基于《耕地質量等級》的靖遠縣耕地質量等級評價

許旺旺，馬倩倩，蔡立群

(甘肅農業大學 資源與環境學院，甘肅 蘭州 730070)

耕地是人類賴以生存和發展的根柢，是不可再生的重要資源[1]。耕地質量的好壞和數量的多少，直接影響耕地產出水準及農產品質量的農業綜合生產能力。因此必須要搞清楚耕地的質量近況和土壤的健康狀況,并進行耕地質量評價[2]。近年來，隨著全球氣候的變化，靖遠縣年際間降水量呈逐年減少的趨勢，除了有灌溉條件的耕地之外，旱作區干旱程度日益加劇。本文以靖遠縣耕地為研究對象，根據農業農村部下發的關于《耕地質量調查監測與評價辦法》(農業部2016年第2號)和《耕地質量等級》國家標準(GB/T33469-2016)[3]的要求，對2018年耕地質量等級監測點位數據和耕地質量評價數據庫進行系統的分析和研究，利用縣域耕地資源管理信息系統4.3[4]，對靖遠縣耕地質量進行綜合評價[5-6]，旨在摸清靖遠縣耕地質量的各項指標狀況，為提高農業綜合生產能力提供可行性建議。

1 研究區域概況和評價方法

1.1 研究區概況

甘肅省白銀市靖遠縣地處隴西黃土高原與蒙新高原交匯地帶，黃河流經境內154 km，溝壑縱橫，川塬交錯，起伏較大，以黃土溝壑和黃土梁峁丘陵為主，地勢由東南向西北傾斜[7]。海拔在1 279～3 017 m，水熱同季，光照充足，干旱少雨，年均降水量240 mm左右，降水時空分布極不均勻；年平均氣溫9.9℃，≥0 ℃的年活動積溫和≥10℃的年有效積溫分別為3 224℃、2 880℃，年平均無霜期143 d，年日照時數2 691 h，總輻射量147.36 kJ/cm2，是典型的溫帶季風型氣候。靖遠縣水資源貧乏，黃河、祖歷河相對于四周地形較低，地下水的補給來源主要是天然降水入滲。全縣共有耕地10.11萬hm2。其中，山地3.66萬hm2，源地0.33萬hm2，川地3.67萬hm2。在耕地中，梯田3.17萬hm2，砂田1.33萬hm2，溝壩地0.116萬hm2，條田1.03萬hm2。現有水地有效面積3.11萬hm2，水地保灌面積2.59萬hm2，60%以上的耕地為旱地。全縣重點保護農田1.87萬hm2[8]。

靖遠縣土壤類型共分6個土類，37個土種，主要土類是灌淤土類、潮土類、鹽土類、灰鈣土類、栗鈣土類、灰褐土類[9]。

1.2 評價方法與步驟

靖遠縣耕地質量等級評價是依據《耕地質量等級》國家標準(GB/T33469-2016)，在對耕地的立地條件、養分狀況、耕層理化性狀、剖面性狀、健康狀況進行分析的基礎上，充分利用縣域耕地資源管理信息系統4.3，通過空間分析、層次分析、綜合指數等方法[10-12]，對耕地質量進行綜合評價。評價具體步驟如下：

1.2.1 資料收集與整理 評價收集野外調查資料、測試化驗分析資料、基礎圖件資料、統計資料和其他資料等[13]。其中，野外調查資料包括靖遠縣的地理位置、自然條件、生產條件、土壤剖面性狀等；測試化驗分析資料包括土壤有機質、pH及土壤大、中、微量元素和重金屬元素等；統計資料包括靖遠年鑒[14]；其他資料包括第二次土壤普查相關資料、高標準農田建設資料、水利區劃相關資料、耕地質量監測點數據資料及歷年相關田間試驗資料等。

1.2.2 數據的采集與處理 在進行樣點布設時，通過土壤圖、耕地利用現狀圖和行政區劃圖[15]疊加形成評價單元，根據評價單元的數量、面積、土壤類型、種植制度、種植作物類型、產量水平，同時充分考慮點位的均勻性，最終確定采樣點的地理位置，標注形成采樣點位圖。

全縣總計采集土樣203個，其中土壤耕地質量調查土樣190個，長期定位監測點土樣13個，分布在全縣18個鄉鎮，大致按照每667 hm2布設1個樣點的標準進行布點，采樣深度0～20 cm、采樣路線“S”型或“梅花”型[5]、樣品數量1 kg，并采用GPS定位，記錄經緯度。樣品檢測依據《耕地質量等級》(GB/T33469-2016)、《土壤檢測》(NY/T1121)等現行有效標準開展土壤樣品檢測工作。

