周 俊，楊子凡

(1.甘肅省張掖市耕地質(zhì)量建設(shè)管理站，張掖 734000； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，蘭州 745400)

0 引言

耕地地力是構(gòu)成耕地的各種自然因素和環(huán)境條件狀況的總和，表現(xiàn)在耕地生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量高低和耕地環(huán)境狀況優(yōu)劣三個(gè)方面。耕地地力不僅受氣候、地形和土壤等自然因素影響，還受農(nóng)田灌排基礎(chǔ)設(shè)施和水土保持設(shè)施等眾多社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。高臺(tái)縣利用測(cè)土配方施肥項(xiàng)目數(shù)據(jù)，以“縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)”為平臺(tái)，建立耕地生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及主要種植作物的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，開(kāi)展高臺(tái)縣耕地地力評(píng)價(jià)，是提高耕地肥力，加強(qiáng)地力建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定增產(chǎn)，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁，加強(qiáng)土壤調(diào)查研究，摸清土壤類型分布、數(shù)量和質(zhì)量，加大研究土壤生產(chǎn)潛力和限制因素的基礎(chǔ)支撐。

1 研究區(qū)概況

甘肅省張掖市高臺(tái)縣地處東經(jīng)98°57′27″～100°06′42″，北緯39°03′50″～39°59′52″之間，位于河西走廊中部，黑河中游下段。東鄰張掖市臨澤縣，西與酒泉市、金塔縣和肅南縣明花區(qū)相連，南與肅南縣大河區(qū)接壤，北依合黎山與內(nèi)蒙古阿拉善右旗相鄰?，F(xiàn)轄3鎮(zhèn)6鄉(xiāng)， 136個(gè)行政村，總戶數(shù)4.96萬(wàn)戶，總?cè)丝?5.8萬(wàn)人，農(nóng)業(yè)戶3.42萬(wàn)戶，農(nóng)業(yè)人口12.9萬(wàn)人。全縣總面積44.597萬(wàn)hm2，其中耕地面積3.056 015萬(wàn)hm2。地勢(shì)南北高、中間低，全境海拔在1 234～3 285m之間。

高臺(tái)縣屬大陸沙漠干旱型氣候，冬季寒冷、干燥，夏季干熱，春季多風(fēng)，全年無(wú)霜期150d左右，多年平均降水量103mm，蒸發(fā)量2 000mm左右，年均氣溫7.4℃(其中川區(qū)7.6℃，山區(qū)4.6℃)?！?0℃ 的有效積溫3 076℃，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢(shì)。日照充足，熱量豐富，日照百分率為71%，太陽(yáng)輻射年總量達(dá)148kcal/cm2，適宜各類北方作物生長(zhǎng)，具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蔬菜、果品和繁育良種得天獨(dú)厚的理想溫差，也是世界最佳釀酒葡萄栽培地。高臺(tái)縣屬于內(nèi)陸黑河流域，水資源比較豐富，年徑流量13.1億m3。

高臺(tái)縣土壤類型共分8個(gè)土類， 18個(gè)亞類， 40個(gè)土屬， 75個(gè)土種。主要土類是灌耕土類、潮土類、草甸土類、灰棕漠土類、灰鈣土類、風(fēng)沙土類、鹽土類和沼澤土類。耕地土壤土類主要有灌耕土類、潮土類、草甸土類、灰棕漠土類和灰鈣土類。

2 研究方法

2.1 劃分評(píng)價(jià)單元

耕地地力評(píng)價(jià)單元是由對(duì)耕地質(zhì)量具有關(guān)鍵影響的各土地要素組成的空間實(shí)體[1]，是耕地評(píng)價(jià)的最基本單位，具有專門(mén)特征的耕地單元，在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中是用于制圖的區(qū)域； 在生產(chǎn)上用于實(shí)際的農(nóng)事管理，是耕地地力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。同一評(píng)價(jià)單元耕地的氣候、立地條件、剖面性狀、理化性狀、障礙因素、土壤管理基本一致； 不同單元之間，既有差異性，又有可比性。耕地地力評(píng)價(jià)就是要通過(guò)對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)，確定其地力級(jí)別。

為了使評(píng)價(jià)單元空間界線及行政隸屬關(guān)系明確、面積準(zhǔn)確，地貌類型及土壤類型一致，利用方式及耕作方法基本相同，且為了便于耕地資源的管理，使最終的評(píng)價(jià)結(jié)果不僅可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃、耕地質(zhì)量保護(hù)和建設(shè)，還可以用于指導(dǎo)實(shí)際的農(nóng)事操作開(kāi)展測(cè)土配方施肥技術(shù)服務(wù)，采取與相關(guān)屬性數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的高臺(tái)縣土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖疊加求交以后，最終生成了高臺(tái)縣耕地資源管理單元圖，全縣共生成3.309 3萬(wàn)個(gè)評(píng)價(jià)管理單元。

