基于GIS的谷城縣耕地地力評(píng)價(jià)

摘要：采用傳統(tǒng)土壤調(diào)查方法和GIS技術(shù)相結(jié)合，對(duì)湖北省谷城縣耕地的土壤養(yǎng)分、耕地等級(jí)進(jìn)行了調(diào)查，并與1982年第二次土壤普查的結(jié)果進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果表明，谷城縣耕地以二等地為主；耕地多以中性為主， 全氮含量處于中等偏下水平，有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏上水平，同時(shí)速效磷能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要，速效鉀基本處于正常水平；與第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣耕地總面積減少，土壤pH有向中性發(fā)展的趨勢(shì)，土壤全氮含量略有下降，有機(jī)質(zhì)含量變化不大，有效磷含量大幅度增加，速效鉀含量變化不大；土壤有效銅、有效鐵含量較高，成為農(nóng)作物生長(zhǎng)的限制因素，有效鋅含量能滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要。

關(guān)鍵詞：耕地地力；耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀；GIS；變化特征；谷城縣

中圖分類(lèi)號(hào)：S158.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）17-4099-04

Assessment on the Soil Fertility of Farmland in Gucheng County Based on GIS

GAO Bin1，GUO Zai-hua2，DU Shuang-Shuang2，ZHANG Guo-bin3，XIAO Xing-jun4，HAO Fu-xin5

（1. Agricultural Broadcasting and Television School of Xiangyang City in Hubei Province，Xiangyang 441021，Hubei，China；2.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；3. Soil and Fertilizer Station of Gucheng County in Hubei Province，Gucheng 441000，Hubei，China；4. Soil and Fertilizer Station of Xiangyang City，Xiangyang 441021， Hubei， China；

5.Agricultural Technology Promotion Center of Xiangyang City in Hubei Province， Xiangyang 441021，Hubei，China）

Abstract： Combining traditional soil survey method and GIS technology， soil nutrient and grade of farmland in Gucheng county Hubei province were investigated， and compared and analyzed with the data of the second general detailed soil survey in 1982. Results indicated that the grade of farmland in Gucheng county was mainly grade Ⅱ. And the soil pH of farmland was generally neutral. Total nitrogen content was on mediocre level； content of organic matter was on medium-high level； while content of available phosphorus could meet the needs of plant growth； content of available potassium was on normal level. Compared with the data of the second general detailed soil survey， the total area of farmland in Gucheng county decreased； soil pH had the developing trend of being neutral； soil total nitrogen content slightly decreased； organic matter content and available potassium content changed a little； available phosphorus content increased significantly. The content of available copper and iron in soil was relatively high， which restricted the growth of crops. Content of available zinc met the needs of crops.

Key words： farmland soil fertility； present situation of soil nutrient of farmland； GIS； variation characteristics； Gucheng county

收稿日期：2013-05-21

作者簡(jiǎn)介：高 彬（1968-），女，湖北丹江口人，正高職高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作，（電話(huà)）13871787256（電子信箱）71902413@qq.com。

耕地是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，耕地地力是指在當(dāng)前管理水平下由土壤本身特性、自然背景條件和基礎(chǔ)設(shè)施水平等要素綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力[1-3]。耕地地力直接影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)[4]。近20多年來(lái)，工業(yè)“三廢”污染以及農(nóng)藥、化肥、非降解農(nóng)膜的大面積使用，造成大量污染物殘留在耕地中，耕地受到侵蝕，導(dǎo)致生產(chǎn)潛力下降，生態(tài)功能遭到破壞，由此造成農(nóng)作物減產(chǎn)，部分耕地甚至喪失了耕作能力。這些受污染的土壤對(duì)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成直接威脅[5]。因此，只有保護(hù)耕地資源、加強(qiáng)耕地地力建設(shè)，才能保證農(nóng)產(chǎn)品安全，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