1.2.3 數據庫建設 包括空間數據庫與屬性數據庫建設。空間數據庫包括道路、水系、采樣點點位圖、評價單元圖、土壤圖、行政區劃圖等。道路、水系通過耕地利用現狀圖提取；土壤圖通過掃描紙質土壤圖件拼接校準后矢量化；評價單元圖通過耕地利用現狀圖、行政區劃圖、土壤圖疊加形成；采樣點點位圖通過野外調查采樣數據表中的經緯度坐標生成。屬性數據庫包括調查檢測屬性數據表、耕地利用現狀屬性數據表、行政編碼表、交通道路屬性數據表等。通過分類整理后，以編碼的形式進行管理。

1.2.4 評價單元劃分與數據獲取 根據因素差異性、相似性和邊界完整性原則[15]，采用土壤圖、耕地利用現狀圖和靖遠縣行政區劃圖的組合疊加方法劃分評價單元，科學獲取評價單元數據。對土壤養分含量等定量數據，采用空間插值方法[16]，將點位數據轉化為柵格數據疊加到評價單元圖上，獲取各單元數據信息；對灌溉能力等定性因子，采用以點帶面方法，將點位中的屬性連入評價單元圖；地貌類型等專題圖形式的因子，則直接將專題圖與評價單元圖進行疊加，獲取相應數據。本次在土壤圖、耕地利用現狀圖和靖遠縣行政區劃圖疊加求交得到的管理單元的基礎上[17]，考慮到系統的運行效率和管理單元的破碎程度，將面積小于5 000 m2的小多邊形與其相鄰的單元進行合并，得到了靖遠縣耕地資源管理單元圖，共生成2.353 3萬個管理單元。

1.2.5 評價指標權重確定 根據指標選取的原則，引用黃土高原區耕地質量等級的評價標準，針對靖遠縣耕地質量評價的要求和特點，建立目標層、準則層、指標層三個層次結構。目標層(A層)即耕地質量，準則層(B層)包括土壤管理、立地條件、養分狀況、耕層理化性狀、剖面性狀、健康狀況，指標層(C層)即16個評價指標(表1)。應用特爾斐法與層次分析法相結合的方法確定靖遠縣指標權重(表2)[18]。

1.2.6 評價因子的標準化處理 隸屬函數類型包括概念型、戒上型、戒下型、峰型、直線型等5類函數[19]。對概念型數據，直接采用特爾斐法給出隸屬度(表3～12)。

對其他數值型數據，應用特爾菲法評估各參評指標等級數值對耕地質量及作物生長的影響，確定其對應的隸屬度，在此基礎上繪制各指標兩組數據的散點圖并模擬曲線[12]，得到各參評指標等級數值與隸屬度關系方程，從而構建各參評指標隸屬函數(表13)。

表1 靖遠縣耕地質量等級評價層次結構

表2 靖遠縣耕地質量等級評價指標權重

1.2.7 耕地地力的綜合評價 根據《耕地質量等級》(GB/T33469-2016)，采用累加法計算各評價單元的耕地質量綜合指數[20]。耕地質量綜合指數計算公式為：

IFI=∑(Fi×Ci)

表3 評定區地形部位隸屬度

表4 評定區農田林網化隸屬度

表5 評定區質地構型隸屬度

表6 評定區障礙因素隸屬度

表7 評定區耕地質層隸屬度

表8 評定區鹽漬化程度隸屬度

表9 評定區生物多樣性隸屬度

表10 評定區清潔程度隸屬度

表11 評定區灌溉能力隸屬度

表12 評定區排水能力隸屬度

表13 靖遠縣耕地質量等級評價函數型指標及其隸屬函數

式中：IFI——耕地質量綜合指數；Fi——第i個評價指標的隸屬度；Ci——第i個評價指標的組合權重。

采用等距離法將耕地質量劃分為十個等級。按照靖遠縣耕地質量等級劃分標準，靖遠縣IFI值在三至十等地之間，并靖遠縣耕地質量區域評價結果進行了集中審查，通過產量驗證、對比驗證、專家驗證與實地驗證相結合方式驗證評價結果，確保耕地質量等級結果數據科學準確、符合地方實際。靖遠縣耕地地力等級標準詳見表14。

