基于GIS的甘肅省榆中縣耕地質量監測評價

2021-09-12 21:00:44卜春燕米成林汪延彬

甘肅農業科技 2021年8期

卜春燕米成林汪延彬

摘要：以甘肅省榆中縣為例，建立縣域耕地質量監測評價體系，運用"重點因素劃定"方法劃分縣域耕地質量漸變類型分區并確定主導因素，布設監測樣點。對樣點的主導因素進行監測，獲取樣點等別變化情況，通過計算各監測樣點代表面積，進而估算出漸變類型分區、縣域耕地等別變化情況。結果表明，相比2017年耕地質量更新評價成果，榆中縣耕地國家利用等級平均提高0.38等。榆中縣耕地質量變化的主導因素為灌溉保證率和土壤有機質含量。干旱瘠薄型和山地干旱型分區灌溉保證率未發生變化，肥力提升型區域土壤有機質含量有降低趨勢。為了提升榆中縣耕地質量，對于無灌溉保證率的問題，需實施引灌工程進行解決，而土壤有機質含量較低則需通過長期持續的測土配方施肥或農家肥大量施用等手段解決。

關鍵詞：耕地質量等別;漸變類型分區;監測樣點;榆中縣

中圖分類號：S158? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1001-1463（2021）08-0028-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.08.008

Abstract：Taking Yuzhong County in Gansu Province as an example， the monitoring and evaluation system of cultivated land quality at county level was established， using the method of “key factor delineation” to divide the county-level cultivated land quality gradual change types，determines the leading factors， and arranges monitoring points. Monitor the dominant factors of the sample points， obtain the changes of the sample points，and calculate the representative area of each monitored sample， and then estimate the change of the gradual type districts and the cultivated land of the county. The results showed that compared with the updated evaluation results of the quality of cultivated land in Yuzhong County in 2017， the national utilization of cultivated land in Yuzhong County has increased by 0.38 on average. The main factors for changes in the quality of cultivated land in Yuzhong County are the irrigation guarantee rate and the content of soil organic matter.The arid and barren type and the mountain arid type have no change in the guarantee rate of zoning irrigation， and the soil organic matter content in the fertility-enhancing area has a tendency to decrease. In order to improve the quality of cultivated land in Yuzhong County， irrigation projects should be implemented to solve the problem of no irrigation guarantee rate， while the low soil organic matter content should be solved by long-term continuous soil testing and formula fertilization or large amount of farm fertilizer application.

Key words：Cultivated land quality level;Gradient type partition ;Monitoring sample;Yuzhong County

耕地是人類賴以生存及發展的非常重要的土地資源，伴隨著社會經濟的發展，耕地質量的調查工作顯得尤為重要[1 - 3 ]。2009年根據國土資源部重點工作安排，甘肅省完成了省域農用地分等工作，并于2011年底完成全省耕地質量等別補充完善工作，全面摸清了甘肅省耕地的質量及分布情況。2014年起，每年對耕地質量成果進行年度更新，該項工作的主要目的是查清年度內新增、減少和質量建設耕地的質量[4 - 5 ]。近年來，由于自然及利用方式的影響，現有耕地質量已出現漸變趨勢，因此通過抽樣監測漸變耕地，全面掌握年度內耕地質量等別漸變類型、分布范圍及主導因素變化情況，分析耕地質量等別和產能變化趨勢十分必要。

我們以甘肅榆中縣為例，研究了甘肅省縣域耕地質量監測評價方法。在縣域內劃定耕地質量等別漸變類型區，在耕地質量等別漸變類型區的每個等別的耕地上選擇固定監測單元和隨機監測單元，基于固定監測單元主導因素屬性的變化，評價縣域內耕地質量漸變耕地的質量等別變化趨勢。

1? ?材料與方法

1.1? ?研究區概況

榆中縣位于甘肅中部，地處隴中黃土高原，境內地形復雜，海拔高差大，降水量分布不均，北山地區年降水量最少，為300 mm。全縣土地總面積為329 469.66 hm2，其中耕地總面積111 926.29 hm2，占土地總面積的33.97%[6 - 8 ]。耕地資源中，水田面積為130.71 hm2，占耕地總面積的0.12%，主要分布在青城鎮;水澆地面積為24 557.34 hm2，占耕地總面積的21.94%，主要分布在高崖鎮、甘草鎮、青城鎮、定遠鎮、馬坡鄉和清水驛鄉;旱地面積為87 238.24 hm2，占耕地總面積的77.94%，主要分布在貢井鄉、中連川鄉、哈峴鄉、園子岔鄉、甘草鎮、高崖鎮和龍泉鄉。

1.2? ?基礎數據來源

研究數據主要包括2017年榆中縣耕地質量更新評價成果、2017年榆中縣土地變更調查成果、2017年榆中縣測土配方施肥成果、2017年榆中縣高分一號高分辨率遙感影像。數據來源于“甘肅省耕地質量等別監測評價”項目。

