基于耕地資源信息系統的海口市瓊山區耕地地力評價

吳光輝，謝良商，王綏干，陳 勝，夏海洋，張冬明＊

（1.海南省農業科學院農業環境與土壤研究所，海南?？?71100；2.農業部海南耕地保育科學觀測試驗站，海南?？?71100；3.海南省耕地保育重點實驗室，海南海口571100；4.?？谑修r業技術推廣中心，海南海口570206）

基于耕地資源信息系統的?？谑协偵絽^耕地地力評價

吳光輝1，2，3，4，謝良商1，2，3，王綏干4，陳 勝4，夏海洋4，張冬明1，2，3＊

（1.海南省農業科學院農業環境與土壤研究所，海南?？?71100；2.農業部海南耕地保育科學觀測試驗站，海南海口571100；3.海南省耕地保育重點實驗室，海南?？?71100；4.海口市農業技術推廣中心，海南海口570206）

為了解海口市耕地質量狀況，并為該地區的耕地地力評價提供理論參考，以?？谑协偵絽^為例，運用縣域耕地資源管理信息系統，選取排澇能力、成土母質和耕層厚度等共12個指標構建耕地地力評價指標體系，采用模糊數學理論與層次分析法計算耕地地力綜合指數，按照累積曲線法劃分的耕地地力等級對該地區的耕地地力進行評價。結果表明：瓊山區耕地中一級地1713.05hm2，占耕地總面積的7.05%；二級地6500.50hm2，占耕地總面積的26.78%；三級地10768.03hm2，占耕地總面積的44.37%；四級地4418.12hm2，占耕地總面積的18.20%；五級地870.43hm2，占耕地總面積的3.59%。

耕地；地力評價；耕地地力綜合指數；?？?/p>

耕地地力是指在區域內立足于耕地的自身條件、自然背景狀況及耕作管理水平等要素綜合構成的耕地生產能力。耕地地力的高低主要取決于一定利用方式下耕地土壤水、肥、氣、熱的協調供應水平和能力［1］。研究耕地地力能夠為區域糧食安全生產、農業發展規劃、農業結構轉型升級、耕地保育、綠色農業及耕地資源合理配置提供科學依據。近年來，全國各地采取不同方法開展了大量有關耕地地力調查與評價方面的研究，取得了大量成果［2－7］。其采用的原理和方法基本相通，僅在選取評價指標和計算組合權重時在氣候因素、地貌類型、土壤結構與成土母質等方面的側重點有較大差異。目前，鮮見針對海南地區耕地地力評價的研究［1，8－9］，因此，筆者以位于?？谑兄心喜浚?9°31＇23.66"～20°0＇53.92" N、110°20＇8.81"～110°39＇57.99"E），且為該市土地面積最大的瓊山區（土地總面積953.3km2）為例，運用縣域耕地資源管理信息系統，構建耕地地力評價指標體系，并采用模糊數學理論與層次分析法計算地力綜合指數，根據累積曲線法劃分的耕地地力等級對瓊山區的耕地地力進行評價，為弄清該地區的耕地質量狀況，并為海口市的耕地地力評價提供理論參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源與處理

本評價涉及2693個評價單元，涵蓋菜園土、磚紅壤、潮沙泥土和水稻土4個土類，9個亞類，38個土屬，89個土種［10］?？臻g數基礎數據包括土壤圖（全國第二次土壤普查1984）、土地利用現狀圖（全國第二次土地調查2009）、行政區劃圖（國務院批復海南省海口市調整行政區劃2002），運用ArcGIS 10.0對空間基礎圖層進行圖層疊加處理［11］，生成評價管理單元圖。屬性數據包括地塊的地形地貌、土壤母質、耕層厚度、質地、排灌條件、種植制度、土壤侵蝕程度和土壤測試分析結果等，先由人工錄入Excel表格后導入數據庫。

1.2 評價指標

評價指標選遵循以下原則：1）指標對耕地地力有較大的影響，如直接影響作物產量和品質的土壤養分、影響種植結構的地貌類型。2）指標在區域內的差異性較大，保證指標的隸屬度具有差異性，有利于耕地地力等級的準確劃分。因此，如氣溫和降雨這樣在較小區域內差異不顯著的因子不宜選擇。3）指標在一定時間內不會發生較大的改變，穩定性較強，能夠更好地保證評價結果的準確性。基于此，經專家組充分討論，針對項目區地形地貌的特點，從全國耕地地力評價指標總集中選取了土壤管理、立地條件、理化性狀和剖面性狀4個準則層共12個指標構建耕地地力評價的指標體系（表1）。

表1 瓊山區耕地地力評價指標Table 1 Evaluation indexes of cultivated land fertility in Qiongshan District

1.3 耕地地力綜合指數計算與耕地地力等級劃分

采用模糊數學原理和層次分析法［12］，首先根據模糊子集和隸屬函數計算評價指標的隸屬度［13］，對于概念型指標，如地形地貌、質地和輪作制度等采用特爾菲法確定其隸屬度；其后，采用層次分析法［14］計算各評價指標的組合權重；最后，通過累積相乘法計算各評價單元的綜合指數，并利用累積頻率曲線法對耕地地力綜合指數進行分級（表2）。耕地地力綜合指數IFI的計算公式為：