表14 靖遠縣耕地地力等級標準

2 評價結果及分析

2.1 靖遠縣耕地質量等級分析

依據評價結果可得，靖遠縣耕地質量等級調查評價面積為135 407.66 hm2(表15)，靖遠縣耕地質量等級由高到低依次為三等至十等(圖1)。采用耕地質量等級面積加權法，計算得到靖遠縣耕地質量平均等級為7.64等。評價為三等地的耕地面積為1 337.41 hm2，占靖遠縣評價耕地總面積的0.99%。主要分布在北灣、東灣等鎮。評價為四等地的耕地面積為3 167.59 hm2，占靖遠縣評價耕地總面積的2.34%。主要分布在東灣、糜灘、三灘、雙龍等鎮。三、四等地主要集中在南面，耕地利用類型以菜地、其他水澆地、灌溉水田、水澆地、砂田等為主，土壤類型以靖遠縣最好的土類灌淤土為主，灌溉能力為充分滿足和滿足，排水能力為滿足。施肥水平高，是耕作土壤中質量較好的土壤資源類型，無障礙因素，適宜種植多種糧食作物和經濟作物。

圖1 靖遠縣各鄉鎮耕地質量等級分布圖Fig.1 Distribution map of cultivated land quality grade of each township in Jingyuan County

評價為五等地的耕地面積為5 241.1 hm2，占3.87%。主要分布在北灣、大蘆、東灣、糜灘、烏蘭等鎮。評價為六等的耕地面積為13 955.65 hm2，占10.31%。主要分布在北灘、北灣、大蘆、東升、劉川等鎮。五、六等地主要耕地利用類型主要以旱溝壩地、旱砂田、山旱地、水澆地砂田等為主，土壤類型以潮土、灰鈣土、灰褐土為主，灌溉能力滿足，排水能力滿足，有少許瘠薄地存在，耕層土壤熟化度高，營養物質豐富，質地適中，通透性好的特性，是靖遠縣具有較高生產潛力的土壤。

評價為七等的耕地面積為21 563.33 hm2，占15.92%。分布在北灘、高灣、劉川、五合鎮和若笠鄉等地。評價為八等的耕地面積為56 261.62 hm2，占41.55%。主要分布在北灘、大蘆、東升、高灣、五合鎮和若笠、永新鄉等地。七、八等地在全縣分布最多主要以菜地、其他水澆地、旱地梯田、旱溝壩地、旱砂田、山旱地、水澆地砂田和塬旱地為主，土壤類型以灰鈣土、潮土、鹽土、栗鈣土為主，灌溉能力為基本滿足和不滿足，排水能力為充分滿足和滿足，有少量耕地存在瘠薄和鹽堿地。熟化度低，肥力低，屬于較低產土壤。

評價為九等的耕地面積為31 835.52hm2，占23.51%。主要分布在北灘、東升、五合鎮和靖安、若笠、永新鄉等地。評價為十等的耕地面積為2 045.44 hm2，占1.51%。主要分布在北灘、東升、五合鎮和靖安鄉等地。九、十等地主要集中在北面和南面下半部，以川旱地、旱地梯田、旱溝壩地、旱砂田、水澆地梯田、塬旱地為主，土壤類型以灰鈣土、鹽土、栗鈣土為主，灌溉能力為不滿足，排水能力為充分滿足，鹽堿地面積大，水土流失嚴重，而且土壤耕層薄，肥力低下，屬于低產田土壤。

表15 靖遠縣耕地質量等級的行政區域分布與比例

2.2 靖遠縣耕地主要養分空間分布特征分析

2.2.1 靖遠縣耕地不同地力等級的主要養分特征分析 靖遠縣耕地土壤有機質平均值為11.41 g/kg(表16)，三等地含量最高，為14.78 g/kg，九等地含量最低，為9.89 g/kg。從三等地到十等地有機質平均含量逐漸降低，但是有機質含量下降幅度不是太大。土壤全氮平均值為0.70 g/kg，三等地含量最高，為0.89 g/kg，九等地含量最低為0.60 g/kg，全縣氮元素缺乏，三到七等地含量較低，八到十等地氮元素含量低。土壤有效磷平均值為16.55 mg/kg，三等地含量最高，為33.30 mg/kg，九等地含量最低，為11.57 mg/kg。三到六等地含量較高，七到十等地含量較低，分布較為明顯。土壤速效鉀平均值為178.03 mg/kg，十等地含量最高，為184.76 mg/kg，三等地含量最低139.62 mg/kg。其中三等地含鉀較低，其他等地含量均中等。

