喀斯特地貌不同類型區耕地自然質量評價
——以石漠化綜合治理工程小流域為例

楊世凡，孫泉忠，蕭超文

(貴州省水土保持技術咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

土地是最基本的農業生產資料，是人類賴以生存的物質基礎[1]。我國是一個農業大國，土地資源數量有限，總體質量不高。貴州大部分地區都屬于喀斯特石漠化敏感區，土層薄、成土慢，可利用土地資源較少[2]。而土壤污染、水土流失和不合理的土地利用方式等，導致耕地質量下降，石漠化面積擴大，耕地面積減少。相對于耕地面積減少而言，耕地質量的下降是隱性的，不易被察覺，但其影響絕不亞于耕地數量減少。耕地質量的下降對糧食安全、生態環境和社會經濟發展構成嚴重威脅[3]。

1 研究區概況

貴州省石漠化綜合治理工程涉及貴州5種地貌類型區的27條小流域，本次選取具有代表性的5條典型小流域作為研究對象，分別為巖溶斷陷盆地類型的盤縣嘯天龍小流域、巖溶高原區類型的龍里平寨河小流域、巖溶峽谷類型的晴隆孟寨小流域、峰叢洼地類型的望謨桑郎小流域、巖溶槽谷類型的鳳岡沙溪溝小流域。

1.1 盤縣嘯天龍小流域

嘯天龍小流域地處盤縣紅果鎮與平關鎮、火鋪鎮交界處，地貌類型屬中山溝谷區，山高溝長。流域內土壤主要是黃壤和石灰土，部分地段出露黃棕壤和草甸土；植被多為云南松、華山松林及石灰巖灌叢。流域多年平均氣溫13.9 ℃，平均無霜期292 d，年均降水量1 410 mm。小流域土地總面積1 291.52 hm2，其中：林地1 214.88 hm2，占土地總面積的94.07%；耕地7.63 hm2，占0.59%；建設用地25.66 hm2，占1.99%；水域8.05 hm2，占0.62%；未利用地35.30 hm2，占2.73%。

1.2 龍里平寨河小流域

平寨河小流域位于龍里縣谷龍、洗馬兩個鄉鎮交界處，涉及谷龍鄉的關莊、平寨、葫蘆田、龍灘、谷新、大谷龍和洗馬鎮的黃星、牛場共8個村。巖溶分區為巖溶高原，平均氣溫14 ℃，年積溫4 790.5～5 499.3 ℃，年降水量1 060～1 250 mm。土壤以黃壤為主，局部地區有石灰土零星分布。流域內植被一般在海拔1 400 m以下的石灰巖地區為闊葉林，碎屑巖區為針葉林(以馬尾松為主)，局部地區為櫟類，互層巖地區為針闊混交林、闊葉林、闊葉灌叢等。小流域土地總面積3 497.84 hm2，其中：林地2 268.88 hm2，占總面積的64.87%；耕地1 025.44 hm2，占29.32%；建設用地197.31 hm2，占5.64%；水域0.98 hm2，占0.03%；未利用地5.23 hm2，占0.15%。

1.3 晴隆孟寨小流域

孟寨小流域地處晴隆縣東部的光照鎮與蓮城鎮交界處，主要涉及光照鎮、蓮城鎮和馬場鄉的9個行政村56個村民組，全為巖溶發育區。小流域屬中山河谷地貌類型區，海拔650～1 600 m，相對高差950 m。土壤以石灰土為主，分布在整個流域內。森林植被以闊葉林為主，原生植被基本被破壞，現為次生林，可供開發的植物種類有野生楊梅、花椒、百花刺、刺梨等。流域內氣候溫和濕潤，常年平均氣溫14.0～15.9 ℃，無霜期280 d左右，年平均日照時數1 453 h，年均降水量1 400 mm。小流域土地總面積4 457.90 hm2，其中：林地2 417.26 hm2，占土地總面積的54.22%；耕地1 699.10 hm2，占38.11%；草地156.20 hm2，占3.5%；建設用地185.34 hm2，占4.2%。

