基于耕地資源質量分類的耕地土壤條件及空間分布特征分析
——以杭州市為例

□ 浙江省測繪科學技術研究院 沈加燕 徐俊芳 石迪迪

耕地作為糧食生產的基本物質質料，其質量的好壞關系到國家糧食安全、農產品質量安全及生態安全，是保障社會經濟可持續發展、滿足人民日益增長的物質需要的必要基礎。浙江省高度重視耕地保護工作，2022年初提出建立耕地保護“田長制”、推行“耕地智保”場景應用、編制省市縣三級耕地保護利用規劃等10 項措施。全面掌握、分析耕地數量、質量情況，研究其空間分布特征，將對區域耕地質量提升以及耕地資源的合理保護利用具有重大意義。

本文以杭州市為例，以“三調”耕地資源質量分類成果數據為基礎，針對土層厚度、土壤質地、土壤有機質和土壤pH 值四個重要土壤條件指標，從自然區、地貌、行政區劃等角度，研究杭州市各土壤條件指標屬性特征和空間分布差異，分析耕地土壤條件現狀，為杭州市耕地質量提升措施研究、耕地保護規劃的編制提供依據和參考。

一、研究區域概況

據“三調”統計，杭州市耕地總面積為12.82×104公頃，耕地利用類型為水田和旱地，水田為主要用地類型，占耕地總面積約81.12%。根據“三調”耕地資源質量分類要求，杭州市自然地理格局主要包括淮南與長江中下游、江南與南嶺山地2 個自然區，對照浙江省土地開發整理工程類型區，即浙北水網平原、浙西山地丘陵。浙北水網平原可細分分為錢塘江兩岸古海堤內側的水網平原和外側的濱海平原；浙西山地丘陵區可細分為山地丘陵區、河谷平原區，河谷平原主要分布于富春江兩岸和苕溪沿岸丘陵河谷區。

二、數據與處理

本文基礎數據來源于杭州市第三次全國國土調查中耕地資源質量分類調查成果，耕地土層厚度、土壤質地、土壤有機質含量和土壤pH 值等耕地土壤條件屬性數據均為相應數據庫提取成果。在浙江省耕地資源質量分類調查工作過程中，耕地土層厚度、土壤質地、土壤有機質含量和土壤pH 值4 項指標賦值來源與方法概括為：土壤pH 值、有機質含量2 項指標以農業部門掌握的近年調查點位數據及自然資源部門土地質量地球化學調查點位數據為基礎，全省根據地貌類型和主要河流分布進行地理片區的劃分，對不同片區選擇適合的模型和方法進行插值，具體采用模型反距離加權法（IDW）、克里金插值法（Krging）；土壤質地和土層厚度2 項指標以農業部門調查數據為準，具體以土壤圖結合土地利用現狀圖、行政區劃圖，形成基本分類單元，利用點位數據對分類單元賦值，進一步賦值至三調耕地資源圖斑。最終形成了浙江省耕地資源質量分類土壤條件的調查成果。

通過數理統計軟件SPSS 對杭州市4 項耕地土壤條件數據進行描述分析，利用利用ArcGIS 軟件分自然區、行政區兩個尺度進行空間特征分析分析，并利用可視化功能對杭州市耕地土壤條件各項指標進行空間表達。

三、分析成果

（一）土層厚度“西部薄東部厚”

根據耕地資源質量分類技術要求，杭州市耕地土層厚度主要劃分為3 個等級，即1 級為土層厚度≥100厘米的耕地，屬于深厚土層的土壤，占杭州市耕地總面積53.04%；2 級為土層厚度60～100 厘米的耕地，屬于厚土層的土壤，占杭州市耕地總面積36.50%；3 級為土層厚度<60厘米的耕地，屬于薄土層的土壤，占杭州市耕地總面積10.46%。通過統計分析知，杭州市耕地土層厚度最大值為120 厘米，最小值為10 厘米，均值為85.50 厘米，其中浙北水網平原、浙西山地丘陵的耕地土層平均厚度分別為100.60、76.82 厘米，因浙西山地丘陵的耕地多分布在山地或丘陵上，坡度較大，因此土層厚度較薄；浙西山地丘陵土層厚度變異系數明顯大于浙北水網平原，說明浙西山地丘陵土層厚度分布較為離散，浙北水網平原土層厚度分布較為集中。

