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      臨澤縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)

      2024-06-06 14:50:06鄭銘宇蔡立群張駿達(dá)
      甘肅農(nóng)業(yè)科技 2024年5期
      關(guān)鍵詞:耕地質(zhì)量臨澤縣評(píng)價(jià)

      鄭銘宇 蔡立群 張駿達(dá)

      摘要:為了全面、精準(zhǔn)地評(píng)估甘肅省臨澤縣耕地質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)水平,提升耕地質(zhì)量檢測(cè)與保護(hù)管理水平,依托ArcGIS技術(shù),采用層次分析、空間分析、綜合指數(shù)和模糊數(shù)學(xué)等方法,對(duì)臨澤縣的耕地質(zhì)量進(jìn)行了等級(jí)評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,臨澤縣的耕地質(zhì)量等級(jí)可劃分為6個(gè)等級(jí),即從一等至六等,各等級(jí)所占的比例分別為16.13%、19.39%、54.99%、3.57%、0、5.91%,平均等級(jí)為2.70等。其中,一等到三等耕地占90.51%,表明臨澤縣的耕地質(zhì)量總體狀況良好。耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為18.27 g/kg,主要集中在10.00~20.00 g/kg,多屬較低等水平;全氮含量平均為0.87 g/kg,主要集中在≤1.00 g/kg和1.00~1.25 g/kg,多屬低等水平;有效磷含量平均為25.41 mg/kg,主要集中在25.00~40.00 mg/kg,多屬較高水平;速效鉀含量平均為180.04 mg/kg,主要集中在150.00~200.00 mg/kg,多屬中低等水平。

      關(guān)鍵詞:耕地質(zhì)量;評(píng)價(jià);臨澤縣

      中圖分類(lèi)號(hào):S158.5? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):2097-2172(2024)05-0463-07

      doi:10.3969/j.issn.2097-2172.2024.05.014

      Quality Evaluation of Cultivated Lands in Linze County

      ZHENG Mingyu 1, CAI Liquun 1, ZHANG Junda 2

      (1. College of Resources and Environmental Sciences, Gansu Agricultural University, Lanzhou Gansu 730070, China;

      2. Cultivated Land quality Monitoring and Protection Center, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, PRC, Beijing 100125 China)

      Abstract: In order to comprehensively and accurately evaluate the index level of cultivated land quality in Linze County, Gansu Province, and further improve the level of detection and protection management of cultivated land quality, techniques such as hierarchical analysis, spatial analysis, composite indices, and fuzzy mathematics were utilized, leveraging ArcGIS technology, to evaluate the levels of cultivated land quality in Linze County. The evaluation categorized the farmland quality into 6 grades, from first to sixth, with respective proportions of 16.13%, 19.39%, 54.99%, 3.57%, 0, and 5.91%, with an average grade of 2.70. Notably, first to third grade lands comprise 90.51% of the farmland, indicating an overall good quality of farmland in Linze County. The average organic matter content in the farmland soil is 18.27 g/kg, primarily ranging between 10.00 to 20.00 g/kg, which is on the lower side, the average total nitrogen content is 0.87 g/kg, mainly concentrated at ≤1.00 g/kg and 1.00 to 1.25 g/kg, indicating a lower level, the average available phosphorus content is 25.41 mg/kg, primarily found between 25.00 to 40.00 mg/kg, which is relatively high; and the average content of available potassium is 180.04 mg/kg, mainly concentrated between 150.00 to 200.00 mg/kg, which is considered mid to low level.

