王雪梅，柴仲平，武紅旗，龔雙鳳

（1．新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊830054；2．新疆維吾爾自治區(qū)重點實驗室新疆 烏魯木齊830054；3．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052）

耕地是不可再生的自然資源，是人類賴以生存的主要生產(chǎn)資料，是農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。耕地數(shù)量的多少和質(zhì)量的高低，直接影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、耕地產(chǎn)出水平及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量［1－3］。為此，加強耕地保護和地力建設(shè)及土壤改良，對耕地進行分等定級，加強耕地地力建設(shè)和土壤改良利用，不斷提高耕地的綜合生產(chǎn)能力，對于優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展意義十分重大［4－7］。本研究借助GIS技術(shù)對阿克蘇市耕地資源進行科學(xué)評價，摸清耕地基礎(chǔ)生產(chǎn)能力，了解耕地土壤的養(yǎng)分現(xiàn)狀，分析土壤肥力障礙因素，并對其進行合理的改良利用分區(qū)，為阿克蘇市耕地養(yǎng)分管理和農(nóng)業(yè)措施制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

阿克蘇市位于新疆南部，塔里木盆地西北部，天山南麓山前沖積平原和阿克蘇沖積三角洲平原之上。地處東經(jīng)79°39′—82°01′，北緯39°31′—41°27′，東西長約199km，南北寬約213km，總面積18 369．90km2，其中山地、丘陵845．01km2，占土地總面積的2．48%；平原區(qū)為9 144．54km2，占土地總面積的47．3%；沙漠8 380．35km2，占土地總面積的45．62%；水面占土地總面積的2．48%。阿克蘇市地處中緯度歐亞大陸腹地，屬暖溫帶荒漠干旱氣候。其特點是：四季分明，春季升溫慢，秋季降溫快；夏熱冬寒，干旱少雨；蒸發(fā)量大，光照充足；無霜期較長，晝夜溫差大；春夏多大風，沙塵天氣時有發(fā)生，為典型的大陸性氣候?，F(xiàn)有耕地面積77 526．67hm2，耕地土壤類型主要有灌淤土類、潮土類、草甸土類、林灌草甸土類、沼澤土類、水稻土類、龜裂土類、棕漠土類、風沙土類和新積土類10個土類，其中草甸土的面積最大，占全市總耕地的35．29%。

2 材料與方法

2．1 資料數(shù)據(jù)來源

根據(jù)調(diào)查評價工作需要，收集整理了阿克蘇市土壤圖（1∶5萬），2010年阿克蘇市土地利用現(xiàn)狀圖（1∶1萬），行政區(qū)劃圖（1∶1萬）、地貌類型分區(qū)圖（1∶10萬）、測土配方點位調(diào)查圖（1∶1萬）、阿克蘇市農(nóng)用地地塊圖（1∶1萬）等基礎(chǔ)圖件及阿克蘇市自然和經(jīng)濟相關(guān)數(shù)據(jù)（包括地理位置、自然資源、氣候、水文等），1999—2010年新疆統(tǒng)計年鑒等相關(guān)統(tǒng)計資料；2010年阿克蘇市統(tǒng)計局，2010年阿克蘇市年鑒的相關(guān)統(tǒng)計資料。

2．2 評價樣點布設(shè)

評價樣點的布設(shè)直接影響著耕地地力評價的準確與否。基本原則為保證評價樣點具有典型性和代表性，同時要兼顧空間分布的均勻性。將阿克蘇市土地利用現(xiàn)狀圖與土壤圖疊加后形成評價單元圖，以此作為工作底圖，根據(jù)評價單元個數(shù)和圖斑面積大小、種植作物、土種、產(chǎn)量水平等因素，確定耕地地力評價樣點數(shù)量及點位，確保每個評價單元有點，大的單元增加點數(shù)，力求點位均勻分布。共選擇了5 022個分析資料齊全具有代表性的大田采樣點作為耕地地力評價的樣點，評價點均勻分布于阿克蘇市7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，122個行政村。

