合肥市測(cè)土配方施肥點(diǎn)位布設(shè)研究

李宏 桂苗

摘 要：該文介紹了合肥市測(cè)土配方施肥點(diǎn)位布設(shè)的方法和步驟，分析了合肥測(cè)土配方施肥布設(shè)點(diǎn)位區(qū)域分布、不同土壤類型分布和年度分布，以期推動(dòng)合肥市精準(zhǔn)測(cè)土配方施肥信息化，加強(qiáng)耕地質(zhì)量管理，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：測(cè)土配方施肥;點(diǎn)位布設(shè);土壤類型;分布圖;合肥市

中圖分類號(hào) S158.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）09-0133-03

1 目的和意義

土壤監(jiān)測(cè)布點(diǎn)是整個(gè)土壤監(jiān)測(cè)過程十分重要和困難的一環(huán)，如監(jiān)測(cè)布點(diǎn)不當(dāng)，不能取得有代表性的土樣，那么所得到的數(shù)據(jù)也就失去意義[1]。要獲取有代表性的土壤樣品，土壤采樣布點(diǎn)必須遵循隨機(jī)和等量的原則。樣品是由總體中隨機(jī)采集的一些個(gè)體所組成，個(gè)體之間存在變異。因此樣品與總體之間，既存在同質(zhì)的“親緣”關(guān)系，樣品可作為總體的代表，但同時(shí)也存在著一定程度的異質(zhì)性，差異愈小，樣品的代表性愈好，反之亦然[2]。為了使采集的監(jiān)測(cè)樣品具有較好的代表性，必須避免一切主觀因素，科學(xué)布設(shè)測(cè)土配方施肥土樣點(diǎn)位，這既是摸清合肥市耕地土壤養(yǎng)分狀況，提高耕地利用效率，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要的基礎(chǔ)工作，也可以在分析農(nóng)業(yè)面源污染空間特征的基礎(chǔ)上，識(shí)別出農(nóng)業(yè)面源污染防控優(yōu)先區(qū)域[3]。

為扎實(shí)開展環(huán)巢湖一級(jí)保護(hù)區(qū)工作，打造“巢湖最好名片”，合肥市扎實(shí)推進(jìn)碧水工程、安瀾工程和富民工程實(shí)施，切實(shí)有效控制農(nóng)藥化肥使用量[4]，減輕巢湖流域農(nóng)業(yè)面源污染和建設(shè)美麗巢湖，參照《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)程》（NY/T 2911-2016），對(duì)測(cè)土配方施肥進(jìn)行科學(xué)合理點(diǎn)位布設(shè)，并形成了全市采樣點(diǎn)位圖。該成果對(duì)加強(qiáng)合肥市耕地質(zhì)量管理、指導(dǎo)合肥準(zhǔn)良田建設(shè)、測(cè)土配方施肥、中低產(chǎn)田改良、有機(jī)質(zhì)提升、穩(wěn)定糧食發(fā)展，以及大力發(fā)展高效經(jīng)濟(jì)作物、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品和綠色、有機(jī)食品生產(chǎn)、推進(jìn)合肥農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展均具有十分重要的意義[5]。

2 方法和步驟

2.1 確定布點(diǎn)評(píng)價(jià)因子 測(cè)土配方施肥的土壤采樣應(yīng)確定田地的平均養(yǎng)分狀況，并提供土壤養(yǎng)分變異差異。土壤樣品采集應(yīng)具有代表性和可比性，并根據(jù)不同分析項(xiàng)目采取相應(yīng)的采樣和處理方法。農(nóng)民對(duì)耕地內(nèi)的產(chǎn)量、施肥水平的趨勢(shì)與其他可預(yù)測(cè)土壤特性最感興趣。影響土壤養(yǎng)分水平的因素，主要包括土壤類型、地形、種植歷史、施肥和灌溉等，將有助于生產(chǎn)者確定最有效的土壤取樣方法。對(duì)于流動(dòng)性土壤養(yǎng)分應(yīng)采集足夠數(shù)量的樣品以準(zhǔn)確獲得其地表空間變化，對(duì)于非流動(dòng)性土壤養(yǎng)分應(yīng)收集到適當(dāng)?shù)纳疃?，掌握其?chǔ)存量及后續(xù)供給能力[6]。評(píng)價(jià)因子是指參與布點(diǎn)的土壤環(huán)境屬性變量，影響測(cè)土配方的因素很多，通過以上綜合分析，需同時(shí)滿足網(wǎng)格取樣及定向取樣[7]。為此，本研究采取了2種方式相結(jié)合的模式。本次合肥市測(cè)土配方施肥點(diǎn)位布設(shè)中選取評(píng)價(jià)因子的原則：（1）對(duì)耕地的影響較大，如土壤理化性狀;（2）在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的變異較大;（3）在時(shí)間序列上具有相對(duì)的穩(wěn)定性;（4）與評(píng)價(jià)區(qū)域的大小具有密切的關(guān)系。