表16 靖遠縣各等級耕地土壤養分主要性狀的平均含量和分級水平

2.2.2 靖遠縣不同行政區域的耕地主要養分特征分析 靖遠縣各鄉鎮耕層土壤有機質含量屬于中等水準，全縣范圍內東灣鎮有機質含量最高，為15.27 g/kg，屬于較高水平；永新鄉有機質含量最低，為9.63 g/kg，屬于較低水平。從分布頻率看，有機質含量主要集中在10～15 g/kg，面積為95 896.74 hm2，面積占比達70.82%。靖遠縣全氮含量普遍偏低，平堡鎮和三灘鎮全氮含量最高，為0.94 g/kg，屬于較低水平；永新鄉全氮含量最低，為0.58 g/kg，屬于低水平。從分布頻率看，全氮含量主要集中在≤0.75 g/kg，面積為90 175.34 hm2，面積占比達66.60%。有效磷含量屬于中等水平，北灣鎮有效磷含量最高，為33.11 mg/kg，屬于較高水平；靖安鄉有效磷含量最低，為9.44 mg/kg，屬較低水平。從分布頻率看，有效磷含量主要集中在5～15 mg/kg，面積為70 210.21 hm2，面積占比51.85%。速效鉀含量屬中等水平，北灘鎮速效鉀含量最高，為198.66 mg/kg，屬中等水平；平堡鎮速效鉀含量最低，為140.80 mg/kg，屬較低水平。從分布頻率看，速效鉀含量主要集中在150～200 mg/kg，面積為85 152.76 hm2，面積占比達62.89%。

表17 靖遠縣各鄉鎮耕層土壤主要養分的平均含量和分級水平

3 結論與討論

本次評價以靖遠縣耕地為研究對象，依據《耕地質量等級》國家標準(GB/T33469-2016)，運用縣域耕地資源管理信息系統建立耕地質量等級信息系統[21]，在對耕地的立地條件、養分狀況、耕層理化性狀、剖面性狀、健康狀況進行分析的基礎上，充分利用地理信息系統(GIS)技術，通過空間分析、層次分析、綜合指數等方法，對耕地地力、土壤健康狀況進行了綜合評價，較準確的反映了耕地地力的空間差異，并提高了耕地地力評價結果的精度。

(1)靖遠縣的耕地主要集中在七、八、九等地。其中以八等地的耕地最多。靖遠縣耕地受地貌、地形和水文地質條件影響，等級高低出現了明顯的區域分布規律。旱地，砂田是該區主要的地類。灌溉能力滿足，排水能力充分滿足，各等級地中灰鈣土分布最廣，這也是該區水土流失的主要原因，需進行水土保持、合理施用肥料、采取生態和工程相結合的辦法改造坡耕地。

(2)從三等地到十等地，耕地的主要利用類型由菜田，水田逐漸向砂地和旱地過渡，低等級地中灰鈣土和栗鈣土分布面積較多，面積占比為86.35%，8.23%。灌溉能力多為基本滿足與不滿足，但是排水能力充分滿足，障礙因素主要以鹽堿地為主。低等級地水土流失嚴重，鹽堿地面積較大。可以通過開溝排水，開塘養魚，植樹等方法對土壤進行改良。

(3)靖遠縣有機質，有效磷，速效鉀平均含量分別為11.41 g/kg、16.55 mg/kg、178.03 mg/kg，平均屬于中等水平。三等地有機質，有效磷含量較為豐富，九等地則最差。東灣、三灘、北灣、北灘等鎮耕地的主要養分含量較高，五合鎮、永新和靖安鄉等地耕地的主要養分含量較低，可以實行秸稈直接還田或過腹還田，增施有機肥料，以提高有機質，有效磷和速效鉀的含量。但是全縣耕地全氮的含量很低，平均含量只有0.70 g/kg，需通過科學合理施肥、耕作、澆灌等人為措施進行調控，發揮土壤氮素的潛在作物營養功能。靖遠縣的耕地土壤養分，具有明顯的地帶性差異和地區性差異，也有明顯的土壤類型差異。

4 建議

1)靖遠縣中低產田面積大，分布廣，障礙因素有干旱，瘠薄，鹽堿地。可以通過整修梯田，營造水土保持林，發展耐旱耐土壤瘠貧作物；種植耐堿作物，深翻耕作措施、配方施肥，發展經濟林，實行多種經營，增加收入。

(2)靖遠縣水土流失嚴重，土壤大部分為黃土母質上發育的土壤，全氮含量少，抗侵蝕能力差，自然植被覆蓋率低，干旱少雨。可以通過種草種樹，平田整地，起高墊低等措施改善自然生態環境，防止水土流失。

(3)靖遠縣土壤主要養分的含量中等，在大力推廣有機無機配合、秸桿還田、復種綠肥、高茬收割、增施磷肥、氮磷配施等旱作農業技術的同時，合理施用化肥，協調氮、磷、鉀比例，適量補施微肥，根據不同作物的需肥特點，研制出適宜靖遠縣作物的化肥。