曹雪敏，楊虎德

（1.甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

土壤是人們賴以生存和發(fā)展的最根本的物質基礎，土壤質量是土壤特性的綜合反映，可以指示土壤條件差異及其動態(tài)變化[1～2]。耕地地力是指在特定氣候區(qū)域由地形、地貌、成土母質、土壤理化性狀、農田基礎設施及培肥水平等要素綜合構成的耕地生產能力，因此，耕地地力除了受土壤本身理化性質的影響以外，還受到排灌能力等自然條件和人為因素的影響[3～6]。耕地地力評價不僅可以評估耕地的生產能力水平，及時掌握耕地土壤的基礎地理變化規(guī)律，而且可以用于指導耕地的合理利用、合理施肥，有效保護和提高耕地質量，保證農業(yè)穩(wěn)產高產[7]。近年來，有關耕地地力評價方面的研究已有很多文獻報道。采用GIS技術和模糊評價、層次分析及綜合指數法等不同方法開展基于GIS的耕地地力質量評價研究，評價結果可不同程度地反映研究區(qū)域內耕地地力的狀況，對耕地地力評價具有可行性和科學性，對科學管理耕地具有指導意義[8]。天?？h第二次土壤普查距今已有25 a之久，隨著生態(tài)環(huán)境和社會經濟的變化，天?？h耕地地力也發(fā)生了較大變化。我們在野外調查和室內化驗分析的基礎上，以遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和統(tǒng)計軟件SPSS等技術方法及有關數學模型為依托，對天祝藏族自治縣的耕地地力進行評價，以期能直觀和準確地反映出全縣的耕地地力現狀，為耕地資源的科學管理和可持續(xù)利用提供依據。

1 研究區(qū)概況

天祝藏族自治縣地處甘肅省中部，河西走廊和祁連山東端，東經102°27′～103°46′，北緯36°31′～37°55′。東臨景泰縣，北接涼州區(qū)、古浪縣，南與永登縣相鄰，西北與肅南裕固族自治縣接壤，西與青海省門源、互助、樂都縣毗鄰。

地勢西北高，東南低，處于青藏高原、黃土高原和內蒙古高原的交匯地帶，屬青藏高原東北邊緣，海拔2 040～4 874m?？h域國土面積7 147 km2，總耕地面積5.56萬hm2，占國土面積的7.49%，全縣轄19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，176個行政村。屬寒溫帶大陸性高原氣候，氣溫低、日照短，天氣多變，山地氣候垂直差異大。年平均氣溫-0.2℃，全年無霜期73 d，年均降水量411.33mm。主要土壤類型有8個土類19個亞類24個土屬，耕地土壤類型主要為山地黑鈣土、山地栗鈣土2種。全縣種植的主要農作物有小麥、油菜、青稞、馬鈴薯、豌豆、蔬菜和飼草。2011年全縣農作物播種面積5.56萬hm2，其中糧食作物播種面積2.44萬hm2，經濟作物播種面積0.96萬hm2。

2 資料與方法

2.1 研究資料及處理方法

2.1.1 基礎及專題地圖資料 包括1∶50 000地形圖、土壤圖、土地利用現狀圖、行政區(qū)劃圖、地貌類型分區(qū)圖、灌溉分區(qū)圖、道路交通圖、居民點分布圖、水系分布圖等。對圖件資料采用地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 9.2進行數字化、圖形編輯、圖幅誤差校正、拓撲檢查等處理[9]。

2.1.2 遙感影像 SPOT 5遙感影像，運用Erdas8.7進行幾何校正、圖像處理并進行信息提取。

圖1 天祝藏族自治縣耕地地力等級分布

2.1.3 野外調查資料 野外調查點數據主要包括采樣點經緯度坐標、地形地貌、障礙因素、土壤類型、表層質地、土壤母質、土層厚度、灌排條件、耕地利用現狀、作物長勢產量、管理措施水平等。根據野外調查資料，在Access平臺下，建立土樣數據庫[10]，并生成土壤采樣點點位分布圖。

2.1.4 室內化驗分析資料 包括pH值，有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、緩效鉀、速效鉀等養(yǎng)分含量。

2.1.5 土壤養(yǎng)分分布圖 基于土壤采集樣點分布圖，采用ArcGIS中的地統(tǒng)計分析克里格（Kriging）差值法形成土壤養(yǎng)分分布圖（圖1），包括pH值、有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、緩效鉀、速效鉀等矢量分布圖。

