基于耕地質(zhì)量等級的白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級評價研究

李曉宏，蔡立群，彭亞敏

(1.白銀市農(nóng)業(yè)技術(shù)服務中心，甘肅白銀 730900；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅蘭州 730070；4.甘肅省節(jié)水農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州 730070)

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的根基，是不可再生的重要資源[1-2]。耕地質(zhì)量的好壞和數(shù)量的多少，直接影響耕地產(chǎn)出水準高低及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力強弱[3-5]。因此必須要搞清楚耕地的質(zhì)量近況和土壤的健康狀況，并進行耕地質(zhì)量評價[6-7]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部下發(fā)的關(guān)于《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測與評價辦法》和《耕地質(zhì)量等級》（GB/T33469-2016）的要求，本文以白銀區(qū)耕地為研究對象，建立耕地質(zhì)量等級信息系統(tǒng)，對白銀區(qū)耕地質(zhì)量進行綜合評價，旨在摸清白銀區(qū)的耕地質(zhì)量狀況，為提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力提供可行性建議[8]。

1 研究區(qū)域概況

甘肅省白銀市白銀區(qū)位于黃河中上游、甘肅中部腹地，境內(nèi)丘陵交錯、川塬相間，海拔高度在1 500-2 200m之間，平均海拔1 709.2m；屬溫帶大陸性干旱、半荒漠氣候，其主要特點是四季分明、光照充足；氣候干燥、多風少雨，年平均氣溫8.3℃，年均降雨量193.7mm，分布不勻，集中在7、8、9三個月，占全年降雨量的66.7%，年均蒸發(fā)量2 004.1mm，為年均降雨量的10.3倍，干燥度為4.35，年總輻射量147.6kcal/cm，年均日照時數(shù)2 603.4h，日照百分率為58%，≥0℃活動積溫3 483.2℃，≥10℃活動積溫2 920.5℃，無霜期161d左右。土壤類型共分4個土類，12個土種，主要土類是灰鈣土、灌淤土、潮土、紅土（表1）。

表1 白銀區(qū)主要耕地土壤類型

2 評價方法與步驟

2.1 資料收集整理

評價收集野外調(diào)查、測試化驗分析、基礎(chǔ)圖件、統(tǒng)計等資料。其中，野外調(diào)查資料包括地理位置、自然條件、生產(chǎn)條件、土壤剖面性狀等；測試化驗分析資料包括有機質(zhì)、pH值及土壤大、中、微量元素和重金屬元素等；統(tǒng)計資料包括統(tǒng)計年鑒、農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒等；其他資料包括第二次土壤普查、高標準農(nóng)田建設、水利區(qū)劃、耕地質(zhì)量監(jiān)測點數(shù)據(jù)及歷年相關(guān)田間試驗等相關(guān)資料。采用土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖的組合疊置方法劃分評價單元，科學獲取評價單元數(shù)據(jù)[9]。

2.2 評價指標權(quán)重確定

依據(jù)《耕地質(zhì)量等級》（GB/T33469-2016）規(guī)定的指標體系，建立白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級評價指標層次結(jié)構(gòu)，共選取地形部位、灌溉能力、排水能力、耕層質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型、土壤容重、有效土層厚度、有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、海拔、障礙因素、鹽漬化程度、農(nóng)田林網(wǎng)化、生物多樣性、清潔程度等16個指標（表2）。應用特爾斐法與層次分析法相結(jié)合的方法確定指標權(quán)重。運用層次分析法[10-11]建立目標層、準則層和指標層的三級層次結(jié)構(gòu)，目標層即耕地質(zhì)量等級，準則層包括立地條件、剖面性狀、耕層理化性狀、養(yǎng)分狀況、健康狀況和土壤管理六個部分。

表2 白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級評價指標權(quán)重

2.3 評價因子的標準化處理

隸屬函數(shù)類型包括概念型、戒上型、戒下型、峰型、直線型等5類函數(shù)。對概念型數(shù)據(jù)，直接采用特爾斐法[12-13]給出隸屬度（表3-11）。

