高臺縣耕地地力評價

周 俊，楊子凡

(1.甘肅省張掖市耕地質量建設管理站，張掖 734000； 2.甘肅農業大學資源與環境學院，蘭州 745400)

0 引言

耕地地力是構成耕地的各種自然因素和環境條件狀況的總和，表現在耕地生產能力、產品質量高低和耕地環境狀況優劣三個方面。耕地地力不僅受氣候、地形和土壤等自然因素影響，還受農田灌排基礎設施和水土保持設施等眾多社會經濟因素的影響。高臺縣利用測土配方施肥項目數據，以“縣域耕地資源管理信息系統”為平臺，建立耕地生產潛力評價指標體系及主要種植作物的適宜性評價指標體系，開展高臺縣耕地地力評價，是提高耕地肥力，加強地力建設，促進農業穩定增產，增強農業發展后勁，加強土壤調查研究，摸清土壤類型分布、數量和質量，加大研究土壤生產潛力和限制因素的基礎支撐。

1 研究區概況

甘肅省張掖市高臺縣地處東經98°57′27″～100°06′42″，北緯39°03′50″～39°59′52″之間，位于河西走廊中部，黑河中游下段。東鄰張掖市臨澤縣，西與酒泉市、金塔縣和肅南縣明花區相連，南與肅南縣大河區接壤，北依合黎山與內蒙古阿拉善右旗相鄰。現轄3鎮6鄉， 136個行政村，總戶數4.96萬戶，總人口15.8萬人，農業戶3.42萬戶，農業人口12.9萬人。全縣總面積44.597萬hm2，其中耕地面積3.056 015萬hm2。地勢南北高、中間低，全境海拔在1 234～3 285m之間。

高臺縣屬大陸沙漠干旱型氣候，冬季寒冷、干燥，夏季干熱，春季多風，全年無霜期150d左右，多年平均降水量103mm，蒸發量2 000mm左右，年均氣溫7.4℃(其中川區7.6℃，山區4.6℃)。≥10℃ 的有效積溫3 076℃，發展農業生產具有得天獨厚的自然優勢。日照充足，熱量豐富，日照百分率為71%，太陽輻射年總量達148kcal/cm2，適宜各類北方作物生長，具備生產優質蔬菜、果品和繁育良種得天獨厚的理想溫差，也是世界最佳釀酒葡萄栽培地。高臺縣屬于內陸黑河流域，水資源比較豐富，年徑流量13.1億m3。

高臺縣土壤類型共分8個土類， 18個亞類， 40個土屬， 75個土種。主要土類是灌耕土類、潮土類、草甸土類、灰棕漠土類、灰鈣土類、風沙土類、鹽土類和沼澤土類。耕地土壤土類主要有灌耕土類、潮土類、草甸土類、灰棕漠土類和灰鈣土類。

2 研究方法

2.1 劃分評價單元

耕地地力評價單元是由對耕地質量具有關鍵影響的各土地要素組成的空間實體[1]，是耕地評價的最基本單位，具有專門特征的耕地單元，在評價系統中是用于制圖的區域； 在生產上用于實際的農事管理，是耕地地力評價的基礎。同一評價單元耕地的氣候、立地條件、剖面性狀、理化性狀、障礙因素、土壤管理基本一致； 不同單元之間，既有差異性，又有可比性。耕地地力評價就是要通過對每個評價單元的評價，確定其地力級別。

為了使評價單元空間界線及行政隸屬關系明確、面積準確，地貌類型及土壤類型一致，利用方式及耕作方法基本相同，且為了便于耕地資源的管理，使最終的評價結果不僅可應用于農業結構調整規劃、耕地質量保護和建設，還可以用于指導實際的農事操作開展測土配方施肥技術服務，采取與相關屬性數據相關聯的高臺縣土壤圖、土地利用現狀圖、行政區劃圖疊加求交以后，最終生成了高臺縣耕地資源管理單元圖，全縣共生成3.309 3萬個評價管理單元。