1.4 望謨桑郎小流域

桑郎小流域位于望謨縣東部，主要涉及桑郎鎮4個村的全部或部分區域。地貌多為低山、低中山，為典型的巖溶地貌。土壤主要為碳酸鹽類巖石的溶蝕殘余物，土層厚度達到中等，成土過程長，多酸性土，水土流失嚴重，土壤類型主要為黃壤，部分地區有石灰土、水稻土和紫色土。植被主要是針葉林、闊葉林、灌木林，優勢樹種主要有杉木、桉樹、楓香、青岡等。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年氣溫19.8 ℃，年均降水量1 200 mm。小流域土地總面積3 486.03 hm2，其中：林地2 430.99 hm2，占土地總面積的69.74%；耕地1 007.77 hm2，占28.90%；建設用地42.83 hm2，占1.23%；水域4.44 hm2，占0.13%。

1.5 鳳岡沙溪溝小流域

沙溪溝小流域位于鳳岡縣花坪鎮，花坪鎮位于鳳岡縣中部，與德江縣梅子鄉、思南縣亭子壩鄉接壤，是遵義地區的東大門。小流域屬中山丘原地貌，涉及茶花社區、魚跳村、石盆村、金雞村的全部或部分區域。屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫15.2 ℃，年均降水量1 200～1 250 mm，溫和干旱；區內林草植被覆蓋率相對較高。小流域土地總面積2 972.79 hm2，其中：林地1 619.56 hm2，占土地總面積的55.48%；耕地1 248.03 hm2，占41.98%；建設用地105.20 hm2，占3.54%。

2 數據與方法

本次研究評價的數據來源于貴州省石漠化綜合治理工程項目。研究以《中國耕地質量等級調查與評定(貴州卷)》為依據，通過調查計算農用地的自然質量等指數來評價農用地質量的高低。具體方法是以不同地區的光、溫、水、土資源所決定的土地自然生產力為基礎，綜合評定農用地的自然質量等，劃分農用地自然質量等級。

2.1 農用地自然質量分等因素的確定

不同的自然氣候區，不同的土地利用方式，影響農作物生產潛力的因素不同。在同一個分等單元，因作物種類不同，產量影響因素也有區別。據此，對農用地自然質量分等因素的確定，需根據地貌類型、氣候、土壤、耕作制度等，將云貴高原一級區又劃分出川鄂湘黔淺山區、貴州高原區、滇黔高原山區三個指標區。本研究僅以種植玉米的旱地為研究對象，確定地面坡度、有效土層厚度、表層土壤質地、土壤有機質含量、土壤pH值、海拔、土壤剖面構型、地表巖石露頭度8項指標作為分等因素，其中：地面坡度、有效土層厚度、表層土壤質地、海拔、土壤剖面構型、地表巖石露頭度6個指標值通過野外調查獲取；土壤有機質含量、土壤pH值通過土樣檢測得出。農用地分等因素權重和分值的確定參考《中國耕地質量等級調查與評定(貴州卷)》。

2.2 農用地自然質量分的計算

本次指定農作物用地自然質量分的計算采用加權平均法，計算公式為

(1)

式中：CLij為第i個分等單元第j種指定作物的農用地自然質量分，無量綱；i為分等單元編號；j為指定作物編號；k為分等因素編號；m為分等因素的數目；fijk為第i個分等單元內第j種指定作物第k個分等因素的指標分值；ωk為第k個分等因素的權重。

2.3 農用地自然質量等級的確定

農用地自然質量等指數，是按照標準耕作制度所確定的各指定農作物，在農用地相應的自然質量等指數條件下，所能獲得的按產量比系數折算的基準農作物產量之和。

2.3.1 指定作物自然質量等指數的計算

第j種指定作物的自然質量等指數的計算公式為

Rij=αtj·CLij·βj

(2)

式中：Rij為第i個分等單元第j種指定作物的自然質量等指數；αtj為第j種指定作物的光溫(氣候)生產潛力指數；CLij為第i個分等單元內第j種指定作物的農用地自然質量分；βj為第j種指定作物的產量比系數。

作物的實際產量受到許多因素的影響，如氣候條件、土壤條件、作物因素、農業技術條件與田間管理水平等。參照《中國耕地質量等級調查與評定(貴州卷)》，各區域的光溫(氣候)生產潛力指數見表1。

