基于空間質(zhì)量差異的縣域耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布局研究
——以江西省南昌縣為例

張 晗， 郭 熙， 趙小敏

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院，江西南昌 330045)

耕地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的不可替代的生產(chǎn)資料，確保足夠數(shù)量和相當(dāng)質(zhì)量的耕地，不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的需要，而且是社會(huì)安定和國(guó)家安全的重要保障[1-2]。耕地質(zhì)量是構(gòu)成耕地的各種自然因素和環(huán)境條件狀況的總和，表現(xiàn)為耕地生產(chǎn)能力的高低、耕地環(huán)境狀況優(yōu)劣以及耕地產(chǎn)品質(zhì)量的高低[3]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)及其監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的布設(shè)進(jìn)行了深入的探討和研究，特別是從2010年以來(lái)，全國(guó)各地區(qū)陸續(xù)開展耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)工作，其中又以耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的選取與布設(shè)方法尤為關(guān)鍵[4-6]。吳克寧等基于標(biāo)準(zhǔn)樣地國(guó)家匯總與耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系相結(jié)合的方法，對(duì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的選取進(jìn)行初步探討[7]。楊建宇等運(yùn)用Kriging估計(jì)誤差的布樣方法，反映縣域耕地等級(jí)的分布狀況和變化趨勢(shì)[8-9]。孫亞彬等建立了“自然等別-主導(dǎo)因素”理論模型對(duì)監(jiān)測(cè)控制區(qū)進(jìn)一步細(xì)分，以此為基礎(chǔ)布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，提高了監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的精度[10]。祝錦霞等采用變異函數(shù)分析耕地質(zhì)量的變化情況，利用自然等指數(shù)和等別組合的空間變異特征對(duì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)和優(yōu)化[11-13]。總體上針對(duì)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的選取和布設(shè)的研究還比較少，結(jié)合耕地質(zhì)量等別漸變類型區(qū)與等別空間變異特征來(lái)布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)尚屬首例。

伴隨著全國(guó)耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)，耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)工作的重要性日益凸顯。近年來(lái)，由于土地整治和國(guó)家政策的影響，土地利用形式朝著集約節(jié)約的方向發(fā)展，但目前江西省南昌市南昌縣土地利用仍然存在一些問題：由于地勢(shì)和耕作的影響，土壤的漬水時(shí)間長(zhǎng)，干根曬坯機(jī)會(huì)少，導(dǎo)致土壤通透性差，持水能力強(qiáng)，容重增加；深耕改土措施不力，耕層淺薄，土壤保蓄和供肥性能差；耕地作物與養(yǎng)地作物的輪作比例失調(diào)，養(yǎng)用矛盾突出，地力得不到恢復(fù)；新開發(fā)的耕地貧瘠，土地開發(fā)整理難度越來(lái)越大，建設(shè)盲目性造成耕地閑置浪費(fèi)，產(chǎn)量不高等。南昌縣作為江西省耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)試點(diǎn)縣，采用了國(guó)土資源部最新出臺(tái)的耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案，對(duì)引發(fā)南昌縣耕地質(zhì)量等別變化的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，確定主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)和主導(dǎo)因素，以此劃分監(jiān)測(cè)漸變類型，選取監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，旨在探究耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布控的方法，探索適用于江西省乃至全國(guó)的耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)體系。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南昌縣坐落于江西省中部偏北，贛江、撫河下游，鄱陽(yáng)湖之濱，地處28°16′～28°58′N、115°49′～116°19′E。南昌縣位于鄱陽(yáng)湖平原地區(qū)，全境平均海拔為25 m。南昌縣地處亞熱帶濕潤(rùn)氣候地帶，年平均氣溫達(dá)到17.8 ℃，年平均降水量為1 662.5 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1 603.4 h，年平均霜期89 d，境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，贛江、撫河、清豐山河穿過境內(nèi)，平均入境徑流量870億m3左右。南昌縣土壤總共有8個(gè)土類，13個(gè)亞類，33個(gè)土屬，72個(gè)土種，境內(nèi)土壤的紅壤為縣內(nèi)典型的地帶性土壤。