1.3? ?研究方法

1.3.1? ?漸變類型分區的劃分? ?通過查閱文獻，并結合甘肅省實際，采用“重點分等因素劃定”方法進行劃分[9 ]。該方法主要依據榆中縣各分等因素值的空間分布多樣性，運用GIS空間疊加分析方法獲取分區線，再通過行政界線（村界）、自然界線（道路、河流、山谷線、山脊線）等修飾分區線形成最終分區界線。分區確定后，根據分區內各分等因素級別，分析影響耕地質量的因素，確定每一分區的類型[10 ]。

1.3.2? ?樣點布設? ?依據國土資源部土地整治中心下發的《耕地質量等別年度監測評價技術手冊》（試行），考慮到耕地質量監測評價要對監測樣點的土樣理化性質進行檢測，而各縣農牧部門每年開展的測土配方施肥采樣工作，其成果就是全縣范圍內耕地的土樣理化數據和耕種信息，為節約成本，實現各部門之間數據共享，研究監測樣點布設總體思路是“以測土配方施肥樣點為參考點，以具有典型代表性為原則，考慮便利度、均勻分布等因素共同確定”[11 - 12 ]。

1.3.3? ?外業調查與主導因素屬性賦值? ?外業調查的主要工作一是確定前期內業確定樣點的實地現狀，是否為耕地、是否進行農業生產，并采集樣點現狀照片;二是調查前期內業無法獲取的主導因素屬性如灌溉保證率等定性指標;三是走訪樣點所在村委會，了解該村耕地施肥情況、耕作模式、投入產出及存在主要問題等。

耕地質量監測評價工作，只需對樣點分等因素中主導因素進行重新賦值，然后根據《農用地分等規程》重新計算樣點等別[13 ]。榆中縣的主導因素為灌溉保證率、土壤有機質含量和土壤酸堿度，其中土壤有機質含量和土壤酸堿度2個指標值通過測土配方施肥數據獲取，灌溉保證率通過外業調查獲取。

1.3.4? ?耕地質量等別變化估算? ?為了保證計算成果的精度，以便更好的體現縣域耕地質量變化情況，根據監測樣點等別指數變化情況，確定各樣點代表面積，用面積加權法確定區域年初年末等別指數，通過等別計算公式進而估算漸變類型分區等別變化情況。對于縣域等別變化情況，根據各監測樣點等別變化值，加權各樣點代表面積確定[11 ]。

①漸變類型分區年初、年末等別指數計算。各漸變類型分區等別指數，由類型分區內各樣點等別指數面積加權得到。

式中，R為漸變類型分區等別指數，Si表示漸變類型分區內第i個樣點的代表面積，gi表示漸變類型分區內第i個樣點的等別指數。

②漸變類型分區年初、年末等別計算。

漸變類型分區等別計算公式為：

式中，G為漸變類型分區等別，R為漸變類型分區等別指數。

③代表面積計算。監測樣點代表面積的計算分2種情況：當漸變類型分區同等別監測點有且僅有1個時，該監測樣點代表面積為漸變類型分區內該等別耕地面積之和;當漸變類型分區同等別監測點有1個以上時，該監測樣點代表面積為分區內與監測樣點連片或最近的同等耕地面積之和。

④縣域等別變化情況的計算。

式中，K為監測縣等別變化值，si為監測縣域內第i個樣點的代表面積，vi為監測縣域內第i個樣點的等別變化值。

2? ?結果與分析

2.1? ?榆中縣耕地質量等別變化情況

從表1可以看出，榆中縣耕地質量漸變類型分區包括土壤堿化型、山地干旱型、干旱瘠薄型和肥力提升型四大類型，共布設監測樣點29個，其中固定監測單元10個，隨機監測單元19個。根據2017年榆中縣耕地質量更新評價成果，從表1還可以看出，榆中縣各分類型區監測樣點的耕地質量國家利用等別分別有10等、11等、12等、13等、14等5個等別，其中10等有4個點，面積占比為2.77%;11等有4個點，面積占比為6.97%;12等有4個點，面積占比為9.02%;13等有5個點，面積占比為4.12%;14等有12個點，面積占比為77.11%。從榆中縣各監測樣點不同耕地質量國家利用等別的個數可以看出試驗樣點的選取比較有代表性。

經計算，各監測樣點等別變化如表2所示。運用面積加權法計算[14 - 15 ]，榆中縣耕地質量國家利用等別平均提高0.38等。具體來看，有1個監測樣點耕地質量國家利用等別未發生變化;10個監測樣點耕地質量國家利用等別有所降低，降幅為0.02～0.51;18個監測樣點耕地質量國家利用等別有所提高，增幅為0.06～0.46。