      Key words: Cultivated land quality; Evaluation; Linze County

      為了全面了解耕地質(zhì)量狀況,推動(dòng)耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量與生態(tài)的協(xié)同保護(hù),實(shí)施耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)工作十分必要。這一舉措不僅是對(duì)國(guó)家“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略的具體落實(shí),也是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),更是第三次國(guó)土調(diào)查的重要內(nèi)容[1 ],對(duì)于保障我國(guó)糧食與生態(tài)安全,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)具有重大意義。近年來(lái),譚思佳等[2 ]、韓朗等[3 ]、劉海航[4 ]、文雯等[5 ]、李旭光等[6 ]多位學(xué)者,借助GIS軟件對(duì)不同地區(qū)開(kāi)展了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。本研究以甘肅省張掖市臨澤縣為研究對(duì)象,依托ArcGIS技術(shù),構(gòu)建臨澤縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。在此基礎(chǔ)之上,綜合運(yùn)用空間分析、層次分析等多種手段[7 ],對(duì)臨澤縣農(nóng)田土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行了深入剖析,并據(jù)此進(jìn)行了耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)工作。

      1? ?研究區(qū)概況

      甘肅省張掖市臨澤縣地處甘肅省河西走廊中部,是張掖盆地的重要組成部分,位于東經(jīng)99°51′~100° 30′、北緯38° 57′~39° 42′,東鄰張掖市甘州區(qū),西接高臺(tái)縣,南依祁連山與肅南裕固族自治縣接壤,北毗內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善右旗[8 ]。臨澤縣是一個(gè)典型的內(nèi)陸地區(qū),屬大陸性荒漠草原氣候。四季分明,冬季冷而長(zhǎng),夏季熱而短,春季升溫快,秋季降溫慢;日照時(shí)間較長(zhǎng),受陽(yáng)光照射強(qiáng)度較大;年降水量少、蒸發(fā)量大、氣候干燥,多風(fēng)[9 ]。

      2? ?調(diào)查與評(píng)價(jià)方法

      2.1? ?取樣與測(cè)定

      臨澤縣總耕地面積41 184.13 hm2,占全縣土地總面積的18.32%。為確保采樣的代表性,按照每666.7 hm2耕地至少設(shè)置1個(gè)樣點(diǎn)的原則,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,布設(shè)了47個(gè)調(diào)查樣點(diǎn),如圖1所示。采用五點(diǎn)取樣法,確保5個(gè)采樣點(diǎn)分別位于兩條對(duì)角直線的中心點(diǎn)和對(duì)角直線上與中心等距的4點(diǎn),同時(shí)避開(kāi)邊緣土壤,以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。為確保每個(gè)采樣點(diǎn)的精確性,利用GPS定位儀進(jìn)行精確定位,在去除表層土壤后,采集了0~20 cm的耕土壤層。為確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性,嚴(yán)格按照規(guī)定的時(shí)間將樣品運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干和碾碎處理后,用2 mm的土篩進(jìn)行篩選。處理后的土壤樣品裝入密封袋中,妥善保存?zhèn)溆茫?0 - 11 ]。依據(jù)測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范[12 ],對(duì)土壤樣品進(jìn)行了測(cè)定,測(cè)定項(xiàng)目包括有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、pH以及其他理化指標(biāo)[13 ]。

      2.2? ?評(píng)價(jià)方法與步驟

      2.2.1? ? 評(píng)價(jià)方法? ? 耕地質(zhì)量分級(jí)評(píng)定按照《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)辦法》和《耕地質(zhì)量等級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 33469 — 2016)進(jìn)行評(píng)價(jià)[14 - 15 ],方法主要有層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、回歸分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。通過(guò)對(duì)耕地立地環(huán)境、土壤養(yǎng)分、耕層理化特性、剖面特征、健康狀況等多要素的綜合分析,運(yùn)用 GIS等信息技術(shù),采用空間數(shù)據(jù)分析、層次分析、綜合指數(shù)等方法,依據(jù)耕地地力、土壤健康狀況,結(jié)合田間基本設(shè)施,構(gòu)建出一套適合臨澤縣耕地地力、土壤健康狀況的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量安全管理體系,并對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16 ]。

      2.2.2? ? 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐峙c數(shù)據(jù)獲取? ? 以臨澤縣土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖和行政區(qū)劃圖為研究對(duì)象,采用綜合疊置法進(jìn)行評(píng)價(jià)單元的劃分[17 ]。對(duì)pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷等定量數(shù)據(jù)采用空間插值的方法進(jìn)行賦值,灌溉能力、排水能力、生物多樣性等定性因子采用以點(diǎn)帶面的方法對(duì)評(píng)價(jià)單元賦值。

