不同限制因子組合區(qū)土壤改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)的影響

葉達(dá)+吳克寧+趙華甫+李志洪+魏洪斌+高星

摘要：提升耕地質(zhì)量是切實(shí)維護(hù)國(guó)家糧食安全的重要舉措。利用吉林省農(nóng)安縣農(nóng)用地分等工作獲得的數(shù)據(jù)，確定影響研究區(qū)耕地質(zhì)量等級(jí)的土壤限制因子，探索對(duì)應(yīng)的土壤改良方法并判定不同限制因子組合區(qū)土壤限制因子改良后的耕地質(zhì)量等級(jí)，分析不同限制因子組合區(qū)土壤改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)提升的效果。結(jié)果表明：通過(guò)對(duì)農(nóng)安縣不同限制因子組合典型試驗(yàn)區(qū)存在的土壤有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型、鹽漬化程度和土壤酸化程度4個(gè)土壤限制因子的改良，國(guó)家自然等指數(shù)最高可提升1個(gè)等級(jí)，國(guó)家利用等指數(shù)最高可提升1個(gè)等級(jí)，最大提升效果可將國(guó)家自然等指數(shù)從 1 649.31 提升至2 340.59，將國(guó)家利用等指數(shù)從1 017.80提升至1 208.38，土壤限制因子改良對(duì)提升耕地質(zhì)量具有重要作用。

關(guān)鍵詞：土壤改良；耕地質(zhì)量；不同限制強(qiáng)度區(qū)；土地整治；農(nóng)安縣

中圖分類(lèi)號(hào)： F323.211

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）04-0427-03

糧食安全問(wèn)題一直是全社會(huì)關(guān)注的重大問(wèn)題。我國(guó)人多地少，耕地資源稀缺，后備資源匱乏，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展還將占用大量耕地。穩(wěn)定耕地?cái)?shù)量、提升耕地質(zhì)量、挖掘產(chǎn)能潛力是破解耕地保護(hù)難題、確保國(guó)家糧食安全的有效方法[1]。土壤作為組成土地的自然要素之一，是植物生長(zhǎng)的基地。作物生長(zhǎng)需要的具體條件雖然各有不同，但除陽(yáng)光外，其余的條件全部或部分是由土壤供給的[2]?！掇r(nóng)用地分等規(guī)程》（TD/T 1004—2003）所推薦的13個(gè)農(nóng)用地分等因素中有9個(gè)與土壤直接相關(guān)，可見(jiàn)土壤對(duì)耕地質(zhì)量有著顯著的影響[3]。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的耕地整治和基本農(nóng)田建設(shè)多關(guān)注于田水路林村等方面，缺乏對(duì)耕地不良土壤性質(zhì)的有效改良措施，使得整治后的耕地質(zhì)量并沒(méi)有明顯提高[4-6]。何冠諦等在喀斯特地區(qū)進(jìn)行的土地整治研究對(duì)土壤有所涉及，但偏重于土壤調(diào)查[2]。黃河等在土地整治中引入農(nóng)用地分等定級(jí)成果，提出了在可持續(xù)發(fā)展條件下提高耕地基礎(chǔ)地力的主要措施[7-8]。張德才等應(yīng)用5年耕地土壤定位監(jiān)測(cè)取得的數(shù)據(jù)，對(duì)作物產(chǎn)量、肥料施用和土壤主要養(yǎng)分屬性狀況等進(jìn)行分析，提出了一些改良土壤的途徑[9]。吳金華等結(jié)合陜西省神木縣農(nóng)用地分等定級(jí)成果，分析相關(guān)因素對(duì)土地等級(jí)的影響，提出土地整治的重點(diǎn)方向和主要工程內(nèi)容[10]。而全國(guó)土地整治規(guī)劃提出要將耕地質(zhì)量提升一個(gè)利用等級(jí)，因此，探索針對(duì)不同土壤限制因子的改良方法，明晰不同限制因子組合區(qū)土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)提升的影響，進(jìn)而為轉(zhuǎn)變耕地整治模式、提升耕地生產(chǎn)力、提高糧食產(chǎn)量提供思路和方法上的借鑒，符合中國(guó)土地整治的基本方向，有助于維護(hù)國(guó)家糧食安全[4，11-14]。