依據(jù)以上原則，結(jié)合合肥市土壤和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實(shí)際情況，選擇出如下評(píng)價(jià)因子：（1）耕地幾何屬性：面積、形狀;（2）土壤類型：土壤類型、成土母質(zhì);（3）路網(wǎng)特征：空間分布位置等;（4）居民點(diǎn)特征：空間分布位置及形狀等。

2.2 確定采樣單元 采樣單元是由對(duì)測(cè)土配方具有關(guān)鍵影響的各耕地要素組成的空間實(shí)體，是測(cè)土配方的最基本單位、對(duì)象和基礎(chǔ)圖斑。同一采樣單元內(nèi)的耕地自然基本條件、耕地的個(gè)體屬性和經(jīng)濟(jì)屬性基本一致，不同耕地采樣單元之間，既有差異性，也有可比性。因此，耕地采樣單元?jiǎng)澐值暮侠砼c否，直接關(guān)系到耕地地力評(píng)價(jià)的結(jié)果以及工作量的大小。將劃定好的網(wǎng)格數(shù)據(jù)疊加到區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)耕地分布面積、土壤類型分布面積、耕地質(zhì)量分布面積，按照面積占優(yōu)法篩選出超過一定比例的網(wǎng)格（對(duì)于土地利用破碎化的地區(qū)和糧食主產(chǎn)區(qū)等，可降低篩選比例或加密），保障點(diǎn)位應(yīng)覆蓋當(dāng)?shù)氐闹饕寥李愋?、主要作物等，否則在選取監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)未覆蓋到的位置新增點(diǎn)位，從而得到監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)需布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的網(wǎng)格，網(wǎng)格中心點(diǎn)即為初始點(diǎn)位。

為防止采到不適應(yīng)區(qū)域（如道路、水系、居民點(diǎn)周圍），利用緩沖技術(shù)設(shè)置4個(gè)限制條件：（1）利用土地方式解譯數(shù)據(jù)提取監(jiān)測(cè)區(qū)域水系圖層;（2）利用交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)生成監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)主要交通干線兩側(cè)各150m緩沖區(qū)圖層;（3）利用污染源點(diǎn)位數(shù)據(jù)生成監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)污染源600m緩沖區(qū)圖層;（4）利用遙感解譯數(shù)據(jù)，生成監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)居住用地300m緩沖區(qū)圖層。

將上述得到的4個(gè)圖層融合后與篩選網(wǎng)格相疊加，生成可布區(qū)域，將初始點(diǎn)位調(diào)整至可布區(qū)域最合適位置。這樣形成的管理單元空間界線及行政隸屬關(guān)系明確，有準(zhǔn)確的面積（與當(dāng)?shù)卣l(fā)布的耕地面積一致），地貌類型與土壤類型一致，利用方式和耕作方法基本相同，這樣得出的評(píng)價(jià)結(jié)果不僅可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)布局規(guī)劃等農(nóng)業(yè)決策，還可以用于指導(dǎo)實(shí)際的農(nóng)事操作，為實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。通過圖件的疊置和檢索以及較小圖斑的合并，從上百萬(wàn)個(gè)圖斑中挑出3.2萬(wàn)個(gè)合理采樣單元。

2.3 測(cè)土配方施肥點(diǎn)位布設(shè)主要步驟 （1）采用GIS軟件繪制研究區(qū)耕地質(zhì)量分布圖、土壤類型數(shù)據(jù)、根據(jù)高分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行面向?qū)ο筮b感分類制作作物分布圖、土地利用現(xiàn)狀圖等，建立合肥基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)資料、準(zhǔn)備布點(diǎn)底圖等;（2） 通過網(wǎng)格篩選，將劃定好的網(wǎng)格數(shù)據(jù)疊加監(jiān)測(cè)區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，在全市耕地布設(shè)測(cè)土配方調(diào)查點(diǎn)位，編制布點(diǎn)方案，布設(shè)土樣采集點(diǎn)位;（3）現(xiàn)場(chǎng)踏勘，全面了解農(nóng)用地布點(diǎn)區(qū)域情況，布點(diǎn)區(qū)域農(nóng)用地利用現(xiàn)狀，核實(shí)布點(diǎn)方案科學(xué)性，以及點(diǎn)位采樣的可能性;（4）影像核查調(diào)整。利用高分影像逐一對(duì)布設(shè)的點(diǎn)位進(jìn)行檢查，對(duì)不符合限制條件要求的點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)查布點(diǎn)方案;（5）制定采樣計(jì)劃及采樣路線，并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn);（6）編制布點(diǎn)報(bào)告，形成全市及各縣（市）區(qū)采樣點(diǎn)位圖等相關(guān)圖件。

