合水縣耕地地力評價研究

王巧菊，楊子凡，高建軍，侯啟輝，王永昌

（1.甘肅省合水縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 合水 7454002.甘肅省合水縣國土資源局，甘肅 合水 745400）

合水縣耕地地力評價研究

王巧菊1，楊子凡2，高建軍1，侯啟輝1，王永昌1

（1.甘肅省合水縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 合水 7454002.甘肅省合水縣國土資源局，甘肅 合水 745400）

利用圖層疊加求交的方法，把合水縣土壤圖、農(nóng)用地地塊圖和行政區(qū)劃圖疊加求交，得到5 487個評價單元。選取2012年≥10℃積溫、年降水量、有機(jī)質(zhì)、有效磷、耕層厚度、剖面構(gòu)型、地貌類型、坡向和坡度作為評價指標(biāo)，采用層次分析法建立層次分析模型，采用特爾斐法和隸屬函數(shù)擬合法確定各評價指標(biāo)的隸屬度和隸屬函數(shù)，最后使用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)加法模型計算耕地地力綜合指數(shù)IFI，通過IFI大小來劃分合水縣耕地地力等級。結(jié)果一等地綜合評價指數(shù)IFI＞0.920 0，占耕地總面積的2.71%；二等地IFI為0.920 0～0.885 0，占16.93%；三等地IFI為0.885 0～0.725 0，占45.58%；四等地IFI為0.725 0～0.625 0，占26.82%；五等地IFI＜0.625 0，占7.96%。

耕地地力；評價研究；合水縣

耕地質(zhì)量是決定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量的基礎(chǔ)，也是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。開展耕地地力評價是摸清耕地質(zhì)量、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)投入管理、提高農(nóng)業(yè)科技含量、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、提高農(nóng)民收入的重要途徑［1］。合水縣耕地質(zhì)量整體偏差，土壤退化、水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致耕地后備資源不足，耕地危機(jī)日趨嚴(yán)重，因此，及時開展縣域耕地地力評價對合理利用耕地、切實保護(hù)耕地具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

合水縣位于甘肅省東部，東鄰陜西省富縣，西與西峰區(qū)、慶城縣相連，南與寧縣接壤，北靠華池縣及陜西省志丹縣。縣轄8鄉(xiāng)4鎮(zhèn)，總面積2941.78 km2，總?cè)丝?7.00萬人，其中農(nóng)業(yè)人口14.75萬人。地勢溝壑相間，東北高，西南低，子午嶺縱貫?zāi)媳薄＞硟?nèi)年均氣溫7.4～9.1℃，≥10℃年均積溫2 990℃左右，年蒸發(fā)量1 460.2～1 592.5 mm，年降水量560.0 mm，無霜期151～160 d，大陸性氣候明顯，冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)。四季分明，冬冷漫長，夏熱短促，春季少雨，干燥多風(fēng)。全縣現(xiàn)有土壤種類32種，以黃綿土、灰棉土和黑壚土為主，主要成土母質(zhì)有午城黃土、離石黃土、馬蘭黃土等。

2 研究方法

2.1 評價單元的劃分

評價單元是耕地地力評價的對象，是由耕地構(gòu)成因素組成的綜合體，是性質(zhì)均一的單元；不同評價單元之間既有差異性，又有可比性。評價單元的劃分方法是根據(jù)《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》和合水縣實際情況，選用《合水縣土壤圖》、《合水農(nóng)用地地塊圖》及《合水縣行政區(qū)劃圖》疊置求交［2］。其中土壤類型劃分到土種，農(nóng)業(yè)地類型劃分到二級利用類型，行政區(qū)劃劃分到行政村級。疊置求交工具使用《縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)》，經(jīng)該系統(tǒng)計算全縣共生成5487個管理單元，其中面積最小的管理單元為5 002.10 m2，面積最大的為2 511 979.42 m2，平均面積51256.47m2。

2.2 評價指標(biāo)的選取

針對影響合水縣耕地地力的主要因素，按照《全國耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》，共建立有效選取指標(biāo)16個，分別為無霜期、≥10℃積溫、年降水量、pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、有效磷、質(zhì)地、成土母質(zhì)、耕層厚度、有效土層厚度、地貌類型、坡向、坡度和海拔。備選指標(biāo)確定后，由專家組充分考慮區(qū)域特征、影響程度和數(shù)據(jù)資料來源的可靠性等條件，反復(fù)商討和反饋，從中選取9個指標(biāo)作為合水縣耕地地力評價指標(biāo)（表1）。

