福州市晋安区与马尾区耕地调查与地力评价

黄 艳

(福州市农田建设与土壤肥料技术站，福建福州350026)

福州市晋安区与马尾区耕地调查与地力评价

黄 艳

(福州市农田建设与土壤肥料技术站，福建福州350026)

运用GIS技术和综合指数法对福州市晋安区与马尾区耕地土壤进行了地力评价。结果表明,福州市晋安区与马尾区耕地地力水平不高,以三至四等的中产田为主,主要限制因素是干旱；土壤整体偏酸性；CEC低,保肥供肥性较差；土壤矿质养分失衡。利用评价结果提出改良措施,以期为福州市晋安区与马尾区耕地资源的合理利用提供依据。

耕地地力评价；改良措施

耕地资源作为人类赖以生存的物质基础,其数量和质量的演变直接关系着粮食安全和社会稳定(吴大放等,2015)。近年来,随着建设用地的拓展,非农经济的投资与发展,以及农业内部结构的调整,耕地特别是城市郊区耕地整体数量呈下降趋势,机械、化肥、农药等高耗能工业产品的大量投入,给农业带来高速发展的同时,也引发了耕地退化问题。如何实现有限的耕地资源可持续利用,成为当代农业重要课题(陈印军等,2011)。福州市郊区耕地集中在晋安区与马尾区,本文通过两区耕地地力评价分析及分等定级,为福州郊区耕地资源的合理配置、农业结构调整、中低产田改造、耕地适宜性种植规划提供依据。

1 研究区概况

福州市晋安区与马尾区位于北纬 25°57′16″－26°24′49″,东经 119°11′70″－119°41′00″,地处南亚热带与中亚热带交接处,属亚热带季风气候,平均年日照时数在1 848.2 h以上,年平均气温为19.3℃,年均降水量为1 486 mm。耕地面积为5 689.52 hm2,土壤以水稻土为主,面积4 857.86 hm2,占耕地总面积的85.38%,其次是红壤,面积765.44 hm2,占耕地总面积13.45%。耕地利用类型有灌溉水田、水浇地和旱地三种。土壤类型分为四个大类(水稻土、红壤、风砂土和潮土)、8个亚类、13个土属。

2 研究方法

2.1 资料数据来源

福州市晋安区与马尾区耕地利用类型图、土壤类型图(比例尺1∶5万)、行政区划图(比例尺1∶1万)、地貌类型分区图(比例尺1∶10万)、测土配方点位调查图(比例尺1∶1万)、农用地地块图(比例尺1∶1万)等基础图件及自然和经济相关数据(包括地理位置、自然资源、气候、水文等),以及福州市统计局统计年鉴相关统计资料。

2.2 评价方法

采用Photoshop完成地图的拼接、校正,利用GIS软件ArcGIS 9.0,SupMap 2003和MapGIS 6.5,完成地图矢量化、图形叠加、属性提取、评价单元赋值空间数据处理工作。采用Excel和Access作为数据库管理,SPSS 10.0进行数据统计分析,应用模糊评价、特尔斐法、层次分析法(AHP)、多因素加权指数法开展晋安区与马尾区耕地地力评价(王雪梅等,2012,2013；闫一凡等,2014；赵彦锋等,2015)。

应用加权指数法计算各评价单元的综合地力指数(IFI):IFI＝∑Fi×Wi式中:Fi为第i个评价因子得分值,Wi为第i个评价因子权重。

3 耕地地力评价结果

3.1 评价样点的布设

根据《耕地地力调查与质量评价技术规程》要求(中华人民共和国农业部,2008),遵循样点布设典型性、代表性、空间分布均匀性的原则,将晋安区与马尾区土地利用现状图与土壤图叠加后形成评价单元图,以此作为工作底图,根据评价单元个数和图斑面积大小、种植作物、土种、产量水平等因素,确定耕地地力评价样点数量及点位,并平均分布于两区的6个乡镇,81个行政村(表1)。

表1 耕地地力调查样点及其代表面积Table 1 Survey samples and representative areas of cultivated land

3.2 评价指标及其权重的确定

遵循耕地地力评价因子选择的主导性、差异性、相对稳定性、科学性等原则,参照福建省耕地地力调查与质量评价专家组建立的福建省耕地地力评价因子体系,联系各影响因子在区域范围内的空间差异及其对耕地地力的影响程度,采用特尔菲法筛选出区域空间差异较大、对耕地地力影响较显著的因子作为耕地地力评价因子(冯耀祖等,2011；赵彦锋等,2015；徐志平,2003)。确定晋安区与马尾区耕地地力评价因子由土壤地学条件、土壤理化性状、土壤剖面状况和农田基本建设4个方面共17个因素构成,根据层次分析法的原理,通过建立层次结构、比较矩阵、各层次要素权重系数计算、可信度检验进行层次排序,求得各评价因子权重值(表2)。

