閩西北丘陵地區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究
——以福建省光澤縣為例

蘇梅琳

(福建省地質(zhì)測(cè)繪院，福建福州 350000)

國(guó)外的耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)開始較早，美國(guó)、加拿大等國(guó)的耕地監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)工作實(shí)現(xiàn)了綜合性的資源監(jiān)測(cè)目的，尤其是針對(duì)影響耕地質(zhì)量的土壤因素進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，把基礎(chǔ)自然因素和生態(tài)環(huán)境因素有效結(jié)合進(jìn)行評(píng)價(jià)[1-5]，歐洲部分國(guó)家在監(jiān)測(cè)前期進(jìn)行了監(jiān)測(cè)區(qū)域的劃分和選區(qū)，并提出了具有啟發(fā)性的分區(qū)原則[6-10]。近年來，國(guó)內(nèi)耕地質(zhì)量研究逐漸得到普遍關(guān)注，但目前耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)的研究大多集中在耕地監(jiān)測(cè)體系的構(gòu)建、耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選取、耕地監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)等方面[11-20]，而對(duì)于耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)分區(qū)劃分方法、技術(shù)分析體系以及實(shí)證方面研究較少，忽略了監(jiān)測(cè)類型片區(qū)的選取過程研究[21-25]，對(duì)漸變類型片區(qū)的選取更少有提及。筆者以福建省光澤縣為例，對(duì)閩西北丘陵地區(qū)耕地質(zhì)量等別年度監(jiān)測(cè)，進(jìn)行了較全面的應(yīng)用研究。

1 研究區(qū)概況

光澤縣地處福建省西北部，屬于東部丘陵山地區(qū)，是一個(gè)農(nóng)業(yè)大縣。根據(jù)2015年土地利用現(xiàn)狀，光澤縣土地總面積約224 025.22 hm2，其中耕地面積16 609.47 hm2，占土地總面積的7.41%。

2 技術(shù)路線及外業(yè)調(diào)查方法

2.1技術(shù)路線光澤縣耕地質(zhì)量等別年度監(jiān)測(cè)主要任務(wù)有3個(gè)：一是確定光澤縣耕地主要漸變類型及各漸變類型分布范圍，并確定各漸變類型區(qū)主導(dǎo)因素及驅(qū)動(dòng)因子；二是確定固定監(jiān)測(cè)單元并布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)；三是基于監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)信息對(duì)耕地漸變主導(dǎo)因素及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。根據(jù)監(jiān)測(cè)工作主要任務(wù)，制定了監(jiān)測(cè)技術(shù)路線：收集資料(縣統(tǒng)計(jì)年鑒、遙感影像、地形坡度、降雨情況、土地利用變更成果、耕地質(zhì)量等別更新、土地整治、土地規(guī)劃、耕地地力成果、地災(zāi)防治規(guī)劃、耕地連片情況、水利資源等)→內(nèi)業(yè)整理(掌握監(jiān)測(cè)區(qū)基本情況)→初步確定耕地漸變類型和范圍→初步確定固定監(jiān)測(cè)單元及布設(shè)樣點(diǎn)→外業(yè)論證(外業(yè)踏勘及咨詢當(dāng)?shù)貙＜?→制定方案→方案論證(縣、市、省專家)→外業(yè)采樣監(jiān)測(cè)→耕地監(jiān)測(cè)成果。

2.2外業(yè)調(diào)查方法光澤縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)外業(yè)詳細(xì)調(diào)查，主要包括所在圖斑的位置(包括所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、經(jīng)緯度、用戶)、采樣時(shí)間、采樣天氣、耕地利用等別、地類、地形(包括指標(biāo)區(qū)、坡度、坡向、海拔、地下水位)、基礎(chǔ)設(shè)施(田塊平整度、灌溉水源、灌溉保證率、排水條件、灌溉排水設(shè)施及狀況)、種植情況(經(jīng)營(yíng)狀況、實(shí)際種植情況、施肥情況、產(chǎn)量)、土壤情況(土壤類型、耕作層厚度、有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、含鹽量)、周邊環(huán)境(周邊植被情況、工礦企業(yè)情況、交通便利度情況)、水土保持措施等，并拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片。