表3 評定區(qū)地形部位隸屬度

表4 評定區(qū)耕層質(zhì)地隸屬度

表5 評定區(qū)質(zhì)地構(gòu)型隸屬度

表6 評定區(qū)生物多樣性隸屬度

表7 評定區(qū)清潔程度隸屬度

表8 評定區(qū)障礙因素隸屬度

表9 評定區(qū)灌溉能力隸屬度

表10 評定區(qū)排水能力隸屬度

表11 評定區(qū)農(nóng)田林網(wǎng)化隸屬度

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

表12 白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級評價函數(shù)型指標及其隸屬函數(shù)

2.4 耕地地力綜合評價

根據(jù)《耕地質(zhì)量等級》（GB/T33469-2016），采用累加法計算各評價單元的耕地質(zhì)量綜合指數(shù)。耕地質(zhì)量綜合指數(shù)計算公式為：P=∑（Fi×Ci）。

式中：P——耕地質(zhì)量綜合指數(shù)；Fi——第i個評價指標的隸屬度；

Ci——第i個評價指標的組合權(quán)重。

采用等距離法將耕地質(zhì)量劃分為十個等級。一等地耕地質(zhì)量最好，十等地耕地質(zhì)量最差，按照白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級劃分標準，白銀區(qū)IFI值在四至十等地之間，通過綜合評價結(jié)果，確定白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級比例分布圖（圖1）。

圖1 白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級比例分布圖

3 評價結(jié)果及分析

3.1 白銀區(qū)耕地質(zhì)量等級分析

對本次白銀區(qū)評價涉及的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地質(zhì)量等級情況分述如下：四等地大面積分布在水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)，面積分別為790.08、330.11 hm2。五等地主要分布在水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)，面積分別為589.14、172.57hm2。六等地分布在強灣鄉(xiāng)、水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)、王峴鎮(zhèn)，面積分別為181.69、287.67、192.62、13.04 hm2。七等地分布在強灣鄉(xiāng)、水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)、王峴鎮(zhèn)、武川鄉(xiāng)，面積分別為1 595.02、260.75、252.01、1 178.56、3 073.04 hm2。八等地分布在強灣鄉(xiāng)、水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)、王峴鎮(zhèn)、武川鄉(xiāng)，面積分別為608.47、261.55、494.57、272.52、661.08 hm2。九等地分布在強灣鄉(xiāng)、水川鎮(zhèn)、四龍鎮(zhèn)、王峴鎮(zhèn)、武川鄉(xiāng)，面積分別為174.43、117.61、22.18、5.37、1 264.9hm2。十等地主要分布在四龍鎮(zhèn)，面積為0.62hm2（表13）。

表13 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地質(zhì)量等級情況

3.2 白銀區(qū)耕地主要養(yǎng)分空間分布特征分析

3.2.1 白銀區(qū)耕地不同地力等級的主要養(yǎng)分特征分析

白銀區(qū)耕地土壤有機質(zhì)平均為17.10g/kg。從土壤類型看，潮土的土壤有機質(zhì)含量最高，平均17.4g/kg；紅土土壤有機質(zhì)含量最低，平均15.54g/kg。從分布頻率看，有機質(zhì)含量主要集中在15-20g/kg區(qū)間，面積占比達96.09%（表14）。

表14 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機質(zhì)等級分布與比例

白銀區(qū)耕地土壤全氮平均為1.04g/kg。從土壤類型看，潮土土壤全氮含量最高，平均1.05g/kg；紅土土壤全氮含量最低，平均0.95g/kg。從分布頻率看，全氮含量主要集中在1.0-1.25g/kg，面積占比達57.71%（表15）。

表15 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤全氮等級分布與比例

白銀區(qū)耕地土壤有效磷平均為28.62mg/kg。從土壤類型看，潮土的土壤有效磷含量最高，平均37.0mg/kg；灰鈣土的土壤有效磷含量最低，平均28.38mg/kg。從分布頻率看，有效磷含量主要集中在20～25mg/kg，面積占比達48.15%（表16）。

表16 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效磷等級分布與比例

白銀區(qū)耕地土壤速效鉀平均為225.87mg/kg。從土壤類型看，灰鈣土的土壤含量最高，平均227.87 mg/kg；灌淤土的土壤速效鉀含量最低，平均182.47 mg/kg。從分布頻率看，速效鉀含量主要集中在大于200-250mg/kg區(qū)間，面積占比達58.91%（表17）。