表1 合水縣耕地地力評價指標(biāo)體系

2.3 建立層次分析模型

根據(jù)選取的9個評價因子的屬性和特點，將其分別歸入到氣候條件、立地條件、剖面性狀、耕層養(yǎng)分狀況4個準(zhǔn)則層中，構(gòu)造合水縣耕地地力評價層次分析模型（圖1）。

圖1 合水縣耕地地力評價層次分析模型

針對各準(zhǔn)則層及指標(biāo)層各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，由9位專家通過特爾斐法給出數(shù)量化的評估來區(qū)分各準(zhǔn)則層、各指標(biāo)之間相對重要性，并由系統(tǒng)計算出各準(zhǔn)則層、各指標(biāo)的權(quán)重［3］。

2.4 計算權(quán)重值

在合水縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中（以下簡稱系統(tǒng)），系統(tǒng)將直接根據(jù)所構(gòu)建的層次分析模型，首先計算出各判別矩陣的權(quán)重，然后計算同一層次所有因素對于總目標(biāo)相對排序的權(quán)值，即進(jìn)行層次總排序，最終所得到的組合權(quán)重即為各耕地地力評價因子的權(quán)重值（表2）［4］。

表2 各個因素的組合權(quán)重結(jié)果

表3 各定量指標(biāo)的隸屬函數(shù)類型

由層次分析結(jié)果和各指標(biāo)權(quán)重值可以看出，各評價因子對合水縣耕地地力影響程度從大到小依次為地貌類型、≥10℃積溫、坡度、剖面構(gòu)型、年降水量、有機(jī)質(zhì)、坡向、耕層厚度、有效磷。

2.5 確定各指標(biāo)隸屬函數(shù)和隸屬度

對于土壤剖面構(gòu)型、地貌類型、坡向等概念型指標(biāo)，采用專家打分法建立概念性隸屬函數(shù)，由專家直接給出隸屬度。對定量指標(biāo)可通過隸屬函數(shù)擬合法，經(jīng)過歸納、反饋、逐步收縮、集中，從而建立各指標(biāo)的隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)擬合是以評價指標(biāo)體系中專家打分結(jié)果為依據(jù)（表3）。

2.6 計算耕地地力綜合指數(shù)

合水縣耕地地力評價是采用加法模型計算耕地地力綜合指數(shù)來劃分耕地地力等級。耕地地力綜合指數(shù)［5］（Integrated Fertility Index）是在當(dāng)前管理水平下，對土壤本身特性、自然條件和基礎(chǔ)設(shè)施水平等要素通過量化，建立層次分析模型和隸屬函數(shù)模型，再計算各層次模型和影響因素的權(quán)重，最后根據(jù)公式計算參評因素對耕地地力的貢獻(xiàn)率，即耕地地力綜合指數(shù)IFI，通過該值大小來劃分耕地地力等級。

加法模型是將所有參評因素的單因素評價指數(shù)相加得到耕地地力綜合指數(shù)，其函數(shù)關(guān)系式為

式中IFI代表耕地地力綜合指數(shù)，fi代表第i個因素評語（隸屬度）；Ci代表第i個因素的組合權(quán)重，即該參評因素對耕地地力的貢獻(xiàn)率［6～7］。

將耕地地力評價單元導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)首先用加法模型計算得到每個管理單元的IFI，然后采用累積曲線分級法［8］來劃分耕地地力等級。不同地力等級IFI區(qū)間見表4，合水縣耕地地力等級見圖2。

表4 合水縣耕地地力等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖2 合水縣耕地地力等級

3 結(jié)果與分析

一等地綜合評價指數(shù)IFI＞0.920 0，共137個評價單元，面積為943.06 hm2，占總耕地面積的2.71%，土地利用類型為旱地，主要土屬類型為覆蓋黑壚土。地貌類型全部為黃土塬區(qū)，成土母質(zhì)主要為馬蘭黃土，耕層質(zhì)地主要是中壤，主要質(zhì)地構(gòu)型為均質(zhì)中壤，剖面構(gòu)型主要為A11-A12-A-Ab-B構(gòu)型，坡向主要為平地和東南向。

