海城市節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)

項(xiàng) 偉

(海城市水利事務(wù)中心,遼寧 海城 114200)

耕地是滿足人民物資需求以及保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性自然資源,其質(zhì)量狀況關(guān)系著生態(tài)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量以及國(guó)家糧食安全。耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)是對(duì)土地質(zhì)量進(jìn)行定量測(cè)算,并及時(shí)掌握其質(zhì)量情況的重要過(guò)程,通過(guò)等級(jí)評(píng)價(jià)可以了解耕地土壤的肥力、水分和排水狀況、土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量等關(guān)鍵指標(biāo),從而對(duì)土地進(jìn)行分類和分級(jí)。評(píng)價(jià)結(jié)果可用于制定農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局、土地開(kāi)發(fā)和保護(hù),以及農(nóng)田水利和環(huán)境保護(hù)的規(guī)劃和管理,對(duì)提高土地利用效率、增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等具有重要意義[1-3]。我國(guó)正通過(guò)灌溉排水、土壤培肥、土地平整等措施逐漸提升耕地質(zhì)量等級(jí)[4]。通過(guò)田間道路、科技、林業(yè)、水利等措施達(dá)到社會(huì)及生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合,這對(duì)提升耕地質(zhì)量具有非常重要的作用。

有關(guān)部門應(yīng)參照現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)竣工后的節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展專項(xiàng)調(diào)查評(píng)價(jià)。然而,現(xiàn)有研究較少涉及耕地質(zhì)量等級(jí)提升受節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目的影響,且現(xiàn)階段尚未形成統(tǒng)一的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范[5-8]。因此,本研究以節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目為例,從綜合評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)處理、樣點(diǎn)布設(shè)、單元?jiǎng)澐帧悠凡杉c監(jiān)測(cè)、資料收集以及前期準(zhǔn)備的角度系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)流程,并以海城市節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目為例進(jìn)行實(shí)證研究,以期為提升海城市耕地質(zhì)量及其等級(jí)評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

海城市節(jié)水增糧項(xiàng)目區(qū)水土資源較好,保水保肥能力強(qiáng),現(xiàn)有耕地面積7120hm2,適宜玉米和經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)。項(xiàng)目區(qū)水資源豐富,可利用潛力大,屬于全市經(jīng)濟(jì)作物和糧食重要種植區(qū),共發(fā)展糧食作物566.67hm2和經(jīng)濟(jì)作物233.337hm2,土壤性質(zhì)以砂壤土為主,腐殖質(zhì)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(chǎn)量9750kg/hm2左右。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)技術(shù)流程

本研究根據(jù)《耕地質(zhì)量等級(jí)》合理設(shè)計(jì)海城市節(jié)水增糧項(xiàng)目區(qū)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)流程,如圖1所示。

圖1 耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)流程

2.2 評(píng)定單元的劃定

將海城市土壤圖、用地類型圖及區(qū)劃圖,應(yīng)用地理信息系統(tǒng)疊加形成耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)底圖,生成相應(yīng)的評(píng)定單元。

2.3 耕地質(zhì)量綜合指數(shù)計(jì)算

根據(jù)耕地質(zhì)量區(qū)域劃分以及海城市農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,從土壤管理、健康狀況、土壤養(yǎng)分、耕層性質(zhì)、剖面形狀和立地條件等方面選擇典型指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系,如表1所示。

表1 耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)體系與數(shù)據(jù)來(lái)源

對(duì)于概念型指標(biāo),可以直接使用Topsis法來(lái)計(jì)算其隸屬度,這是一種常用的多指標(biāo)決策方法,適用于對(duì)一系列指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)于數(shù)值型指標(biāo),可以利用隸屬函數(shù)求出相應(yīng)的隸屬度,該函數(shù)是用來(lái)描述一個(gè)指標(biāo)值與某個(gè)隸屬度之間的關(guān)系,通過(guò)定義隸屬函數(shù)可以將數(shù)值型指標(biāo)轉(zhuǎn)化為隸屬度,具體計(jì)算方法可以參考《耕地質(zhì)量等級(jí)》相關(guān)資料[9-10]。綜合指數(shù)P可以利用累加法進(jìn)行計(jì)算,具體公式為:

(1)

式中:Ci、Fi為耕地質(zhì)量因子i的權(quán)重及隸屬度。

2.4 數(shù)據(jù)的獲取

步驟1:樣點(diǎn)布設(shè)。在總耕地面積為7120hm2的基礎(chǔ)上,按照每22hm2一個(gè)樣點(diǎn)布設(shè)原則,共計(jì)布設(shè)350個(gè)采樣點(diǎn)。通過(guò)遙感影像和土地利用現(xiàn)狀,確定合適的樣點(diǎn)位置,并避免與居民點(diǎn)、農(nóng)用設(shè)施、田間和農(nóng)村道路等地物發(fā)生沖突。為了保證土樣采集的質(zhì)量,采樣點(diǎn)到耕地邊界之間的距離≥50m,同時(shí)考慮工作效率一般≤150m。