1 研究區(qū)概況及典型試驗(yàn)區(qū)確定

1.1 研究區(qū)概況

農(nóng)安縣隸屬吉林省長(zhǎng)春市（124°31′～125°45′E，43°55′～44°55′N(xiāo)），位于長(zhǎng)春市西北約60 km的松遼平原腹地，目前建成區(qū)20 km2，常住人口23.2萬(wàn)人，初具中等城市規(guī)模。全縣總?cè)丝?20萬(wàn)，其中農(nóng)業(yè)人口90萬(wàn)。根據(jù)2011年農(nóng)安縣土地變更調(diào)查，全縣農(nóng)用地面積436 183.68 hm2，耕地面積 390 160.21 hm2。農(nóng)安縣耕地等級(jí)（利用等）分布表現(xiàn)為高等地和低等地少，代表較優(yōu)效益的中上水平的利用等級(jí)較多。其中9等地最多，10和8等地?cái)?shù)量相當(dāng)，這3個(gè)等級(jí)的面積之和為367 718.17 hm2，占全縣耕地的94.24%。研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于農(nóng)安縣農(nóng)用地分等工作以及農(nóng)安縣耕地質(zhì)量等級(jí)成果補(bǔ)充完善工作（圖1）。

1.2 典型試驗(yàn)區(qū)確定

為便于進(jìn)行土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)影響的對(duì)比分析，根據(jù)各區(qū)域的耕地質(zhì)量狀況，從農(nóng)安縣選取了4個(gè)質(zhì)量狀況相似、耕地面積較大且在土壤限制因子方面有所不同的耕地田塊作為試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行土壤限制因子改良，并判定其改良后的耕地質(zhì)量等級(jí)（圖2）。

試驗(yàn)區(qū)均一年一熟，基準(zhǔn)作物為水稻。Ⅰ號(hào)試驗(yàn)區(qū)位于農(nóng)安縣西北部的西林村，存在剖面構(gòu)型、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤酸化程度3個(gè)土壤限制因子。Ⅱ號(hào)試驗(yàn)區(qū)位于農(nóng)安縣西南部的永久村，存在鹽漬化程度、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤酸化程度3個(gè)土壤限制因子。Ⅲ號(hào)試驗(yàn)區(qū)位于農(nóng)安縣中部東北方向的成家村，存在土壤有機(jī)質(zhì)含量單一土壤限制因子。Ⅳ號(hào)試驗(yàn)區(qū)位于農(nóng)安縣東南部的東風(fēng)村，無(wú)明顯的土壤限制因子（表1）。

2 研究技術(shù)方法

2.1 研究技術(shù)路線(xiàn)

農(nóng)用地分等指標(biāo)及分等過(guò)程較好地體現(xiàn)了土地生產(chǎn)力形成的機(jī)理，依據(jù)農(nóng)用地分等成果來(lái)衡量耕地的質(zhì)量，能夠客觀地揭示耕地生產(chǎn)力，理清土壤因素對(duì)土地生產(chǎn)能力的影響，明確土壤限制因子改良的實(shí)際作用效果，為耕地保護(hù)、 耕地整理及保障國(guó)家糧食安全提供科學(xué)依據(jù)。農(nóng)用地分等有 3 個(gè)層次的評(píng)價(jià)成果，即自然質(zhì)量等、利用等和經(jīng)濟(jì)等。土壤限制因子改良直接影響自然質(zhì)量等，而利用等體現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力，因此，本研究選取國(guó)家自然質(zhì)量等和國(guó)家利用等作為衡量土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量提升效果的指標(biāo)，首先通過(guò)對(duì)農(nóng)安縣耕地質(zhì)量情況的調(diào)查分析選擇典型試驗(yàn)區(qū)，再確定此試驗(yàn)區(qū)影響耕地質(zhì)量等級(jí)的土壤限制因子，并提出針對(duì)各個(gè)土壤限制因子的改良措施。對(duì)不同土壤限制因子組合區(qū)進(jìn)行相應(yīng)改良后，根據(jù)農(nóng)安縣農(nóng)用地分等流程再對(duì)其進(jìn)行分等評(píng)價(jià)，以此評(píng)判試驗(yàn)區(qū)改良后的耕地質(zhì)量情況。最后通過(guò)對(duì)比分析，揭示在不同土壤限制因子組合區(qū)，土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量提升的影響。