      2.2.3? ? 評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重確定? ? 臨澤縣一級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)為甘新區(qū),二級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)為蒙寧甘農(nóng)牧區(qū)。根據(jù)影響因素的整體性、主導(dǎo)性和差異性的原則,臨澤縣的土壤條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況,選擇地形部位、農(nóng)田林網(wǎng)化、有機(jī)質(zhì)、有效磷、灌溉能力、排水能力等16個(gè)指標(biāo)[18 ],構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。2.2.4? ? 指標(biāo)隸屬函數(shù)構(gòu)建? ? 隸屬函數(shù)類(lèi)型涵蓋了概念型、戒上型、戒下型、峰型以及概念型等5大類(lèi)別(表2)[19 ]。

      2.2.5? ? 耕地質(zhì)量等級(jí)劃分? ? 依據(jù)《耕地質(zhì)量等級(jí)》(GB/T 33469 — 2016),運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)、層次分析等方法,建立各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬程度與權(quán)重,并運(yùn)用累加方法,對(duì)耕地評(píng)價(jià)單元進(jìn)行綜合耕地質(zhì)量指數(shù)計(jì)算,公式如下[20 ]。

      P=∑(Fi×Ci)

      式中,P為耕地質(zhì)量綜合指數(shù);Fi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度;Ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重。

      在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用等距法將耕地質(zhì)量劃分為10個(gè)等級(jí)。一等地是質(zhì)量最好的耕地,十等地是質(zhì)量最差的耕地[21 ]。根據(jù)臨澤縣的耕地質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表3),其等級(jí)處于一至六等地,重點(diǎn)審核耕地質(zhì)量分級(jí)結(jié)果,采用產(chǎn)量驗(yàn)證、比較驗(yàn)證、專(zhuān)家驗(yàn)證和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證等方法,以保證耕地質(zhì)量分級(jí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并與當(dāng)?shù)貙?shí)際相符。

      3? ?結(jié)果與分析

      3.1? ?臨澤縣耕地土壤養(yǎng)分總體狀況

      按照甘肅省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表4)分析了臨澤縣耕地土壤養(yǎng)分等級(jí)狀況。臨澤縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地的養(yǎng)分平均含量為有機(jī)質(zhì)18.27 g/kg、全氮0.87 g/kg、有效磷25.41 mg/kg、速效鉀180.04 mg/kg。

      3.2? ?耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量空間分布

      臨澤縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為18.27 g/kg,主要集中在10~20 g/kg,多屬較低水平,總體呈兩邊低中間高的趨勢(shì)(表5、圖2a)。從分布頻率來(lái)看,沙河鎮(zhèn)的耕地有機(jī)質(zhì)平均含量最高,為21.02 g/kg,占耕地面積的10.54%;其次是倪家營(yíng)鎮(zhèn),有機(jī)質(zhì)平均含量為19.46 g/kg,占耕地面積的10.43%;板橋鎮(zhèn)有機(jī)質(zhì)平均含量最低,為16.28 g/kg,占耕地面積的14.62%。

      3.3? ?耕地土壤全氮含量空間分布

      臨澤縣耕地土壤全氮含量平均為0.87 g/kg,主要集中在≤1.00 g/kg和1.00~1.25 g/kg,多屬低水平,總體呈現(xiàn)南部高于北部的趨勢(shì)(表5、圖2b)。從分布頻率來(lái)看,倪家營(yíng)鎮(zhèn)全氮平均含量最高,為1.04 g/kg,占耕地面積的10.43%;其次是沙河鎮(zhèn),全氮平均含量為1.01 g/kg,占耕地面積的10.54%;板橋鎮(zhèn)全氮平均含量最低,為0.72 g/kg,占耕地面積的14.62%。