2.2? ?榆中縣耕地質量等別監測漸變類型

從表3看出，榆中縣各類型分區耕地質量國家利用等別都有不同程度的變化。其中干旱瘠薄型分區耕地質量國家利用等別指數由年初的285降至年末的284，利用等別由年初的14.00等降低為年末的14.08等，降低0.08等。土壤堿化型分區耕地質量國家利用等別指數年初和年末均為796，利用等別由年初的11.44等降低為年末的11.52等，降低0.08等。山地干旱型分區耕地質量國家利用等別指數年初和年末均為311，利用等別由年初的13.95等上升為年末的13.94等，提升0.01等。肥力提升型有2種不同的變化，其中肥力提升型（一）分區耕地質量國家利用等別指數由年初的462降至年末的461，利用等別由年初的13.49等上升為年末的13.19等，提升0.30等;肥力提升型（二）分區耕地質量國家利用等別指數由年初的909降至年末的903，利用等別由年初的11.14等上升為年末的10.98等，提升0.16等。

從耕地質量漸變類型分區來看，山地干旱型分區面積占50.80%，主要位于貢井鄉、中連川鄉、哈峴鄉和園子岔鄉，耕地質量等別變化主導因素為土壤有機質含量和灌溉保證率;干旱瘠薄型分區面積占14.84%，主要位于甘草鎮、高崖鎮和龍泉鄉，耕地質量等別變化主導因素為土壤有機質含量和灌溉保證率;肥力提升型分區面積占19.86%，分布在縣域南、北兩塊，北塊位于青城鎮，南塊主要位于馬坡鄉和新營鄉，耕地質量等別變化主導因素為土壤有機質含量;土壤堿化型分區面積占14.50%，主要位于連塔鄉和城關鎮，耕地質量等別變化主導因素為土壤酸堿度。

3? ?結論

以甘肅榆中縣為例，研究縣域耕地質量監測評價方法，根據監測樣點得到不同區域不同利用方式下榆中縣耕地質量等別變化情況，結果表明，基于GIS技術的“縣域—漸變類型分區—監測樣點”監測評價體系適用于縣域耕地質量監測評價，監測評價精度較高，具有較強的可操作性。相比2017年耕地質量更新評價成果，榆中縣耕地質量國家利用等別平均提高0.38等，肥力提升型區、干旱瘠薄型、山地干旱型和土壤堿化型4個耕地漸變類型分區的耕地質量國家利用等別有不同程度的變化。

榆中縣耕地質量變化主導因素為灌溉保證率和土壤有機質含量。干旱瘠薄型和山地干旱型分區耕地的灌溉保證率未發生變化，主要原因為榆中縣東北部山區山巒起伏，溝壑縱橫，氣候干旱，土地利用主要以旱作農業為主，無灌溉保證率。肥力提升型區域土壤有機質含量有降低趨勢，主要原因一是成本，90%農民施肥以化肥偏多，農家肥較少，長年大量使用化肥導致地力降低;二是分區種植作物主要為蔬菜，耕作層較淺，土壤肥力保持度降低，地膜的使用對地力條件也存在一定程度的影響。為了提升榆中縣耕地質量，需對癥下藥，對于無灌溉保證率的問題，需實施引灌工程，而土壤有機質含量較低的問題則需通過長期持續的測土配方施肥或農家肥使用等手段加以解決。

參考文獻：

[1] 張晉科，張鳳榮，張? ?琳，等.? 中國耕地的糧食生產能力與糧食產量對比研究[J].? 中國農業科學，2006，39（11）：2278-2285.

[2] 鄭海霞，封志明.? 中國耕地總量動態平衡的數量和質量分析[J].? 資源科學，2003，25（5）：33-39.

[3] 陳百明，周小萍.? 中國糧食自給率與耕地資源安全底線的探討[J].? 經濟地理，2005，25（2）：145-148.

[4] 汪延彬，胡燕凌，卜春燕，等.? 甘肅省耕地質量等別特征與空間分布研究[J].? 中國農業資源與區劃，2017，38（11）：138-144.

[5] 汪延彬，米成林，宋啟全，等.? 基于空間插值的耕地質量差異性分析——以甘肅省白銀市為例[J].? 甘肅科技，2016，32（12）：43-46.

[6] 張光全，張海強，王平生，等.? 榆中縣農田地膜殘留現狀調查[J].? 甘肅農業科技，2020（6）：39-43.

[7] 劉世海，丁述森，張海林，等.? 8個菜用型馬鈴薯品種在榆中縣的引種試驗初報[J].? 甘肅農業科技，2020（10）：59-63.

[8] 李小燕，張? ?雷，牛芬菊，等.? 9個胡麻新品種（系）在榆中縣旱地的引種試驗初報[J].? 甘肅農業科技，2021，52（1）：65-69.

[9] 米成林，卜春燕，汪延彬.? 基于3S技術的甘肅省耕地質量等別監測評價研究[J].? 冰川凍土，2017，39（6）：1374-1380.

[10] 于法穩.? 影響糧食生產的因素分析及政策建議[J]. 農業系統科學與綜合研究，2005，21（2）：133-135.

[11] 王洪波，鄖文聚，吳次芳，等.? 基于農用地分等的耕地產能監測體系研究[J].? ?農業工程學報，2008，24（4）：122-126.