東北典型黑土區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)與障礙因素診斷*

張立江，汪景寬，裴久渤，李雙異，安婷婷

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866)

·資源利用·

東北典型黑土區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)與障礙因素診斷*

張立江，汪景寬※，裴久渤，李雙異，安婷婷

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866)

研究目的：從影響耕地地力的土壤管理、理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、剖面性狀、立地條件和氣候條件等6個(gè)方面選取13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)東北典型黑土區(qū)耕地地力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并在評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行障礙因素診斷，為今后定量化分析耕地地力障礙因素提供方法。研究方法：該研究運(yùn)用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)法等方法進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)，并引入障礙度模型對(duì)影響該區(qū)域耕地地力的障礙因素進(jìn)行定量化分析。研究結(jié)果：(1)東北典型黑土區(qū)耕地地力整體呈現(xiàn)南高北低的趨勢(shì)，其中以中等地(四、五、六、七等地)為主，占研究區(qū)總耕地面積的64.47%；其次為高等地(一、二、三等地)，占研究區(qū)總耕地面積的28.31%；低等地(八、九、十等地)最少，只占研究區(qū)總耕地面積的7.22%；(2)對(duì)研究區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中耕層厚度、有機(jī)質(zhì)、有效磷、pH、灌溉能力、排澇能力6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行障礙度分析，發(fā)現(xiàn)除有效磷和pH對(duì)耕地地力障礙作用不明顯外，其他因素均有明顯障礙作用，且障礙程度呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。研究結(jié)論：(1)通過對(duì)研究區(qū)進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)，對(duì)東北典型黑土區(qū)的耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量在空間分布特征上有了全面掌握，為今后耕地的合理利用提供了依據(jù)；(2)障礙度模型的引入為分析影響耕地地力的障礙因素提供了定量化的研究方法，為耕地地力保護(hù)和提升研究提供了方法支撐。

東北典型黑土區(qū) 地力評(píng)價(jià) 障礙度模型 障礙因素 定量化

0 引言

耕地是物質(zhì)生產(chǎn)尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)資料，是文明生存和發(fā)展最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)，其變化對(duì)糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定，甚至一個(gè)國(guó)家或者地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展均有重要影響[1-4]。近幾十年來，人口增長(zhǎng)、環(huán)境惡化、耕地面積減少等因素導(dǎo)致人類與耕地的矛盾越來越明顯，耕地潛力的深層次發(fā)掘利用已經(jīng)迫在眉睫[5]。

中國(guó)耕地地力評(píng)價(jià)主要開始于1996年農(nóng)業(yè)部在全國(guó)開展10個(gè)省的耕地基礎(chǔ)地力分等定級(jí)試點(diǎn)工作，之后全國(guó)如火如荼地開展了縣級(jí)、市級(jí)、省級(jí)以及區(qū)域耕地地力評(píng)價(jià)。但是對(duì)其研究多集中在地力評(píng)價(jià)和地力提升兩方面，而基于地力評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行深入挖掘影響耕地地力障礙因素的研究較少，且基本以定性分析為主[6-8]。而且這些文章多是獨(dú)立分析各個(gè)障礙因素，沒有將各障礙因素對(duì)耕地地力的影響進(jìn)行綜合分析[9]。 障礙度模型是建立在綜合評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上的，是用來對(duì)影響事物發(fā)展的障礙因素進(jìn)行全面挖掘的一類全新數(shù)學(xué)模型，能對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)水平或者程度進(jìn)行病理診斷，理清和挖掘出對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)影響的主要障礙因子。其作為定量分析障礙因素的模型已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生態(tài)安全[10]、 城市土地利用績(jī)效評(píng)價(jià)[11]、 耕地集約利用評(píng)價(jià)[12]、 耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)[13]、工業(yè)生態(tài)安全[14]、 水資源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[15]等方面展開廣泛研究并且取得了豐碩成果，但在耕地地力評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較少。因此，該研究試圖利用該模型對(duì)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行診斷，挖掘出主要障礙因素，這對(duì)今后有針對(duì)性地進(jìn)行耕地地力提升工作將有重要意義。

