海城市節水增糧建設項目耕地質量等級評價

項 偉

(海城市水利事務中心,遼寧 海城 114200)

耕地是滿足人民物資需求以及保障經濟發展的基礎性自然資源,其質量狀況關系著生態環境、農產品質量以及國家糧食安全。耕地質量等級評價是對土地質量進行定量測算,并及時掌握其質量情況的重要過程,通過等級評價可以了解耕地土壤的肥力、水分和排水狀況、土壤質地、有機質含量等關鍵指標,從而對土地進行分類和分級。評價結果可用于制定農業產業布局、土地開發和保護,以及農田水利和環境保護的規劃和管理,對提高土地利用效率、增加農業產量、保護生態環境等具有重要意義[1-3]。我國正通過灌溉排水、土壤培肥、土地平整等措施逐漸提升耕地質量等級[4]。通過田間道路、科技、林業、水利等措施達到社會及生態與經濟效益的結合,這對提升耕地質量具有非常重要的作用。

有關部門應參照現行技術標準,對竣工后的節水增糧建設項目開展專項調查評價。然而,現有研究較少涉及耕地質量等級提升受節水增糧建設項目的影響,且現階段尚未形成統一的耕地質量評價技術規范[5-8]。因此,本研究以節水增糧建設項目為例,從綜合評價、數據處理、樣點布設、單元劃分、樣品采集與監測、資料收集以及前期準備的角度系統分析評價流程,并以海城市節水增糧建設項目為例進行實證研究,以期為提升海城市耕地質量及其等級評價提供指導依據。

1 項目區概況

海城市節水增糧項目區水土資源較好,保水保肥能力強,現有耕地面積7120hm2,適宜玉米和經濟作物生長。項目區水資源豐富,可利用潛力大,屬于全市經濟作物和糧食重要種植區,共發展糧食作物566.67hm2和經濟作物233.337hm2,土壤性質以砂壤土為主,腐殖質較厚,通透性好,肥力屬于中等。耕作層平均深度為25cm左右,其中壤土偏深些,田間最大持水率22.5%,土壤干密度為1.43～1.56g/cm3,一般情況下糧食產量9750kg/hm2左右。

2 評價方法

2.1 評價技術流程

本研究根據《耕地質量等級》合理設計海城市節水增糧項目區耕地質量等級評價流程,如圖1所示。

圖1 耕地質量等級評價流程

2.2 評定單元的劃定

將海城市土壤圖、用地類型圖及區劃圖,應用地理信息系統疊加形成耕地質量等級評價底圖,生成相應的評定單元。

2.3 耕地質量綜合指數計算

根據耕地質量區域劃分以及海城市農業發展現狀,從土壤管理、健康狀況、土壤養分、耕層性質、剖面形狀和立地條件等方面選擇典型指標構建評價體系,如表1所示。

表1 耕地質量等級評價體系與數據來源

對于概念型指標,可以直接使用Topsis法來計算其隸屬度,這是一種常用的多指標決策方法,適用于對一系列指標進行綜合評價。對于數值型指標,可以利用隸屬函數求出相應的隸屬度,該函數是用來描述一個指標值與某個隸屬度之間的關系,通過定義隸屬函數可以將數值型指標轉化為隸屬度,具體計算方法可以參考《耕地質量等級》相關資料[9-10]。綜合指數P可以利用累加法進行計算,具體公式為:

(1)

式中:Ci、Fi為耕地質量因子i的權重及隸屬度。

2.4 數據的獲取

步驟1:樣點布設。在總耕地面積為7120hm2的基礎上,按照每22hm2一個樣點布設原則,共計布設350個采樣點。通過遙感影像和土地利用現狀,確定合適的樣點位置,并避免與居民點、農用設施、田間和農村道路等地物發生沖突。為了保證土樣采集的質量,采樣點到耕地邊界之間的距離≥50m,同時考慮工作效率一般≤150m。