2．3 研究方法

研究采用Photoshop完成地圖的拼接、校正，利用 ArcGIS 9．0，SupMap 2003和 MapGIS 6．5等 GIS件，采用北京54坐標系統(tǒng)和高斯—克里格投影完成地圖矢量化、圖形疊加、屬性提取、評價單元賦值空間數(shù)據(jù)處理工作。采用Excel和Access作為數(shù)據(jù)庫管理，SPSS 10．0作為屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工具，應(yīng)用模糊評價、特爾斐法、層次分析法等，利用多因素綜合指數(shù)法開展完成阿克蘇市耕地地力評價，并在此礎(chǔ)上分析耕地土壤肥力障礙因素，為分區(qū)改良利用提供依據(jù)和對策。

2．4 評價指標及其權(quán)重的確定

遵循重要性、易獲取性、差異性、穩(wěn)定性等原則，咨詢有關(guān)專家，采用特爾斐法選擇了有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、有效鋅、耕層含鹽量、質(zhì)地、有效土層厚度、質(zhì)地構(gòu)型、地形部位、灌溉保證率和林地覆蓋率（防護林體系）等11個要素作為阿克蘇市耕地地力評價指標［8－11］。根據(jù)層次分析法的原理，把11個評價因素按照相互之間的隸屬關(guān)系排成從高到低的3個層次：A層為目標層，即耕地地力；B層為準則層，即為相對共性因素；C層為指標層，即單項因素層。根據(jù)層次結(jié)構(gòu)圖，請專家組就同一層次對上一層次的相對重要性給出數(shù)量化的評估，經(jīng)統(tǒng)計匯總構(gòu)成判斷矩陣，用矩陣求得各因素的權(quán)重（表1）。

表1 評價因子組合權(quán)重

2．5 耕地地力綜合評分與定級

應(yīng)用加法模型計算各評價單元耕地地力綜合指數(shù)（IFI）：

式中：IFI——耕地地力指數(shù)；Fi——i個因素的評價語；Wi——i個因素的組合權(quán)重。

再用樣點數(shù)與耕地地力綜合指數(shù)制作累積頻率曲線圖，根據(jù)樣點分布頻率，結(jié)合阿克蘇市實際情況分別用耕地地力綜合指數(shù)將阿克蘇市耕地分為5個等級。耕地地力綜合指數(shù)分級標準為：1級地：≥0．77；2級地：0．71～0．77；3級地：0．66～0．71；4級地：0．61～0．66；5級地：＜0．61。

3 結(jié)果與分析

3．1 阿克蘇市耕地地力評價

阿克蘇市總耕地面積77 526．67hm2，其中1級耕地面積1 517．39hm2，占全市耕地面積的1．96%，2級耕地面積21 191．21hm2，占全市耕地面積的27．33%。3級耕地面積26 760．06hm2，占全市耕地面積的34．52%，4級耕地面積23 651．31hm2，占全市耕地面積的30．51%。5級耕地面積4 406．71hm2，占全市耕地面積的5．68%（表2）。阿克蘇市1，2，3級耕地面積占到耕地總面積的63．81%，大部分耕地處于中上等水平，耕地生產(chǎn)潛力總體較高。其中1，2級耕地地面平坦，有效土層深厚，質(zhì)地適宜，質(zhì)地構(gòu)型較好，少障礙因素，土壤適耕性和適種性好，作物產(chǎn)量水平高。3級地的灌溉條件和防護林體系總體弱于1，2級地，最主要障礙因素是土壤鹽漬化，同時在利用上存在重用輕養(yǎng)，有機質(zhì)、全氮及堿解氮含量處于相對較低水平，微量元素有效鋅和有效錳也處于低水平。4，5級地最主要障礙因素是灌溉保證率差，肥力水平較低、土壤鹽漬化，存在礫質(zhì)層、漏砂層等障礙層次，生產(chǎn)性能較差，作物產(chǎn)量水平較低。

表2 阿克蘇市不同地力等級面積和比例

3．2 阿克蘇市耕地土壤肥力障礙因素

依據(jù)二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，對阿克蘇市土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)進行分析研究表明，阿克蘇市耕地土壤大量元素和微量元素都有缺乏現(xiàn)象，降低了土壤肥力，對作物生長發(fā)育帶來影響。

由表3可以看出，阿克蘇市耕地土壤有機質(zhì)以“平”為主，“缺”的程度極少，土壤氮素平中有“缺”，土壤磷素以“平”為主，“豐”、“缺”的程度都極少，鉀素不“缺”。微量元素有“豐”有“缺”，基本可概括為銅和鐵“豐”，錳和鋅“缺”。