其中，Fi為評價指標的隸屬度，Bi為準則層的權重，Xi為單個評價指標的權重，Ci（Bi×Xi）為兩者的組合權重［15－16］。

表2 瓊山區耕地地力等級劃分標準Table 2 The division standard of cultivated land fertility grade in Qiongshan District

2 結果與分析

2.1 耕地地力評價指標的權重

由表3可知，準則層中，理化性狀的權重最大，為0.371 5；土壤管理的權重最小，為0.170 1。組合權重最大的指標是成土母質，為0.157 9最小的是有效鋅，為0.039 3。耕層厚度與障礙層厚度的組合權重均相對較大，分別為0.100 0和0.082 0。

表3 瓊山區耕地地力評價指標的權重Table 3 Weight of cultivated land fertility evaluation indexes in Qiongshan District

2.2 不同土地利用方式耕地的地力評價

2010年瓊山區的耕地總面積為24 270.13hm2，主要利用類型（地類）及其面積分別為灌溉水田8 994.01hm2，旱地13 045.18hm2，水澆地1 230.46hm2，菜地875.86hm2，望天田124.62hm2［18］。從表4可知，旱地中主要為三級地，面積6 031.56hm2，占耕地總面積的24.85%；菜地主中主要為二級地，面積269.47hm2，占耕地總面積的1.11%；灌溉水田中主要為三級地，面積3 799.03hm2，占耕地總面積的15.65%；水澆地和望天田中主要為三級地，面積分別為689.04hm2和51.55hm2，分別占耕地總面積的2.84%和0.21%。各等級耕地中旱地分布面積最大，其次是灌溉水田。

表4 瓊山區不同地類各等級耕地的面積及其占比Table 4 Area and proportion of cultivated lands with different fertility grade in different soil types in Qiongshan District

2.3 耕地地力等級的空間分布

瓊山區耕地地力等級的空間分布具有明顯的地域性（圖示）。一級地主要分布在西部的舊州鎮、東南的大坡鎮和中部的三門坡鎮，土層深厚，復種指數較高；二級地主要分布在除甲子鎮和龍塘鎮以外的其余各鎮；三級地全區各鎮均有分布，分布面積最大的是舊州鎮，面積最小的是大坡鎮；四級地集中分布在甲子鎮、紅旗鎮和云龍鎮，其余各鎮均有少面積分布；五級地主要集中分布在甲子鎮。

2.4 不同地力等級耕地的主要屬性

從表5可知，一二級地的成土母質以玄武巖為主，四五級地則以砂頁巖為主。各等級耕地的輪作制度均以一年兩熟為主，但面積占比各不相同，四級地占比最大，為70.1%。各種養分、pH和耕層厚度的變化規律是依地力等級順序逐級降低，而障礙層厚度則呈相反的變化規律。所有等級耕地中，有效磷和有效鋅處于較豐富水平，速效鉀和有機質處于中等水平，各等級耕地土壤養分不協調。排灌能力方面，一級地較強，二級地中等，其余各等級耕地較差。

圖示 瓊山區耕地地力等級的空間分布Fig. Spatial distribution of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

表5 瓊山區各等級耕地的主要屬性指標Table 5 Main attribute indexes of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

3 總結與討論

通過構建?？谑协偵絽^耕地地力評價指標體系并計算耕地地力綜合指數，按照相應的耕地地力等級標準得出瓊山區耕地中一至五級地分別占耕地總面積的7.06%、26.78%、44.37%、18.20%和3.59%，其空間分布具有明顯的地域性。所有等級耕地中的土壤有效磷和有效鋅處于較豐富水平，速效鉀和有機質則處于中等水平，各等級耕地土壤養分不協調。

本研究所建立的評價指標體系構存在不足：一是沒有選擇全氮作為評價因子，其原因是土壤中的全氮含量和土壤有機質含量呈正相關，而根據指標選取的差異性原則，兩者不能同時作為評價指標；二是在耕地立地條件方面選擇侵蝕程度指標的科學性有待商榷。因為?？谑衅骄０屋^低且波動小，基本不存在土壤侵蝕現象，即使存在差異也不明顯，選擇這一因子違背了差異性原則；三是賦予土壤養分因子的權重過大，而容易人為改變的因子應賦予較小的權重。因為這類因子不能從本質上反應耕地屬性，若將養分過低而把立地條件和土壤管理較好的耕地評價為低等級耕地，這顯然違背了地力評價的初衷。因此，類似成土母質、地貌類型評價因子應賦予較大權重，這類因子不僅影響地力，而且影響種植制度等熱帶高效農業可持續發展瓶頸。此外，因為耕地地力最終反映在作物產量上，本研究的評價結果有待實踐驗證并矯正誤差。

［1］張冬明，卓煥福，譚麗霞，等.海南省瓊中縣耕地地力評價研究［J］.中國土壤與肥料，2014（1）：11－14.

［2］劉友兆，何 方，夏 敏，等.耕地適宜性評價專家系統的建立與應用［J］.安徽農業大學學報：自然科學版，2001，28（3）：226－230.