表1 高臺(tái)縣耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)層次模型

評(píng)價(jià)指標(biāo)是參與評(píng)定耕地地力等級(jí)的耕地屬性。參考農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定的耕地地力評(píng)價(jià)因子總集，并遵循重要性原則、差異性原則、穩(wěn)定性原則、必要性原則、易獲取原則和精簡(jiǎn)性原則，由高臺(tái)縣組織省市縣8名專家，采用特爾斐法，從全國(guó)66個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中選取了10個(gè)指標(biāo)作為高臺(tái)縣耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)表1。

針對(duì)各準(zhǔn)則層及指標(biāo)層各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，由8位專家給出數(shù)量化的評(píng)估來(lái)區(qū)分各準(zhǔn)則層之間、各指標(biāo)之間的相對(duì)重要性，并由縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)計(jì)算出各準(zhǔn)則層、各指標(biāo)的權(quán)重[2-4]。

2.3 確定隸屬函數(shù)與計(jì)算權(quán)重值

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的坡度、海拔、CEC、速效鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)、耕層厚度等數(shù)值型數(shù)據(jù)，根據(jù)其對(duì)高臺(tái)縣耕地生產(chǎn)潛力的影響大小， 8名專家利用模糊評(píng)價(jià)法和特爾斐法進(jìn)行評(píng)分，把評(píng)分結(jié)果平均值輸入縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中利用最小二乘法擬合隸屬函數(shù)，各指標(biāo)隸屬函數(shù)模型見(jiàn)表2。耕層鹽化隸屬度、質(zhì)地和質(zhì)地構(gòu)型等概念性指標(biāo)隸屬度由專家直接評(píng)分給出。

表2 高臺(tái)縣數(shù)值型指標(biāo)隸屬函數(shù)模型

縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)根據(jù)專家評(píng)分和構(gòu)建的評(píng)價(jià)層次模型，計(jì)算出的各判別矩陣的權(quán)重值，然后計(jì)算同一層次所有因素對(duì)于總目標(biāo)相對(duì)排序權(quán)值，即進(jìn)行層次總排序，最終所得到的組合權(quán)重即為各耕地地力評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值[5]，各指標(biāo)組合權(quán)重見(jiàn)表3。決定高臺(tái)縣耕地質(zhì)量高低的指標(biāo)權(quán)重依次為：耕層鹽化、質(zhì)地構(gòu)型、有機(jī)質(zhì)、質(zhì)地、有效磷、耕層厚度、海拔、CEC、速效鉀和坡度。

表3 各指標(biāo)的組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果

2.4 計(jì)算綜合指數(shù)劃分地力等級(jí)

耕地地力綜合指數(shù)IFI[6-7]是在現(xiàn)有條件耕地管理水平下，對(duì)影響土壤質(zhì)量狀況的因素進(jìn)行量化，建立層次分析模型和隸屬函數(shù)模型，再計(jì)算各層次模型和各因素的權(quán)重，最后根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元上的耕地地力綜合指數(shù)，通過(guò)耕地地力綜合指數(shù)值的大小，來(lái)劃分每個(gè)評(píng)價(jià)單元的耕地地力等級(jí)。耕地地力綜合指數(shù)計(jì)算公式為：

IFI=∑Fi×Ci(i=1， 2， 3，...，n)

(1)

式(1)中，F(xiàn)i代表第i個(gè)指標(biāo)隸屬度；Ci代表第i個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重，即為該參評(píng)指標(biāo)對(duì)耕地地力的貢獻(xiàn)率[8]。

圖1 高臺(tái)縣耕地地力綜合指數(shù)劃分

圖1是根據(jù)累積曲線分級(jí)法[9-10]來(lái)劃分耕地地力等級(jí)，由圖可以看出根據(jù)各單元的IFI值，由各等級(jí)起始分把全縣耕地劃分了5個(gè)等級(jí)，并匯總了不同等級(jí)的單元個(gè)數(shù)、分布面積和占比。其中，高臺(tái)縣IFI值>0.850 5為一等地，共8 548個(gè)評(píng)價(jià)單元，一等地面積1.115 74萬(wàn)hm2占總耕地面積的28%；IFI值在0.850 5～0.720 0之間為二等地，共1.376 1萬(wàn)個(gè)評(píng)價(jià)單元，二等地面積16 733.1hm2占總耕地面積的42%；IFI值在0.720 0～0.662 6之間為三等地，共5 792個(gè)評(píng)價(jià)單元，三等地面積5 988.2hm2占總耕地面積的15%；IFI值0.662 6～0.630 0為四等地，共3 979個(gè)評(píng)價(jià)單元，四等地面積4 377.6hm2占總耕地面積的11%；IFI值<0.630 0為五等地，共1 013個(gè)評(píng)價(jià)單元，五等地面積1 550.3hm2占總耕地面積的3.9%。