從行政區來看，杭州市土層厚度≥100 厘米的耕地主要集中在浙北水網平原區的幾個區縣，而位于浙西山地丘陵的5 區縣，只有富陽市土層厚度≥100 厘米的耕地接近50%，桐廬、臨安、淳安、建德4區縣50%以上耕地土層厚度集中在60～100 厘米，富陽、建德土層厚度變異系數大于浙西山地丘陵區平均水平，兩區縣的土層厚度最為離散。

（二）壤質類耕地廣泛分布，黏質類耕地集聚于水網平原，砂質類耕地集聚于濱海平原

根據耕地資源質量分類技術要求，結合杭州市土壤類型實際特性，耕層土壤質地劃分為壤質、黏質和砂質三個類別，分別處于耕地資源質量分類中的1 級、2 級和3 級標準。通過統計分析知，杭州市壤質類耕地面積為8.3×104公頃；黏質類耕地面積為4.03×104公頃；砂質類耕地面積為0.49×104公頃。其中壤質類耕地面積最大，占杭州市耕地總面積64.74%，黏質類耕地面積所占比例次之，為31.44%，砂質類耕地所占比例最小，僅為3.82%。杭州市各自然區耕地耕層土壤以壤質土為主，兩個自然區所占比例接近，砂質類耕地只在淮南與長江中下游（浙北水網平原）的濱海平原存在。從空間分布特性上分析，砂質類耕地占整個杭州市面積比例不大，呈集中分布態勢，地域上只分布于錢塘區和蕭山北部，集中在喬司農場、白楊街道、錢江紅墾紅山三農場、河莊及義蓬街道北片、河莊街道江東大橋兩側等區域，大部分是錢塘江古海堤外側高亢的濱海平原圍墾而成；上城區和拱墅區經多年城市發展所余耕地較少，以壤質類耕地為主，余杭區中部、西湖區北部、蕭山區南部以黏質類耕地為主，西湖區南部、臨平區南部、錢塘區大部地域、蕭山區北部、富陽區富春江兩岸以壤質類耕地為主，其余地域壤質類耕地、黏質類耕地交叉分布，分布離散，無明顯空間聚集特征。

（三）土壤有機質含量整體水平高，濱海平原低于市域平均水平

根據耕地資源質量分類技術要求，杭州市耕地耕層土壤有機質含量劃分為3 個等級，即1 級為土壤有機質含量≥20g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積66.30%；2 級為土壤有機質含量10～20g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積27.61%；3 級為土壤有機質含量＜10g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積6.08%。通過統計分析，杭州市耕地耕層土壤有機質平均含量為25.27g/kg，土壤有機質含量變化較大，最高達到了95.68g/kg，最低為0.48g/kg，變異系數為33.36%。杭州市淮南與長江中下游（浙北水網平原）、江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）的耕地耕層土壤有機質含量均值分別為23.37、26.37g/kg，淮南與長江中下游（浙北水網平原）變異系數大于江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）。

杭州市耕地耕層土壤有機質含量以1 級為主，除濱海平原外均有大量分布；土壤有機質含量2 級的耕地主要集中分布在濱海平原，在淳安縣、桐廬縣占當地耕地總面積在30%上下；土壤有機質含量3 級的耕地占比較少，集中分布在濱海平原。

根據對杭州市耕層土壤有機質含量空間分布特征研究表明，杭州市水網平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤的有機質含量較為接近，且明顯高于濱海平原耕地土壤，這顯然與培肥的差異有關。杭州市的濱海平原形成和農業利用時間較短，受人為的耕作熟化強度較弱，因此其有機質積累相對較少。而水網平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤多是經人為長期耕作的土壤，長期人為培肥的結果，它們的有機質水平已達到了較高的水平。