東北典型黑土區(qū)(東北平原中部)不僅是中國(guó)的主要商品糧基地，而且是中國(guó)甜菜、亞麻、向日葵等經(jīng)濟(jì)作物的主產(chǎn)區(qū)和畜牧業(yè)基地[16]，是影響中國(guó)糧食安全的關(guān)鍵地帶。但是，由于多年重開發(fā)、輕保護(hù)，目前黑土區(qū)面臨嚴(yán)重的土壤侵蝕和養(yǎng)分流失等威脅，致使耕地地力逐漸下降，改造中低產(chǎn)田，培肥、提升耕地地力成為該地區(qū)亟需解決的問題[17]。基于此，該研究對(duì)該區(qū)域進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)，全面掌握該地區(qū)耕地地力現(xiàn)狀，并應(yīng)用障礙度模型對(duì)影響耕地地力的障礙因素進(jìn)行診斷，以期為該區(qū)域培肥和提升耕地地力工作提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

東北典型黑土區(qū)地處北緯42°23′～51°00′，東經(jīng)123°32′～128°19′。位于東北平原中部，縱貫黑吉遼3省，主要包括黑龍江省的嫩江縣、五大連池市等25個(gè)縣，吉林省農(nóng)安縣、梨樹縣等13個(gè)縣以及遼寧省昌圖縣在內(nèi)的共計(jì)39個(gè)縣(圖1)。土壤類型主要是黑土和少量暗棕壤。地貌類型以平原為主。東北典型黑土區(qū)位于亞洲大陸東部，大陸性強(qiáng)，冬夏溫差大，屬于溫帶季風(fēng)性氣候。可分為寒溫帶、溫帶和暖溫帶。春季大風(fēng)，干燥少雨； 夏季受東南季風(fēng)影響，濕潤(rùn)多雨； 秋季在南部海洋濕潤(rùn)氣流和西北、北部西伯利亞極地氣流影響下，常發(fā)生陰雨天氣，但風(fēng)速較春季小； 冬季西伯利亞大陸氣團(tuán)控制全區(qū)。天氣變化主要取決于西風(fēng)帶低壓槽，隨著西風(fēng)帶低壓槽自西北蒙古東移，冷空氣隨之自西北向東南推進(jìn)，氣溫急降，局部地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)和雪暴。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

在進(jìn)行采樣時(shí)充分考慮廣泛代表性、兼顧均勻性、時(shí)效一致性、數(shù)據(jù)完整性原則，兼顧土壤類型、行政區(qū)劃、地貌類型、地力水平等因素，最終共篩選出7 447個(gè)樣點(diǎn)用于典型黑土區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)。篩選出的樣點(diǎn)信息主要包括樣點(diǎn)編號(hào)、位置、采樣時(shí)間等基本信息，以及立地條件、理化性狀、耕作管理等方面數(shù)據(jù)。同時(shí)，考慮相關(guān)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性要求，根據(jù)拾漏補(bǔ)缺的原則，開展了實(shí)地補(bǔ)充調(diào)查，其中補(bǔ)充調(diào)查內(nèi)容包括：規(guī)范原調(diào)查項(xiàng)目的填寫、增加調(diào)查項(xiàng)目、完善點(diǎn)位各種養(yǎng)分資料等。