3 監(jiān)測(cè)技術(shù)過程分析

3.1監(jiān)測(cè)類型篩分及驅(qū)動(dòng)因子確定福建省監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)工作組為指導(dǎo)各地監(jiān)測(cè)工作，建立了省域耕地質(zhì)量類型集[26]，類型包括：逐步干旱型、逐步漬澇型、肥力衰退型、肥力提升型、鹽化堿化型、酸化型、沙化型、水土流失型。該類型集涵蓋了福建省主要的耕地質(zhì)量類型。

基于省域耕地質(zhì)量類型集，綜合考慮光澤縣地形、土壤、氣候、水文、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等因素，剔除了部分類型，確定了光澤縣耕地主導(dǎo)漸變類型。

3.1.1剔除監(jiān)測(cè)類型。

(1)逐步干旱型。光澤縣境屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有氣候溫和、雨量充沛、日照充足，全縣年均降雨量為1897.7 mm。水系十分發(fā)達(dá)，共有溪流300多條，河網(wǎng)密度0.56 km/km2，總流域面積為2 244.83 km2，河道總長(zhǎng)為968.72 km，其中流域面積100 km2以上的河流6條。根據(jù)光澤縣水系分布圖及外業(yè)勘察結(jié)果，剔除逐步干旱型。

(2)鹽化堿化型及沙化型。此類型主要分布在福建省沿海區(qū)域。光澤縣位于福建省西北山間盆地，屬丘陵山地區(qū)，96.79%的耕地為水田。根據(jù)光澤縣區(qū)位特征，剔除鹽化堿化型、沙化型。

(3)酸化型。酸化型存在于易發(fā)生酸雨的區(qū)域，或長(zhǎng)期大量施用化肥的耕地，或引用受工礦企業(yè)酸性排水污染的水源。光澤縣屬農(nóng)業(yè)大縣，工業(yè)較少，歷史上未出現(xiàn)酸雨等情況，農(nóng)業(yè)耕作有施用化肥，但外業(yè)勘察結(jié)果不存在酸化的情況，故剔除酸化型。

(4)水土流失型。光澤縣森林覆蓋率84.14%，不屬于水土流失易發(fā)生區(qū)。光澤縣水土流失主要集中在地形較陡山區(qū)，或北溪、西溪、富屯溪、信江、贛江等溪流兩側(cè)，且分布較零散，主要位于山地、陡坡無植被覆蓋區(qū)域以及易崩塌、滑坡區(qū)域，較少涉及到耕地區(qū)域，圖斑面積小，分布零散。因此，水土流失型不作為光澤縣主要的監(jiān)測(cè)類型。

3.1.2確定監(jiān)測(cè)類型。

(1)肥力衰退型。 光澤縣肥力衰退型主要是勞動(dòng)力少、土壤貧瘠、種植成本較高、收益低的拋荒耕地。農(nóng)村勞動(dòng)力占鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村總?cè)丝诒戎匦∮?0%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是杭川鎮(zhèn)、寨里鎮(zhèn)及李坊鄉(xiāng)，光澤縣土壤貧瘠耕地主要分布在止馬鎮(zhèn)、華橋鄉(xiāng)及李坊鄉(xiāng)，占全縣貧瘠耕地總面積的80.01%。綜上分析及外業(yè)調(diào)查，確定李坊鄉(xiāng)、華橋鄉(xiāng)、寨里鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)中土壤貧瘠、設(shè)施老化的偏遠(yuǎn)山區(qū)，以及河流兩岸設(shè)施被毀，肥力流失區(qū)域作為肥力衰退區(qū)，該類的驅(qū)動(dòng)因子是土壤條件、勞動(dòng)力、基礎(chǔ)設(shè)施條件。