GIS是用于采集、儲(chǔ)存、管理、分析、顯示和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是用于分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)[6]。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，在土壤調(diào)查數(shù)據(jù)管理、地統(tǒng)計(jì)學(xué)、耕地等級(jí)評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，GIS技術(shù)已成為完成地力調(diào)查和質(zhì)量評(píng)價(jià)不可缺少的工具[7]。自1982年的第二次土壤普查以來(lái)，谷城縣的耕作制度、作物品種、種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量水平、化肥農(nóng)藥使用等均發(fā)生了較大變化，耕地地力和土壤養(yǎng)分狀況也隨之發(fā)生變化。為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)無(wú)公害、綠色及有機(jī)食品生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，進(jìn)一步查清谷城縣耕地基礎(chǔ)生產(chǎn)能力、土壤肥力狀況，分析研究耕地肥力的障礙因素，開(kāi)展耕地地力分級(jí)與評(píng)價(jià)工作十分必要。

1 研究概況

谷城縣位于鄂西北，漢水中游西南岸，武當(dāng)山脈東南麓，地跨北緯30°53′00″-32°29′40″，東經(jīng)111°07′30″-111°52′00″。南依荊山，西偎武當(dāng)，東臨漢水，南北二河夾縣城東流匯入漢江，西北、西南三面群山環(huán)抱，地勢(shì)從西南向東北傾斜，海拔最高1 584 m，最低71 m。全縣版圖2 553 km2，下轄9鎮(zhèn)、1鄉(xiāng)、1個(gè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、1個(gè)旅游渡假區(qū)。谷城屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，為常綠闊葉混交林自然帶，具有雨量充沛，光照充足，四季分明，雨熱同季，無(wú)霜期長(zhǎng)等特點(diǎn)。年均降水800～1 200 mm，年均氣溫9.0～15.5 ℃，極端最高溫41.4 ℃，極端最低溫-19.0 ℃，年日照時(shí)間1 894.2 h，日照率43%，無(wú)霜期234 d。全縣水資源豐富，有利于農(nóng)業(yè)和水能開(kāi)發(fā)；地下礦產(chǎn)資源豐富，目前已探明的礦產(chǎn)資源有二十多種，主要有磷礦、赤鐵礦、銅礦、鉛鋅礦、水晶石、瓷土、碘鐵、膨潤(rùn)土、鐘乳石、方解石、蛭石、型沙等。

2 研究方法

2.1 土樣采集情況

將谷城縣的土種圖與土地利用現(xiàn)狀圖疊加，形成評(píng)價(jià)單元以及工作草圖。于2006年9月根據(jù)規(guī)程要求的采樣點(diǎn)密度（平原丘陵5.33～6.67 hm2取1個(gè)土樣，山區(qū)2.00～3.33 hm2取1個(gè)土樣），全縣最終確定采樣點(diǎn)8 130個(gè)，采取多點(diǎn)取樣后混合成一個(gè)混合樣品的方法，最后均勻擇取600個(gè)土樣，其檢測(cè)數(shù)據(jù)作為全縣地力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 土樣測(cè)定項(xiàng)目及方法

對(duì)野外所采集的土樣測(cè)定其pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀、微量元素（銅、鋅、鐵）。pH采用玻璃電極法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-硫酸溶液-油浴法測(cè)定；速效磷含量采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用乙酸銨提取-火焰光度法測(cè)定；有效銅、鋅、鐵采用DTPA提取-原子吸收光譜法測(cè)定。

將測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，建立以測(cè)定的各項(xiàng)養(yǎng)分及pH為字段、以調(diào)查點(diǎn)為記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)，再利用各種軟件（包括STATSTICS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等應(yīng)用軟件，ARC/INFO和MAPINFO等GIS軟件）與土壤采樣點(diǎn)連接在一起，對(duì)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)及pH進(jìn)行差值處理，經(jīng)編輯處理后自動(dòng)生成各土壤養(yǎng)分及pH專(zhuān)題圖層。各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 谷城縣耕地地力及其變化

3.1.1 耕地地力統(tǒng)計(jì) 統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1）顯示，谷城縣耕地地力以二等地為主，其中水田以二等地為主，旱地以二等地、三等地為主。