2.2 研究方法

耕地地力評價是一種綜合性的多因素評價，難以用單一因素的方法劃定[11]。我們采用“全國耕地地力調查與質量評價技術規(guī)程”推薦的方法，即綜合應用相關分析因子分析，模糊評價、層次分析等數學原理，結合專家經驗并進行計算機擬合、插值分析等方法構建定性與定量相結合的耕地地力評價方法。

2.2.1 評價單元確定 利用耕地分布圖、土壤圖（以圖種圖斑為基礎）和土地利用現狀圖、行政區(qū)劃圖、灌溉分區(qū)圖、地貌類型分區(qū)圖疊加求交形成的圖斑作為評價單元，將全縣共劃分耕地地力評價的基本單元7 495個，每個單元都有專門的特征屬性，單元內部土壤類型、利用方式、耕作方法、田間設施條件、理化性狀等基本一致。

2.2.2 參評因素的選擇 選取評價因素主要有4個原則[12]。一是對土地的生產力有比較大的影響；二是在評價區(qū)域內變異較大，便于劃分土地等級；三是以穩(wěn)定性高的因子為主，對一些影響農業(yè)生產的不穩(wěn)定因子也予以考慮；四是因素之間要求相關性極小或不相關，相關性大不宜同時選擇評價因素。采用定量和定性方法結合，進行了參評因素的選取，建立天祝縣耕地資源管理信息系統(tǒng)，采用綜合指數法對耕地地力進行評價，通過系統(tǒng)聚類方法篩選影響耕地地力的理化性質等定量指標，利用Delphi法篩選影響耕地地力的立地條件、物理性狀等定性指標，最后選取5類約束因素（土壤養(yǎng)分、土壤管理、剖面構型、立地條件、障礙因素）、11個指標（速效鉀、有效磷、有機質、灌溉模數、灌溉保證率、剖面構型、質地、海拔、地貌類型、障礙層厚度、障礙層位置）作為天?？h耕地地力評價的參評指標（參評因素層次結構關系如圖2）。

圖2 天?？h耕地地力評價因子層次結構

2.2.3 參評因素權重的確定 采用層次分析法（AHP），在確定約束層和指標層的權重系數后，將每個指標對應約束層的權重系數乘以約束層對耕地地力的權重系數[13]，得到各參評因素的實際權重（表1）。

表1 天?？h耕地地力各評價因子權重

2.2.4 參評因素的隸屬函數擬合 將選定的評價指標與耕地生產能力的關系分為戒上型函數、戒下型函數、峰型函數、直線型函數以及概念型函數5種類型的隸屬函數，對不同類型的函數采用回歸分析方法或Delphi法評估出相應的單因素隸屬度，并且根據評估值擬合隸屬函數。

2.2.5 綜合指數計算與分級 資源管理信息系統(tǒng)采用加法模型計算耕地綜合地力指數（IFI），根據綜合指數的變化規(guī)律，運用累積曲線法確定等級標準，將天?？h耕地地力進行劃分。

式中，Fi表示第i個因子隸屬度，Ci表示第i個因素的權重。

3 結果與分析

3.1 天?？h耕地地力等級劃分

根據天?？h耕地地力綜合指數結果，結合該地區(qū)的實際，將天?？h的耕地地力劃分為5個等級，即一等耕地IFI＞0.5100，二等耕地IFI為0.510 0～0.445 0，三等耕地IFI為0.445 0～0.429 5，四等耕地IFI為0.429 5～0.365 5，五等耕地IFI＜0.365 5。各等級耕地比例相對較為均衡，其中一等耕地面積為0.81萬hm2，占耕地總面積的14.6%；二等耕地面積為1.16萬hm2，占耕地總面積的20.9%；三等耕地面積為1.62萬hm2，占耕地總面積的29.2%；四等耕地面積為1.21萬hm2，占耕地總面積的21.8%；五等耕地面積為0.75萬hm2，占耕地總面積的13.5%（表2、圖3）。

表2 天?？h耕地地力等級分布情況

圖3 天?？h不同等級耕地面積（萬hm2）

3.2 耕地地力等級的行政區(qū)域分布

由表3可以看出，天?？h一等耕地主要分布在打柴溝鎮(zhèn)、華藏寺鎮(zhèn)、哈溪鎮(zhèn)、松山鎮(zhèn)等莊浪河周邊一帶，二等耕地主要分布在哈溪、朵什、賽什斯、安遠等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），三等耕地主要分布在松山、華藏寺、西大灘、賽什斯、祁連等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），四等耕地主要分布在松山、西大灘、安遠、哈溪、朵什等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）；五等耕地主要分布在大紅溝、東大灘、打柴溝、旦馬等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。

