寧強(qiáng)縣耕地質(zhì)量提升限制因子及潛力分析

潘悅 李芹芳

摘 要：我國西北地區(qū)耕地質(zhì)量普遍偏低，其主要原因是由于耕地自然本底存在限制因子。確定耕地質(zhì)量提升限制因子并進(jìn)行潛力分析，對日后土地整治項(xiàng)目實(shí)施及耕地質(zhì)量建設(shè)有重要的參考意義。本文依據(jù)陜西省2015年寧強(qiáng)縣農(nóng)用地分等成果，確定了影響耕地質(zhì)量的5種限制型：坡度限制、土層限制、有機(jī)質(zhì)限制、質(zhì)地限制、裸巖限制，應(yīng)用自然等提等潛力指數(shù)模型，以全局可比的無量綱形式反映出限制型的制約程度和自然等分別提升潛力。結(jié)果表明： 寧強(qiáng)縣存在10種耕地質(zhì)量主導(dǎo)限制型組合類型：坡度限制、土層限制、有機(jī)質(zhì)限制、有機(jī)質(zhì)—質(zhì)地限制、有機(jī)質(zhì)—坡度限制、土層—有機(jī)質(zhì)限制、土層—質(zhì)地限制、土層—裸巖限制、土層—有機(jī)質(zhì)—裸巖限制、土層—有機(jī)質(zhì)—質(zhì)地限制，其中坡度限制、土層限制和土層—有機(jī)質(zhì)限制占比超過98%，其他的7種主導(dǎo)限制類型占比均小于1%。依據(jù)確定的耕地自然等質(zhì)量主導(dǎo)限制型，可以針對不同限制類型的耕地采取對應(yīng)的質(zhì)量提升措施。

關(guān)鍵詞：耕地質(zhì)量;限制因子;寧強(qiáng)縣

中圖分類號：S-3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730005

引言

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，建設(shè)空間快速擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局發(fā)生明顯重構(gòu)。西部地區(qū)耕地質(zhì)量普遍偏低，耕地后備資源急劇減少，中低產(chǎn)田比例大，障礙因素多，退化和污染嚴(yán)重[1]。

國外學(xué)者主要側(cè)重于對自然限制因素的研究，并對耕地質(zhì)量進(jìn)行改良[2-6]，國內(nèi)學(xué)者主要集中于基于土地整治[7-8]、土壤改良[9]與修復(fù)[10]、重點(diǎn)區(qū)域劃定[11-12]、時(shí)序研究[13-14]等方面的耕地質(zhì)量提升研究，其中基于分析耕地自身限制因子提出耕地質(zhì)量提升對策的研究較少，研究多基于土地綜合整治、水土保持等工程措施[15]。本文以陜西省耕地質(zhì)量偏低的寧強(qiáng)縣為例，通過計(jì)算耕地本底限制因子的自然等提等潛力指數(shù)確定主導(dǎo)限制型類型，可為日后土地整治項(xiàng)目設(shè)計(jì)編制和耕地質(zhì)量建設(shè)提供參考[16]。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

寧強(qiáng)縣位于陜西省西南角，北依秦嶺，南枕巴山。全境介于E105°20′10″～106°35′18″，N32°37′06″～33°12′42″之間，東西長101.65km，南北寬65.33km，總面積324680.37hm2。總地勢是南北高、東西低、中間高，山勢陡峻，溝谷深，多呈“V”形構(gòu)造。最低海拔520m，最高海拔2103.7m，屬山地暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候類型。

根據(jù)2015年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查，寧強(qiáng)縣土地總面積326031.26hm2，耕地面積47233.35hm2，占土地總面積的14.49%。其中，水田4551.89hm2，占全縣耕地總面積的9.64%;水澆地12.14hm2，占全縣耕地總面積的0.03%;旱地42669.32hm2，占耕地總面積的90.34%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)主要包括陜西省寧強(qiáng)縣2015年耕地質(zhì)量等別年度更新評價(jià)成果，寧強(qiáng)縣2015年度土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù);寧強(qiáng)縣2015年度地貌、土壤、氣候、水文等自然條件資料;寧強(qiáng)縣2015年度社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料及2015年統(tǒng)計(jì)年鑒及國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)。

2 研究方法

2.1? 確定耕地自然等別

寧強(qiáng)縣共有耕地圖斑50664個(gè)，耕地面積為47233.35hm2，共分為3個(gè)國家自然等。11等地面積為2962.74hm2，占全縣總耕地面積的6.27%。主要分布于高寨子、鐵鎖關(guān)、舒家壩及燕子砭5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。土地利用類型主要為灌溉水田，谷壩地較多，宜農(nóng)耕地面積大，耕地質(zhì)量較高;12等地面積為22633.26hm2，占全縣總耕地面積的47.92%，在全縣所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，該地區(qū)土壤養(yǎng)分含量較高，耕地質(zhì)量較好;13等地面積為21637.35hm2，占全縣總耕地面積的45.81%，在全縣所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，主要分布于秦嶺中山林特牧礦區(qū)及低山糧果區(qū)，土地利用類型主要為旱地，水利設(shè)施渠系配套不健全，耕地質(zhì)量水平較低。寧強(qiáng)縣耕地自然等別分布情況詳見表1。

