基于主導因素的耕地質量漸變類型區劃分研究

李鳴慧 孫志英 蘆艷艷

摘要 以河南省輝縣市為例，在采用主成分分析法確定耕地質量等別主導因素的基礎上，劃分耕地質量漸變類型區，并分析其空間分布特征及結果應用方向。結果表明，輝縣市耕地質量等別的主導因素為灌溉保證率、地形坡度、土層有效厚度和土壤有機質含量，耕地質量漸變類型區空間分布呈顯著的地帶性規律，今后質量監測單元及樣點的布設和耕地質量提升工程的部署均可依據耕地質量漸變類型區劃分結果進行安排。

關鍵詞 主導因素;耕地質量;漸變類型;輝縣市

中圖分類號 F301.21文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）14-0061-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.020

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract Taking Huixian City of Henan Province as an example， this paper divided the gradient type areas of cultivated land quality based on the determination of the dominant factors of cultivated land quality by principal component analysis， and analyzed the spatial distribution characteristics and the application direction of the results. The results showed that the dominant factors of cultivated land quality in Huixian were irrigation guarantee rate， topographic gradient， effective thickness of soil layer and content of soil organic matter. The spatial distribution of cultivated land quality gradient type area showed obvious zonal regularity. In the future， the layout of quality monitoring units and sample points and the deployment of cultivated land quality improvement projects could be arranged according to the results of gradient type area division of cultivated land quality.

Key words Dominant factor;Quality of cultivated land;Type of gradual change;Huixian City

作者簡介 李鳴慧（1978—），女，河南息縣人，工程師，從事土地整理、耕地質量評價研究。

收稿日期 2018-12-29;修回日期 2019-01-07

耕地資源是最重要的生產資料，維持一定數量和質量的耕地，對保障國家糧食安全、社會穩定及經濟社會持續協調發展具有重要的保障作用。開展耕地質量監測不僅有助于了解耕地質量現狀，也可以掌握耕地質量漸變規律和特征，較好地預測一定時期內耕地質量的變化趨勢及程度，為及時發現問題、采取有效針對性措施確保耕地質量穩中有升提供重要依據[1-3]。因此，如何能以最少的樣點以及監測內容快速有效地獲取耕地質量水平是目前耕地質量監測工作中亟需研究的內容。筆者基于主導因素對耕地質量漸變類型區進行劃分，目的是以漸變類型區布設監測樣點，在提升樣點代表性的同時，也減少了樣點數量和監測內容，降低了監測的人力物力投入，提高了監測工作的效率[4-5]。

影響耕地質量等別的因素因地而異各不相同，輝縣市位于第二級地貌臺階向第三級地貌臺階的過渡地帶，地勢由西北向東南呈階梯形下降，山地、丘陵、平原、盆地等地貌類型齊全，耕地在各種地貌類型均有分布，除四等地外，其他河南省耕地各級利用等別在輝縣市全部存在，在河南省具有顯著的代表性。因此，以輝縣市為例開展基于主導因素的耕地質量等別漸變類型區劃分研究，可以為河南省耕地質量監測工作提供重要的參考。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

輝縣市位于河南省西北部，東靠衛輝市，西與山西省陵川縣交界，南臨獲嘉縣，北同林州市及山西省壺關縣相接，東南和新鄉市新鄉縣毗連，西南與修武縣為鄰。東西寬52 km，南北長64 km，土地總面積1 681.42 km2。輝縣市為太行山向衛河源過渡帶，地形是太行雄峙西北，衛水蜿蜒東南。境內地下水資源分布極不均勻，部分山區地下無水，丘陵及傾斜平原上部貧水，中部、南部平原地區富水，洼地弱富水。

1.2 數據來源

采用數據及圖件主要來源于輝縣市耕地質量補充完善成果、土地利用變更調查數據、耕地地力調查成果、土地利用總體規劃、農業氣象、土壤普查等;投入產出數據主要來源于以行政村為單元的外業調查。