3.1.2 耕地地力變化 由表1可以看出，與第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣耕地總面積減少，一等地、四等地面積及其所占耕地總面積比例均減少，二等地、三等地所占耕地總面積比例增加。其中，水田總面積減少，一等水田、四等水田面積減少，二等水田、三等水田面積增加；旱地總面積減少，一等旱地、四等旱地所占旱地總面積的比例減少，二等旱地、三等旱地所占旱地總面積的比例增加。

3.2 谷城縣耕地土壤pH、養(yǎng)分現(xiàn)狀及其變化

3.2.1 pH及其變化 由圖1可知，谷城縣土壤pH主要集中在6.6～7.5，因此總體來(lái)講其耕地多以中性為主，這更有利于主要農(nóng)作物的生長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)比1982年第二次土壤普查結(jié)果和此次調(diào)查結(jié)果可以看出，谷城縣土壤pH有向中性發(fā)展的趨勢(shì)。

3.2.2 全氮含量及其變化 由圖2可知，谷城縣耕地全氮含量主要集中在0.51～1.50 g/kg之間，總體來(lái)講，其土壤全氮含量處于中等偏下水平。與1982年第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣土壤全氮含量下降。

3.2.3 有機(jī)質(zhì)含量及其變化 由圖3可知，谷城縣土壤有機(jī)質(zhì)含量集中在10.1～20.0 g/kg之間，土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏上水平。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在相應(yīng)增加土壤有機(jī)肥施用的同時(shí)，注意采用秸稈還田等措施增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。與1982年第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大。

3.2.4 速效磷含量及其變化 由圖4可知，谷城縣土壤速效磷含量主要集中在10.1～20.0 mg/kg之間，因此土壤速效磷能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要。與1982年第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣土壤速效磷含量呈現(xiàn)大幅度增加的趨勢(shì)。

3.2.5 速效鉀含量及其變化 由圖5可知，谷城縣土壤速效鉀含量一半比較豐富，而一半又存在潛在缺乏的狀態(tài)，因此谷城縣土壤速效鉀含量適中。與1982年第二次土壤普查結(jié)果相比，谷城縣土壤速效鉀含量變化不大，有趨于平均的趨勢(shì)。

3.3 谷城縣耕地土壤微量元素含量

由表2可以看出，谷城縣耕地土壤有效銅、有效鐵含量較高，成為農(nóng)作物生長(zhǎng)限制因素，有效鋅的含量能滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本次土壤普查結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)20多年的耕種和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，谷城縣耕地總面積減少，同時(shí)耕地地力等級(jí)發(fā)生變化；土壤pH趨于中性；土壤全氮含量處于中等偏下水平，含量下降；土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏上水平，變化不大；土壤速效磷含量有上升趨勢(shì)，能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需要；土壤速效鉀含量變化不大，基本能滿(mǎn)足農(nóng)作物生長(zhǎng)需要；谷城縣大部分地區(qū)耕地土壤微量元素有效銅、有效鐵含量過(guò)高，成為農(nóng)作物生長(zhǎng)的限制因素，有效鋅含量能滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要。

4.2 建議

4.2.1 推薦施肥方案 通過(guò)增施有機(jī)肥及采用秸稈還田等措施來(lái)提升耕地質(zhì)量；通過(guò)大力推廣測(cè)土配方施肥來(lái)提高耕地的產(chǎn)出能力；通過(guò)增施鋅、硼等微肥途徑為農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育和高產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.2.2 耕地改良措施 實(shí)行測(cè)土配方施肥，做好“三個(gè)結(jié)合”，即有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥結(jié)合、大量元素和微量元素結(jié)合、底肥和追肥結(jié)合；遵循因地制宜、因土改良、分類(lèi)治理的原則，改造中低產(chǎn)田；全面推廣增施有機(jī)肥及秸稈覆蓋技術(shù)，不斷改良土壤和提高耕地地力；調(diào)整作物種植方式，實(shí)行輪作換茬；硬化農(nóng)田渠道及田間機(jī)耕路，科學(xué)規(guī)劃農(nóng)田設(shè)施；辦好土壤改良利用試驗(yàn)示范，建立耕地地力監(jiān)測(cè)試驗(yàn)基地；推廣農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)，服務(wù)耕地地力建設(shè)。

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（責(zé)任編輯 呂海霞）