基于主導(dǎo)因素的耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)劃分研究

李鳴慧 孫志英 蘆艷艷

摘要 以河南省輝縣市為例，在采用主成分分析法確定耕地質(zhì)量等別主導(dǎo)因素的基礎(chǔ)上，劃分耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)，并分析其空間分布特征及結(jié)果應(yīng)用方向。結(jié)果表明，輝縣市耕地質(zhì)量等別的主導(dǎo)因素為灌溉保證率、地形坡度、土層有效厚度和土壤有機(jī)質(zhì)含量，耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)空間分布呈顯著的地帶性規(guī)律，今后質(zhì)量監(jiān)測(cè)單元及樣點(diǎn)的布設(shè)和耕地質(zhì)量提升工程的部署均可依據(jù)耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)劃分結(jié)果進(jìn)行安排。

關(guān)鍵詞 主導(dǎo)因素;耕地質(zhì)量;漸變類型;輝縣市

中圖分類號(hào) F301.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）14-0061-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.020

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract Taking Huixian City of Henan Province as an example， this paper divided the gradient type areas of cultivated land quality based on the determination of the dominant factors of cultivated land quality by principal component analysis， and analyzed the spatial distribution characteristics and the application direction of the results. The results showed that the dominant factors of cultivated land quality in Huixian were irrigation guarantee rate， topographic gradient， effective thickness of soil layer and content of soil organic matter. The spatial distribution of cultivated land quality gradient type area showed obvious zonal regularity. In the future， the layout of quality monitoring units and sample points and the deployment of cultivated land quality improvement projects could be arranged according to the results of gradient type area division of cultivated land quality.

Key words Dominant factor;Quality of cultivated land;Type of gradual change;Huixian City

作者簡(jiǎn)介 李鳴慧（1978—），女，河南息縣人，工程師，從事土地整理、耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。

收稿日期 2018-12-29;修回日期 2019-01-07

耕地資源是最重要的生產(chǎn)資料，維持一定數(shù)量和質(zhì)量的耕地，對(duì)保障國(guó)家糧食安全、社會(huì)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的保障作用。開展耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)不僅有助于了解耕地質(zhì)量現(xiàn)狀，也可以掌握耕地質(zhì)量漸變規(guī)律和特征，較好地預(yù)測(cè)一定時(shí)期內(nèi)耕地質(zhì)量的變化趨勢(shì)及程度，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、采取有效針對(duì)性措施確保耕地質(zhì)量穩(wěn)中有升提供重要依據(jù)[1-3]。因此，如何能以最少的樣點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)內(nèi)容快速有效地獲取耕地質(zhì)量水平是目前耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作中亟需研究的內(nèi)容。筆者基于主導(dǎo)因素對(duì)耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)進(jìn)行劃分，目的是以漸變類型區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)，在提升樣點(diǎn)代表性的同時(shí)，也減少了樣點(diǎn)數(shù)量和監(jiān)測(cè)內(nèi)容，降低了監(jiān)測(cè)的人力物力投入，提高了監(jiān)測(cè)工作的效率[4-5]。

影響耕地質(zhì)量等別的因素因地而異各不相同，輝縣市位于第二級(jí)地貌臺(tái)階向第三級(jí)地貌臺(tái)階的過渡地帶，地勢(shì)由西北向東南呈階梯形下降，山地、丘陵、平原、盆地等地貌類型齊全，耕地在各種地貌類型均有分布，除四等地外，其他河南省耕地各級(jí)利用等別在輝縣市全部存在，在河南省具有顯著的代表性。因此，以輝縣市為例開展基于主導(dǎo)因素的耕地質(zhì)量等別漸變類型區(qū)劃分研究，可以為河南省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作提供重要的參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

輝縣市位于河南省西北部，東靠衛(wèi)輝市，西與山西省陵川縣交界，南臨獲嘉縣，北同林州市及山西省壺關(guān)縣相接，東南和新鄉(xiāng)市新鄉(xiāng)縣毗連，西南與修武縣為鄰。東西寬52 km，南北長(zhǎng)64 km，土地總面積1 681.42 km2。輝縣市為太行山向衛(wèi)河源過渡帶，地形是太行雄峙西北，衛(wèi)水蜿蜒東南。境內(nèi)地下水資源分布極不均勻，部分山區(qū)地下無(wú)水，丘陵及傾斜平原上部貧水，中部、南部平原地區(qū)富水，洼地弱富水。

1.2 數(shù)據(jù)來源

采用數(shù)據(jù)及圖件主要來源于輝縣市耕地質(zhì)量補(bǔ)充完善成果、土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)、耕地地力調(diào)查成果、土地利用總體規(guī)劃、農(nóng)業(yè)氣象、土壤普查等;投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)主要來源于以行政村為單元的外業(yè)調(diào)查。

1.3 研究方法

在原有耕地質(zhì)量等別成果的基礎(chǔ)上，初步篩選出影響輝縣市耕地質(zhì)量利用等別的因素，然后采用主成分分析法確定其主導(dǎo)因素，并以主導(dǎo)因素為主，劃分耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)[6-9]。其中主成分分析法是將多個(gè)變量通過線性變換以選出重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，用這種方法可以找到幾個(gè)綜合因子來代表原來眾多的變量，并且這幾個(gè)綜合因子能反映原來絕大多數(shù)的信息[10-14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 主導(dǎo)因素的確定及分析