對(duì)土壤養(yǎng)分等數(shù)值型數(shù)據(jù)，采用空間插值提取的方法，為各評(píng)價(jià)單元賦值； 對(duì)灌溉能力、耕層質(zhì)地等定性因子，采用“以點(diǎn)代面”方法，將點(diǎn)位中的屬性聯(lián)入分配給評(píng)價(jià)單元圖； 地貌類型、降水量、積溫等專題圖形式的因子，則直接將專題圖與評(píng)價(jià)單元圖進(jìn)行疊加，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建指標(biāo)體系是進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，涉及土壤管理、土壤養(yǎng)分、氣候條件等各個(gè)方面。本研究應(yīng)用特爾菲法[19]， 從全國(guó)64個(gè)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)中篩選出對(duì)該區(qū)域耕地有較大影響的6類共13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。其中根據(jù)植物生長(zhǎng)規(guī)律在土壤養(yǎng)分中選出有效磷和有機(jī)質(zhì)2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)； 在土壤管理中選擇灌溉能力和排水能力2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)； 成土母質(zhì)影響土壤形成的方向、性質(zhì)和速度，并且由不同成土母質(zhì)發(fā)育而來的土壤間的養(yǎng)分、質(zhì)地、微量元素、機(jī)械構(gòu)成等都有差別，對(duì)土壤肥力影響較大。所以在理化狀況這一類中選擇pH值和質(zhì)地2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，在立地條件這一類中選擇成土母質(zhì)、地貌類型2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 研究區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其權(quán)重

目標(biāo)層準(zhǔn)則層指標(biāo)層權(quán)重東北典型黑土區(qū)耕地地力土壤管理排澇能力0.0514灌溉能力0.0718理化性質(zhì)pH值0.0589土壤質(zhì)地0.0766土壤養(yǎng)分有效磷0.0568有機(jī)質(zhì)0.0881剖面形狀剖面構(gòu)型0.0581耕層厚度0.0628有效土層厚度0.0673立地條件成土母質(zhì)0.0912地貌類型0.1003氣候條件年降水量0.1022有效積溫0.1145

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定與地力等級(jí)劃分

本次評(píng)價(jià)采用了特爾斐(Delphi)法與層次分析法(AHP)[20]相結(jié)合的方法確定權(quán)重，首先采用Delphi法，由專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)極其重要性進(jìn)行賦值。在此基礎(chǔ)上，利用層次分析法將耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)按照它們之間隸屬關(guān)系分層，然后對(duì)各層進(jìn)行相對(duì)重要性的比較，利用判斷矩陣計(jì)算得出量化關(guān)系，從而確定其權(quán)重(表1)。通過專家打分法將概念型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化同時(shí)運(yùn)用隸屬度函數(shù)將數(shù)值型指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化[19]。 利用加權(quán)求和計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)(IFI)，并利用累積頻率曲線法進(jìn)行耕地地力分等[21]， 分等標(biāo)準(zhǔn)詳見表2，共劃分為十等[22]。

表2 研究區(qū)耕地地力分等

耕地地力等級(jí)耕地地力綜合指數(shù)(IFI)耕地地力等級(jí)耕地地力綜合指數(shù)(IFI)一等>0.818464六等0.6620265～0.693314二等0.7871765～0.818464七等0.630739～0.6620265三等0.755889～0.7871765八等0.5994515～0.630739四等0.7246015～0.755889九等0.568164～0.5994515五等0.693314～0.7246015十等≤0.568164

2.3 耕地地力障礙因素診斷

該研究引入障礙度模型來定量化研究影響東北典型黑土區(qū)耕地地力的障礙因素。模型主要變量包括“因子貢獻(xiàn)率”、“指標(biāo)偏離度”和“障礙度”。其中，因子貢獻(xiàn)率(Vij)表示準(zhǔn)則層i中單項(xiàng)指標(biāo)j對(duì)評(píng)價(jià)體系的作用程度[23]， 即評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)j的權(quán)重； 指標(biāo)偏離度(Bij)表示準(zhǔn)則層i中單項(xiàng)指標(biāo)j與該指標(biāo)理想值的差距，即評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)隸屬度與1(100%)之差； 障礙度(Mij)表示第i項(xiàng)準(zhǔn)則層中第j項(xiàng)指標(biāo)對(duì)耕地地力的障礙作用程度，即障礙因素診斷的目標(biāo)與結(jié)果。計(jì)算公式如下：

Bij=1-Aij

(1)

(2)