      3.4? ?耕地土壤有效磷含量空間分布

      臨澤縣耕地土壤有效磷含量平均為25.41 mg/kg,主要集中在25~40 mg/kg,多屬較高水平,總體呈兩邊高中間低的趨勢(shì)(表5、圖2c)。從分布頻率來(lái)看,鴨暖鎮(zhèn)有效磷平均含量最高,為27.10 mg/kg,占耕地面積的23.01%;其次是沙河鎮(zhèn),有效磷平均含量為25.83 mg/kg,占耕地面積的10.54%;平川鎮(zhèn)有效磷平均含量最低,為23.62 mg/kg,占耕地面積的12.84%。

      3.5? ?耕地土壤速效鉀含量空間分布

      臨澤縣耕地土壤速效鉀含量平均為180.04 mg/kg,主要集中在150~200 mg/kg,多屬較低水平,總體呈現(xiàn)中部地區(qū)高于其他區(qū)域的趨勢(shì)(表5、圖2 d)。從分布頻率來(lái)看,新華鎮(zhèn)速效鉀平均含量最高,為185.45 mg/kg,占耕地面積的17.08%;其次是板橋鎮(zhèn),速效鉀平均含量為182.81 mg/kg,占耕地面積的14.62%;鴨暖鎮(zhèn)速效鉀平均含量最低,為176.61 mg/kg,占耕地面積的23.01%。

      3.6? ?臨澤縣耕地質(zhì)量等級(jí)分析

      臨澤縣耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查評(píng)價(jià)總面積為? ? ? ? 41 184.13 hm2,耕地質(zhì)量等級(jí)由高到低依次為一等到六等。一到六等地耕地面積分別占16.13%、19.39%、54.99%、3.57%、0、5.91%,其中一、二、三等耕地面積占比較大。采用耕地質(zhì)量等級(jí)面積加權(quán)法,計(jì)算得到臨澤縣耕地質(zhì)量的平均等級(jí)為2.70等(圖3、圖4、表6)。

      評(píng)價(jià)為一等地的耕地面積為6 644.34 hm2,占臨澤縣耕地總面積的16.13%,主要分布在倪家營(yíng)鎮(zhèn)、沙河鎮(zhèn)、新華鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)、鴨暖鎮(zhèn)、蓼泉鎮(zhèn)。有良好穩(wěn)定的灌溉水源和充足的光熱,地形部位為平原低階、平原中階,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土、輕壤、沙壤、中壤,灌溉保證率均在50%以上,有效土層厚度在60~100 cm。地勢(shì)平坦,降水量充沛,土層厚,無(wú)明顯障礙層,土壤理化性狀良好,可耕性強(qiáng)。

      評(píng)價(jià)為二等的耕地面積為7 987.19 hm2,占19.39%,主要分布在沙河鎮(zhèn)、新華鎮(zhèn)、鴨暖鎮(zhèn)、倪家營(yíng)鎮(zhèn)、平川鎮(zhèn)、蓼泉鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)。地形部位為平原低階、平原中階,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土、輕壤、沙壤、中壤,灌溉保證率均在50%以上,有效土層厚度在60~100 cm。地勢(shì)平坦,降水量充沛,土層厚,無(wú)明顯障礙層,土壤理化性狀良好,可耕性較強(qiáng)。

      評(píng)價(jià)為三等的耕地面積為22 645.4 hm2,占54.99%,主要分布在沙河鎮(zhèn)、新華鎮(zhèn)、鴨暖鎮(zhèn)、倪家營(yíng)鎮(zhèn)、平川鎮(zhèn)、蓼泉鎮(zhèn)、板橋鎮(zhèn)。地形部位為平原低階、平原中階、山地坡下,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土、輕壤、沙壤,灌溉保證率均在50%以下,有效土層厚度在60~100 cm。地勢(shì)高低不平,降水量充沛,土層厚,無(wú)明顯障礙層,土壤理化性狀良,可耕性較強(qiáng)。