全縣共有國(guó)土面積181 070.10 hm2，耕地面積 87 050.62 hm2，南昌縣轄9個(gè)鎮(zhèn)，7個(gè)鄉(xiāng)，1個(gè)國(guó)家級(jí)開發(fā)區(qū)(小藍(lán)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū))和銀三角管委會(huì)，以及264個(gè)村委會(huì)和71個(gè)居委會(huì)及社區(qū)。南昌縣在江西省全省位置和耕地分布情況見圖1、圖2。

1.2 土壤樣點(diǎn)采集

在耕地中，根據(jù)地塊所處位置和地形的復(fù)雜程度采用梅花點(diǎn)法、對(duì)角線法、“S”形法和棋盤法等方法，每個(gè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)位采5～20個(gè)分點(diǎn)，共采集了34個(gè)土壤樣點(diǎn)。每個(gè)工作點(diǎn)位均挖掘土壤剖面，自下而上采集土樣，采樣盡量不采道路或溝渠切面等自然剖面，采集的土樣用布袋或密封塑料袋盛裝，每層的采樣量在1.0～1.5 kg，用鉛筆或防水記號(hào)筆做好標(biāo)記。從野外采回的土樣，所有樣品經(jīng)風(fēng)干、去雜、磨細(xì)、過100目篩后， 混勻裝瓶用于土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量的測(cè)定。土壤pH值采用電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定；全氮含量采用凱氏蒸餾法測(cè)定；土壤有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于：(1)南昌縣農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)、土壤普查、地質(zhì)調(diào)查、農(nóng)田水利、氣候統(tǒng)計(jì)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)、自然災(zāi)害與災(zāi)情分析等基礎(chǔ)資料。(2)南昌縣2013年耕地質(zhì)量等別補(bǔ)充更新成果、2014年耕地質(zhì)量年度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)1 ∶1萬(wàn)土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、土壤圖、坡度圖、地形圖和數(shù)字高程模型(DEM)等矢量數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖件。(4)南昌縣土地利用總體規(guī)劃資料(2006—2020年)。(5)土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查資料。(6)江西省農(nóng)用地分等及更新成果資料。

1.4 研究方法

數(shù)據(jù)處理方法：利用GIS空間疊加法，結(jié)合南昌縣監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)Voronoi圖CV值和農(nóng)用地分等成果，采取定性與定量的方法分析南昌縣耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的變化。

1.4.1 GIS空間疊加法 借助ArcGIS 9.3平臺(tái)，將縣級(jí)分等單元圖層與土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、土壤圖、坡度圖、地形圖和DEM等矢量數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖件進(jìn)行疊加分析，運(yùn)用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì) 2014 年南昌縣的土壤、水文、環(huán)境等監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查、取樣、化驗(yàn)、甄別和篩選，進(jìn)而對(duì)監(jiān)測(cè)類型所代表的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證。

1.4.2 泰森多邊形 泰森多邊形又叫Voronoi圖，本研究通過測(cè)算監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)Voronoi圖CV值、所在圖斑面積和面積平均值來(lái)分析監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的空間形態(tài)特征，并進(jìn)行檢驗(yàn)，從而運(yùn)用Voronoi圖形成的多邊形面積的變異系數(shù)來(lái)衡量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的集聚程度。變異系數(shù)定義為泰森多邊形面積數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比值，可以用它來(lái)度量在空間上目標(biāo)現(xiàn)象的相對(duì)變化程度，詳細(xì)計(jì)算公式如下：

CV=σ/μ。

(1)

式中：σ表示Voronoi圖面積的標(biāo)準(zhǔn)差，μ表示面積平均值。參考Duyckaerts等的相關(guān)成果[14]，當(dāng)CV值在(33%，64%)時(shí)，點(diǎn)集表現(xiàn)為隨機(jī)分布；當(dāng)CV值≥64% 時(shí)，點(diǎn)集表現(xiàn)為集聚分布；當(dāng)CV值≤33%時(shí)，點(diǎn)集表現(xiàn)為均勻分布。