(2)肥力提升型。光澤縣煙草和水稻的輪作區(qū)土地管理水平較好，集約利用度較高。土地整治項(xiàng)目區(qū)內(nèi)田塊較平整，交通水利設(shè)施條件好，是肥力提升潛在區(qū)域。綜上分析及外業(yè)調(diào)查，確定整治區(qū)且煙草、水稻輪作區(qū)作為肥力提升區(qū)。驅(qū)動(dòng)因子是基礎(chǔ)設(shè)施條件、勞動(dòng)力、培肥措施及土地管理方式。

(3)逐步漬澇型。逐步漬澇是由于耕地地勢(shì)較低、排水不暢，排水設(shè)施缺少、損毀、老化及工程建設(shè)等導(dǎo)致地下水位抬升等原因，造成耕地逐步漬澇。光澤縣大型的工程建設(shè)較少，目前沒有發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目周邊地下水位明顯抬升現(xiàn)象。光澤縣逐步漬澇型主要存在于山垅田地勢(shì)低洼區(qū)，周邊地勢(shì)較高，土壤為潛育水稻土或鹽漬水稻土，其排水條件較差，雖然部分采取了排水工程措施，但是隨著自然環(huán)境的變化，還是不能滿足排水要求的區(qū)域。綜上，確定山垅田潛育水稻土或鹽漬水稻土區(qū)中排水不暢耕地作為逐步漬澇型區(qū)，驅(qū)動(dòng)因子是地形地貌、排水條件、土壤條件。

3.2漸變區(qū)域劃定及固定監(jiān)測(cè)單元選擇

3.2.1漸變區(qū)劃定原則。

(1)代表性原則。確定的耕地等別漸變類型能夠反映光澤縣地形、土壤、氣候、水資源空間變化等特點(diǎn)，反映當(dāng)?shù)馗氐葎e變化情況。同時(shí)，所選取的監(jiān)測(cè)單元能代表各耕地等別漸變類型的主要特征，所監(jiān)測(cè)的因素能反映形成該類型的主導(dǎo)成因。

(2)主導(dǎo)類型原則。通過多因素空間加權(quán)疊加得到各漸變類型劃分適宜性區(qū)域，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)不同類型重合的部分，這時(shí)要考慮區(qū)域內(nèi)主導(dǎo)漸變類型。

(3)集中連片原則。耕地受地形影響，面積大小、空間分布差異大。劃分的監(jiān)測(cè)片區(qū)選取耕地圖斑集中連片的區(qū)域，對(duì)于耕地圖斑零散分布、面積小的區(qū)域不予以考慮，方便實(shí)際監(jiān)測(cè)工作的開展。

(4)異質(zhì)性與均質(zhì)性原則。監(jiān)測(cè)類型區(qū)內(nèi)部的主要因素具有相似性，不同的監(jiān)測(cè)類型區(qū)之間具有差異性，需要統(tǒng)籌考慮。

(5)調(diào)查核實(shí)原則。通過技術(shù)分析手段尋找主導(dǎo)漸變類型的特征區(qū)域，縮小監(jiān)測(cè)片區(qū)劃分的范圍，其劃分結(jié)果需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，核實(shí)片區(qū)范圍內(nèi)的耕地情況，對(duì)于情況一致的予以采納，與實(shí)際情況出入較大的予以剔除，同時(shí)根據(jù)外業(yè)進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。

3.2.2漸變區(qū)劃定方法及監(jiān)測(cè)區(qū)確定。根據(jù)每種類型特征確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，每一種漸變類型劃分指標(biāo)體系，由農(nóng)業(yè)、國(guó)土、林業(yè)、水利及環(huán)保等方面專家采用特爾非法確定權(quán)重。計(jì)算各片區(qū)分值，根據(jù)分析結(jié)果，請(qǐng)相關(guān)專家商議是否劃定為監(jiān)測(cè)范圍，意見一致的確定為監(jiān)測(cè)區(qū)，意見不一致的予以剔除。最終確定光澤縣漸變監(jiān)測(cè)區(qū)面積977.18 hm2，其中肥力提升型667.52 hm2，肥力衰退型面積194.86 hm2，逐步漬澇型面積114.80 hm2(表1、圖1)。