二等地綜合評價指數(shù)IFI在0.885 0～0.920 0，共558個評價單元，耕地面積5 879.91 hm2，占總耕地面積的16.93%，土地利用類型為旱地，主要土屬類型為覆蓋黑壚土和黑壚土，主要分布在合水縣西南部的肖咀鄉(xiāng)、西華池鎮(zhèn)、吉峴鄉(xiāng)、段家集鄉(xiāng)和店子鄉(xiāng)。地貌類型為黃土塬區(qū)，成土母質(zhì)主要為馬蘭黃土母質(zhì)和離石黃土母質(zhì)，耕層質(zhì)地主要是中壤，主要質(zhì)地構(gòu)型為均質(zhì)中壤，剖面構(gòu)型有A11-A12-A-Ab-B、A11-A12-ABk-Bk。

三等地綜合評價指數(shù)IFI在0.725 0～0.885 0，共2 480個評價單元，耕地面積15 835.44 hm2，占總耕地面積的45.58%，在合水縣耕地面積中分布最廣，土地利用類型為旱地，主要土屬類型為灰墡土、淤積土、黑壚土及覆蓋黑壚土，主要地貌類型為黃土塬區(qū)和河谷區(qū)，主要成土母質(zhì)為離石黃土母質(zhì)、沖積、洪積母質(zhì)和馬蘭黃土母質(zhì)，耕層土壤質(zhì)地主要為中壤，質(zhì)地構(gòu)型以均質(zhì)中壤和黏底中壤為主，主要剖面構(gòu)型以A11-AC-C-D、A11-A12-C2、A11-A12-ABk-Bk為主。

表5 合水縣各等級耕地主要指標(biāo)平均值

四等地綜合評價指數(shù)IFI在0.625 0～0.725 0，共1 613個評價單元，耕地面積9 316.1 hm2，占總耕地面積的26.82%，主要土地利用類型為旱地，主要土屬類型為灰墡土、淤積土和黑壚土。主要地貌類型為黃土溝壑區(qū)和河谷區(qū)，主要成土母質(zhì)為離石黃土母質(zhì)、馬蘭黃土母質(zhì)和沖積、洪積母質(zhì)，主要耕層土壤質(zhì)地為輕壤和中壤，質(zhì)地構(gòu)型以均質(zhì)中壤為主和黏身中壤，主要剖面構(gòu)型以A11-AC-C-D、A11-AC-C、A11-A12-C2為主。

五等地綜合評價指數(shù)IFI＜0.625 0，共699個評價單元，耕地面積2 764.47 hm2，占總耕地面積的7.96%，主要土地利用類型為旱地，土屬類型為灰褐墡土和灰墡土。主要地貌類型為黃土溝壑區(qū)，成土母質(zhì)主要為離石黃土母質(zhì)，耕層土壤質(zhì)地主要為輕壤和中壤，質(zhì)地構(gòu)型以均質(zhì)中壤和黏身中壤為主，剖面構(gòu)型以A11-AC-C、A11-AC-C-D為主（表5）。

4 小結(jié)與討論

1）合水縣一等地主要分布在縣內(nèi)西南部黃土高原溝壑區(qū)的塬面坳地，該區(qū)地勢平坦，地面平整，養(yǎng)分含量較高，土層深厚，質(zhì)地適中、通透性好，保水保肥性能強(qiáng)，是全縣生產(chǎn)水平最高的農(nóng)業(yè)區(qū)。合水縣一等地面積少，僅占耕地總面積的2.71%，因此要合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)布局，適宜種植高原夏菜、瓜果等特色高產(chǎn)作物，養(yǎng)好用好一等地。二等地區(qū)域耕地土層深厚、疏松，貯水保肥性較好，理化性狀良好，占耕地總面積的16.93%，為合水縣高產(chǎn)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)適宜發(fā)展蘋果等特色產(chǎn)業(yè)，同時也是優(yōu)質(zhì)糧油作物的重要產(chǎn)地。三等地主要分布在合水縣西南部的黃土塬區(qū)及河谷區(qū)，土壤光、熱、水、土條件適中，理化性狀較好，有水土流失現(xiàn)象，土壤保水保肥能力較差。三等地分布面積最廣，是保證合水縣糧食安全的重要基地，應(yīng)繼續(xù)改良土壤理化性狀，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，有效治理水土流失，提高三等地保水保肥能力和綜合地力。四等地主要分布在合水縣西南部的黃土溝壑區(qū)及東北部的河谷區(qū)，占耕地面積的26.82%。該區(qū)地形復(fù)雜，地貌條件差，溝深坡陡，植被稀疏，土壤保水保肥能力差，水土流失嚴(yán)重。五等地主要分布在西部的黃土溝壑區(qū)和東北的河谷區(qū)，占耕地總面積的7.96%。該區(qū)積溫低，土層淺薄，土壤肥力低，耕作條件差，耕地撂荒嚴(yán)重，宜退耕還林還草，發(fā)展畜牧業(yè)。