      評(píng)價(jià)為四等的耕地面積為1 470.92 hm2,占3.57%,主要分布在新華鎮(zhèn)、鴨暖鎮(zhèn)、倪家營(yíng)鎮(zhèn)、平川鎮(zhèn)。地形部位為平原低階、山地坡下,土地類(lèi)型為水澆地,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土、輕壤、沙壤,灌溉保證率均在50%以下,有效土層厚度60~100 cm。地勢(shì)崎嶇陡峭,降水量不足,土層厚,無(wú)明顯障礙層,土壤理化性狀較差,可耕性較弱。

      評(píng)價(jià)為五等的耕地面積為1.21 hm2,主要分布在蓼泉鎮(zhèn)。土類(lèi)為草甸土、風(fēng)沙土,地形部位為平原低階,土地類(lèi)型為水澆地,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土。灌溉保證率均為零,有效土層厚度60~100 cm,地勢(shì)崎嶇陡峭,降水量不足,明顯障礙層,土壤理化性狀差,可耕性弱。

      評(píng)價(jià)為六等的耕地面積為2 435.03 hm2,主要分布在蓼泉鎮(zhèn)、平川鎮(zhèn)。土類(lèi)為潮土、草甸土、棕漠土、灌漠土、灰棕漠土、風(fēng)沙土、草甸鹽土、灰鈣土,地形部位為平原低階,土地類(lèi)型為水澆地,耕層質(zhì)地構(gòu)型為黏土,灌溉保證率均為零。有效土層厚度60~100 cm,地勢(shì)崎嶇陡峭,降水量不足,明顯障礙層,土壤理化性狀差,可耕性弱。

      4? ?討論與結(jié)論

      臨澤縣農(nóng)業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá),耕地利用類(lèi)型全部為水澆地,整體質(zhì)量狀況良好。然而,受氣候制約及輕度鹽漬化等不利條件影響,耕地土壤肥力偏低成為制約農(nóng)作物高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。為提升耕地質(zhì)量,建議采取一系列措施,包括增加有機(jī)肥、推行秸稈還田、適度減少化肥使用等,以逐步改善土壤肥力,確保耕地質(zhì)量的穩(wěn)步提升。此外,高級(jí)別的耕地普遍配備有灌溉設(shè)施,應(yīng)充分利用現(xiàn)有的河流、湖泊、水庫(kù)等水利資源,對(duì)老舊灌溉系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí),推動(dòng)高效節(jié)水灌溉技術(shù)和水肥一體化策略的實(shí)施,進(jìn)一步提高耕地利用效率和作物產(chǎn)量。

      本研究表明,臨澤縣耕地質(zhì)量等級(jí)分布為一至六等,各等級(jí)所占的比例分別為16.13%、19.39%、54.99%、3.57%、0、5.91%,平均等級(jí)為2.70等。其中一至三等耕地占耕地總面積的90.51%,以三等耕地最多,占耕地總面積的54.99%,表明臨澤縣的耕地質(zhì)量總體狀況良好。臨澤縣耕地養(yǎng)分整體水平表現(xiàn)為中等。耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為18.27 g/kg,主要集中在10.00~20.00 g/kg,多屬較低等水平;全氮含量平均為0.87 g/kg,主要集中在≤1.00 g/kg和1.00~1.25 g/kg,多屬低等水平;有效磷含量平均為25.41 mg/kg,主要集中在25.00~40.00 mg/kg,多屬較高水平;土壤速效鉀含量平均為180.04 mg/kg,主要集中在150.00~200.00 mg/kg,多屬中低等水平。

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      收稿日期:2024 - 04 - 12

      基金項(xiàng)目:臨澤縣耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目“臨澤縣耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目”(2022-GZGP)。

      作者簡(jiǎn)介:鄭銘宇(1999 — ),女,河北平泉人,碩士在讀,研究方向?yàn)橥寥蕾Y源評(píng)價(jià)及可持續(xù)利用。Email: 208136988@qq.com。

      通信作者:蔡立群(1976 — ),男,甘肅永昌人,教授,博士,主要從事恢復(fù)生態(tài)學(xué)、耕作學(xué)方面的教學(xué)與研究。Email: cailq@gsau.edu.cn。

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