式中，Mij—指標(biāo)障礙度；Bij—指標(biāo)偏離度；Vij—因子貢獻(xiàn)率；Aij—指標(biāo)隸屬度。按照等距法將指標(biāo)障礙度分為無障礙(0)輕度障礙(0%～10%)、中度障礙(10%～20%)和重度障礙(>20%)4個(gè)等級(jí)[23]。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地地力等級(jí)數(shù)量分析

如表3 所示，東北典型黑土區(qū)耕地地力等級(jí)中一等質(zhì)量最好，十等質(zhì)量最差。研究區(qū)總耕地面積約為825.39萬hm2，其中，以三、四、五、六等地為主，分別占總耕地面積的15.57%、15.18%、24.13%、17.59%，總計(jì)占總耕地面積的72.47%； 一、二、七、八等地所占比例相差不多，約占總耕地面積的4%～7%左右； 九、十等地面積最少，只占總耕地面積的1.19%和1.68%。

將東北典型黑土區(qū)耕地地力等級(jí)按高(一、二、三等地)、中(四、五、六、七等地)、低(八、九、十等地)分析發(fā)現(xiàn)，高等地總耕地面積為233.66萬hm2，約占總耕地面積的28.31%； 中等地總耕地面積為532.14萬hm2，約占總耕地面積的64.47%； 低等地總耕地面積約為59.58萬hm2，占總耕地面積的7.22%。

表3 東北典型黑土區(qū)耕地地力等級(jí)面積與比例

地力等級(jí)面積(萬hm2)比例(%)地力等級(jí)面積(萬hm2)比例(%)一等47.195.72七等62.487.57二等57.957.02八等35.954.36三等128.5215.57九等9.791.19四等125.2715.18十等13.841.68五等199.1724.13總計(jì)825.39100.00六等145.2217.59

圖2 東北典型黑土區(qū)耕地地力空間分布

3.2 耕地地力等級(jí)空間分布特征

從研究區(qū)耕地地力等級(jí)的空間分布來看(圖2)，高等地主要集中于五常市至昌圖縣的狹長(zhǎng)平原區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域是東北平原(松嫩平原和松遼平原)的主體，地勢(shì)平坦、土壤肥沃、水資源豐富、耕作條件好； 中等地主要分布于五常市以北至嫩江縣的廣大區(qū)域，這與該地區(qū)丘陵分布較多有關(guān)，此外有效積溫和年降水量也是導(dǎo)致該地區(qū)中等地分布較多的原因； 低等地分布較少，且分布不集中，主要分布在嫩江縣北部地區(qū)。此地區(qū)以山地為主，耕地土層薄等是導(dǎo)致地力等級(jí)低的主要原因。此外，在依安縣西部、蘭西縣西北部、公主嶺市西部均有少量分布，這可能與耕地的過度利用有關(guān)。

3.3 障礙因素診斷

運(yùn)用障礙度模型對(duì)研究區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行障礙因素診斷。由于有效積溫、降水量、土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、成土母質(zhì)、地貌類型、有效土層厚度等指標(biāo)不易于改良，因此該研究只對(duì)有機(jī)質(zhì)、有效磷、pH、灌溉能力、排澇能力和耕層厚度6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行障礙度診斷。

表4為各耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)障礙因素障礙度情況。耕層厚度主要存在輕度障礙和中度障礙，耕地面積約為703.77萬hm2，約占總耕地面積的85.26%。其中無障礙的耕地面積約為118.06萬hm2，約占總耕地面積的14.30%，主要集中分布于北安市、五大連池市和嫩江縣的大部分區(qū)域以及昌圖縣和鐵東區(qū)； 存在輕度障礙的耕地面積為321.44萬hm2，約占總耕地面積的38.94%，主要集中分布于典型黑土區(qū)北部地區(qū)的克東縣、克山縣、訥河市以及嫩江北部，中部地區(qū)的望奎縣、蘭西縣北部、呼蘭區(qū)、松北區(qū)、雙城市和賓縣等，其他地區(qū)分布較為分散(圖3a)； 存在中度障礙的耕地面積最大，耕地面積為382.33萬hm2，約占總耕地面積的46.32%，廣泛分布于克山縣以南，昌圖縣以北地區(qū)； 存在重度障礙的耕地只有非常小的比例，耕地面積約為3.56萬hm2，約占總耕地面積的0.43%，主要集中分布在農(nóng)安縣部分地區(qū)，公主嶺也有小范圍分布。