表3 阿克蘇市耕地土壤缺素面積比 %

4 耕地改良利用

為了更加合理利用耕地資源，有必要進行改良利用分區(qū)，將土壤組合相同，地貌、水文、地質(zhì)、氣候等自然條件以及土壤利用現(xiàn)狀，主要生產(chǎn)問題，灌溉方式和改良利用措施相近的土壤分區(qū)劃片，進行改良利用規(guī)劃。阿克蘇市耕地土壤類型主要有灌淤土類、潮土類、草甸土類、林灌草甸土類、沼澤土類、水稻土類、龜裂土類、棕漠土類、風沙土類和新積土類10個土類，但主要是草甸土、潮土和灌淤土，占耕地總面積的86．96%。

土壤障礙因子突出，但不復(fù)雜，為此以全市為改良利用區(qū)，以土壤類型、土壤利用現(xiàn)狀、灌溉方式和主要生產(chǎn)問題為依據(jù)分為3個培肥改良利用區(qū)，即東岸大渠灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)、阿音柯灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)和多浪渠灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)（表4）。

表4 阿克蘇市耕地培肥改良分區(qū)

4．1 東岸大渠灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)

主要分布在托普魯克鄉(xiāng)和庫木巴什鄉(xiāng)，面積15 290．93hm2，占耕地總面積的19．72%。耕地土壤類型主要為草甸土和灌淤土。耕地土壤有機質(zhì)平均含量13．40g／kg，堿解氮平均含量71．00mg／kg，速效磷平 均 含 量 15．00mg／kg，速 效 鉀 平 均 含 量118．80mg／kg，有效鋅平均含量為0．69mg／kg，有效銅平均含量2．31mg／kg，有效鐵平均含量為18．21mg／kg，有效錳平均含量5．53mg／kg。土壤pH值平均8．1，pH 值在7．5～8．5的耕地面積占100%，土壤鹽漬化程度相對較輕。

該區(qū)位于西大橋以南、新大河與老大河之間，海拔1 087～1 059m，地勢由東向西傾斜。東岸大渠以東，臨新大河，河岸割切較深，地下水排泄通暢，埋深5．8m，個別地方達到10m；東岸大渠以西夾老大河之間，地下水較高，埋深1～3m，但水質(zhì)為淡水。在干渠與老大河之間有托普魯克—渾巴什總排干，降低兩鄉(xiāng)的地下水位。耕地土壤肥力總體水平中等，部分耕地存在缺氮、鋅、錳營養(yǎng)元素。因此充分利用本次耕地地力調(diào)查評價成果，科學(xué)指導(dǎo)化肥的調(diào)配，采用科學(xué)的配方施肥，重視合理增施氮肥及微肥，不斷培肥地力，實現(xiàn)中低產(chǎn)耕地資源的永續(xù)利用。同時要加強農(nóng)田基本建設(shè)，完善灌溉配套措施，實現(xiàn)條田標準化。充分利用水源發(fā)展噴、滴灌等高新節(jié)水技術(shù)，節(jié)約水資源，預(yù)防土壤鹽漬化化的發(fā)生，同時也有利于改善農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。

4．2 阿音柯灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)

主要分布在阿依庫勒鎮(zhèn)，面積13 830．25hm2，占耕地總面積的17．84%。耕地土壤類型主要為草甸土、潮土和灌淤土。耕地土壤有機質(zhì)平均含量14．11g／kg，堿解氮平均含量81．00mg／kg，速效磷平均含量13．80mg／kg，速效鉀平均含量123．00mg／kg，有效鋅平均含量0．73mg／kg，有效銅平均含量2．03mg／kg，有效鐵平均含量16．06mg／kg，有效錳平均含量5．30mg／kg。土壤pH 值平均8．1，pH 值在7．5～8．5的耕地面積占100%，部分耕地土壤存在鹽漬化現(xiàn)象。