表2 耕地地力各评价因子的权重值及总排序Table 2 The weighted value and total sort of the evaluation factors of cultivated land

3.3 耕地地力等级划分

3.3.1 耕地地力等级划分标准 利用累积曲线分级法制作耕地综合地力指数分布曲线图,分析综合地力指数的分布规律,根据分布曲线的明显转折点将晋安区与马尾区耕地自然地力等级划分为6个等级,并确定相应等级的划分标准(表3)。

表3 耕地地力等级划分标准Table 3 The grading standard of cultivated land fertility

3.3.2 耕地地力等级划分结果 福州市晋安区与马尾区2010年耕地总面积为5 689.52 hm2。评价结果表明(表4),两区高产的一、二等耕地面积合计达1 363.20 hm2,占耕地总面积的23.96%,中产的三、四等耕地面积合计高达3 841.06 hm2,占本耕地总面积的67.51%,低产的五、六等耕地面积达485.26 hm2,占耕地总面积的8.53%。可见,晋安区与马尾区耕地总体质量不高,以中产耕地占优势。

如图1所示,两区一、二等耕地的土种类型主要为灰泥田、黄底灰泥田,这些土壤类型主要分布于琅岐镇、亭江镇、鼓山镇等冲积平原、滨海低台地和河流低阶地,地势平坦,地形较开阔,交通便利,灌排条件优越,生物气候条件良好,土壤耕层较深厚,矿质养分较丰富,保肥供肥性及透水通气性良好,适种性广。三等耕地的土种类型主要为灰埭田、灰黄泥田和乌黄泥田,这些土种类型主要分布于琅岐镇、日溪乡、寿山乡等丘陵坡地中下部、滨海高台地和溪流沿岸地势较高地段,交通条件尚可,多数土壤质地偏砂,土壤排水条件良好,但保肥供肥能力和灌溉条件一般。四等耕地是两区耕地中面积最大的等级,四等耕地的土种类型主要为灰红泥土、灰黄泥砂田和灰黄泥田,主要分布于寿山乡、宦溪镇、日溪乡等丘陵坡地的中上部、低山坡地的中下部,交通和灌溉条件一般,土壤熟化度较低,保肥供肥能力一般,但土壤排水条件良好。五、六等耕地的土种类型主要为埭田、黄泥砂田、红泥砂土和湿砂土,这些土种类型主要分布于琅岐镇、亭江镇、宦溪镇等丘陵低山坡地的中上部、滨海台地较高地段以及滨海垦区的外侧,交通、灌溉条件较差,土壤含盐量高或熟化度低,或分布于谷地的低洼处,地下水位高,土体长期渍水,排水不良,还原性强而导致有毒物质大量积累。

表4 耕地地力等级面积Table 4 The grading area of cultivated land fertility

图1 晋安区、马尾区耕地地力等级分布图Figure 1 The grading distribution of cultivated land fertility in Jin′an and Mawei districts

3.4 耕地土壤肥力障碍因素分析

根据耕地地力调查结果表明,晋安区与马尾区耕地总体质量不高,存在以下几方面问题:(1)水利设施条件相对薄弱,两区耕地普遍存在着干旱限制。晋安区与马尾区干旱限制耕地总面积达4 090.02 hm2,占两区耕地总面积的94.54%。(2)耕地土壤整体偏酸性且阳离子代换量(CEC)低,介于97.2－140.7 mmol(＋)·kg－1之间,保肥供肥性总体较差。晋安区与马尾区耕地土壤pH均值介于4.4－5.8之间,整体偏酸。(3)耕地土壤养分不均衡。从耕地土壤缺素面积比(表5)看出,碱解氮总体上处中等水平,有效磷、有效锌总体上处于丰富水平,速效钾、交换性钙总体上处中等偏上水平,有效硫总体上处于中等偏下水平,有效硼总体上处缺乏水平。耕地土壤矿质养分失衡,部分乡镇镁、硫、硼缺乏较严重。这与福州郊区多种植水稻、蔬菜,交通较便利,人为长期培肥促进土壤养分的积累有关,但重视施用大量元素养分,而忽略中微量元素矿质养分现象仍存在。

表5 耕地土壤缺素面积比Table 5 The area ratio of nutritional deficiency in cultivated soil

3.5 耕地改良利用对策

3.5.1 针对耕地地力现状采取适宜的改良措施 一、二等地在农业生产中应重视有机肥的施用,提高化肥利用率,改善农田灌排系统,建设高产稳产的节水灌溉农田。三、四等地土壤熟化度较低,保肥供肥能力一般,改良主要措施一是增施有机肥,发展沼气肥,推广稻草等秸秆还田和冬种绿肥等措施,不断培肥地力；二是平衡施肥,通过测土配方、推广配方肥达到增产增收的目地。五、六等地交通、灌溉条件较差,土壤含盐量高或熟化度低,或地下水位高,土体长期渍水,排水不良,还原性强而导致有毒物质大量积累。需要综合运用工程措施和农业措施进行改良,在平整土地、坡土改梯土、建积水窖、配套灌排设施的基础上,利用农业措施改良土壤。