步驟2::土樣采集。以中心采樣點(diǎn)為核心,圍繞其呈輻射狀布設(shè)分樣點(diǎn)。各分樣點(diǎn)采土部位、數(shù)量、深度保持一致。在采樣過(guò)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(nèi)部的根系、秸稈情況。每個(gè)樣點(diǎn)應(yīng)從土壤中取出1.5kg的樣品,并進(jìn)行標(biāo)記和分裝,同時(shí)通過(guò)實(shí)地考察獲取耕層質(zhì)地、灌溉、排水能力和地形特征,

步驟3:檢測(cè)分析。各指標(biāo)的檢測(cè)遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),容重、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷、pH值等參數(shù)的測(cè)定按照《土壤檢測(cè)》規(guī)定的方法進(jìn)行。

步驟4:單元賦值。通過(guò)反距離加權(quán)法,對(duì)各采樣點(diǎn)的指標(biāo)值進(jìn)行差值計(jì)算,對(duì)于數(shù)值型指標(biāo),可以使用區(qū)域分析-分區(qū)統(tǒng)計(jì)工具計(jì)算其平均值。對(duì)于概念型指標(biāo),可以通過(guò)“空間連接”的方式進(jìn)行賦值。將這些賦值后的單元輸入到評(píng)價(jià)模型中,計(jì)算得到綜合指數(shù)以及整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的耕地質(zhì)量平均等級(jí)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土樣檢測(cè)結(jié)果

結(jié)果顯示,海城市節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施前的土壤緩效鉀、速效鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目區(qū)土壤養(yǎng)分含量達(dá)到較高等級(jí),如表2所示。

表2 土樣檢測(cè)數(shù)據(jù)(350個(gè)土樣)

3.2 耕地質(zhì)量等級(jí)

根據(jù)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果,其評(píng)定等級(jí)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(duì)應(yīng)耕地為263.4hm2、2712.7hm2、3894.6hm2和249.2hm2,平均等級(jí)4.22,如圖2所示。結(jié)果顯示,大部分耕地(92.8%)分布在3～4質(zhì)量等級(jí),這些耕地的質(zhì)量相對(duì)較高,在土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、pH值等指標(biāo)上表現(xiàn)良好,有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。從空間上,東北部稍低于西南部的耕地質(zhì)量,在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)東北部的耕地可能在某些指標(biāo)上表現(xiàn)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(biāo)較低有關(guān),從而對(duì)耕地質(zhì)量產(chǎn)生了負(fù)面影響。

圖2 各等級(jí)耕地面積占比

3.3 養(yǎng)分含量分級(jí)

根據(jù)表2土樣檢測(cè)數(shù)據(jù)和表3分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知,項(xiàng)目區(qū)土壤養(yǎng)分含量總體處于較高水平,其中有機(jī)質(zhì)含量評(píng)定等級(jí)以2～3級(jí)為主,其中2級(jí)、3級(jí)面積占比為95.2%和4.8%,對(duì)應(yīng)耕地為6778.2hm2和341.8hm2;速效鉀含量評(píng)定等級(jí)以1～3級(jí)為主,其中1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)面積占比為47.3%、48.1%、4.6%,對(duì)應(yīng)耕地為3367.8hm2、3424.7hm2、327.5hm2。

表3 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.4 節(jié)水增量建設(shè)項(xiàng)目的影響

海城市節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施可以有效提高耕地灌排水平和耕地質(zhì)量等級(jí),將項(xiàng)目區(qū)耕地排水及灌溉能力提升1個(gè)等級(jí)。由圖2可知,項(xiàng)目實(shí)施后的耕地質(zhì)量評(píng)定等級(jí)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(duì)應(yīng)耕地為291.9hm2、2890.7hm2、3809.2hm2和128.2hm。總體上,節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施將平均耕地質(zhì)量等級(jí)提升到3.15等,較項(xiàng)目實(shí)施前的4.22等提升1.07個(gè)等級(jí)。

4 結(jié) 論

1)海城市節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目區(qū)總面積7120hm2,項(xiàng)目實(shí)施前的土壤緩效鉀、速效鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)平均值為748.53mg/kg、206.24mg/kg、15.96mg/kg和35.21g/kg,耕地質(zhì)量好且養(yǎng)分含量高,平均等級(jí)4.22。項(xiàng)目實(shí)施后將耕地質(zhì)量評(píng)定等級(jí)提升到3.15等,較實(shí)施前提升1.07個(gè)等級(jí)。

2)項(xiàng)目區(qū)具有較高的自然肥力和基礎(chǔ)地力,為進(jìn)一步提升土壤有機(jī)質(zhì)和肥力,優(yōu)化改良土壤結(jié)構(gòu),研究提出水肥一體化、實(shí)用有機(jī)肥和秸稈還田等措施。另外,加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)和提升灌溉能力可以緩解旱災(zāi)、解決降水時(shí)空分布不均的問(wèn)題,節(jié)水增糧建設(shè)項(xiàng)目則可以大大提升灌排能力和用水效率,推廣節(jié)水灌溉技術(shù),為農(nóng)民增加產(chǎn)量和收入,同時(shí)提高耕地質(zhì)量等提供可靠保障。