2.2? 選取評價(jià)指標(biāo)

寧強(qiáng)縣所在區(qū)域的國家一級指標(biāo)區(qū)為四川盆地區(qū)，國家二級指標(biāo)區(qū)為盆周秦巴山區(qū)，陜西省三級指標(biāo)區(qū)為陜南秦巴高山區(qū)。按照寧強(qiáng)縣的標(biāo)準(zhǔn)耕作制度，其熟制為“一年一熟”，基準(zhǔn)作物為冬小麥，指定作物為冬小麥和夏玉米。《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》中推薦了有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量、地形坡度、地表巖石露頭度6個(gè)分等指標(biāo)[17]。寧強(qiáng)縣所在的秦巴高山區(qū)指定作物耕地分等因素及其權(quán)重見表2。

2.3? 確定限制類型

通過借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有土地評價(jià)分系統(tǒng)及其限制型的描述，結(jié)合我國耕地質(zhì)量的實(shí)際情況，我國耕地質(zhì)量限制型主要包括：排水限制、鹽堿限制、土層限制、質(zhì)地限制、裸巖限制、坡度限制、侵蝕限制、水分限制、障礙層次限制、污染限制、酸堿度限制、有機(jī)質(zhì)限制、灌溉限制等[18]。結(jié)合寧強(qiáng)縣實(shí)際情況，農(nóng)用地分等指標(biāo)與耕地質(zhì)量限制型的對應(yīng)表詳見表3。

2.4? 自然等提等潛力計(jì)算

本文利用自然等提等潛力指數(shù)模型[18]計(jì)算耕地主導(dǎo)限制類型及其可提升潛力，P值越大，可提升潛力越大，限制性越強(qiáng)，P值最大項(xiàng)即為耕地自然等質(zhì)量主導(dǎo)限制型。具體計(jì)算公式為：

Pim第 i 個(gè)分等單元內(nèi)第m個(gè)分等因素的自然等提等潛力指數(shù);

Rim 為第 i 個(gè)分等單元內(nèi)第m個(gè)分等因素對該分等單元自然等指數(shù)的最大貢獻(xiàn)值;

rim 為第 i 個(gè)分等單元內(nèi)第m個(gè)分等因素對該分等單元自然等指數(shù)的實(shí)際貢獻(xiàn)值;

wjm 為第 j 種指定作物第m個(gè)分等因素的權(quán)重;

fijm為第 i 個(gè)分等單元內(nèi)第 j 種指定作物第m個(gè)分等因素的質(zhì)量分值;

aj為第j種作物的光溫 （ 氣候） 生產(chǎn)潛力指數(shù);

bj為第j種作物的產(chǎn)量比系數(shù); m為分等因素編號。

寧強(qiáng)縣不同分等單元對應(yīng)的自然等提等潛力詳見表4。其中地形坡度可提升潛力最大，限制性最強(qiáng)，最高可達(dá)90%即坡度≥25°，主導(dǎo)限制型為坡度限制;次之為有效土層厚度，最高潛力指數(shù)達(dá)80%即土層厚度<30cm，主導(dǎo)限制型為土層限制;有機(jī)質(zhì)含量和地表巖石露頭度潛力指數(shù)均低于50%;pH值潛力最小，最高僅達(dá)到10%，即pH值5.5～6.0和7.9～8.5之間。

3 結(jié)果與分析

3.1 主導(dǎo)限制類型組合情況

寧強(qiáng)縣10種耕地質(zhì)量主導(dǎo)限制型的組合類型占比情況如表5所示，89%以上均存在一種主導(dǎo)限制類型，少部分存在2種或2種以上主導(dǎo)限制類型。其中坡度限制（d）是占比最大的主導(dǎo)限制型，占比為66.40%;土層限制（a）次之，占比為21.90%;土層—有機(jī)質(zhì)限制面積占比9.60%，有機(jī)質(zhì)—質(zhì)地限制、有機(jī)質(zhì)限制、土層—質(zhì)地限制、土層—裸巖限制等7種限制型面積占比均小于1%，其中有機(jī)質(zhì)—坡度限制為占比最小的主導(dǎo)限制型，僅占0.01%。

3.2 主導(dǎo)限制類型分布情況

寧強(qiáng)縣的耕地質(zhì)量限制型的分布狀況如下圖所示，其中分布范圍最廣的限制型為坡度限制，集中分布在縣域的東部、西部以及中部;其次是土層限制，主要分布在縣域的中部地區(qū)，也有少量分布在縣域的東南地區(qū);次之為土層—有機(jī)質(zhì)限制，均勻分布在縣域范圍內(nèi);其余6種主導(dǎo)限制型也基本以零星分布在縣域范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