該區(qū)位于老大河以西，陰干山和勝利渠以南，地勢由西北向東南傾斜，局部地形起伏較大，灌區(qū)呈階梯狀向南分布。水源有從西大橋電站尾水引水的沙木沙克渠和二級電站前池引水的阿音柯渠，地下水埋深0．2～0．7m，個別地段2～3m，地下水礦化度一般為1～5g／L，個別達16g／L。勝利渠居高臨下，在41km以前，年滲漏水量有2．00×107m3，地下水位由原來的2～1．5m上升到0．2～0．7m。原為大果園和自然村，現(xiàn)為沼澤或鹽堿灘。平行勝利渠開挖了排水渠后水文地質(zhì)狀況有所改善。該區(qū)土壤肥力總體水平較低，部分耕地存在嚴重缺素現(xiàn)象，其中氮、鋅、錳營養(yǎng)元素都較為缺乏。因此充分利用本次耕地地力調(diào)查評價成果，科學(xué)指導(dǎo)化肥的調(diào)配，采用科學(xué)的配方施肥，重視合理增施氮肥及微肥，不斷培肥地力。對土壤條件及灌溉條件較好的耕地，實施高產(chǎn)栽培技術(shù)種好棉花和林果。對存在鹽漬化的耕地及零星地，應(yīng)在水利改良鹽堿措施基礎(chǔ)上，建設(shè)人工草場種植為主，種植苜蓿等耐鹽堿的飼草飼料，為發(fā)展畜牧業(yè)提供條件。

4．3 多浪渠灌區(qū)耕地培肥改良區(qū)

主要分布在阿克蘇市屬、依干其鄉(xiāng)、拜什吐格曼鄉(xiāng)、喀拉塔勒鎮(zhèn)和良種繁育場，面積48 335．49hm2，占耕地總面積的62．35%。耕地土壤類型主要為灌淤土和潮土。耕地土壤有機質(zhì)平均含量17．55g／kg，堿解氮平均含量68．00mg／kg，速效磷平均含量12．60mg／kg，速效鉀平均含量257．00mg／kg，有效鋅平 均 含 量 1．12mg／kg，有 效 銅 平 均 含 量1．21mg／kg，有效鐵平均含量5．86mg／kg，有效錳平均含量6．02mg／kg。土壤pH 值平均7．90，其中pH值在6．5～7．5的耕地面積占0．91%，pH 值在7．5～8．5的耕地面積占99．09%，耕地土壤存在一定程度的鹽漬化。

該區(qū)東臨阿塔公路，西臨新大河，北接溫宿，南至多浪河水庫。吐格曼鄉(xiāng)北部地下水自然排泄條件好，埋深在3～6m，以南土質(zhì)較重，埋深1～3m，地下水礦化度靠新大河1～5g／L，多浪渠西南5～10g／L，東部阿塔公路一帶最高為10～30g／L，區(qū)域內(nèi)鹽漬化分布西輕東重。該區(qū)處于河谷及沖積扇地帶，光熱及水資源條件均較好，土壤肥力總體水平較高，但土壤養(yǎng)分缺素也較為明顯，其中氮、鋅、鐵、錳營養(yǎng)元素都較為缺乏。因此，充分利用本次耕地地力調(diào)查評價成果，科學(xué)指導(dǎo)化肥的調(diào)配，采用科學(xué)的配方施肥，重視合理增施氮肥及微肥，不斷培肥地力，實現(xiàn)中低產(chǎn)耕地資源的永續(xù)利用。同時對鹽堿地區(qū)應(yīng)實施水利改良措施，改土治水，培肥地力，大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，建立蔬菜及糧油瓜果生產(chǎn)基地。

5 結(jié) 論

開展耕地土壤養(yǎng)分特征與改良利用研究對于摸清區(qū)域內(nèi)耕地狀況及其障礙因素，改良土壤，挖掘現(xiàn)有耕地潛力，保障糧食安全，促進區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等，具有重要的現(xiàn)實意義。本文通過運用GIS技術(shù)對阿克蘇市耕地土壤進行地力評價，摸清了阿克蘇市耕地改良利用的限制因子及其改良利用方向。評價結(jié)果表明在阿克蘇市現(xiàn)有耕地面積中大部分耕地地力處于中上等水平，耕地生產(chǎn)潛力總體較高。在地力等級相對較低的耕地中主要障礙因素是土壤鹽漬化，有機質(zhì)、全氮及堿解氮含量處于相對較低水平，微量元素有效鋅和有效錳也處于低水平，同時在耕地利用上存在重用輕養(yǎng)。利用評價結(jié)果對阿克蘇市現(xiàn)有耕地進行改良利用分區(qū)，實現(xiàn)了耕地改良利用分區(qū)的定量化，為阿克蘇市耕地資源的改良利用提供了供了基礎(chǔ)性信息和科學(xué)決策依據(jù)。

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