1.3 研究方法

在原有耕地質量等別成果的基礎上，初步篩選出影響輝縣市耕地質量利用等別的因素，然后采用主成分分析法確定其主導因素，并以主導因素為主，劃分耕地質量漸變類型區[6-9]。其中主成分分析法是將多個變量通過線性變換以選出重要變量的一種多元統計分析方法，用這種方法可以找到幾個綜合因子來代表原來眾多的變量，并且這幾個綜合因子能反映原來絕大多數的信息[10-14]。

2 結果與分析

2.1 主導因素的確定及分析

在綜合分析可能影響輝縣市耕地質量等別的氣候、地形、水文及土壤等因素的基礎上，初步選出表層土壤質地、有機質含量、灌溉保證率、pH、地形坡度、有效土層厚度、地表巖石露頭度、小麥光溫潛力、小麥氣候潛力、玉米光溫潛力、玉米氣候潛力、耕地連片度、小麥利用系數、玉米利用系數和勞動力投入共15個影響因素;然后通過主成分分析，最終篩選出灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度、表層土壤有機質這4個因素作為影響輝縣市耕地質量等別的主要因素。

輝縣市暖溫帶大陸性季風型氣候，年均降水量589 mm，一方面僅依靠天然降水不能完全滿足作物生產需求，另一方面地下水分布嚴重不均，灌溉保證率情況對耕地質量等別影響顯著;地處太行山與華北平原結合部，地貌類型多樣且耕地均有分布，受地貌類型影響，尤其是山地和丘陵區，地形坡度和有效土層厚度成為影響耕地質量等別的主要因素;境內土壤有褐土、潮土、棕壤、風砂土、砂姜黑土、水稻土、沼澤土7個土類，表層土壤有機質差異顯著。因此，灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度、表層土壤有機質這4個因素作為影響輝縣市耕地質量等別的主要因素符合輝縣市實際情況。

2.2 耕地質量漸變類型區劃分

根據已確定的耕地質量等別主導因素按照表1標準對輝縣市耕地進行耕地質量漸變類型區劃分，獲得輝縣市耕地質量漸變類型區分布圖（圖2）。其中因素最優型的各種影響因素處于最優狀態，無明顯限制因素;干旱型灌溉保證率均為一般滿足和無灌溉條件，水分條件較差，作物生長受干旱影響;肥力變化型除肥力因素外，其他因素均為較優狀態，但土壤有機質含量則偏低，影響作物的生長;水土流失型耕地坡度較大，容易造成水土流失;土層變化型土層厚度偏薄，直接影響作物根系的生長，對糧食產量影響顯著。

2.3 耕地質量漸變類型區空間分布特征

從空間分布來看（圖2），肥力提升型的漸變類型區主要分布在輝縣市南部的平原區，該區域是傳統糧食作物種植區，長期機械化耕作的同時，缺少有機肥的施用，從而造成土壤有機質含量不高;逐步干旱型的漸變類型區主要分布在輝縣市的北部山地丘陵區及南村盆地區，其中一般滿足區主要分布在輝縣市丘陵區與南村盆地區，該區域地下水埋深較深，多依靠地表水和天然降水;水土流失型的漸變類型區主要分布在丘陵及山地區域，該區域地塊零星、面積較小;土層變化型的漸變類型區主要分布于山區和山區與丘陵過渡區，該區域有效土層厚度較淺，大多低于60 cm，糧食作物種植受土層影響顯著;因素最優型的漸變類型區主要分布在輝縣市東南部孟莊鎮和胡橋辦事處，該類型區影響耕地質量的主導因素均為最優。

3 結論與討論

輝縣市影響耕地質量等別的主導因素為灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度和表層土壤有機質含量。受主導因素的影響，耕地質量漸變類型區的空間分布呈顯著地帶性特征，北部及西北受地形地貌影響，是逐步干旱、水土流失和土層變化類型的主要分布區域;南部則受耕作制度及施肥習慣的影響，是耕地肥力提升的主要區域。

今后耕地質量監測應按照劃分的質量漸變區進行布設，不同區域選擇不同的監測內容進行監測分析，實行快速有效的耕地質量監測;耕地質量提升工程部署時，要根據每個類型區的情況，采取有針對性的實施工程來提高耕地質量，如輝縣市南部區域的工程重點應側重于土壤培肥工程，北部及西北部的重點應關注于灌排工程與生態養護工程[4，15]。

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