本文在農(nóng)用地分等成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合陜南秦巴高山區(qū)實(shí)際情況，總結(jié)出寧強(qiáng)縣耕地主要存在坡度限制、土層限制、有機(jī)質(zhì)限制、質(zhì)地限制及裸巖限制共5種限制型。

寧強(qiáng)縣影響耕地質(zhì)量的10種限制型：坡度限制、土層限制、質(zhì)地限制、有機(jī)質(zhì)限制、裸巖限制土層—有機(jī)質(zhì)限制、土層—質(zhì)地限制、土層—裸巖限制、土層—有機(jī)質(zhì)—裸巖限制、土層—質(zhì)地—有機(jī)質(zhì)限制。

寧強(qiáng)縣13等地主導(dǎo)限制型為坡度限制，是占比最多的主導(dǎo)限制型，占比為66.70%，12等地主導(dǎo)限制型為土層限制，占比為22.13%，其余7種限制型均主要分布在12等地且面積占比均小于1%。

依據(jù)寧強(qiáng)縣的耕地質(zhì)量主導(dǎo)限制類型，可以有針對性的采取提升耕地質(zhì)量的措施，為耕地質(zhì)量等級監(jiān)測工作和土地整治項(xiàng)目重點(diǎn)區(qū)域的劃定提供理論依據(jù)，并進(jìn)行合理的空間時(shí)序安排。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐明崗， 盧昌艾， 張文菊，等. 我國耕地質(zhì)量狀況與提升對策[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2016， 37（7）：8-14.

[2] Brejda， J. J， Karlen， D. L， Smith， J. L， et al. Identification of regional soil quality factors and indicators： II. Northern Mississippi Loess Hills and Palouse Prairie[J]. Soil Science Society of America Journal， 2000， 64（6）：2125-2135.

[3] Brejda J J， Moorman T B， Hall K， et al. Identification and interpretation of regional soil quality factors for the Central High Plains of the Midwestern USA[J]. Sustaining the Global Farm， 2001（16）：41-42.

[4] Brejda J J， Moorman T B， Smith J L， et al. Distribution and variability of surface soil properties at a regional scale.[J]. Soil Science Society of America Journal， 2000， 64（3）：974-982.

[5] Ren Y， Yang Y， Pan Y， et al. Study on Cultivated Land Concentrated Areas Delineation Based on GIS and Mathematical Morphology： A Case of Miyun County and Pinggu District in Beijing[M]. Computer and Computing Technologies in Agriculture VI. Springer Berlin Heidelberg， 2013：376-383.

[6] Doran J W. Soil health and global sustainability： translating science into practice [J]. Agriculture Ecosystems & Environment，2002，88（2）：119-127.

[7] 謝曉彤， 朱嘉偉. 耕地質(zhì)量影響因素區(qū)域差異分析及提升途徑研究——以河南省新鄭市為例[J]. 中國土地科學(xué)， 2017， 31（6）：70-78.

[8] 童陸億， 胡守庚， 楊剩富. 土地整治區(qū)耕地質(zhì)量重估方法研究[J]. 中國土地科學(xué)， 2015（2）：60-66.

[9] 葉達(dá)， 吳克寧， 趙華甫，等. 基于土壤限制因子改良的耕地質(zhì)量等別提升研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 54（15）：3651-3655.

[10] 侯李云， 曾希柏， 張楊珠. 客土改良技術(shù)及其在砷污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用展望[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2015（1）：20-26.

[11] 陳青鋒， 于化龍， 張杰，等. 耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定及可提升潛力研究——以河北省盧龍縣為例[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究， 2016， 37（2）：221-229.

[12] 陳誠， 林晨. 蘇南地區(qū)耕地質(zhì)量評價(jià)與分區(qū)保護(hù)研究[J]. 長江流域資源與環(huán)境， 2016， 25（12）：1860-1869.

[13] 陳影， 楊揚(yáng)， 陳青鋒，等. 燕山山地丘陵區(qū)耕地質(zhì)量提升時(shí)序研究——以河北省盧龍縣為例[J]. 水土保持研究， 2016， 23（4）：167-173.

[14] 宋文， 吳克寧， 張敏，等. 基于村域耕地質(zhì)量均勻度的高標(biāo)農(nóng)田建設(shè)時(shí)序分區(qū)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2017， 33（9）：250-259.

[15] 張紅旗， 談明洪， 孔祥斌， 等. 中國耕地質(zhì)量的提升戰(zhàn)略研究[J]. 中國工程科學(xué)， 2018， 20（5）：16-22.

[16] 高星， 吳克寧， 陳學(xué)砧，等. 土地整治項(xiàng)目提升耕地質(zhì)量可實(shí)現(xiàn)潛力測算[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2016， 32（16）：233-240.

[17] 中華人民共和國國土資源部. 農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程（ GB/T28407 -2012） [S].北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[18] 呂慧敏， 吳克寧， 周勇，等. 基于農(nóng)用地分等的耕地質(zhì)量主導(dǎo)限制型研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2015， 36（7）：11-18.

[19] 馬建輝， 吳克寧， 趙華甫，等. 基于農(nóng)用地分等的耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2013， 34（5）：133-139.