［3］徐夢潔，葛向東，張永勤，等.耕地可持續利用評價指標體系及評價［J］.土壤學報，2001，38（3）：275－284.

［4］何毓蓉，周紅藝，張保華，等.長江上游典型區的耕地地力與農業結構調整——以川江流域及其周邊地區為例［J］.水土保持學報，2003，17（3）：86－88.

［5］茹淑華，張寶悅，孫世友，等.河北平原土壤質量的模糊數學方法綜合評價［J］.河北農業科學，2005，9（3）：44－48.

［6］袁秀杰，趙庚星，朱雪欣.平原和丘陵區耕地地力評價及其指標體系銜接研究［J］.農業工程學報，2008，4 （7）：65－71.

［7］馮耀祖，耿慶龍，陳署晃，等.基于GIS的縣級耕地地力評價及土壤障礙因素的分析［J］.新疆農業科學，2011，48（12）：2281－2288.

［8］王晶晶.海南墾區耕地地力評價研究［D］.?？冢汉Ｄ洗髮W，2010.

［9］王登峰，魏志遠，呂烈武，等.基于FMT－AHP的海南澄邁縣耕地地力評價研究［J］.熱帶作物學報，2012，33（11）：1966－1970.

［10］瓊山縣農業局.瓊山縣土壤普查報告書［M］.?？冢撼霭嬲卟辉敚?986.

［11］王良杰，趙玉國，郭 敏，等.基于GIS與模糊數學的縣級耕地地力質量評價研究［J］.土壤，2010，18（2）：229－234.

［12］魯明星，賀立源，吳禮樹，等.我國耕地地力評價研究［J］.生態環境，2006，15（4）：866－871.

［13］Silvent W.Ecological impact classification with fuzzy sets［J］.Ecological Modeling，1997，96（1）：1－10.

［14］全國農業技術推廣服務中心.耕地地力調查與質量評價［M］.北京：中國農業出版社，2006.

［15］蔡立群，張仁陟，羅珠珠，等.基于GIS的定西市安定區耕地地力評價研究［J］.干旱區資源與環境，2011 （12）：145－150.

［16］孫維俠，黃 標，楊榮清，等.長江三角洲典型地區農田土壤速效磷鉀時空演變特征及其驅動力［J］.南京大學學報，2005，41（6）：648－657.

［17］中華人民共和國農業部.NY／T309－1996全國耕地類型區、耕地地力等級劃分［S］.北京：中國標準出版社，1997.

［18］?？谑薪y計局.?？诮y計年鑒2011［M］.北京：中國統計出版社，2011.

（責任編輯：黃筑斌）

Cultivated Land Fertility Evaluation in Qiongshan District，Haikou Based on Cultivated Land Resources Information System

WU Guanghui1，2，3，4，ZHANG Dongming1，2，3，WANG Suigan4，CHEN Sheng4，XIA Haiyang4，XIE Liangshan1，2，3＊

（1.Institute of Agricultural Environment and Soil，Hainan Academy of Agricultural Sciences，Haikou，Hainan571100；2.Hainan Scientific Observation and Testing Station of Cultivated Land Preservation，Ministry of Agriculture，Haikou，Hainan571100；3.Hainan Key Laboratory of Cultivated Land Preservation，Haikou，Hainan571100；4.Haikou Center for Popularizing Agricultural Techniques，Haikou，Hainan570206，China）

The evaluation index system of cultivated land fertility includes 12evaluation indexes based on cultivated land resources management information system at county level.The grade of cultivated land fertility in Qiongsha District，Haikou is evaluated by the integrated cultivated land fertility index calculated by fuzzy mathematic theory and AHP to effectively understand cultivated land quality and provide the theoretical reference for evaluation of cultivated land fertility in Haikou.Results：The area of first－grade land，second－grade land，third－grade land，fourth－grade land and fifth－grade land is 1 713.05hm2，6 500.50hm2，10 768.03hm2，4 418.12hm2and 870.43hm2，which accounts for 7.05%，26.78%，44.37%，18.20%and 3.59%of total cultivated land area respectively.

cultivated land；soil fertility evaluation；integrated fertility index；Haikou

S159.2

A

1001－3601（2016）07－0318－0138－04

2016－05－03；2016－06－30修回

海南耕地改良關鍵技術研究與示范專項“海水倒灌農田土壤鹽漬化監測、評價和修復改良技術研究與示范推廣”（HNGDhs201501）；海南省省屬科研院所技術開發研究專項“海南農田土壤硅素化學特征研究”（KYYS－2015－12），“海南農田土壤重金屬狀況調查”（KYYS－2016－02）；農業部測土配方施肥資金補貼項目“海口市瓊山區耕地地力評價”；農業部耕地地力評價項“海南省省級耕地地力匯總評價”

吳光輝（1966－），男，農藝師，從事土壤肥料、農業新技術的引進應用與推廣工作。E－mail：purverye＠163.com

＊通訊作者：張冬明（1982－），男，副研究員，碩士，從事土壤肥料、農業新技術的引進應用與推廣工作。E－mail：dongming＿03＠163.com