3 耕地地力等級(jí)分析

一等地主要分布在高臺(tái)縣中部和西南部地區(qū)的城關(guān)鎮(zhèn)、合黎鄉(xiāng)、巷道鄉(xiāng)和黑泉鄉(xiāng)等，土壤類型以灌耕土為主，耕層土壤質(zhì)地主要是中壤和輕壤，質(zhì)地構(gòu)型主要是夾黏中壤。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為18.0g/kg，全氮含量平均為1.068mg/kg，堿解氮含量平均為79mg/kg，有效磷含量平均為19.3mg/kg，速效鉀含量平均為209mg/kg，CEC平均為7.49cmol/kg，pH平均為8.39。

二等地主要分布在羅城鄉(xiāng)、南華鎮(zhèn)、新壩鄉(xiāng)和駱駝城鄉(xiāng)，土壤類型主要是灰棕漠土。耕層土壤質(zhì)地主要是輕壤和砂壤，質(zhì)地構(gòu)型主要是均質(zhì)砂壤、均質(zhì)輕壤和夾砂輕壤。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為14.6g/kg，全氮含量平均為0.871mg/kg，堿解氮含量平均為68mg/kg，有效磷含量平均為17.0mg/kg，速效鉀含量平均為191mg/kg，CEC平均為7.50cmol/kg，pH平均為8.40。

三等地主要分布在羅城鄉(xiāng)、黑泉鄉(xiāng)和宣化鎮(zhèn)，土壤類型主要是草甸土和灌耕土。耕層土壤質(zhì)地主要是輕壤和砂壤，質(zhì)地構(gòu)型主要是黏底輕壤和均質(zhì)砂壤。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為16.0g/kg，全氮含量平均為0.950mg/kg，堿解氮含量平均為70mg/kg，有效磷含量平均為18.5mg/kg，速效鉀含量平均為186mg/kg，CEC平均為7.51cmol/kg，pH平均為8.36。

四等地主要分布在駱駝城鄉(xiāng)，土壤類型主要是灰棕漠土、草甸土和鹽土。耕層土壤質(zhì)地主要是輕壤和砂壤，質(zhì)地構(gòu)型主要是黏底輕壤和均質(zhì)砂壤。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為13.4g/kg，全氮含量平均為0.802mg/kg，堿解氮含量平均為64mg/kg，有效磷含量平均為13.7mg/kg，速效鉀含量平均為168mg/kg，CEC平均為7.36cmol/kg，pH平均為8.40。

五等地主要分布在南華鎮(zhèn)和駱駝城鄉(xiāng)，土壤類型主要是鹽土。耕層土壤質(zhì)地主要是重壤和砂壤，質(zhì)地構(gòu)型主要是夾砂重壤和均質(zhì)砂壤。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為14.6g/kg，全氮含量平均為0.865mg/kg，堿解氮含量平均為64mg/kg，有效磷含量平均為13.2mg/kg，速效鉀含量平均為162mg/kg，CEC平均為7.36cmol/kg，pH平均為8.49。

4 建議

近年來(lái)，高臺(tái)縣充分發(fā)揮耕地資源優(yōu)勢(shì)，以工業(yè)化思維謀劃農(nóng)業(yè)發(fā)展，以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化、布局合理化作為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要目標(biāo)，糧食作物、蔬菜瓜果、制種玉米和釀酒葡萄等作物種植面積大，產(chǎn)出高。在耕地高產(chǎn)出的同時(shí)，長(zhǎng)期大量施用化肥和灌溉造成耕地地力降低，對(duì)應(yīng)國(guó)家耕地地力等級(jí)低，土壤面源污染、鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，根據(jù)高臺(tái)縣耕地地力評(píng)價(jià)結(jié)果分析，建議從以下幾個(gè)方保護(hù)耕地，提升耕地質(zhì)量。

(1)改良耕作制度，進(jìn)行保護(hù)性耕作。種植綠肥和豆科作物，靠生物固氮來(lái)提高土壤肥力，改良土壤板結(jié)。因地種植向日葵、甜菜、大麥、棉花等耐鹽堿性較強(qiáng)的作物，優(yōu)化農(nóng)作物布局。

(2)化肥減量增效與增施有機(jī)肥。通過(guò)繼續(xù)推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，達(dá)到化肥減量增效的目的。推廣施用有機(jī)肥及生物菌肥、水溶肥等新型肥料，大力推廣水肥一體化技術(shù)，提高肥料利用效率。

(3)對(duì)鹽堿化耕地，要挖溝排水，拉沙壓堿，合理灌溉，改串灌、漫灌為畦灌、噴灌和滴灌； 干耬濕鋤、中耕松土、暑秋泡地，精耕細(xì)作，改良培肥土壤，加速土壤熟化。

(4)繼續(xù)實(shí)施秸稈大量還田，推廣新型秸稈漚肥技術(shù)，既能有效控制野外焚燒造成的大氣污染，又能改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)物含量。