表1 耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)片區(qū)劃分結(jié)果

圖1 耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)片區(qū)分布Fig.1 Distribution of cultivated land monitoring area

3.3固定監(jiān)測(cè)單元確定對(duì)于不同漸變類型的固定監(jiān)測(cè)單元，在劃定的漸變范圍內(nèi)，根據(jù)漸變類型驅(qū)動(dòng)因子和監(jiān)測(cè)指標(biāo)的差異性，選擇面積較大、種植結(jié)構(gòu)常年相對(duì)穩(wěn)定、具有代表性的地塊作為固定監(jiān)測(cè)單元。光澤縣劃分監(jiān)測(cè)單元1 155個(gè)，確定固定監(jiān)測(cè)單元75個(gè)，其中肥力提升型34個(gè)，肥力衰退型23個(gè)，逐步漬澇型18個(gè)(表1、圖1)。

3.4監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)及采樣監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)要求均勻分布在固定監(jiān)測(cè)單元上，一般6.67～13.33 hm2安排1個(gè)樣點(diǎn)，光澤縣共布設(shè)樣點(diǎn)79個(gè)，其中肥力提升型37個(gè)，肥力衰退型23個(gè)，逐步漬澇型19個(gè)(表1、圖1)。

采樣時(shí)采用“S”形布點(diǎn)采樣，在地形變化小、地力較均勻、采樣地塊面積較小的情況下，也可采用“梅花”形布點(diǎn)取樣，避開路邊、田埂、溝邊、肥堆等特殊部位。每個(gè)采樣點(diǎn)的取土深度及采樣量應(yīng)均勻一致，土樣上層與下層的比例要相同，取樣時(shí)將表土進(jìn)行剝離，一般剝離1～2 cm。代表樣品由16個(gè)以上單樣品混合而成，確保樣點(diǎn)具有代表性，具體數(shù)量根據(jù)樣點(diǎn)代表監(jiān)測(cè)單元規(guī)定。

3.5主導(dǎo)監(jiān)測(cè)因素及監(jiān)測(cè)周期根據(jù)光澤縣劃定的漸變型監(jiān)測(cè)區(qū)域，肥力提升型及肥力衰退型監(jiān)測(cè)因素是有機(jī)質(zhì)、產(chǎn)量，逐步漬澇型監(jiān)測(cè)因素排水條件、產(chǎn)量。此外,考慮到福建省多雨，對(duì)所有樣點(diǎn)酸堿度進(jìn)行監(jiān)測(cè)(表2)。

表2 耕地等別漸變類型周期

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際工作，綜合光澤縣自然、水文、地質(zhì)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及耕作方式等因素，在外業(yè)調(diào)查基礎(chǔ)上，確定光澤縣主要的漸變類型為肥力衰退型、肥力提升型和逐步漬澇型等3種，監(jiān)測(cè)片區(qū)11片，固定監(jiān)測(cè)單元75個(gè)，樣點(diǎn)79個(gè)。耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作流程和研究方法對(duì)類似區(qū)域耕地質(zhì)量等別年度監(jiān)測(cè)具有重要意義，可為該項(xiàng)工作的開展提供直接參考。同時(shí)，這種方法也存在一定不足，由于部分資料的獲取性不夠，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析存在一定的局限，通過指標(biāo)體系及其劃分方法提取的全部漸變類型典型區(qū)，缺少精度檢驗(yàn)，我們將在以后工作中進(jìn)一步研究。

[1] 陳百明.加拿大耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)概述[J].資源科學(xué), 1996(2):77-80.

[2] 孔祥斌,張鳳榮,姜光輝，等.國(guó)外農(nóng)用地保護(hù)對(duì)北京市耕地保護(hù)的啟示[J].中國(guó)土地科學(xué),2005,19(5):50-55.

[3] United States Department of Agriculture.NRI summary Report[R].2007.

