基于GIS的恩施州耕地地力評(píng)價(jià)

摘要：應(yīng)用揚(yáng)州市土壤肥料站開(kāi)發(fā)的縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，采用土地利用現(xiàn)狀圖和土壤圖疊加的方法確定27 771個(gè)評(píng)價(jià)單元，選取氣象、立地條件、耕層理化性狀、耕層養(yǎng)分狀況及水分管理5個(gè)層次共16個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)恩施州耕地地力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，恩施州耕地地力分為5個(gè)等級(jí)，一等地占4.16%，二等地占12.48%，三等地占30.01%，四等地占34.25%，五等地占19.09%。

關(guān)鍵詞：耕地；地力評(píng)價(jià)；恩施州

中圖分類號(hào)：F323.211；P283 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）06-1324-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.011

Abstract： Management information system of county land resources developed by Yangzhou soil and fertilizer station， the method of superimposing present landuse map and soil map was used to determine 27 771 evaluation units. 5 levels and a total of 16 indexes as evaluation object， including meteorology， site conditions， physical and chemical properties of top layer， the condition of topsoil nutrients and water management were selected to evaluate the soil fertility of arable land in Enshi prefecture. Comprehensive evaluation of farmland productivity was realized. The results showed that the farmland productivity was divided into 5 levels ranked from the first grade to fifth grade， accounting for 4.16%， 12.48%， 30.01%， 34.25% and 19.09%， respectively.

Key words： cultivated land； productivity evaluation； Enshi prefecture

耕地為最基本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，耕地質(zhì)量直接關(guān)系到糧食安全和主要農(nóng)產(chǎn)品的有效供給。耕地地力為耕地的生產(chǎn)能力，指在一定區(qū)域內(nèi)一定的土壤類型基礎(chǔ)上，耕地的土壤理化性狀、所處自然環(huán)境條件、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施及耕作施肥管理水平等因素的總和[1-3]。近年來(lái)，不少學(xué)者利用耕地地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）進(jìn)行了耕地地力評(píng)價(jià)方面的研究[4]。如劉東海等[5]利用GIS技術(shù)對(duì)武漢市漢南區(qū)耕地地力等級(jí)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，呂雄杰等[6]利用GIS對(duì)天津市東麗區(qū)耕地地力狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在GIS支持下進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)耕地的自動(dòng)分等定級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)和準(zhǔn)確[7]。

建國(guó)以來(lái)，我國(guó)先后開(kāi)展了兩次土壤普查。第二次土壤普查距今已過(guò)去30年，恩施州的耕地面積、耕作制度、產(chǎn)量水平、肥料用量等均發(fā)生了巨大的變化。綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和現(xiàn)代制圖（RS）等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)恩施州耕地地力進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，摸清耕地肥力狀況及時(shí)空變化，分析耕地承載能力，對(duì)耕地資源合理開(kāi)發(fā)與利用、科學(xué)施肥和耕地質(zhì)量保護(hù)具有重要的意義。

1 評(píng)價(jià)區(qū)域概況

恩施州地處湖北省西南部武陵山區(qū)腹地，位于東經(jīng)108°23′12″-110°38′08″，北緯29°07′10″-31°24′13″之間，東接宜昌市，北壤神龍架林區(qū)，西鄰重慶市萬(wàn)州區(qū)和黔江區(qū)，南連湖南省湘西州，屬我國(guó)地形第二階梯東緣，平均海拔1 000 m，最高海拔3 023 m，最低海拔175 m。地形總體格局呈西北、東南兩翼高，切割破碎，中部局部為斷陷盆地，具有典型山地地貌特征。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)溫潤(rùn)性氣候，年均氣溫大于10 ℃，活動(dòng)積溫隨海拔高度增加而明顯降低，年平均降雨量為1 530 mm。2012年恩施州初耕地總面積31.4萬(wàn)hm2。轄恩施、利川兩個(gè)縣級(jí)市和巴東、來(lái)鳳、咸豐、建始、鶴峰及宣恩6個(gè)縣，88個(gè)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、街道辦事處，2 627個(gè)村、居民委員會(huì)，總?cè)丝?01.16萬(wàn)。全州現(xiàn)有紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、暗棕壤、石灰（巖）土、紫色土、沼澤土、草甸土、水稻土及潮土共11個(gè)土類，24個(gè)亞類，88個(gè)土屬，208個(gè)土種。成土母質(zhì)有碳酸鹽巖（主要是石灰?guī)r、白云巖）、泥質(zhì)頁(yè)巖，石英質(zhì)巖、紫色砂頁(yè)巖、紅砂巖、第四紀(jì)黏土、近代河流沉積物和磷塊巖8種[8]。

2 材料與方法

2.1 資料收集

基礎(chǔ)資料主要為野外調(diào)查資料，包括地形地貌、土壤母質(zhì)、土層厚度、表層質(zhì)地、耕地利用現(xiàn)狀、灌排條件及管理措施水平等。室內(nèi)化驗(yàn)分析資料包括pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷及速效鉀等大量養(yǎng)分含量，有效鋅、水溶態(tài)硼等微量養(yǎng)分含量。社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料包括種植制度、土地面積以及各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本情況和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。專題圖件資料包括地形圖（比例尺為1∶50 000）、行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖及土壤圖等。

2.2 評(píng)價(jià)單元的確定與信息提取

評(píng)價(jià)單元是由對(duì)土地質(zhì)量具有關(guān)鍵影響的各土地要素組成的空間實(shí)體，是土地評(píng)價(jià)的最基本單位、對(duì)象和基礎(chǔ)圖斑。本次評(píng)價(jià)單元的劃分均采用土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖的疊置劃分法，相同土壤類型單元及土地利用現(xiàn)狀類型的地塊組成一個(gè)評(píng)價(jià)單元，土壤類型劃分到土屬。按照全州4幅A0拼圖出圖，比例尺為1∶135 000，控制最小多邊形面積為40 000 m2。小于40 000 m2的按照相鄰最大面積融合，經(jīng)過(guò)處理，全州共劃分為27 771個(gè)評(píng)價(jià)單元，面積最大的為63.71萬(wàn)m2。經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐郑蓸狱c(diǎn)屬性插值、區(qū)域統(tǒng)計(jì)、地理編碼等過(guò)程形成的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其中含有各種參評(píng)因子，將該空間數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中進(jìn)行層次分析與等級(jí)評(píng)價(jià)。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定與量化

按照農(nóng)業(yè)部《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范（試行）修訂稿》的要求，在湖北省土壤肥料工作站的主持下，由恩施州農(nóng)業(yè)局和省級(jí)專家專門召開(kāi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研討會(huì)，通過(guò)討論、評(píng)議，最終確定了5個(gè)層次、16個(gè)指標(biāo)作為具體評(píng)價(jià)對(duì)象。對(duì)各指標(biāo)賦值后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果均小于0.1時(shí)，一致性較好，得出各指標(biāo)的組合權(quán)重（表1）。對(duì)于定性因子，如土壤質(zhì)地和成土母質(zhì)等，采用專家打分的方法賦值作為其隸屬度（表2）。對(duì)于定量化指標(biāo)，采用專家打分和特爾斐法確定指標(biāo)的隸屬函數(shù)（表3）。

2.4 綜合地力指數(shù)確定與定級(jí)

本次評(píng)價(jià)應(yīng)用揚(yáng)州市土肥站研發(fā)的縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，采取累加模型計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)單元的綜合地力指數(shù)。評(píng)價(jià)結(jié)果經(jīng)過(guò)地方農(nóng)業(yè)部門專家的審核與修正，最終將恩施州的耕地地力等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地地力等級(jí)劃分

耕地地力等級(jí)情況如表4所示。恩施州常用耕地面積約25.589萬(wàn)hm2，其中一等地10 649.12 hm2，占常用耕地面積的4.16%；二等地31 944.09 hm2，占常用耕地面積的12.48%；三等地76 789.20 hm2，占常用耕地面積的30.01%；四等地87 651.67 hm2，占常用耕地面積的34.25%；五等地48 855.93 hm2，占常用耕地面積的19.09%。常用耕地中旱地總面積為185 540.00 hm2，其中一、二、三、四、五等旱地面積分別為8 093.55、21 993.84、55 743.50、63 126.73、36 582.38 hm2，分別占旱地總面積的4.36%、11.85%、30.04%、34.02%、19.72%；水田總面積為70 350.01 hm2， 其中一、二、三、四、五等水田面積分別為2 555.57、9 950.25、21 045.70、24 524.94、12 273.55 hm2，分別占旱地總面積的3.63%、14.14%、29.92%、34.86%、17.45%。

3.2 耕地地力等級(jí)空間分布

耕地地力等級(jí)空間分布如圖1所示。由圖1可知，恩施州現(xiàn)有8個(gè)縣（市），一等地所占比例最大的為利川市，占全市常用耕地面積的8.15%。二等地所占比例最大的為來(lái)鳳縣，占全縣常用耕地面積的24.36%。三等地所占比例最大的為來(lái)鳳縣，占全縣常用耕地面積的46.73%。四等地所占比例最大的為巴東縣，占全縣常用耕地面積的50.35%。五等地所占比例最大的為巴東縣，占全縣常用耕地面積的43.99%。

3.3 主要養(yǎng)分含量狀況

耕地主要土壤養(yǎng)分檢測(cè)結(jié)果如表5所示。由表5可知，旱地與水田主要養(yǎng)分含量差異不大。土壤偏酸，有機(jī)質(zhì)平均含量旱地為30.01 g/kg，水田為30.43 g/kg，屬正常水平；有效磷平均含量旱地為26.98 mg/kg，水田為27.44 mg/kg，屬較豐富水平；速效鉀平均含量旱地為112.45 mg/kg，水田為115.00 mg/kg，屬正常水平；水溶態(tài)硼含量旱地為0.40 mg/kg，水田為0.35 mg/kg，屬潛在缺乏水平，有效鋅含量旱地為4.65 mg/kg，水田為4.71 mg/kg，屬較豐富水平。

4 小結(jié)與討論

該評(píng)價(jià)查清了土壤主要屬性和生產(chǎn)條件的變化特征，這些特征的時(shí)空變異對(duì)土壤管理和測(cè)土施肥具有重要意義[9]。

恩施州耕地地力水平整體偏低。恩施全州耕地主要以四等地（34.25%）和三等地（30.01%）為主，五等地（19.09%）次之，一般情況下三、四、五等地屬于中低產(chǎn)田，總體地力水平較低。比較而言，利川市、來(lái)鳳縣、咸豐縣和宣恩縣一、二、三等地所占比例相對(duì)較高，地力水平較高，恩施市、建始縣、鶴峰縣和巴東縣四、五等地所占比例相對(duì)較高，地力水平較低，改善排灌能力是提升耕地地力的關(guān)鍵措施。

耕地主要養(yǎng)分高低不均，營(yíng)養(yǎng)失衡。目前，恩施全州耕地土壤中，有效磷和有效鋅的含量較豐富，水溶態(tài)硼大多處于潛在缺乏范圍，需要根據(jù)不同作物對(duì)肥料的需求量和需求比例，提出相應(yīng)區(qū)域的配方施肥方案，并指導(dǎo)農(nóng)民合理施肥[10]。

恩施全州耕地土壤超過(guò)50%為pH 5.5以下，pH 6.5～7.5的中性土壤面積僅占5.14%，土壤酸化現(xiàn)象嚴(yán)重，需結(jié)合測(cè)土配方施肥的開(kāi)展，研究提出土壤酸度調(diào)節(jié)的對(duì)策與措施，遏制酸化現(xiàn)象進(jìn)一步惡化。

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