步驟2::土樣采集。以中心采樣點為核心,圍繞其呈輻射狀布設分樣點。各分樣點采土部位、數量、深度保持一致。在采樣過程中,避免采集林帶、溝渠和田埂地段的土壤,采集深度為0～20cm,并且若存在土塊需要將其掰碎并撿出內部的根系、秸稈情況。每個樣點應從土壤中取出1.5kg的樣品,并進行標記和分裝,同時通過實地考察獲取耕層質地、灌溉、排水能力和地形特征,

步驟3:檢測分析。各指標的檢測遵循相關的標準,容重、速效鉀、有機質、有效磷、pH值等參數的測定按照《土壤檢測》規定的方法進行。

步驟4:單元賦值。通過反距離加權法,對各采樣點的指標值進行差值計算,對于數值型指標,可以使用區域分析-分區統計工具計算其平均值。對于概念型指標,可以通過“空間連接”的方式進行賦值。將這些賦值后的單元輸入到評價模型中,計算得到綜合指數以及整個項目區的耕地質量平均等級。

3 結果與分析

3.1 土樣檢測結果

結果顯示,海城市節水增糧建設項目實施前的土壤緩效鉀、速效鉀、有效磷、有機質平均值為748.53mg/kg、206.24mg/kg、15.96mg/kg和35.21g/kg,土壤pH值和容重平均值8.02、1.27g/cm3,按照分級標準項目區土壤養分含量達到較高等級,如表2所示。

表2 土樣檢測數據(350個土樣)

3.2 耕地質量等級

根據耕地質量評價結果,其評定等級變化范圍為2～5等,其中2等、3等、4等、5等地面積占比分別為3.7%、38.1%、54.7%、3.5%,對應耕地為263.4hm2、2712.7hm2、3894.6hm2和249.2hm2,平均等級4.22,如圖2所示。結果顯示,大部分耕地(92.8%)分布在3～4質量等級,這些耕地的質量相對較高,在土壤質地、有機質含量、pH值等指標上表現良好,有利于農作物的生長和農業生產。從空間上,東北部稍低于西南部的耕地質量,在整個項目區內東北部的耕地可能在某些指標上表現略微較差,這可能與土壤中的速效鉀、有效磷、耕層厚度、灌溉能力等指標較低有關,從而對耕地質量產生了負面影響。

圖2 各等級耕地面積占比

3.3 養分含量分級

根據表2土樣檢測數據和表3分級標準可知,項目區土壤養分含量總體處于較高水平,其中有機質含量評定等級以2～3級為主,其中2級、3級面積占比為95.2%和4.8%,對應耕地為6778.2hm2和341.8hm2;速效鉀含量評定等級以1～3級為主,其中1級、2級、3級面積占比為47.3%、48.1%、4.6%,對應耕地為3367.8hm2、3424.7hm2、327.5hm2。

表3 土壤養分含量分級標準

3.4 節水增量建設項目的影響

海城市節水增糧建設項目的實施可以有效提高耕地灌排水平和耕地質量等級,將項目區耕地排水及灌溉能力提升1個等級。由圖2可知,項目實施后的耕地質量評定等級變化范圍為1～4等,其中1等、2等、3等、4等地面積占比分別為4.1%、40.6%、53.5%、1.8%,對應耕地為291.9hm2、2890.7hm2、3809.2hm2和128.2hm。總體上,節水增糧建設項目的實施將平均耕地質量等級提升到3.15等,較項目實施前的4.22等提升1.07個等級。

4 結 論

1)海城市節水增糧建設項目區總面積7120hm2,項目實施前的土壤緩效鉀、速效鉀、有效磷、有機質平均值為748.53mg/kg、206.24mg/kg、15.96mg/kg和35.21g/kg,耕地質量好且養分含量高,平均等級4.22。項目實施后將耕地質量評定等級提升到3.15等,較實施前提升1.07個等級。

2)項目區具有較高的自然肥力和基礎地力,為進一步提升土壤有機質和肥力,優化改良土壤結構,研究提出水肥一體化、實用有機肥和秸稈還田等措施。另外,加強農田水利建設和提升灌溉能力可以緩解旱災、解決降水時空分布不均的問題,節水增糧建設項目則可以大大提升灌排能力和用水效率,推廣節水灌溉技術,為農民增加產量和收入,同時提高耕地質量等提供可靠保障。