表1 指定作物的光溫(氣候)生產潛力指數

指定作物的產量比系數是指在相同的光、溫、水、土資源條件下，人類種植不同作物，其產量之間的當量關系。參照《中國耕地質量等級調查與評定(貴州卷)》，各區域指定作物的產量比系數見表2。

表2 指定作物的產量比系數

2.3.2 農用地自然質量等指數的計算

農用地自然質量等指數的計算公式為

Ri=∑Rij

(3)

式中：Ri為第i個分等單元的農用地自然質量等指數；Rij為第i個分等單元第j種指定作物的自然質量等指數。

3 結果與分析

2015年，5條石漠化監測小流域耕地(旱地)總面積為3 767.02 hm2，其中：耕地等級為4等的面積為20.01 hm2，占總耕地(旱地)面積的0.53%，面積較2013和2014年有所減少；5等的面積為1 854.47 hm2，占總耕地(旱地)面積的49.23%，面積較2013和2014年減少了412.62 hm2；6等的面積為568.59 hm2，占總耕地(旱地)面積的15.09%，面積比2013和2014年增加了約1倍；7等的面積為1 215.71 hm2，占總耕地(旱地)面積的32.27%，面積比2013年增加了51.58 hm2，比2014年增加了116.76 hm2，3年呈先減后增趨勢；8等的面積為108.25 hm2，占總耕地(旱地)面積的2.87%，面積比2013年增加了79.02 hm2，比2014年增加了18.82 hm2，3年呈逐漸增加趨勢，且2014年增幅較大；9等的面積2013和2014年保持相對穩定，2015年降為0。從2013、2014和2015年3年耕地質量等級變化的總體情況來看，變化趨勢為低等級和高等級向中間等級轉化，集中體現在6、7、8等比例有所增加，4、5、9等比例有所降低。5條小流域耕地自然質量等級面積統計詳見表3。

表3 耕地自然質量等級面積統計

從各個等級的地域分布來看，耕地質量等級自東往西隨著海拔的升高呈逐漸降低的趨勢。4、5等農用地主要分布在貴州高原區的巖溶中山、低山和丘陵地區，川鄂湘黔淺山區的巖溶山區，剝蝕、侵蝕中山、低山和丘陵地區，如龍里、晴隆、鳳岡等地，這些區域內地面坡度較大，土層較薄，農作物產量較低。6、7、8等主要分布在貴州高原區的巖溶丘原、洼地地區和川鄂湘黔淺山區的丘陵盆地與低熱河谷地區，在各個流域均有分布，這些區域內地勢相對較平緩，土山多，土層較厚，氣候溫暖濕潤，熱量資源豐富，光溫生產潛力大，耕地自然質量等級相對較高。

耕地質量等級變化主要有以下原因：①推廣農業科學技術，實施沃土工程，通過秸稈還田、種植綠肥、增施有機肥料，提高了土壤肥力；②加強了水土保持，實施坡改梯工程，逐步將坡耕地改造為梯田，耕地坡度降低，土層厚度有所增加；③石漠化綜合治理工程的實施，降低了地表巖石露頭度；④部分區域耕地質量降低，是因為有少部分耕地被城鎮化建設或交通、水利建設所占用后，通過占補平衡方式補償的原始地類土壤質量較低。

4 結論及建議

通過計算5條不同類型區小流域3年的耕地自然質量等指數得出，2013—2015年，5條小流域耕地質量等級分布在4～9等之間，集中分布在中間的5、6、7等，其中5等面積較大，4、8、9等面積最小。從地域分布來看，自東往西隨著海拔的升高，耕地質量等級呈逐漸降低的趨勢。5等以下耕地多為農作物產量較低的旱地，需實行科學種植，提高土壤肥力，同時需要加強水土保持，可以采用生物措施和工程措施相結合的方法，實施坡改梯工程，控制水土流失；6、7等耕地屬于農作物產量中等偏下的旱地，需興修水利，平衡施肥，同時也需要加強水土保持，防治石漠化面積擴展；8等耕地屬于農作物產量中等的旱地，9等耕地屬于農作物產量中等偏上的旱地，對這兩類等級的土地應做好基本農田保護工作，提高基本農田建設標準，重視水土保持工作，保護農田水土資源。