圖3 各障礙因素障礙程度空間分布特征

有機(jī)質(zhì)的障礙程度呈現(xiàn)出由北向南逐漸加重的趨勢(shì)(圖3b)。其中，有機(jī)質(zhì)無障礙的耕地面積為249.53萬hm2，占總耕地面積的30.23%，主要集中分布于海倫市-克東縣-克山縣-訥河沿線及以北地區(qū)； 存在輕度障礙的耕地面積為275.05萬hm2，占總耕地面積的33.32%，集中分布在海倫市-克東縣-克山縣-訥河沿線以南至五常市以北地區(qū)； 中度和重度障礙分別占總耕地面積的22.47%和13.97%，其中存在中度障礙的耕地主要分布在雙城市以南，昌圖縣以北地區(qū)； 而存在重度障礙的耕地則主要分布于榆樹市和德惠市以及公主嶺市以南，昌圖縣以北的廣大區(qū)域。

有效磷對(duì)耕地地力基本無障礙作用，有效磷無障礙的耕地面積占總耕地面積的92.43%； 輕度障礙的耕地占總耕地面積的7.59%，零星分布于典型黑土區(qū)的中南部地區(qū)，以公主嶺市至昌圖縣之間分布最多(圖3c)。

pH主要以輕度障礙為主，占了總耕地面積的96.68%，其他均為中度障礙，存在中度障礙的耕地主要分布在九臺(tái)市、農(nóng)安縣和梨樹縣(圖3d)。

灌溉能力無障礙的耕地面積約為67.93萬hm2，占總耕地面積的8.23%，主要分布于五常市至九臺(tái)市之間的部分區(qū)域； 存在輕度障礙的耕地，面積約為88.83萬hm2，占總耕地面積的10.76%，主要分布在克山縣與訥河縣的交界區(qū)域以及農(nóng)安縣和梨樹縣等地區(qū)； 存在中度障礙的耕地最多(圖3e)，面積約為644.46萬hm2，占總耕地面積的78.08%，空間分布特征為北部相比南部更為集中； 存在重度障礙的耕地只占總耕地面積的2.93%，零星分布在明水縣、榆樹市和昌圖縣。

排澇能力主要以輕度障礙為主(圖3f)，耕地面積約為487.61萬hm2，占總耕地面積的59.08%，其中北部區(qū)域基本都存在排澇能力輕度障礙，南部區(qū)域較為分散； 其次為中度障礙，存在中度障礙的耕地面積約為247.35萬hm2，占總耕地面積的29.97%，主要分布在梨樹縣以南地區(qū)、德惠市周邊地區(qū)以及雙城市以北至望奎縣地區(qū)，其他地區(qū)有零星分布； 其余為存在重度障礙的耕地，主要分布在梨樹縣、昌圖縣的部分區(qū)域。

4 討論

(1)該文對(duì)跨行政區(qū)東北典型黑土區(qū)的耕地地力情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，分析了研究區(qū)的耕地地力面積、比例以及各等級(jí)耕地的分布特征。同時(shí)引入障礙度模型，對(duì)影響耕地地力的障礙因素進(jìn)行診斷，分析了各障礙因素的障礙程度，在針對(duì)某種屬性的地域耕地地力評(píng)價(jià)及耕地地力障礙因素定量分析方面進(jìn)行了有益探索。