2.2 耕地質(zhì)量等級(jí)轉(zhuǎn)換模型

在判別改良后耕地的質(zhì)量等級(jí)時(shí)，為使評(píng)價(jià)結(jié)果全國(guó)可比，需對(duì)評(píng)價(jià)縣級(jí)成果進(jìn)行國(guó)家級(jí)轉(zhuǎn)換。按照省等與國(guó)家等轉(zhuǎn)換關(guān)系，將農(nóng)安縣計(jì)算的自然質(zhì)量等和利用等結(jié)果對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為國(guó)家級(jí)自然質(zhì)量等指數(shù)和利用等指數(shù)，并依據(jù)規(guī)定隔斷劃分出國(guó)家級(jí)農(nóng)安縣耕地自然質(zhì)量等級(jí)和利用等級(jí)。按照農(nóng)用地分等工作中確定的吉林省農(nóng)用地等指數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量的回歸方程，確定農(nóng)安縣耕地省級(jí)等指數(shù)向國(guó)家級(jí)等指數(shù)平衡轉(zhuǎn)換模型為：

依據(jù)等指數(shù)平衡轉(zhuǎn)換規(guī)則，計(jì)算匯總單元的國(guó)家級(jí)等指數(shù)，按照400分的等間距確定國(guó)家級(jí)自然等，按照200分的等間距確定國(guó)家級(jí)利用等。并按要求轉(zhuǎn)換成1等地最優(yōu)、15等最差的表示方式，即按區(qū)間劃分得到的15等表述為1等，按區(qū)間劃分得到的1等表述為15等。

2.3 不同限制強(qiáng)度區(qū)改良模式設(shè)計(jì)

根據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》中關(guān)于吉林省農(nóng)用地分等工作推薦因素的規(guī)定及宿慶瑞等提出的土壤限制因子篩選方法，結(jié)合農(nóng)安縣農(nóng)用地分等成果，確定試驗(yàn)區(qū)存在的耕地質(zhì)量土壤限制因子為土壤有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型、酸化程度、鹽漬化程度[3，15]。對(duì)4個(gè)試驗(yàn)區(qū)所存在的土壤限制因子，提出相應(yīng)的改良方法并進(jìn)行改良，借此對(duì)比分析在不同限制因子組合區(qū)土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)提升的影響。探索多限制因子組合區(qū)及單因子、無(wú)強(qiáng)限制因子區(qū)土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)提升的影響。多限制因子組合區(qū)改良指對(duì)存在的多個(gè)土壤限制因子，如Ⅰ、Ⅱ號(hào)試驗(yàn)區(qū)存在的3個(gè)限制因子全部進(jìn)行改良；單限制因子區(qū)改良指對(duì)存在單個(gè)土壤限制因子，如對(duì)Ⅲ號(hào)試驗(yàn)區(qū)存在的單一限制因子進(jìn)行改良；無(wú)強(qiáng)限制因子區(qū)改良指對(duì)所存在的不明顯土壤限制因子，如Ⅳ號(hào)試驗(yàn)區(qū)僅存在的土壤有機(jī)質(zhì)含量這一弱限制因子進(jìn)行改良（表2）。

