农业自然经济资源没有得到充分挖掘，主要表现在以下几个方面：

（1）虽然传统名特优农产品资源丰富，许多特色农产品被列为历代皇家“贡品”[4]，但由于缺乏对名优特产品与地质地球化学背景深度研究， 高品质的农产品还是没有得到充分的挖掘，质量参差不齐。比如，某地香芋种植在白垩红层中质量最佳，由于过度追求经济效益，扩大种植范围，种植在碳酸盐岩形成的土壤中，造成质量明显下降，对品牌推广的作用适得其反等。

（2）民以食为天，食以土为本，耕地是农业之本，是最宝贵的农业资源和不可替代的生产要素[8]。耕地质量是耕地自然环境、经济状况和利用程度的综合体现，主要表现为耕地农产品质与量的可持续产出能力[8]。研究表明，湖南土壤母岩发育齐全，土壤类型较多[9]，土地生产潜力指数则分布较零散，生产潜力参差不齐[10-12]。而土壤改良、耕地合理开发利用，传统农学遇到瓶颈，为农业地质研究留下较广阔的空间。

（3）湖南山区、丘陵、平原、山间盆地广有分布，自然地理系统比较复杂，形成了具有不同圈层结构的农业生产环境。而且不同农业生产环境具有层次分明的“大气-岩-土-水-植物-人”獨立的环境系统，表现出农作物生长与之匹配的、具有鲜明地域特色农产品生产基地，应因地制宜进行开发利用。如江永县以夏层铺为界，南北气候具有明显的差异，南面的桃川盆地冬暖夏凉，有利于农作物生长，盛产香柚、香米、香芋、香姜、夏橙等多种名特优农产品与北面地区形成鲜明的对比，形成具有“专属性”的“五香”生产基地，异地而不香。

3  分析与探讨

大量的农业地质研究成果表明，农业地质调查确实能为农业经济发展起到明显的促进作用。但近20年来，大部分成果资料，并没有对农业经济产生较大的改观。当然，影响的因素很多，但从农业地质学科来讲，有以下几个方面有待进一步加强。

（1）据湖南省名特优农产品与地质背景初步调查[1-6]表明，优质农产品与地质背景地球化学背景存在密切关系，尤其是各地特色农作物生长有其独特气候条件和“专属”的地质背景。 其研究还是停留在“优良品质”与“地质背景”的对应关系上，没有查明影响其品质的深层次原因。研究表明[13]，①在同一土壤类型，其土壤地化背景相同、理化性状一致情况下，不同种类的农作物对土壤同种元素的吸收能力存在较大差异，如香芋对锌聚积系数为1.3×104，而香米为6.68×102，这说明农作物对微量元素吸收具有选择性。②相同农作物，种植在不同地区，但具有相同的地化背景，对同一元素的吸收具有相似性。比如5个地区香柚对Zn元素的聚积系数都在1.1×103～1.7×103之间变化。而在不同的地化背景、相同生产管理条件下，同一农作物的产量、品质有明显的差异。这说明不同地化背景对农作物提供不同比例的矿质元素，从而使其产量与品质发生根本变化。因此，农作物的生长对微量元素的种类有严格的要求。③湖南茶叶在不同地层中均有种植，特色各异，一般与可溶性的P和Mn关系比较密切[4]，这只从土壤中水溶性P和Mn的含量关系类推得到的结果，但从生物地球化学来讲，如果P和Mn元素与茶叶的品质有关，那么茶叶必需吸收P和Mn且达到一定的比例才使茶叶具有特殊的品质，土壤中水溶性P和Mn含量高低不是充分必要条件。所以加强地质地球化学与其品质关系的深度研究，通过深度挖掘地质背景潜力，对特殊农产品的种植进行科学规划，将会形成独特的优势产业，能大幅度提高农业经济效益，切实解决农业发展问题，同时体现了农业地质的应有的价值。

（2）微量元素与人类健康的关系研究表明[15-16]，人体中的微量元素与地壳元素丰度呈正相关，这是土壤-植物-动物-人类的生物链传递结果。现已经发现人体血液中有 60 多种化学元素，与地壳同种化学元素的分布之间具有明显的相关性[14]。如果在某一地区地壳中的化学元素浓度超出了人体所适应的正常变动范围，就可能引起病变（包括硒）。其次，许多名特优农作物由于富含“营养微量元素”具有特殊的生理功能[15-16]，但这些所谓的“营养元素”的赋存状态、含量水平高低将影响其生物效应。这些方面研究程度还是较低，只局限在“查明、可能”存在这些潜力和危害，影响有多大，怎么利用和预防等不得而知，其成果资料无法利用，说服力不够，严重影响开发力度。

（3）农作物生长与微量元素关系研究表明[17-18]，元素的丰缺对农作物的生长存在明显关系，尤其是微量元素的缺失，将造成农作物的病虫害的发生。目前农业部门解决的方法是使用“水溶性微量元素肥料[14]，如钼肥的钼酸铵、锌肥的七水硫酸锌、铁肥的硫酸亚铁、铜肥的硫酸铜等来解决。但要想从根本上解决问题，从农业地质角度来讲，必须对表生地球化学环境下的微量元素的丰缺、赋存状态、迁移形式以及生物地球化学作用等多方面研究，从而从根本上预防病虫害的发生。