1.5 技術(shù)路線

耕地質(zhì)量等級(jí)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)對(duì)國(guó)土資源管理具有重要意義的技術(shù)性非常強(qiáng)的系統(tǒng)工程，必須建立科學(xué)的耕地質(zhì)量等級(jí)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方法。為了保證耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)有序開展，更科學(xué)、準(zhǔn)確、有效地評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)區(qū)域的耕地質(zhì)量，需要搜集整理耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)所需的基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)；然后根據(jù)基礎(chǔ)資料對(duì)耕地質(zhì)量變化驅(qū)動(dòng)力因素進(jìn)行分析，并設(shè)置監(jiān)測(cè)類型區(qū)指標(biāo)體系；類型區(qū)指標(biāo)設(shè)置后，劃分和確定耕地變化類型；然后，借助整理好的資料和外業(yè)調(diào)查進(jìn)行監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)與優(yōu)化調(diào)整；最后，對(duì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。具體技術(shù)路線見圖3。

2 南昌縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布局實(shí)證研究

2.1 耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)變化類型區(qū)劃分

依據(jù)全國(guó)耕地質(zhì)量指標(biāo)體系，以及江西省耕地的特點(diǎn)，結(jié)合分等因素評(píng)價(jià)指標(biāo)類型區(qū)的具體自然條件，確定水耕區(qū)的分等因素指標(biāo)有土壤質(zhì)地、土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤剖面構(gòu)型、排水條件、灌溉保證率等6個(gè)；旱作區(qū)的分等因素指標(biāo)有土壤質(zhì)地、土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量、地形坡度、有效土層厚度、灌溉保證率等6個(gè)。

耕地自然質(zhì)量等別反映土壤本身的生產(chǎn)潛力水平，與土壤理化性質(zhì)、農(nóng)田基本建設(shè)條件、光溫(氣候)生產(chǎn)潛力有關(guān)。從圖4可以看出，南昌縣耕地自然質(zhì)量等別主要為8～10等，部分地區(qū)為11～12等，將自然質(zhì)量等別在10～12等的行政村確定為耕地自然質(zhì)量限制區(qū)。

2.2 分等指標(biāo)限制區(qū)、變化區(qū)

根據(jù)南昌縣2013年耕地質(zhì)量等別補(bǔ)充完善成果和2014年耕地質(zhì)量年度監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的分等指標(biāo)分布矢量數(shù)據(jù)，通過運(yùn)用ArcGIS強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處理能力，參照GB/T 28407—2012《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》，并結(jié)合南昌縣基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)，確定江西省南昌縣2015年不同分等指標(biāo)的限制情況以及可能發(fā)生變化的情況。經(jīng)過分析南昌縣地形地貌、地質(zhì)資料得知，區(qū)域內(nèi)為平原，地勢(shì)平坦，地質(zhì)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，地形坡度、土壤剖面構(gòu)型、土壤酸堿度變化較為緩慢，近年來(lái)，沒有發(fā)生較大的水土流失災(zāi)害、土壤污染和客土填土等現(xiàn)象?；谝陨戏治?，在南昌縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作中，地形坡度、土壤剖面構(gòu)型和土壤pH值指標(biāo)可不作為監(jiān)測(cè)類型區(qū)劃分的依據(jù)。

運(yùn)用ArcGIS 9.3，將縣級(jí)分等單元圖與土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖等進(jìn)行空間疊加分析，以耕地自然質(zhì)量限制區(qū)劃定方法為基礎(chǔ)和參照，按行政村為單位分別統(tǒng)計(jì)土壤有效土層厚度、土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)含量、灌溉保證率、排水條件指標(biāo)平均分值，分別形成5個(gè)平均水平分區(qū)，同時(shí)也相應(yīng)得到了5個(gè)耕地變化類型的主導(dǎo)因素(按照土壤有效土層厚度在60～100 cm，土壤質(zhì)地為壤土，有機(jī)質(zhì)含量≤2%，灌溉保證率為一般滿足，排水條件一般5個(gè)篩選條件)，再根據(jù)江西省二級(jí)區(qū)水田、旱地評(píng)價(jià)因素及其權(quán)重來(lái)確定南昌縣耕地質(zhì)量等別變化主導(dǎo)因素，從而確定土壤質(zhì)地指標(biāo)限制區(qū)、土壤有機(jī)質(zhì)含量指標(biāo)限制區(qū)、灌溉保證率指標(biāo)限制區(qū)和排水條件指標(biāo)限制區(qū)等，南昌縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)限制區(qū)見圖4。