（四）土壤pH值呈“西酸東堿”態勢

根據耕地資源質量分類技術要求，杭州市耕地耕層土壤pH 值劃分為10、2a、2b、3a 和3b 五個等級。10 級為土壤pH 值6.5～7.5 的耕地，屬于酸堿適宜土壤，占杭州市耕地總面積的10.47%；2a 級為土壤pH值5.5～6.5 的耕地，屬于弱酸性土壤，占杭州市耕地總面積33.83%；2b 級為土壤pH 值7.5～8.5 的耕地，屬于弱堿性土壤，占杭州市耕地總面積19.82%；3a 級為土壤pH 值<5.5 的耕地，屬于強酸性土壤，占杭州市耕地總面積35.81%；3b 級為土壤pH 值≥8.5 的耕地，屬于強堿性土壤，占杭州市耕地總面積不到0.07%，在錢塘區有極少分布。通過統計分析知，杭州市耕地耕層土壤pH 均值為5.87，土壤pH 值變化較大，最大值為8.78，最小值為2.06，相差達6.72個pH 單位。

對杭州市各行政區pH 值均值進行統計分析，可發現杭州市耕地耕層土壤pH 整體呈“西酸東堿”態勢，江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）耕地耕作層土壤pH 值整體偏酸性，其中臨安、建德近70%耕地耕層土壤為強酸性，主要原因為江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）主要為丘陵山地和河谷平原，丘陵山地是杭州市紅黃壤的主要分布區域，而紅黃壤是長期脫硅富鐵鋁化過程的產物，后者由于脫硅、脫鹽基導致了土壤的明顯酸化；河谷平原的成土物質為河流沖積物，主要來源于其周圍的紅黃壤的侵蝕，因此丘陵山地和河谷平原區的土壤在農用前已呈現明顯的酸性，開墾為耕地后其部分酸性特征仍然保留在土壤中。淮南與長江中下游（浙北水網平原）耕地耕層土壤pH 偏酸性和偏堿性面積差距不大，弱堿性土壤主要分布在濱海平原（錢塘區和蕭山北部），主要原因為該區域由錢塘江古海堤外側高亢的濱海平原圍墾而成，成土母質是新近淺海相沉積物，成土年齡較短，土壤處在脫鹽、脫鈣階段，土壤形成初期，這些土壤一般呈現堿性，因此它們的pH 較高；弱酸性土壤分布在水網平原，原是錢塘江兩岸古海堤的內側土地，成土母質是河湖海相沉積物，成土母質主要為河湖相沉積物，其上形成的土壤原本多呈中性，因此它們的酸化相對較輕。

表1 杭州市耕地耕層土壤pH值均值統計（行政區）

四、結論與建議

從杭州市耕地土壤條件匯總數據可以看出，耕地土壤條件各指標空間分布情況如下：耕地總面積為12.82×104公頃，土層厚度以≥100厘米為主，所占比例達到53.04%，大體呈現“西部薄東部厚”的空間分布特征。耕層土壤質地以壤質土為主，在全市范圍內分布廣泛，面積占比達到67.74%，黏質類耕地在水網平原有聚集情況，砂質類耕地只集中于濱海平原。全市有機質含量整體水平較高，有機質含量≥20g/kg 的耕地，占比達到66.30%，集中分布在淳安縣、臨安區、建德市、余杭區、富陽區，濱海平原有機質含量平均水平明顯低于市域內其他地區。耕層土壤pH 值以酸性為主，耕層土壤pH 值<6.5 的面積合計達到69.64%，在淳安縣、臨安區、建德市、余杭區、富陽區分布較多，大體呈現“西酸東堿”的空間分布特征。

結合研究結果，本文提出如下建議。一是因地制宜，采取不同的土壤改良及耕地質量提升措施，如：濱海平原區應重視基礎地力的提升，通過合理改善種植結構，輪作間作，增施有機肥，秸稈還田等物理化學生物方式，提高有機質含量，在施肥上應采用少量多次，減少施用肥料的流失風險；西部土壤偏酸性區域，需重視石灰的施用，對土壤酸度進行核正。二是科學引導，耕地保護規劃編制中，針對不同土壤條件的耕地，采取不同的保護利用方式，如：丘陵山區土層薄、肥力高，耕地保護利用應兼顧生態環境影響，在符合水土保持和環境生態要求下適度開展土地整治工程，充分發揮山水資源優勢發展生態型農業；水網平原區土層深厚、土壤肥沃，人地矛盾突出，應強化復合精細利用，發展都市型精品農業，通過拓展農業的生態景觀、休閑農業和文化教育等功能，促進農業與二三產業融合發展；濱海平原區土壤偏砂性、堿性，土壤肥力相對較低，以改良土壤、提升土壤肥力為主要保護利用方向。