表1 高臺縣耕地地力評價指標體系

2.2 建立評價指標層次模型

評價指標是參與評定耕地地力等級的耕地屬性。參考農業農村部制定的耕地地力評價因子總集，并遵循重要性原則、差異性原則、穩定性原則、必要性原則、易獲取原則和精簡性原則，由高臺縣組織省市縣8名專家，采用特爾斐法，從全國66個評價指標中選取了10個指標作為高臺縣耕地地力評價指標，見表1。

針對各準則層及指標層各指標之間的相互關系，由8位專家給出數量化的評估來區分各準則層之間、各指標之間的相對重要性，并由縣域耕地資源管理信息系統計算出各準則層、各指標的權重[2-4]。

2.3 確定隸屬函數與計算權重值

對于評價指標體系中的坡度、海拔、CEC、速效鉀、有效磷、有機質、耕層厚度等數值型數據，根據其對高臺縣耕地生產潛力的影響大小， 8名專家利用模糊評價法和特爾斐法進行評分，把評分結果平均值輸入縣域耕地資源管理信息系統中利用最小二乘法擬合隸屬函數，各指標隸屬函數模型見表2。耕層鹽化隸屬度、質地和質地構型等概念性指標隸屬度由專家直接評分給出。

表2 高臺縣數值型指標隸屬函數模型

縣域耕地資源管理信息系統根據專家評分和構建的評價層次模型，計算出的各判別矩陣的權重值，然后計算同一層次所有因素對于總目標相對排序權值，即進行層次總排序，最終所得到的組合權重即為各耕地地力評價因子的權重值[5]，各指標組合權重見表3。決定高臺縣耕地質量高低的指標權重依次為：耕層鹽化、質地構型、有機質、質地、有效磷、耕層厚度、海拔、CEC、速效鉀和坡度。

表3 各指標的組合權重計算結果

2.4 計算綜合指數劃分地力等級

耕地地力綜合指數IFI[6-7]是在現有條件耕地管理水平下，對影響土壤質量狀況的因素進行量化，建立層次分析模型和隸屬函數模型，再計算各層次模型和各因素的權重，最后根據公式計算每個評價單元上的耕地地力綜合指數，通過耕地地力綜合指數值的大小，來劃分每個評價單元的耕地地力等級。耕地地力綜合指數計算公式為：

IFI=∑Fi×Ci(i=1， 2， 3，...，n)

(1)

式(1)中，Fi代表第i個指標隸屬度；Ci代表第i個指標的組合權重，即為該參評指標對耕地地力的貢獻率[8]。

圖1 高臺縣耕地地力綜合指數劃分

圖1是根據累積曲線分級法[9-10]來劃分耕地地力等級，由圖可以看出根據各單元的IFI值，由各等級起始分把全縣耕地劃分了5個等級，并匯總了不同等級的單元個數、分布面積和占比。其中，高臺縣IFI值>0.850 5為一等地，共8 548個評價單元，一等地面積1.115 74萬hm2占總耕地面積的28%；IFI值在0.850 5～0.720 0之間為二等地，共1.376 1萬個評價單元，二等地面積16 733.1hm2占總耕地面積的42%；IFI值在0.720 0～0.662 6之間為三等地，共5 792個評價單元，三等地面積5 988.2hm2占總耕地面積的15%；IFI值0.662 6～0.630 0為四等地，共3 979個評價單元，四等地面積4 377.6hm2占總耕地面積的11%；IFI值<0.630 0為五等地，共1 013個評價單元，五等地面積1 550.3hm2占總耕地面積的3.9%。

3 耕地地力等級分析

一等地主要分布在高臺縣中部和西南部地區的城關鎮、合黎鄉、巷道鄉和黑泉鄉等，土壤類型以灌耕土為主，耕層土壤質地主要是中壤和輕壤，質地構型主要是夾黏中壤。耕層土壤有機質含量平均為18.0g/kg，全氮含量平均為1.068mg/kg，堿解氮含量平均為79mg/kg，有效磷含量平均為19.3mg/kg，速效鉀含量平均為209mg/kg，CEC平均為7.49cmol/kg，pH平均為8.39。