3 合肥市測(cè)土配方施肥點(diǎn)位分布

3.1 區(qū)域分布 合肥市巢湖流域內(nèi)耕地約26.93萬(wàn)hm2，調(diào)查中因蜀山區(qū)江淮運(yùn)河城、廬陽(yáng)區(qū)國(guó)家大數(shù)據(jù)中心、新增旅游風(fēng)景區(qū)、新增濕地公園及行政區(qū)劃不屬于合肥市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局管轄范圍內(nèi)，如國(guó)有農(nóng)場(chǎng)，國(guó)家級(jí)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園區(qū)等共扣除3.88萬(wàn)hm2外，實(shí)際耕種面積23.05萬(wàn)hm2，布點(diǎn)數(shù)17908個(gè)，平均12.87hm2設(shè)1個(gè)點(diǎn)位，巢湖流域外23.77萬(wàn)hm2，綜合考慮放寬監(jiān)測(cè)點(diǎn)位面積，布點(diǎn)數(shù)12832個(gè)，平均18.47hm2設(shè)1個(gè)點(diǎn)位（見表1）。經(jīng)過走訪、實(shí)地驗(yàn)證測(cè)土配方點(diǎn)位布設(shè)結(jié)果與實(shí)際利用現(xiàn)狀較為相符。

3.2 土壤類型分布 土壤作為一種有限的資源，對(duì)地球上多種生命形式的生息繁衍至關(guān)重要。隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)對(duì)自然資源需求的增加，土壤科學(xué)在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、全球環(huán)境保護(hù)及城市發(fā)展方面正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而許多復(fù)雜土壤問題的解決都有賴于正確的認(rèn)識(shí)和區(qū)分土壤，是否涵蓋合肥主要土壤類型也是本各項(xiàng)目的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[8]。合肥土壤資源豐富、類型眾多，其土壤類別區(qū)分主要以“土宜”為基礎(chǔ)，以土壤肥力、形態(tài)特性和成土條件為主要依據(jù)，通過土色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙、結(jié)聚、有機(jī)質(zhì)、鹽堿性等肥力因素，并且密切結(jié)合地形、水文、自然植被等自然條件并從實(shí)際生產(chǎn)需求出發(fā)對(duì)土壤進(jìn)行分類[9]。土壤分類主要研究土壤類型的形成條件，形成過程和屬性，進(jìn)而服務(wù)于本地區(qū)土壤利用改良和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理。因此，綜合考慮不同土壤類型對(duì)地域生產(chǎn)管理劃分，提高測(cè)土配方采樣的實(shí)用性具有重要的參考價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。如表2所示，占合肥土壤類型面積超過85%以上的三大土壤類型水稻土、黃棕壤、黃褐土，分布其中的采樣點(diǎn)總數(shù)超過95%以上，真正達(dá)到了按照主要土壤類型分布樣點(diǎn)的初衷[10]。

3.3 年度分布 為了提高采樣空間分布的可持續(xù)性，對(duì)采樣點(diǎn)位采取分年度均勻布設(shè)，指定合肥市不同年度的采樣點(diǎn)分布圖，并對(duì)每個(gè)縣區(qū)采樣點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化。合肥市2021—2023年測(cè)土配方施肥布設(shè)點(diǎn)位分布如圖1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

土壤樣品分析主要是了解土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力，土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力與成土母質(zhì)、土壤類型、地形、作物種植情況、長(zhǎng)期施肥習(xí)慣等因素有關(guān)。可以根據(jù)土壤的上述差異，將土壤劃分為若干個(gè)土壤肥力相對(duì)均勻一致的區(qū)域，稱之為采樣單元也可以作為測(cè)土配方施肥管理單元。合肥市測(cè)土配方施肥點(diǎn)位布設(shè)成果是合肥市農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的重要組成部分。合肥市測(cè)土配方結(jié)果可以結(jié)合耕地確權(quán)成果對(duì)應(yīng)到每一塊耕地地塊中，實(shí)現(xiàn)按照農(nóng)戶地塊名稱，經(jīng)過土壤養(yǎng)分計(jì)算確立各田塊適宜配方，結(jié)合未來(lái)在每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)部署的農(nóng)民施肥機(jī)，達(dá)到按照地塊進(jìn)行配肥施肥。積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧土肥，打造合肥市智慧土肥，推進(jìn)土壤管理信息化，土肥服務(wù)高效化，真正實(shí)現(xiàn)合肥市精準(zhǔn)測(cè)土配方施肥信息化。

合肥市根據(jù)本地實(shí)情優(yōu)選土壤環(huán)境屬性變量評(píng)價(jià)因子，基于地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)，采用網(wǎng)格取樣及空間疊加等方法對(duì)合肥農(nóng)業(yè)面源污染防控區(qū)域、主要土壤類型分布區(qū)域，分年度布施30740個(gè)點(diǎn)位，其中巢湖流域內(nèi)實(shí)際耕地面積23.05萬(wàn)hm2，共布施17908個(gè)，巢湖流域外實(shí)際耕地面積23.77萬(wàn)hm2，共布施12832個(gè)，對(duì)于提高測(cè)土配方采樣的實(shí)用性及后續(xù)農(nóng)業(yè)面源污染防控管理具有重要的參考和應(yīng)用價(jià)值。

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（責(zé)編：張宏民）