3.5.2 针对肥力障碍因素提出不同改良措施 受干旱限制的中低产田必须切实加强水利和农田灌溉设施建设,疏通排水灌溉沟渠,完善排灌设施,实行排灌分家,提高农作物的抗旱能力。土壤整体偏酸,且CEC较低的中低产田,要控制过磷酸钙等酸性化肥的施用,增施有机肥料和碱性肥料,合理施用石灰改良酸性。针对晋安与马尾区耕地不同缺素状况进行改良,科学合理施用硫肥、镁肥和硼肥,以均衡耕地土壤矿质养分供给。缺硫限制中低产田主要分布在日溪乡和寿山乡,应增施硫肥,但不同的硫肥种类对施硫效果具有一定的影响,应根据乡镇的实际情况选用。常用的硫肥中硫磺硫量高,但需要经过氧化转化为SO42－才能被作物吸收利用,施用后的残效长,石膏与过磷酸钙中硫以SO42－存在,能被植物直接吸收利用,除了能提供硫外,还可供给作物钙,但其含硫量较硫磺低,施用的后效较差。缺镁限制中低产田主要分布在宦溪镇和寿山乡,在增施镁肥时,需针对缺镁原因,如土壤酸性强,土壤含钙量高,施钾肥过多,而诱发缺镁,适时调整施肥方法,可与其他化肥或有机肥混合撒施或掺细土后单独撒施。缺硼限制主要分布于宦溪镇、琅岐镇、日溪乡和寿山乡,需增施硼肥,需严格掌握用硼量,以防施用过多引起毒害,硼肥肥效长,一次肥效可延续3－5 a。

4 小结与讨论

县域空间尺度的评价应强调农业精准管理的需要,反映耕地地力的现状,兼顾培肥、灌溉、排涝等中低产田改良和农田基本建设工作对地力的影响。本文借助GIS技术,应用模糊评价、特尔斐法、层次分析法(AHP)等,利用多因素综合指数法开展完成福州市晋安区与马尾区耕地地力评价,并利用评价结果提出改良措施,以期为两区耕地资源的合理利用提供依据。但耕地地力评价不是农学知识的简单运用,随着时间跟空间的推移,决定耕地地力相对大小的主导因素在逐渐变化,地力空间现象变化以及时效特征不容忽视(赵彦锋等,2015),因此在今后的县域耕地地力评价研究中,应进一步考虑空间尺度变化导致的土地条件变异多元化,选择时效长的耕地潜在生产力评价,同时应强调土地－作物－管理的系统性,考虑土地自然条件的综合变化和管理技术的进步。

陈印军,王晋臣,肖碧林,等,2011.我国耕地质量变化态势分析[J].中国农业资源与区划,32(2):1-5.

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王雪梅,柴仲平,武红旗,等,2012.新疆富蕴县耕地土壤养分特征与改良利用研究[J].农业环境与发展,5:91-94.

王雪梅,柴仲平,武红旗,等,2013.阿克苏市耕地地力评价与改良利用研究[J].水土保持通报,33(1):162-166.

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徐志平,2003.福建省耕地基础地力评价及可持续利用对策[J].福建农业学报,18(3):134-138.

闫一凡,刘建立,张佳宝,2014.耕地地力评价方法及模型分析[J].农业工程学报,30(5):204-210.

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中华人民共和国农业部,2008.NY/T1634-2008耕地地力调查与质量评价技术规程[S].北京:中国农业出版社.

Investigation of cultivated land and evaluation of land fertility in Jin′an and Mawei districts of Fuzhou city

HUANG Yan
(Cropland Construction and Soil and Fertilizer Station of Fuzhou city,Fuzhou,Fujian 350026,China)

This paper evaluated the the fertility of cultivated land in Jin′an and Mawei districts of Fuzhou city by applying GIS technology and comprehensive index method.The result showed that the fertility level of cultivated land was mainly medium with the middle fields from three to four grade.The main limiting factors of land fertility were drought,tending to acidic generally,low CEC,poor fertilizer and mineral nutrients unbalance.The improvement measures were proposed to provide the basis for rational utilization of cultivated land resources in Jin′an and Mawei districts of Fuzhou city.

fertility evaluation of cultivated land；improvement measure

S158.2；S156.99

A

1001－4276－(2017)01－0125－06

黄艳，2017.福州市晋安区与马尾区耕地调查与地力评价[J].武夷科学，33:125-130.

2017－06－29。

黄艳(1983－)，女，硕士。研究方向:土壤肥料。Email:hy618＠163.com。

(责任编辑:陈晓雯)