2）從各等級的分布地域特征可以看出，合水縣耕地地力等級高低與地貌類型、土壤類型存在著密切的關(guān)系，呈現(xiàn)明顯的地域分布規(guī)律。即隨著耕地地力等級的降低，地貌類型呈現(xiàn)黃土塬區(qū)—河谷區(qū)—黃土溝壑區(qū)的變化趨勢，土壤類型由黑壚土、黃綿土向著潮土逐漸過渡。另外，地域積溫差異也是造成耕地地力等級變化的重要因子。

［1］魯明星，賀立源，吳禮樹.我國耕地地力評價研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境，2006（6）：212-217.

［2］楊子凡.基于縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)的耕地地力評價與配方施肥研究—以合水縣為例［D］.蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［3］王建國，楊林章，單艷紅.模糊數(shù)學(xué)在土壤質(zhì)量評價中的應(yīng)用研究［J］.土壤學(xué)報，2001，38（2）：176-185.

［4］魯明星.湖北省區(qū)域耕地地力評價及其應(yīng)用研究［M］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［5］徐宏，楊子凡，劉海娥，等.基于縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)的文縣紋黨適宜性布局研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2012（6）：22-24.

［6］朱明.基于GIS的鹿邑縣耕地地力評價及土壤養(yǎng)分空間特征分析［M］.開封：河南大學(xué)出版社，2011.

［7］董博，江晶，郭天文，等.鎮(zhèn)原縣玉米生態(tài)適宜性評價及種植區(qū)劃［J］.土壤通報，2013，44（3）：526-531.

［8］朱海媛，陳英，郭天文，等.基于GIS的莊浪縣耕地地力評價［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2011（6）：50-52.

（本文責(zé)編：王顥）

Heshui County's Farmland Fertility Evaluation

WANG Qiao-ju1，YANG Zi-fan2，GAO Jian-jun1，HOU Qi-hui1，WANG Yong-chang1
（1.Heshui Agricultural Technology Extension Center，Heshui Gansu 745400，China；2.Heshui bureau of land and resources，Heshui Gansu 745400，China）

By using the method of the layer stack intersection，put the soil map，agricultural land block diagram and the administrative zoning map of the Heshui county superposition of intersection to get 5 4 8 7 evaluation units.The accumulated temperature≥10℃，annual precipitation，the organic matter，the effective phosphorus，top layer thickness，profile configuration，geomorphic types，slope aspect and degree were selected to be the evaluation index，using analytic hierarchy process to establish the analytic hierarchy model，Delphi method and membership function fitting method to get membership and membership function of each evaluation index.Finally，using cultivated land resource management information system of the county additive model to calculate IFI，according to the number of IFI to divide the farmland productivity level of Heshui county.The first-grade arable land IFI is bigger than 0.920 0，accounting for the total area of cultivated land 2.71%；The second-grade arable land IFI is 0.920 0～0.885 0，accounting for the total area of cultivated land 16.93%；The third-grade arable land IFI is 0.885 0～0.725 0，accounting for the total area of cultivated land 45.58%；The fourth-grade arable land IFI is 0.725 0～0.625 0，accounting for the total area of cultivated land 26.82%；The fifth-grade arable land IFI is smaller than 0.625 0，accounting for the total area of cultivated land 7.96%.

Cultivated land fertility；Evaluation；Heshui counties

S158

A

1001-1463（2014）08-0021-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.08.009

2014-05-23

甘肅省科技支撐計劃項目（1104NKCA093）

王巧菊（1974—），女，甘肅合水人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：337698302@qq.com執(zhí)筆人：楊子凡