二等地主要分布在羅城鄉、南華鎮、新壩鄉和駱駝城鄉，土壤類型主要是灰棕漠土。耕層土壤質地主要是輕壤和砂壤，質地構型主要是均質砂壤、均質輕壤和夾砂輕壤。耕層土壤有機質含量平均為14.6g/kg，全氮含量平均為0.871mg/kg，堿解氮含量平均為68mg/kg，有效磷含量平均為17.0mg/kg，速效鉀含量平均為191mg/kg，CEC平均為7.50cmol/kg，pH平均為8.40。

三等地主要分布在羅城鄉、黑泉鄉和宣化鎮，土壤類型主要是草甸土和灌耕土。耕層土壤質地主要是輕壤和砂壤，質地構型主要是黏底輕壤和均質砂壤。耕層土壤有機質含量平均為16.0g/kg，全氮含量平均為0.950mg/kg，堿解氮含量平均為70mg/kg，有效磷含量平均為18.5mg/kg，速效鉀含量平均為186mg/kg，CEC平均為7.51cmol/kg，pH平均為8.36。

四等地主要分布在駱駝城鄉，土壤類型主要是灰棕漠土、草甸土和鹽土。耕層土壤質地主要是輕壤和砂壤，質地構型主要是黏底輕壤和均質砂壤。耕層土壤有機質含量平均為13.4g/kg，全氮含量平均為0.802mg/kg，堿解氮含量平均為64mg/kg，有效磷含量平均為13.7mg/kg，速效鉀含量平均為168mg/kg，CEC平均為7.36cmol/kg，pH平均為8.40。

五等地主要分布在南華鎮和駱駝城鄉，土壤類型主要是鹽土。耕層土壤質地主要是重壤和砂壤，質地構型主要是夾砂重壤和均質砂壤。耕層土壤有機質含量平均為14.6g/kg，全氮含量平均為0.865mg/kg，堿解氮含量平均為64mg/kg，有效磷含量平均為13.2mg/kg，速效鉀含量平均為162mg/kg，CEC平均為7.36cmol/kg，pH平均為8.49。

4 建議

近年來，高臺縣充分發揮耕地資源優勢，以工業化思維謀劃農業發展，以農業產業化、產品優質化、布局合理化作為發展現代農業的主要目標，糧食作物、蔬菜瓜果、制種玉米和釀酒葡萄等作物種植面積大，產出高。在耕地高產出的同時，長期大量施用化肥和灌溉造成耕地地力降低，對應國家耕地地力等級低，土壤面源污染、鹽漬化現象嚴重。因此，根據高臺縣耕地地力評價結果分析，建議從以下幾個方保護耕地，提升耕地質量。

(1)改良耕作制度，進行保護性耕作。種植綠肥和豆科作物，靠生物固氮來提高土壤肥力，改良土壤板結。因地種植向日葵、甜菜、大麥、棉花等耐鹽堿性較強的作物，優化農作物布局。

(2)化肥減量增效與增施有機肥。通過繼續推廣測土配方施肥技術，達到化肥減量增效的目的。推廣施用有機肥及生物菌肥、水溶肥等新型肥料，大力推廣水肥一體化技術，提高肥料利用效率。

(3)對鹽堿化耕地，要挖溝排水，拉沙壓堿，合理灌溉，改串灌、漫灌為畦灌、噴灌和滴灌； 干耬濕鋤、中耕松土、暑秋泡地，精耕細作，改良培肥土壤，加速土壤熟化。

(4)繼續實施秸稈大量還田，推廣新型秸稈漚肥技術，既能有效控制野外焚燒造成的大氣污染，又能改善土壤結構，增加土壤有機物含量。