2.3 確定耕地等別監(jiān)測(cè)變化類型

2015年監(jiān)測(cè)在充分考慮了南昌縣氣候狀況、地形地貌、土壤類型、水資源空間分布等因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合南昌縣土地利用變化及糧食生產(chǎn)的實(shí)際情況，初步提出并建立南昌縣縣域耕地等別變化類型集，然后依據(jù)耕地等別數(shù)據(jù)，全面分析區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量的具體影響因素，綜合確定耕地等別變化類型，并結(jié)合南昌縣縣級(jí)質(zhì)量變化耕地等別監(jiān)測(cè)工作的具體實(shí)踐逐步更新完善。

為了全面分析南昌縣耕地資源本底分布情況，揭示南昌縣耕地質(zhì)量分布及變化特征，依據(jù)縣域內(nèi)各期耕地等別數(shù)據(jù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象資料、土地利用規(guī)劃資料、土壤普查資料和農(nóng)業(yè)調(diào)查等資料，結(jié)合縣域內(nèi)初步建立的耕地等別變化類型，綜合南昌縣國(guó)土與農(nóng)業(yè)部門意見初步確定南昌縣區(qū)域內(nèi)耕地等別變化類型主導(dǎo)因素和驅(qū)動(dòng)因子(表1)。

2.4 監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)

2.4.1 監(jiān)測(cè)單元選取 在監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)選擇典型地塊作為監(jiān)測(cè)單元，監(jiān)測(cè)單元包括固定監(jiān)測(cè)單元和隨機(jī)監(jiān)測(cè)單元。選取監(jiān)測(cè)單元有數(shù)量要求。耕地等別漸變類型分布范圍內(nèi)的各等別上都至少有一個(gè)監(jiān)測(cè)單元，面積在0.3～10.0 hm2，最小不到0.2 hm2，最大不超過20 hm2，優(yōu)先選擇農(nóng)用地分等中布設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)樣地。代表性要求，固定監(jiān)測(cè)單元要分布在該類型分布范圍該等別的典型部位上，要遠(yuǎn)離城市中心、交通主干道路等。

一般來(lái)說(shuō)，耕地質(zhì)量變化類型區(qū)里包含幾個(gè)國(guó)家自然等別，就至少有多少個(gè)固定監(jiān)測(cè)單元，耕地質(zhì)量變化類型區(qū)、監(jiān)測(cè)單元和監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)關(guān)系見表2?；诮魇『湍喜h耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作布設(shè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，以及以2014年耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)的耕地圖斑數(shù)據(jù)為底圖，選擇滿足耕地圖斑(融合或歸并后的地塊)作為監(jiān)測(cè)單元，結(jié)合南昌縣實(shí)際情況，最終選擇南昌縣耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)單元共18個(gè)，其中13個(gè)固定監(jiān)測(cè)單元，5個(gè)隨機(jī)監(jiān)測(cè)單元，其中肥力提升型監(jiān)測(cè)單元6個(gè)，沙化型2個(gè)，水土流失型2個(gè)，逐步干旱型3個(gè)，逐步漬澇型5個(gè)，覆蓋了南昌縣34個(gè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)。南昌縣監(jiān)測(cè)單元分布情況見圖5。

2.4.2 監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)方案 耕地質(zhì)量的空間分異特征決定了監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的密度、數(shù)量和方向。為了能夠進(jìn)一步描述和驗(yàn)證南昌縣監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)在空間上分布類型的形態(tài)特征，需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，此處運(yùn)用的方法是計(jì)算Voronoi圖多邊形面積的變異系數(shù)。根據(jù)公式(1)，運(yùn)用ArcGIS 9.3平臺(tái)，以34個(gè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)為發(fā)生元，通過分析工具下的 proximity中的create Thiessen polygons(泰森多邊形) 命令生成普通Voronoi(圖8)，計(jì)算得到σ=94.32，μ=101.12，因而變異系數(shù)CV=0.93，事實(shí)上，由圖6可知，南昌縣耕地質(zhì)量漸變類型主要集中分布在南北方向，也驗(yàn)證了南昌縣監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)在空間上大致呈現(xiàn)南北集聚分布形態(tài)的合理性。結(jié)合南昌市監(jiān)測(cè)工作布設(shè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在劃定的監(jiān)測(cè)單元內(nèi)預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)。根據(jù)實(shí)地踏勘結(jié)果，視情況對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行略微偏移。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)用GPS采集調(diào)整后的監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，返回內(nèi)業(yè)整理并錄入監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，得到了監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的布局和控制范圍(圖7)。