3 改良效果分析

通過(guò)對(duì)比分析試驗(yàn)區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的改良情況，可以明晰在不同限制因子組合區(qū)土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)的影響。分析可知：（1）在存在多個(gè)強(qiáng)烈土壤限制因子地區(qū)進(jìn)行土壤改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)的提升效果顯著。試驗(yàn)區(qū)Ⅰ、Ⅱ的耕地質(zhì)量國(guó)家自然等與國(guó)家利用等均有提高。（2）在存在單個(gè)強(qiáng)烈土壤限制因子地區(qū)進(jìn)行土壤改良能有效提高耕地的質(zhì)量水平。盡管試驗(yàn)區(qū)Ⅲ改良后國(guó)家利用等未變化，僅國(guó)家自然等上升了1個(gè)等級(jí)，但其耕地質(zhì)量國(guó)家自然等指數(shù)與國(guó)家利用等指數(shù)明顯提高。（3）在不存在強(qiáng)烈土壤限制因子地區(qū)進(jìn)行土壤改良雖然對(duì)耕地質(zhì)量有所提升，但效果并不明顯。試驗(yàn)區(qū)Ⅳ改良后耕地質(zhì)量國(guó)家自然等與國(guó)家利用等均沒(méi)有變化，且國(guó)家自然等指數(shù)與國(guó)家利用等指數(shù)提升的幅度也并不大（表3）。

4 結(jié)論與討論

（1）在不同限制因子組合區(qū)，土壤限制因子改良對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)的影響程度不同。在存在多個(gè)強(qiáng)限制程度土壤限制因子地區(qū)，土壤限制因子改良往往能直接提升耕地質(zhì)量等級(jí)，對(duì)提升耕地質(zhì)量效果顯著；在存在單個(gè)強(qiáng)限制強(qiáng)度土壤限制因子地區(qū)，耕地質(zhì)量等級(jí)是否提升取決于改良的土壤限制因子的具體限制強(qiáng)度及其在耕地等級(jí)評(píng)定中所占的權(quán)重，能在一定程度上提升耕地的質(zhì)量水平；在不存在強(qiáng)限制程度土壤限制因子地區(qū)，土壤限制因子改良往往不能直接提升耕地質(zhì)量等級(jí)，對(duì)提高耕地質(zhì)量的效果比較有限。（2）對(duì)農(nóng)安縣典型試驗(yàn)區(qū)存在的土壤有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型、鹽漬化程度和土壤酸化程度4個(gè)土壤限制因子提出了針對(duì)性的改良措施，并在不同限制強(qiáng)度區(qū)進(jìn)行相應(yīng)改良，國(guó)家自然等最高提升1個(gè)等級(jí)，國(guó)家利用等最高提升1個(gè)等級(jí)，最大提升效果將國(guó)家自然等指數(shù)從1 649.31提升至2 340.59，將國(guó)家利用等指數(shù)從1 017.80提升至1 208.38。（3）根據(jù)東北地區(qū)農(nóng)用地分等國(guó)家利用等指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量間的關(guān)系，本研究的最大提升效果經(jīng)計(jì)算可轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量從 12 434.91 kg/hm2 提高至14 338.73 kg/hm2，增產(chǎn)1 903.82 kg/hm2，增產(chǎn)率達(dá)到 15.31%。2012年，中國(guó)糧食總產(chǎn)量為5.9億 t，糧食進(jìn)口 8 000萬(wàn)t[3-4]，若考慮同樣增產(chǎn)15.31%，則可實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn) 9 032.9萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)糧食完全自給[16]。（4）作為研究對(duì)象的吉林省農(nóng)安縣，在其農(nóng)用地分等評(píng)價(jià)因子體系中共有7個(gè)評(píng)價(jià)因子，其中6個(gè)為土壤限制因子。因此，農(nóng)安縣的耕地質(zhì)量等級(jí)與土壤質(zhì)量狀況有極密切的聯(lián)系，相較于部分不以土壤質(zhì)量狀況為主決定耕地質(zhì)量等級(jí)的地區(qū)，本研究可能不具有典型性。（5）在進(jìn)行以土壤限制因子改良為主的耕地整治規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮項(xiàng)目區(qū)耕地土壤限制因子的限制強(qiáng)度及強(qiáng)限制因子的數(shù)量，并從實(shí)際出發(fā)統(tǒng)籌考慮項(xiàng)目預(yù)算，確定合理的投入水平，以期制定出合理高效科學(xué)的能夠提升地力，提高糧食產(chǎn)能，符合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的耕地整治規(guī)劃方案，本研究對(duì)這些方面的考慮還不夠全面，可能對(duì)現(xiàn)實(shí)意義造成一定影響。

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