(2)東北典型黑土區(qū)土地肥沃，地勢(shì)平坦，土壤類型主要為黑土和暗棕壤，地貌類型以平原為主，因此耕地質(zhì)量較好，以中高等地為主，低等地很少。耕地地力空間分布特征可能受積溫、降水等因素影響呈現(xiàn)出南高北低的分布趨勢(shì)。已有文獻(xiàn)專門對(duì)典型黑土區(qū)研究較少，因此，該文針對(duì)東北典型黑土區(qū)進(jìn)行地力評(píng)價(jià)并研究其障礙因素對(duì)東北典型黑土區(qū)的耕地利用、保護(hù)與提升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

(3)近些年來由于連續(xù)過量施用磷肥等可能是磷在典型黑土區(qū)中含量普遍較高的原因；pH值以輕度障礙為主說明東北典型黑土區(qū)土壤酸堿化的情況不嚴(yán)重，對(duì)耕地地力影響較小； 由于人為過度開發(fā)利用、水土流失等原因容易造成耕層厚度下降，有機(jī)質(zhì)流失等問題； 灌溉能力和排澇能力障礙程度在一定程度上反映了對(duì)耕地的建設(shè)投入，對(duì)于存在較大障礙程度的耕地今后應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入。此外，該文沒有對(duì)有效積溫、年降水量、地貌類型、成土母質(zhì)、有效土層厚度、剖面構(gòu)型、土壤質(zhì)地等7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行障礙度診斷，并非這些指標(biāo)對(duì)耕地地力沒有障礙作用，而是這些障礙因素不太容易改良，且分析方法與其他指標(biāo)相同。因此該文只進(jìn)行了其他6類指標(biāo)的障礙度診斷，既是本著為地力提升服務(wù)的思想，同時(shí)也探索了耕地地力障礙因素分析方法。

(4)該文運(yùn)用障礙度模型對(duì)影響耕地地力的障礙因素進(jìn)行了綜合分析，今后可以依據(jù)障礙度診斷結(jié)果進(jìn)行耕地地力提升方面的研究。此外，深入研究障礙度模型的應(yīng)用方面，將障礙度模型與耕地地力提升相結(jié)合，挖掘出障礙因素與耕地地力提升難易程度的深層聯(lián)系，為耕地地力提升工作提供依據(jù)也將成為今后研究的熱點(diǎn)問題。

表4 研究區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)障礙因素障礙度分析

障礙障礙度(%)面積(萬hm2)比例(%)障礙程度耕層厚度0118.0614.3無0～10321.4438.94輕度10-20382.3346.32中度>203.560.43重度有機(jī)質(zhì)0249.5330.23無0～10275.0533.32輕度10-20185.522.47中度>20115.313.97重度有效磷0762.992.43無0～1062.197.53輕度10-200.30.04中度pH0～10797.9896.68輕度10-2027.43.32重度灌溉能力067.938.23無0～1088.8310.76輕度10-20644.4678.08中度>2024.172.93重度排澇能力074.218.99無0～10487.6159.08輕度10-20247.3529.97中度>2016.221.97重度

5 結(jié)論

該文通過運(yùn)用特爾斐法和模糊數(shù)學(xué)法等方法對(duì)東北典型黑土區(qū)進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)，掌握了東北典型黑土區(qū)的耕地各等級(jí)面積以及空間分布特征。同時(shí)引入障礙度模型對(duì)影響東北典型黑土區(qū)耕地地力的障礙因素進(jìn)行了定量化診斷，對(duì)今后在耕地地力方面的研究也作了展望。主要結(jié)論如下。

(1)東北典型黑土區(qū)耕地地力等級(jí)以中高等地為主，其中中等地(四、五、六、七等地)占總耕地面積的64.47%，高等地(一、二、三等地)占總耕地面積的28.31%，低等地(八、九、十等地)最少，占總耕地面積的7.22%。

(2)東北典型黑土區(qū)耕地地力空間分布特征主要表現(xiàn)為：五常市以南以高等地(一、二、三等)為主，以北以中等地(四、五、六、七等)為主，低等地(八、九、十等)耕地面積較少，在全區(qū)的西部和北端有零星分布。