（4）目前，湖南省开展了一定面积的 “多目标地球化学”和“土地质量地球化学”调查工作，通过对成土母岩-土壤-水-农作物等系统的调研，全面总结了土地质量状况，并进行了分区，虽然解决了大量的地球化学基础问题，但对于农业生产而言，还是远远不够。主要表现在以下三个方面：

①从不同级别评估工作的样品密度来看，受传统地球化学勘查的思路影响，一级评估，采样点密度1个点/km2;二级评估，采样点密度4～6个点/km2;三级评估，采样点密度8～36个点/km2;四级评估，采样点密度36～64个点/km2。一级和二级评估的采样密度不管是在环境评价方面和农业生产方面其意义还值得商榷，虽然能解决了一些地球化学基础问题，但对于农业生产而言，利用率太低。而能够解决环境和农业实际问题的三级和四级评价工作开展太少，造成农业地质研究程度不深，影响了农业地质往纵深方面发展。

②由于农作物种类不同，地球化学系统是不一样的。比如，季节性农作物主要种植在表生地球化学环境，根系发育比较浅，生产周期短;而常年生长的果树，根系发育较深，其地球化学系统也不同;其次，人类生产活动如肥料、农药等的使用、水旱交替耕作方式等都能造成地球化学环境的变化，使得农业环境的地球化学系统变得更加复杂[13]，所以，单从小比例土地质量地球化学调查来指导农业生产值得思考。另一方面，不同种类的植物对元素的吸收具有选择性、元素与元素之间具有抗拮作用等。但不管地球化学系统多么复杂，就农业生产而言，微量元素必须被作物吸收，才能起到应有的作用[13]。因此 ，加强农作物的生物地球化学研究，查明不同农作物对微量元素的敏感度，从而判别适合农作物生长的地球化学环境，将会更好的服务农业生产。

③农业地质灾害方面，研究程度不够，它直接影响农产品的产量和质量。

关于农业地质灾害其研究的程度更低，目前只停留在自然灾害和自然地质环境灾害方面。其实，自然物理化学因素和人为营力因素对环境条件的改变，对农业生产影响更直接。因为，这些环境物化条件具有连动效应，它们的改变引发一系列的表生地球化学作用，使得土壤环境向脆弱方向发展，导致生态地球化学异常的发生，同时也是某农作物病虫害产生的根源。比如，地方农业部门会经常提到果树不易结果、果小畸形、果实坚硬畸形、叶片呈现斑点和畸形等多种病态。其实际就是土壤环境向脆弱方向演变导致其灾害的发生。所以，研究农业地质灾害的发生、活动、演变的规律，从而从根本上预防某些病虫害的发生，体现农业地质的作用，能更好的为农业经济服务。

（5）农业生产环境具有复杂的圈层结构和层次分明的“大气-岩-土-水-植物-人”环境系统，涉及到“山、水、林、土（田）、村（社会活动）”自然地理系统和人类经济社会活动等多方面因素。如果单从大的自然环境来研究，有失其精准度。所以有针对性开展小范围（村、镇、山间盆地） 农业资源综合调查与农业生产的各环节要素之间的关系研究，并结合新农村建设，建立“资源-产业-新农村”相互依赖、相互作用、有利于农业经济持续发展的农业地质综合调查评价模式，来指导农业产业经济结构的布局，将更有利于农业生产和发展。这不仅符合资源开发的实际，更符合 “乡村振兴规划”和切实解决“三农”问题的需要。同时，更是乡村“空间规划”的需要。

4  结论与建议

大量的研究成果表明，不同的自然地理和地质地球化学背景环境会形成不同的农业生产环境，不同的农业生产环境有其农作物生长的“专属性”的优质资源系统。其次，人类活动会对自然环境系统发生改变。因此，农业地质工作要服务好农业经济发展，必须要克服“农学”中无法解决影响农业经济发展的地质地球化学问题，才能真正体现农业地质在农业经济发展的作用。基于上述初步分析，做出如下建议，希望能起到抛砖引玉的作用。

（1）开展不同自然地理环境系统的调研，查明不同自然地理环境与农业生产的关系，最好是结合小气候自然条件和“山、水、林、土、村”等自然资源和经济资源来开展以“村、镇、山间盆地”为单位的农业地质资源综合调查，建立“资源-产业-新农村”有利于农业持续发展的农业地质综合模式的研究，更有利于发挥农业地质作用和“乡村振兴规划”的实现，为村镇的空间规划提供具有实际性的资料。

（2）重点开展有特色的名特优农作物生长的地质地球化学背景、生物地球化学与名特优农作物品质关系的深度研究，查明影响特殊品质的真正原因和环境要求，在确保其优良品质的基础上开展推广种植范围，达到提质增效的目的。

（3）加强农業地质灾害研究，特别是土壤中元素与病虫害关系研究，切实查明不同农作物病虫害产生的根源，研究其防御措施，切实解决因大面积的病虫害造成的农产品品质下降和大幅减产的问题。

（4）加强非金属在农业应用方面的研究，开发出有针对性的土壤改良、微量元素的补给、病虫害的防御等矿物肥料、矿物农药等产品，这不仅有利于农业生产，更有利于非金属矿产的开发利用和土壤环境保护。

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*第一作者简介：陈海龙，男，1968年生，地球化学高级工程师，现主要从事地球化学理论应用研究。E-mail：  444352037 @qq.com。

收稿日期：2020-09-18; 改回日期：2020-10-26。