[4] 劉靈偉，孔祥斌，姚蘭,等.國(guó)外經(jīng)驗(yàn)對(duì)建立我國(guó)國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣地質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系的啟示[J]．國(guó)土資源科技管理，2006，23(6)：16-19.

[5] CROMWELL E,COOPER D,MULVANY P.Agriculture,biodiversity and livehoods;Isues and entry ponits for development agencies[C].Reports on Cultivated Conservation research.[s.l.].UKABC,2002:5-6.

[6] SPARLING G,SCHIPPER L.Soil quality monitoring in New Zealand:Trends and issues arising from a broad-scale survey[J].Agriculture,ecosystem and environment, 2004,104(3):545-552.

[7] BARITZ R,EBERHARDT E,VAN LIEDEKERKE M H,et al.Environmental Assessment of Soil for Monitoring:Volume III Database Design and Selection[M].Luxembourg:Office for the Official Publications of the European Communities,2008:125.

[8] European Commission.Towards a Thematic Strategy for Soil Protection [R].Brussels:European Commission, 2002.

[9] MAITI T’MILLER C P,MUKHOPADHYAY P K.Neural network imputation:An experience with the national resources inventory survey[J].Journal of agricultural, biological, and environmental statistics,2008,13(3):255-269.

[10] 孔樣斌，劉靈偉，秦靜，等.基于農(nóng)戶行為的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的理論與方法[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2007(4):75-85.

[11] 伍育鵬,隕文聚,李武艷.用標(biāo)準(zhǔn)樣地進(jìn)行耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警探討[J].中國(guó)土地科學(xué)，2006,20(4):40-42.

[12] 彭茹燕,張曉沛.基于農(nóng)用地分等成果的國(guó)家耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系設(shè)計(jì)[J].資源與產(chǎn)業(yè),2008,10(5):96-98.

[13] 葛向東.耕地質(zhì)量變化的臨界警戒和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].院西學(xué)院學(xué)報(bào),2001,17(2); 50-54.

[14] 陳柏松,游娟，潘瑜春，等.農(nóng)用地等級(jí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系與方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(S2)：272-276.

[15] 吳克寧,焦雪瑾,梁思源,等.基于標(biāo)準(zhǔn)樣地國(guó)家級(jí)匯總的耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)架研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008, 24(10): 74-79.

[16] 張婷.縣域耕地質(zhì)量等級(jí)監(jiān)測(cè)抽樣技術(shù)方法研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[17] 魏巍,廖麗君,余建新.縣域耕地質(zhì)量等級(jí)變化監(jiān)測(cè)區(qū)劃定及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布控技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(10):4641-4642,4646.

[18] 馬建輝.基于變異函數(shù)和等別類型的耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)研究[J].世界農(nóng)業(yè),2015(5):111-116.

[19] 相慧,孔祥斌,陳培雄,等.縣域耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布控研究：以內(nèi)蒙古自治區(qū)達(dá)拉特旗為例[J].資源科學(xué),2014,36(6):1203-1210.

[20] 彭磊，胡月明，吳茗華，等.基于農(nóng)用地分等成果的耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)分區(qū)研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(10):211-214.

[21] 李陽(yáng),吳克寧.丘陵地區(qū)耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)分區(qū)布設(shè)樣點(diǎn)方法探討：以江西省吉安縣為例[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015，45(4):437-442.

[22] 劉燕紅，萬平，彭正濤，等.西南山區(qū)耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布控體系研究：以重慶豐都為例[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014，45(4):609-614.

[23] 孫亞彬，吳克寧，胡曉濤，等.基于潛力指數(shù)組合的耕地質(zhì)量等級(jí)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013，29(4):245-254．

[24] 陳蘭康,任艷,尹秋月，等.廣西耕地質(zhì)量年度監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方法探討[J].國(guó)土與自然資源研究,2016(6):7-10.

[25] 農(nóng)業(yè)部.全國(guó)耕地土壤監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程[Z].1997.

[26] 福建省國(guó)土資源勘測(cè)規(guī)劃院.福建省耕地等別年度監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)指南[Z].2015.