在綜合分析可能影響輝縣市耕地質(zhì)量等別的氣候、地形、水文及土壤等因素的基礎(chǔ)上，初步選出表層土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、灌溉保證率、pH、地形坡度、有效土層厚度、地表巖石露頭度、小麥光溫潛力、小麥氣候潛力、玉米光溫潛力、玉米氣候潛力、耕地連片度、小麥利用系數(shù)、玉米利用系數(shù)和勞動(dòng)力投入共15個(gè)影響因素;然后通過主成分分析，最終篩選出灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度、表層土壤有機(jī)質(zhì)這4個(gè)因素作為影響輝縣市耕地質(zhì)量等別的主要因素。

輝縣市暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，年均降水量589 mm，一方面僅依靠天然降水不能完全滿足作物生產(chǎn)需求，另一方面地下水分布嚴(yán)重不均，灌溉保證率情況對(duì)耕地質(zhì)量等別影響顯著;地處太行山與華北平原結(jié)合部，地貌類型多樣且耕地均有分布，受地貌類型影響，尤其是山地和丘陵區(qū)，地形坡度和有效土層厚度成為影響耕地質(zhì)量等別的主要因素;境內(nèi)土壤有褐土、潮土、棕壤、風(fēng)砂土、砂姜黑土、水稻土、沼澤土7個(gè)土類，表層土壤有機(jī)質(zhì)差異顯著。因此，灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度、表層土壤有機(jī)質(zhì)這4個(gè)因素作為影響輝縣市耕地質(zhì)量等別的主要因素符合輝縣市實(shí)際情況。

2.2 耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)劃分

根據(jù)已確定的耕地質(zhì)量等別主導(dǎo)因素按照表1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輝縣市耕地進(jìn)行耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)劃分，獲得輝縣市耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)分布圖（圖2）。其中因素最優(yōu)型的各種影響因素處于最優(yōu)狀態(tài)，無(wú)明顯限制因素;干旱型灌溉保證率均為一般滿足和無(wú)灌溉條件，水分條件較差，作物生長(zhǎng)受干旱影響;肥力變化型除肥力因素外，其他因素均為較優(yōu)狀態(tài)，但土壤有機(jī)質(zhì)含量則偏低，影響作物的生長(zhǎng);水土流失型耕地坡度較大，容易造成水土流失;土層變化型土層厚度偏薄，直接影響作物根系的生長(zhǎng)，對(duì)糧食產(chǎn)量影響顯著。

2.3 耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)空間分布特征

從空間分布來看（圖2），肥力提升型的漸變類型區(qū)主要分布在輝縣市南部的平原區(qū)，該區(qū)域是傳統(tǒng)糧食作物種植區(qū)，長(zhǎng)期機(jī)械化耕作的同時(shí)，缺少有機(jī)肥的施用，從而造成土壤有機(jī)質(zhì)含量不高;逐步干旱型的漸變類型區(qū)主要分布在輝縣市的北部山地丘陵區(qū)及南村盆地區(qū)，其中一般滿足區(qū)主要分布在輝縣市丘陵區(qū)與南村盆地區(qū)，該區(qū)域地下水埋深較深，多依靠地表水和天然降水;水土流失型的漸變類型區(qū)主要分布在丘陵及山地區(qū)域，該區(qū)域地塊零星、面積較小;土層變化型的漸變類型區(qū)主要分布于山區(qū)和山區(qū)與丘陵過渡區(qū)，該區(qū)域有效土層厚度較淺，大多低于60 cm，糧食作物種植受土層影響顯著;因素最優(yōu)型的漸變類型區(qū)主要分布在輝縣市東南部孟莊鎮(zhèn)和胡橋辦事處，該類型區(qū)影響耕地質(zhì)量的主導(dǎo)因素均為最優(yōu)。

3 結(jié)論與討論

輝縣市影響耕地質(zhì)量等別的主導(dǎo)因素為灌溉保證率、地形坡度、有效土層厚度和表層土壤有機(jī)質(zhì)含量。受主導(dǎo)因素的影響，耕地質(zhì)量漸變類型區(qū)的空間分布呈顯著地帶性特征，北部及西北受地形地貌影響，是逐步干旱、水土流失和土層變化類型的主要分布區(qū)域;南部則受耕作制度及施肥習(xí)慣的影響，是耕地肥力提升的主要區(qū)域。

今后耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)按照劃分的質(zhì)量漸變區(qū)進(jìn)行布設(shè)，不同區(qū)域選擇不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，實(shí)行快速有效的耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè);耕地質(zhì)量提升工程部署時(shí)，要根據(jù)每個(gè)類型區(qū)的情況，采取有針對(duì)性的實(shí)施工程來提高耕地質(zhì)量，如輝縣市南部區(qū)域的工程重點(diǎn)應(yīng)側(cè)重于土壤培肥工程，北部及西北部的重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注于灌排工程與生態(tài)養(yǎng)護(hù)工程[4，15]。

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