(3)應(yīng)用障礙度模型對(duì)東北典型黑土區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行障礙度分析表明：有效磷對(duì)研究區(qū)耕地地力基本沒有障礙作用；pH主要為輕度障礙，而在梨樹縣、五常市等地分布少量重度障礙耕地； 耕層厚度以輕度障礙和中度障礙為主，其中輕度障礙耕地主要分布于研究區(qū)北部的克東縣、克山縣、訥河市以及嫩江北部，以及中部地區(qū)的望奎縣、蘭西縣北部、呼蘭區(qū)、松北區(qū)、雙城市和賓縣等地，中度障礙耕地廣泛分布于克山縣以南，昌圖縣以北地區(qū)； 有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)出由北向南障礙度逐漸增大的趨勢(shì)，而海倫市-克東縣-克山縣-訥河沿線及以北地區(qū)有機(jī)質(zhì)基本無障礙，雙城市以南、昌圖縣以北地區(qū)耕地主要存在中度障礙，榆樹市和德惠市以及公主嶺市以南、昌圖縣以北的廣大區(qū)域的耕地主要存在重度障礙； 灌溉能力主要以中度障礙為主，集中分布于雙城市以北地區(qū)； 排澇能力基本以輕度障礙為主，其次為中度障礙，主要分布于公主嶺市以南地區(qū)。

[1] 吳莉，侯西勇，徐新良.環(huán)渤海沿海區(qū)域耕地格局及影響因子分析.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2014, 30(9): 1～10

[2] 胡雁娟，段建南，徐鄒華.華容縣耕地地力評(píng)價(jià)及地力提升措施研究.經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊， 2013，(13)： 62～63， 75

[3] 熊昌盛，韋仕川，欒喬林，等.基于Moran′sI分析方法的耕地質(zhì)量空間差異研究——以廣東省廣寧縣為例.資源科學(xué), 2014，(10)： 2066～2074

[4] 周健民.我國(guó)耕地資源保護(hù)與地力提升.中國(guó)科學(xué)院院刊， 2013， 02:269～274， 263

[5] 趙亮，韋學(xué)成，黃國(guó)椅，等.喀斯特地貌區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)與分級(jí).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2013, 29(8): 232～241

[6] 王雪梅，柴仲平，武紅旗，等.阿克蘇市耕地地力評(píng)價(jià)與改良利用研究.水土保持通報(bào)， 2013, 33(1): 162～166

[7] 徐麗萍，陳曉梅，汪吉東，等.江蘇典型丘陵地區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)與改良對(duì)策——以南京市六合區(qū)為例.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012, 40(5): 333～335

[8] 李艷華，許月卿，郭洪峰.西部生態(tài)脆弱區(qū)農(nóng)用地質(zhì)量等別限制因素及提升策略研究.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2014, 35(1): 67～74

[9] 馮耀祖，耿慶龍，陳署晃，等.基于GIS的縣級(jí)耕地地力評(píng)價(jià)及土壤障礙因素分析.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011, 48(12): 2281～2286

[10] 李春燕，南靈.陜西省土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)及障礙因子診斷.中國(guó)土地科學(xué)， 2015, 29(4): 72～81

[11]周曉飛，雷國(guó)平，徐珊.城市土地利用績(jī)效評(píng)價(jià)及障礙度診斷——以哈爾濱市為例.水土保持研究， 2012, 19(2): 126～130

[12]倪超，楊勝天.黑龍江省耕地集約利用評(píng)價(jià)及障礙因素診斷.干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2014, 28(12): 32～37

[13]張銳，劉友兆.我國(guó)耕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)及障礙因子診斷.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2013, 22(7): 945～951

[14]張風(fēng)麗，龔新蜀.新疆工業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)及障礙因子診斷.企業(yè)經(jīng)濟(jì)， 2013， 06： 15～20

[15]孫才志，董璐，鄭德鳳.中國(guó)農(nóng)村水貧困風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、障礙因子及阻力類型分析.資源科學(xué)， 2014， 05： 895～905