在預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的基礎(chǔ)上，協(xié)商省級(jí)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，經(jīng)外業(yè)踏勘選點(diǎn)并重新采集點(diǎn)位坐標(biāo)后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，得到南昌縣34個(gè)耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)主要分布在涇口鄉(xiāng)、廣福鎮(zhèn)、塘南鎮(zhèn)、黃馬鄉(xiāng)、向塘鎮(zhèn)、蔣巷鎮(zhèn)等鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，基本覆蓋了南昌縣所有鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，確保了監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋的全面性，監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋鄉(xiāng)(鎮(zhèn))情況見表3。

表1 南昌縣耕地質(zhì)量等別變化類型的主導(dǎo)因素與驅(qū)動(dòng)因子對(duì)照

2.5 監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋國(guó)家等別情況分析

按照監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)的代表性、穩(wěn)定性和布局合理性原則以及監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)要求，通過統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)域監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)應(yīng)覆蓋所有的國(guó)家自然等、國(guó)家利用等和國(guó)家經(jīng)濟(jì)等，按照上述監(jiān)測(cè)類型區(qū)劃分方法在各個(gè)研究區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)進(jìn)行修正和優(yōu)化調(diào)整，覆蓋了監(jiān)測(cè)類型區(qū)所有的國(guó)家自然等別、國(guó)家利用等別和國(guó)家經(jīng)濟(jì)等別，并且監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋的每個(gè)等別的比例與每個(gè)等別所占耕地面積的比例十分接近，表明所布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)具有一定的代表性和典型性，監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的精度也得到了保證(表4)。監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋國(guó)家等別的情況見圖9、圖10、圖11。

表2 南昌縣耕地質(zhì)量變化類型區(qū)、監(jiān)測(cè)單元和監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的關(guān)系

注：監(jiān)測(cè)單元等別指國(guó)家自然等別。

2.6 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

為了加快推進(jìn)南昌縣耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)技術(shù)工作，更全面、科學(xué)地分析各個(gè)監(jiān)測(cè)類型的監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)情況，2015年南昌縣耕地質(zhì)量等別年度監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

表3 監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)

南昌縣2014年年底耕地面積87 050.62 hm2，其中水田面積80 972.52 hm2，水澆地面積3 724.77 hm2，旱地面積 2 353.33 hm2。全縣初步確定共5個(gè)耕地質(zhì)量等別變化類型，分別為逐步干旱型、逐步漬澇型、水土流失型、肥力提升型、沙化型，共布設(shè)18個(gè)監(jiān)測(cè)單元，全縣等別變化耕地面積共13 860.97 hm2，占全縣耕地總面積的15.92 %。其中，逐步干旱型主要分布在幽蘭鎮(zhèn)、八一鄉(xiāng)等11個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，監(jiān)測(cè)變化耕地總面積1 082.86 hm2，占全縣耕地面積的1.24%；逐步漬澇型主要分布在向塘鎮(zhèn)、塔城鄉(xiāng)等11個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，共監(jiān)測(cè)變化耕地面積 6 983.24 hm2，占全縣耕地面積的8.02%；水土流失型主要分布在武陽(yáng)鎮(zhèn)、南新鄉(xiāng)等14個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，監(jiān)測(cè)變化耕地總面積 1 631.42 hm2， 占全縣耕地面積的1.87%； 沙化型主要分布在岡上鎮(zhèn)、富山鄉(xiāng)等5個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，監(jiān)測(cè)變化耕地總面積1 349.87 hm2，占全縣耕地面積的1.55 %；肥力提升型主要分布在三江鎮(zhèn)、東新鄉(xiāng)等12個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，監(jiān)測(cè)變化耕地總面積2 813.59 hm2，占全縣耕地面積的3.23 %。