4 結論與建議

1） 評價結果將天?？h耕地地力劃分為5個等級，其中一等耕地面積為0.81萬hm2，占耕地總面積的14.6%；二等耕地面積為1.16萬hm2，占耕地總面積的20.9%；三等耕地面積為1.62萬hm2，占耕地總面積的29.2%；四等耕地面積為1.21萬hm2，占耕地總面積的21.8%；五等耕地面積為0.75萬hm2，占耕地總面積的13.5%。

2）天?？h一等耕地土壤類型主要以山地黑鈣土和山地栗鈣土為主，含有少量的潮土和草甸土。土壤質地以中壤為主，熟化土層厚度大多在60 cm以上，地貌類型主要為河谷平原區(qū)和淺山區(qū)，耕地灌排設施健全，灌溉保證率高，灌溉水質好，地勢平坦，無明顯障礙層，土壤理化性狀良好，可耕性強，土壤肥力高。耕層土壤含有機質33.5 g/kg、全氮1.88 g/kg、堿解氮117mg/kg、全磷1.00 g/kg、有效磷26.4 mg/kg、全鉀19.1 g/kg、速效鉀265mg/kg、緩效鉀1 287mg/kg。在農業(yè)利用中應主要推廣測土配方施肥技術，加強耕地保護。

二等耕地土壤類型主要以山地黑鈣土和山地栗鈣土為主，也有少量的山地褐土，土壤質地以中壤為主，土壤熟化層厚，地貌類型以中山區(qū)為主，少量分布在河谷平原區(qū)和淺山區(qū)，灌溉保證率較高，可耕性較強，土壤肥力較高。耕層土壤含有機質30.9 g/kg、全氮1.87 g/kg、堿解氮116 mg/kg、全磷1.00 g/kg、有效磷25mg/kg、全鉀19.4 g/kg、速效鉀251mg/kg、緩效鉀1 295mg/kg。在農業(yè)生產利用中，要加強農業(yè)灌溉，推廣農田節(jié)水技術，調整作物種植結構，種植低耗水作物，重視有機肥的生產和使用。

三等耕地土壤類型以山地黑鈣土和山地栗鈣土為主，有少量山地灰褐土，土壤質地以均質中壤為主，灌溉保證率較差，地貌類型以淺山區(qū)為主，少量分布在中山區(qū)。土壤理化性狀良，可耕性較強。耕層土壤含有機質33.4 g/kg、全氮1.98 g/kg、堿解氮110mg/kg、全磷1.00 g/kg、有效磷24 mg/kg、全鉀18.5 g/kg、速效鉀281mg/kg、緩效鉀1 279mg/kg。在農業(yè)生產中，應針對性的采取工程措施，加強和完善排水系統(tǒng)設施建設，增施有機肥料和秸稈還田，調整種植結構，推廣農田節(jié)水技術。

四等耕地土壤類型以山地黑鈣土和山地栗鈣土為主，有少量山地灰褐土和亞高山草甸土，土壤質地中壤為主，主要為旱地，無灌溉條件。地貌類型以淺山區(qū)、中山區(qū)和亞高山區(qū)為主。耕層土壤含有機質32.4 g/kg、全氮1.88 g/kg、堿解氮112 mg/kg、全磷1.00 g/kg、有效磷23.6 mg/kg、全鉀19.4 g/kg、速效鉀260mg/kg、緩效鉀1 267mg/kg。在農業(yè)生產上應注意增施有機肥，推廣地膜覆蓋技術及儲水保墑技術。

五等耕地土壤以山地栗鈣土為主，有少量山地黑鈣土、山地灰褐土和亞高山草甸土，土壤質地以中壤為主，無灌溉條件，地貌類型以淺山區(qū)和亞高山區(qū)為主。耕層土壤含有機質33.9 g/kg、全氮1.94 g/kg、堿解氮123mg/kg、全磷1.00 g/kg、有效磷26.5mg/kg、全鉀19.8 g/kg、速效鉀280mg/kg、緩效鉀1 295mg/kg。在農業(yè)生產中，應推廣地膜覆蓋栽培技術，種植節(jié)水作物，推廣儲水保墑技術，或進行種植業(yè)結構調整，合理利用土地資源，開展退耕還草發(fā)展畜牧業(yè)。

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