表17 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤速效鉀等級分布與比例

白銀區(qū)土壤有效鐵平均為13.95mg/kg；從土壤類型看，紅土土壤有效鐵含量最高，平均16.4 mg/kg；灰鈣土土壤有效鐵含量最低，平均13.82mg/kg。從分布頻率看，有效鐵含量主要集中在10.0-15.0mg/kg區(qū)間，面積占比達56.43%（表18）。

表18 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效鐵等級分布與比例

白銀區(qū)土壤有效錳平均為9.45mg/kg；從土壤類型看，紅土土壤有效錳含量最高，平均10.08mg/kg；潮土土壤有效錳含量最低，平均9.4mg/kg。從分布頻率看，有效錳含量主要集中在3-10mg/kg區(qū)間，占比為82.29%（表19）。

表19 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效錳等級分布與比例

白銀區(qū)土壤有效鋅平均為1.25mg/kg；從土壤類型看，紅土土壤有效鋅含量最高，平均1.49mg/kg；潮土土壤有效鋅含量最低，平均1.17mg/kg。從分布頻率看，有效鋅含量全部集中在1.0-2.0mg/kg區(qū)間（表20）。

表20 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效鋅等級分布與比例

白銀區(qū)土壤有效銅平均為1.85mg/kg；從土壤類型看，紅土土壤有效銅含量最高，平均2.32mg/kg；潮土土壤有效銅含量最低，平均1.76mg/kg。從分布頻率看，有效銅含量主要集中在1.30-2.0mg/kg區(qū)間，面積占比達63.32%（表21）。

表21 白銀區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有效銅等級分布與比例

白銀區(qū)土壤pH均值為8.48；從土壤類型看，面積最大的灰鈣土pH平均8.48，在8.3-8.6之間變動。

4 結(jié)論與建議

從白銀區(qū)耕地地力評價結(jié)果可知，其土壤環(huán)境因素大多存在一種或幾種障礙因子，影響了土壤生產(chǎn)能力發(fā)揮，從而導致農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)?？偨Y(jié)當?shù)剞r(nóng)民群眾因土耕作、因土種植、因土施肥、因土改良利用等方面的經(jīng)驗，提出針對白銀區(qū)不同耕地質(zhì)量及其障礙因子，通過發(fā)展灌溉、坡地梯改、保護性耕作、平衡施肥等技術(shù)措施，消除或減輕限制農(nóng)業(yè)產(chǎn)量提高的各種障礙的因素，提高耕地基礎(chǔ)地力。

（1）發(fā)展灌溉，開展綜合治理。發(fā)展旱地灌溉是解決降水的時空分布不均，解決旱災的根本措施。實驗數(shù)據(jù)表明：小麥旱地改為可灌溉農(nóng)田后可增產(chǎn)40%-112%，玉米可增產(chǎn)35%-60%，可見發(fā)展旱地灌溉增產(chǎn)增收的效果顯著[14]。因此加強農(nóng)田水利建設，有條件的地方要大力發(fā)展噴灌、微灌和滲灌等先進的灌水技術(shù)。

（2）增施有機肥，適當發(fā)展綠肥。白銀區(qū)的土壤質(zhì)地多為輕壤，增施腐熟有機肥，可明顯改善土壤理化性狀，增加土壤有機質(zhì)含量，增強土壤保肥保水能力，促進增產(chǎn)增收。種植綠肥可以改土固砂，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤有機質(zhì)含量，是種地養(yǎng)地，改良低產(chǎn)土壤的有效途徑。

（3）秸稈還田，提高土壤有機質(zhì)。在作物秸稈產(chǎn)量較大且不影響農(nóng)村飼料及燃料的地區(qū)，做好秸稈還田工作，以改良土壤，提高土壤肥力。通常情況下，采用秸稈粉碎翻壓還田，可用機械粉碎：長度為麥秸3-5cm、玉米秸稈5-10cm，埋深20-30cm，也可高茬25-35cm耙翻還田。

（4）實施測土配方施肥，促進肥效發(fā)揮。測土配方施肥以土壤測試和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應，在合理施用有機肥的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用數(shù)量、施肥時期和施用方法。測土配方施肥技術(shù)的核心是調(diào)節(jié)和解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾。