基于耕地資源質(zhì)量分類的耕地土壤條件及空間分布特征分析
——以杭州市為例

□ 浙江省測繪科學技術研究院 沈加燕 徐俊芳 石迪迪

耕地作為糧食生產(chǎn)的基本物質(zhì)質(zhì)料，其質(zhì)量的好壞關系到國家糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及生態(tài)安全，是保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、滿足人民日益增長的物質(zhì)需要的必要基礎。浙江省高度重視耕地保護工作，2022年初提出建立耕地保護“田長制”、推行“耕地智保”場景應用、編制省市縣三級耕地保護利用規(guī)劃等10 項措施。全面掌握、分析耕地數(shù)量、質(zhì)量情況，研究其空間分布特征，將對區(qū)域耕地質(zhì)量提升以及耕地資源的合理保護利用具有重大意義。

本文以杭州市為例，以“三調(diào)”耕地資源質(zhì)量分類成果數(shù)據(jù)為基礎，針對土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤有機質(zhì)和土壤pH 值四個重要土壤條件指標，從自然區(qū)、地貌、行政區(qū)劃等角度，研究杭州市各土壤條件指標屬性特征和空間分布差異，分析耕地土壤條件現(xiàn)狀，為杭州市耕地質(zhì)量提升措施研究、耕地保護規(guī)劃的編制提供依據(jù)和參考。

一、研究區(qū)域概況

據(jù)“三調(diào)”統(tǒng)計，杭州市耕地總面積為12.82×104公頃，耕地利用類型為水田和旱地，水田為主要用地類型，占耕地總面積約81.12%。根據(jù)“三調(diào)”耕地資源質(zhì)量分類要求，杭州市自然地理格局主要包括淮南與長江中下游、江南與南嶺山地2 個自然區(qū)，對照浙江省土地開發(fā)整理工程類型區(qū)，即浙北水網(wǎng)平原、浙西山地丘陵。浙北水網(wǎng)平原可細分分為錢塘江兩岸古海堤內(nèi)側的水網(wǎng)平原和外側的濱海平原；浙西山地丘陵區(qū)可細分為山地丘陵區(qū)、河谷平原區(qū)，河谷平原主要分布于富春江兩岸和苕溪沿岸丘陵河谷區(qū)。

二、數(shù)據(jù)與處理

本文基礎數(shù)據(jù)來源于杭州市第三次全國國土調(diào)查中耕地資源質(zhì)量分類調(diào)查成果，耕地土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤有機質(zhì)含量和土壤pH 值等耕地土壤條件屬性數(shù)據(jù)均為相應數(shù)據(jù)庫提取成果。在浙江省耕地資源質(zhì)量分類調(diào)查工作過程中，耕地土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤有機質(zhì)含量和土壤pH 值4 項指標賦值來源與方法概括為：土壤pH 值、有機質(zhì)含量2 項指標以農(nóng)業(yè)部門掌握的近年調(diào)查點位數(shù)據(jù)及自然資源部門土地質(zhì)量地球化學調(diào)查點位數(shù)據(jù)為基礎，全省根據(jù)地貌類型和主要河流分布進行地理片區(qū)的劃分，對不同片區(qū)選擇適合的模型和方法進行插值，具體采用模型反距離加權法（IDW）、克里金插值法（Krging）；土壤質(zhì)地和土層厚度2 項指標以農(nóng)業(yè)部門調(diào)查數(shù)據(jù)為準，具體以土壤圖結合土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖，形成基本分類單元，利用點位數(shù)據(jù)對分類單元賦值，進一步賦值至三調(diào)耕地資源圖斑。最終形成了浙江省耕地資源質(zhì)量分類土壤條件的調(diào)查成果。

通過數(shù)理統(tǒng)計軟件SPSS 對杭州市4 項耕地土壤條件數(shù)據(jù)進行描述分析，利用利用ArcGIS 軟件分自然區(qū)、行政區(qū)兩個尺度進行空間特征分析分析，并利用可視化功能對杭州市耕地土壤條件各項指標進行空間表達。

三、分析成果

（一）土層厚度“西部薄東部厚”

根據(jù)耕地資源質(zhì)量分類技術要求，杭州市耕地土層厚度主要劃分為3 個等級，即1 級為土層厚度≥100厘米的耕地，屬于深厚土層的土壤，占杭州市耕地總面積53.04%；2 級為土層厚度60～100 厘米的耕地，屬于厚土層的土壤，占杭州市耕地總面積36.50%；3 級為土層厚度<60厘米的耕地，屬于薄土層的土壤，占杭州市耕地總面積10.46%。通過統(tǒng)計分析知，杭州市耕地土層厚度最大值為120 厘米，最小值為10 厘米，均值為85.50 厘米，其中浙北水網(wǎng)平原、浙西山地丘陵的耕地土層平均厚度分別為100.60、76.82 厘米，因浙西山地丘陵的耕地多分布在山地或丘陵上，坡度較大，因此土層厚度較?。徽阄魃降厍鹆晖翆雍穸茸儺愊禂?shù)明顯大于浙北水網(wǎng)平原，說明浙西山地丘陵土層厚度分布較為離散，浙北水網(wǎng)平原土層厚度分布較為集中。

從行政區(qū)來看，杭州市土層厚度≥100 厘米的耕地主要集中在浙北水網(wǎng)平原區(qū)的幾個區(qū)縣，而位于浙西山地丘陵的5 區(qū)縣，只有富陽市土層厚度≥100 厘米的耕地接近50%，桐廬、臨安、淳安、建德4區(qū)縣50%以上耕地土層厚度集中在60～100 厘米，富陽、建德土層厚度變異系數(shù)大于浙西山地丘陵區(qū)平均水平，兩區(qū)縣的土層厚度最為離散。

（二）壤質(zhì)類耕地廣泛分布，黏質(zhì)類耕地集聚于水網(wǎng)平原，砂質(zhì)類耕地集聚于濱海平原

根據(jù)耕地資源質(zhì)量分類技術要求，結合杭州市土壤類型實際特性，耕層土壤質(zhì)地劃分為壤質(zhì)、黏質(zhì)和砂質(zhì)三個類別，分別處于耕地資源質(zhì)量分類中的1 級、2 級和3 級標準。通過統(tǒng)計分析知，杭州市壤質(zhì)類耕地面積為8.3×104公頃；黏質(zhì)類耕地面積為4.03×104公頃；砂質(zhì)類耕地面積為0.49×104公頃。其中壤質(zhì)類耕地面積最大，占杭州市耕地總面積64.74%，黏質(zhì)類耕地面積所占比例次之，為31.44%，砂質(zhì)類耕地所占比例最小，僅為3.82%。杭州市各自然區(qū)耕地耕層土壤以壤質(zhì)土為主，兩個自然區(qū)所占比例接近，砂質(zhì)類耕地只在淮南與長江中下游（浙北水網(wǎng)平原）的濱海平原存在。從空間分布特性上分析，砂質(zhì)類耕地占整個杭州市面積比例不大，呈集中分布態(tài)勢，地域上只分布于錢塘區(qū)和蕭山北部，集中在喬司農(nóng)場、白楊街道、錢江紅墾紅山三農(nóng)場、河莊及義蓬街道北片、河莊街道江東大橋兩側等區(qū)域，大部分是錢塘江古海堤外側高亢的濱海平原圍墾而成；上城區(qū)和拱墅區(qū)經(jīng)多年城市發(fā)展所余耕地較少，以壤質(zhì)類耕地為主，余杭區(qū)中部、西湖區(qū)北部、蕭山區(qū)南部以黏質(zhì)類耕地為主，西湖區(qū)南部、臨平區(qū)南部、錢塘區(qū)大部地域、蕭山區(qū)北部、富陽區(qū)富春江兩岸以壤質(zhì)類耕地為主，其余地域壤質(zhì)類耕地、黏質(zhì)類耕地交叉分布，分布離散，無明顯空間聚集特征。

（三）土壤有機質(zhì)含量整體水平高，濱海平原低于市域平均水平

根據(jù)耕地資源質(zhì)量分類技術要求，杭州市耕地耕層土壤有機質(zhì)含量劃分為3 個等級，即1 級為土壤有機質(zhì)含量≥20g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積66.30%；2 級為土壤有機質(zhì)含量10～20g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積27.61%；3 級為土壤有機質(zhì)含量＜10g/kg 的耕地，占杭州市耕地總面積6.08%。通過統(tǒng)計分析，杭州市耕地耕層土壤有機質(zhì)平均含量為25.27g/kg，土壤有機質(zhì)含量變化較大，最高達到了95.68g/kg，最低為0.48g/kg，變異系數(shù)為33.36%。杭州市淮南與長江中下游（浙北水網(wǎng)平原）、江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）的耕地耕層土壤有機質(zhì)含量均值分別為23.37、26.37g/kg，淮南與長江中下游（浙北水網(wǎng)平原）變異系數(shù)大于江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）。

杭州市耕地耕層土壤有機質(zhì)含量以1 級為主，除濱海平原外均有大量分布；土壤有機質(zhì)含量2 級的耕地主要集中分布在濱海平原，在淳安縣、桐廬縣占當?shù)馗乜偯娣e在30%上下；土壤有機質(zhì)含量3 級的耕地占比較少，集中分布在濱海平原。

根據(jù)對杭州市耕層土壤有機質(zhì)含量空間分布特征研究表明，杭州市水網(wǎng)平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤的有機質(zhì)含量較為接近，且明顯高于濱海平原耕地土壤，這顯然與培肥的差異有關。杭州市的濱海平原形成和農(nóng)業(yè)利用時間較短，受人為的耕作熟化強度較弱，因此其有機質(zhì)積累相對較少。而水網(wǎng)平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤多是經(jīng)人為長期耕作的土壤，長期人為培肥的結果，它們的有機質(zhì)水平已達到了較高的水平。

（四）土壤pH值呈“西酸東堿”態(tài)勢

根據(jù)耕地資源質(zhì)量分類技術要求，杭州市耕地耕層土壤pH 值劃分為10、2a、2b、3a 和3b 五個等級。10 級為土壤pH 值6.5～7.5 的耕地，屬于酸堿適宜土壤，占杭州市耕地總面積的10.47%；2a 級為土壤pH值5.5～6.5 的耕地，屬于弱酸性土壤，占杭州市耕地總面積33.83%；2b 級為土壤pH 值7.5～8.5 的耕地，屬于弱堿性土壤，占杭州市耕地總面積19.82%；3a 級為土壤pH 值<5.5 的耕地，屬于強酸性土壤，占杭州市耕地總面積35.81%；3b 級為土壤pH 值≥8.5 的耕地，屬于強堿性土壤，占杭州市耕地總面積不到0.07%，在錢塘區(qū)有極少分布。通過統(tǒng)計分析知，杭州市耕地耕層土壤pH 均值為5.87，土壤pH 值變化較大，最大值為8.78，最小值為2.06，相差達6.72個pH 單位。

對杭州市各行政區(qū)pH 值均值進行統(tǒng)計分析，可發(fā)現(xiàn)杭州市耕地耕層土壤pH 整體呈“西酸東堿”態(tài)勢，江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）耕地耕作層土壤pH 值整體偏酸性，其中臨安、建德近70%耕地耕層土壤為強酸性，主要原因為江南與南嶺山地（浙西山地丘陵）主要為丘陵山地和河谷平原，丘陵山地是杭州市紅黃壤的主要分布區(qū)域，而紅黃壤是長期脫硅富鐵鋁化過程的產(chǎn)物，后者由于脫硅、脫鹽基導致了土壤的明顯酸化；河谷平原的成土物質(zhì)為河流沖積物，主要來源于其周圍的紅黃壤的侵蝕，因此丘陵山地和河谷平原區(qū)的土壤在農(nóng)用前已呈現(xiàn)明顯的酸性，開墾為耕地后其部分酸性特征仍然保留在土壤中?；茨吓c長江中下游（浙北水網(wǎng)平原）耕地耕層土壤pH 偏酸性和偏堿性面積差距不大，弱堿性土壤主要分布在濱海平原（錢塘區(qū)和蕭山北部），主要原因為該區(qū)域由錢塘江古海堤外側高亢的濱海平原圍墾而成，成土母質(zhì)是新近淺海相沉積物，成土年齡較短，土壤處在脫鹽、脫鈣階段，土壤形成初期，這些土壤一般呈現(xiàn)堿性，因此它們的pH 較高；弱酸性土壤分布在水網(wǎng)平原，原是錢塘江兩岸古海堤的內(nèi)側土地，成土母質(zhì)是河湖海相沉積物，成土母質(zhì)主要為河湖相沉積物，其上形成的土壤原本多呈中性，因此它們的酸化相對較輕。

表1 杭州市耕地耕層土壤pH值均值統(tǒng)計（行政區(qū)）

四、結論與建議

從杭州市耕地土壤條件匯總數(shù)據(jù)可以看出，耕地土壤條件各指標空間分布情況如下：耕地總面積為12.82×104公頃，土層厚度以≥100厘米為主，所占比例達到53.04%，大體呈現(xiàn)“西部薄東部厚”的空間分布特征。耕層土壤質(zhì)地以壤質(zhì)土為主，在全市范圍內(nèi)分布廣泛，面積占比達到67.74%，黏質(zhì)類耕地在水網(wǎng)平原有聚集情況，砂質(zhì)類耕地只集中于濱海平原。全市有機質(zhì)含量整體水平較高，有機質(zhì)含量≥20g/kg 的耕地，占比達到66.30%，集中分布在淳安縣、臨安區(qū)、建德市、余杭區(qū)、富陽區(qū)，濱海平原有機質(zhì)含量平均水平明顯低于市域內(nèi)其他地區(qū)。耕層土壤pH 值以酸性為主，耕層土壤pH 值<6.5 的面積合計達到69.64%，在淳安縣、臨安區(qū)、建德市、余杭區(qū)、富陽區(qū)分布較多，大體呈現(xiàn)“西酸東堿”的空間分布特征。

結合研究結果，本文提出如下建議。一是因地制宜，采取不同的土壤改良及耕地質(zhì)量提升措施，如：濱海平原區(qū)應重視基礎地力的提升，通過合理改善種植結構，輪作間作，增施有機肥，秸稈還田等物理化學生物方式，提高有機質(zhì)含量，在施肥上應采用少量多次，減少施用肥料的流失風險；西部土壤偏酸性區(qū)域，需重視石灰的施用，對土壤酸度進行核正。二是科學引導，耕地保護規(guī)劃編制中，針對不同土壤條件的耕地，采取不同的保護利用方式，如：丘陵山區(qū)土層薄、肥力高，耕地保護利用應兼顧生態(tài)環(huán)境影響，在符合水土保持和環(huán)境生態(tài)要求下適度開展土地整治工程，充分發(fā)揮山水資源優(yōu)勢發(fā)展生態(tài)型農(nóng)業(yè)；水網(wǎng)平原區(qū)土層深厚、土壤肥沃，人地矛盾突出，應強化復合精細利用，發(fā)展都市型精品農(nóng)業(yè)，通過拓展農(nóng)業(yè)的生態(tài)景觀、休閑農(nóng)業(yè)和文化教育等功能，促進農(nóng)業(yè)與二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展；濱海平原區(qū)土壤偏砂性、堿性，土壤肥力相對較低，以改良土壤、提升土壤肥力為主要保護利用方向。