[16]劉丙友.典型黑土區(qū)土壤退化及可持續(xù)利用問題探討.中國(guó)水土保持， 2003， 12： 31～32

[17]張興義，張少良，劉爽，等.嚴(yán)重侵蝕退化黑土農(nóng)田地力快速提升技術(shù)研究.水土保持研究， 2010, 17(4): 1～5

[18]蔡立群，張仁陟，羅珠珠，等.基于GIS的定西市安定區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)研究.干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2011, 25(12): 145～150

[19]閆一凡，劉建立，張佳寶.耕地地力評(píng)價(jià)方法及模型分析.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2014, 30(5): 204～210

[20]鄭紅曉，張紅方.基于地力評(píng)價(jià)的耕地利用類型分區(qū)研究——以沁陽(yáng)市為例.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2015, 36(5): 132～137

[21]王瑞燕，趙庚星，李濤，等.GIS支持下的耕地地力等級(jí)評(píng)價(jià).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2004, 20(1): 307～310

[22]關(guān)于全國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)情況的公報(bào).中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部公報(bào)，2015

[23]秦偉霞，王新闖，馬守臣，等.基于功能分區(qū)的土地生態(tài)質(zhì)量障礙因子診斷——以新鄉(xiāng)市為例.水土保持研究， 2015, 22(4): 148～154

EVALUATION OF CULTIVATED LAND FERTILITY AND ITS OBSTACLE FACTORES DIAGNOSIS IN THE TYPICAL BLACK SOIL AREA OF NORTHEAST CHINA*

Zhang Lijiang，Wang Jingkuan※，Pei Jiubo，Li Shuangyi，An Tingting

(College of Land and Environment, Shenyang Agriculture University, Shenyang，Liaoning 110866,China)

This paper selected 13 evaluation indicators from the six aspects influencing cultivated land fertility, i.e., the soil management, physical and chemical properties, soil nutrient, soil profile character, site conditions and climate conditions to evaluate the fertility of cultivated land in typical northeast black soil area comprehensively, and then analyzed the obstacle factors on the basis of the evaluation using the methods such as Analytic Hierarchy Process (AHP) , fuzzy mathematics method, and obstacle degree model. The results showed that: (1) The cultivated land fertility of the typical black soil area of northeast China overall was low in north and high in south area. The level of cultivated land in the typical northeast black soil area was mainly middle (from fourth level to the seventh level), which accounted for 64.47% of the total cultivated land. While the high level cultivated land accounted for 28.31% of the total cultivated land; the area of the low level cultivated land accounted for 7.22% of the total cultivated land. (2)By analyzing the obstacle degree of the six indexes, i.e., the thickness of the middle layer cultivated land, organic matter, available P, pH value, irrigation, drainage in the study area, the effects of available p and pH were not obvious in typical black soil area. However, the other four factors had significant influences. It concluded that: the spatial distribution characteristics of the quantity and quality of the cultivated land in typical black soil of northeast area were found, which provided a basis for the rational utilization of cultivated land in the future. The obstacle degree model which was introduced in the research provided a quantitative analysis method in the cultivated land fertility protection and promotion in the future.

typical black soil area in northeast China; evaluation of cultivated land fertility; obstacle degree model; obstacle factors; quantitative

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170117

2016-06-24 作者簡(jiǎn)介：張立江(1989—)，男，河北邢臺(tái)人，碩士。研究方向：土地資源管理與保護(hù)。※通訊作者：汪景寬(1963—)，男，遼寧丹東人，教授、博士生導(dǎo)師。研究方向：土壤肥力和土地資源管理。Email：j-kwang@163.com *資助項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部耕地質(zhì)量保護(hù)項(xiàng)目“東北黑土區(qū)耕地地力數(shù)據(jù)匯總及評(píng)價(jià)”； 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“東北地區(qū)主要旱田土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)演變、平衡點(diǎn)預(yù)測(cè)及固碳潛力估算”(41171237)

S155.2+7;F

A

1005-9121[2017]01110-08