表4 南昌縣耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋等別

3 結(jié)論與討論

本研究采取耕地質(zhì)量等別限制區(qū)的方法劃定南昌縣監(jiān)測(cè)類型區(qū)，最終確定南昌縣共5個(gè)耕地質(zhì)量等別變化類型分別為逐步干旱型、逐步漬澇型、水土流失型、肥力提升型、沙化型，其變化類型面積分別為1 082.86、6 983.24、1 631.42、2 813.59、1 349.87 hm2，逐步漬澇型的面積分布最廣，主要是向塘鎮(zhèn)、塔城鄉(xiāng)等11個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))沿著河流湖泊，地勢(shì)低洼，2014年降水量比往年要多，加之排水設(shè)施不完善的緣故；面積最少的為逐步干旱型，主要是因?yàn)橛奶m鎮(zhèn)、八一鄉(xiāng)等11個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，地勢(shì)平坦，靠近河流湖泊，灌溉條件好，灌區(qū)面積大，加之旱地面積較多，而旱地作物需水量少。

南昌縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)合理，呈現(xiàn)南北集聚的空間變異特征，能全面反映南昌縣耕地質(zhì)量細(xì)部變化狀況，合理地建立了南昌縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系。通過運(yùn)用 ArcGIS 9.3 軟件強(qiáng)大的空間分析技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)分析方法，借助Voronoi圖CV值為0.93來(lái)研究和驗(yàn)證監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)呈現(xiàn)南北集聚情況，以及SPSS等數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)2014年南昌縣的土壤、水文、環(huán)境等監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查、取樣、化驗(yàn)和甄別篩選。在保證監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)覆蓋每個(gè)國(guó)家自然等別、國(guó)家利用等別和國(guó)家經(jīng)濟(jì)等別的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮了南昌縣耕地質(zhì)量變化類型、空間分布特征和潛在的限制或變化區(qū)域，最終選出南昌縣具有代表性、科學(xué)性、典型性、穩(wěn)定性、可比性的監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)共計(jì)34個(gè)。

綜合來(lái)看，本研究以耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)試點(diǎn)縣南昌縣為例，采取國(guó)土部最新的監(jiān)測(cè)方法研究南昌縣耕地質(zhì)量狀況，提供的監(jiān)測(cè)方法能夠詳細(xì)地反映南昌縣耕地質(zhì)量時(shí)間和空間變化特征，同時(shí)在滿足縣級(jí)監(jiān)測(cè)精度的要求下，提供客觀、科學(xué)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，為以后的耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、耕地質(zhì)量結(jié)果完善和更新、農(nóng)用地分等定級(jí)提供新的思路和方法。實(shí)踐證明，此方法具有可行性和創(chuàng)新性，但本研究方法能否適用于省級(jí)、國(guó)家級(jí)尺度的耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

現(xiàn)階段的耕地質(zhì)量等別監(jiān)測(cè)，為了便于組織實(shí)施和操作，大都要求以縣為單位開展年度監(jiān)測(cè)工作。能否嘗試在省、市域?qū)用嫔洗蚱瓶h域限制，相鄰縣相同的質(zhì)量漸變類型區(qū)統(tǒng)一布設(shè)監(jiān)測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)單元數(shù)據(jù)共享，只在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)按縣域統(tǒng)計(jì)，這樣可節(jié)省大量的人、財(cái)、物資源。

監(jiān)測(cè)研究時(shí)段不長(zhǎng)。本研究時(shí)段是以2011—2014 年為基礎(chǔ)的，這個(gè)時(shí)段是比較短的，比如監(jiān)測(cè)單元圖的確定要放在30、20、10年前和現(xiàn)在的尺度上考慮，而研究時(shí)段越長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)越詳實(shí)，結(jié)論會(huì)越準(zhǔn)確。

南昌縣為平原區(qū)域，地質(zhì)條件相對(duì)均一，耕地質(zhì)量也相對(duì)集中，但是耕地質(zhì)量因受到自然環(huán)境、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和土地利用格局等快速變化的影響，空間變異相對(duì)劇烈，可能會(huì)影響監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)的精度。由于時(shí)間和收集資料的限制，未對(duì)如整理項(xiàng)目區(qū)和新增耕地等區(qū)域的耕地質(zhì)量變化劇烈的區(qū)域(突變區(qū))進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密。本研究方法是否能在其他復(fù)雜或者相同地質(zhì)條件區(qū)域推廣有待進(jìn)一步論證[15]

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