桐城市縣域級(jí)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)研究

鄭夢(mèng)蕾,丁世偉, 湯萌萌,桂彩虹，李子杰,馬友華

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230036；2.桐城市種植業(yè)管理局，安徽 桐城 231400)

耕地是有限的、不可再生的資源，也是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，隨著人口的快速增加，建設(shè)用地的擴(kuò)張，不斷侵蝕著耕地，在國(guó)家要求耕地占補(bǔ)平衡的壓力下，耕地“占優(yōu)補(bǔ)劣”的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，耕地環(huán)境污染狀況日益嚴(yán)重，耕地質(zhì)量受到很大威脅[2]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者、組織機(jī)構(gòu)圍繞耕地質(zhì)量做了大量的研究工作。1961年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部土壤保持局正式發(fā)布了土地潛力分類系統(tǒng)[3]。我國(guó)于1999年開展了農(nóng)用地分等工作[4]，2009年我國(guó)的第一份耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查與評(píng)定成果《中國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查與評(píng)定》發(fā)布[5]。2013年基于第二次全國(guó)土壤調(diào)查的耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)成果發(fā)布[6]，2014年以來(lái)開展了耕地質(zhì)量等級(jí)年度更新評(píng)價(jià)工作[7]。葉云等基于GA-BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了珠三角地區(qū)的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[8]；毛雪等利用層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法建立隸屬函數(shù)，最后利用加法模型對(duì)皖江流域的耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)[9]；張孟容等利用分區(qū)決策樹方法，以山西省為研究區(qū)，開展耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[10]；林志壘等基于PCA和決策樹模型開展耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[11]。雖然各家方法各有特色，但因標(biāo)準(zhǔn)不同，很難進(jìn)行成果匯總，2016年底,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布了《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)辦法》(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部令2016年第2號(hào))和《耕地質(zhì)量等級(jí)》(GB/T33469—2016)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱《國(guó)標(biāo)》)，于2017年開展了新一輪全國(guó)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，本研究遵循《國(guó)標(biāo)》建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)桐城市2018年耕地質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，可為今后桐城市耕地管護(hù)與利用提供合理依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

桐城市隸屬安徽省安慶市，位于安徽省中部偏西南地區(qū) ，桐城市內(nèi)土壤資源豐富，分布復(fù)雜多樣，擁有潮土、紅壤、黃棕壤、水稻土、紫色土和棕壤共6類土壤，屬中北亞熱帶的過(guò)渡地帶，季風(fēng)氣候明顯，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，有利于土壤微生物活動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，適合各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，宜農(nóng)、宜林、宜牧、宜漁，生產(chǎn)潛力巨大。

1.2 耕地利用現(xiàn)狀

截止2018年底，桐城市耕地總面積53 468.74 hm2，其中，水田44 789.57 hm2，占耕地總面積的83.77%，主要分布在孔城鎮(zhèn)和新渡鎮(zhèn)，金神鎮(zhèn)和范崗鎮(zhèn)次之；水澆地675.46 hm2，占耕地總面積的1.26%，占比較低，主要分布在范崗鎮(zhèn)和孔城鎮(zhèn)；旱地8 003.72 hm2，占耕地總面積的14.97%，主要分布孔城鎮(zhèn)和金神鎮(zhèn)。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究矢量數(shù)據(jù)主要來(lái)源于桐城市自然資源與規(guī)劃局提供的2018年桐城市行政區(qū)劃圖、2018年土地利用現(xiàn)狀圖，桐城市種植業(yè)管理局提供的第2次全國(guó)土壤普查土壤圖，養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)和重金屬數(shù)據(jù)來(lái)源于桐城市耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)項(xiàng)目2018年的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，采集0-20 cm土層的土壤樣品,按5點(diǎn)法隨機(jī)采集后按4分法進(jìn)行混合，并送去有資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行化驗(yàn)，灌排條件、農(nóng)田林網(wǎng)化等資料通過(guò)采樣時(shí)調(diào)查獲取。

利用Arcgis10.6將桐城市行政區(qū)劃圖、土地利用現(xiàn)狀圖和土壤圖進(jìn)行三圖疊加操作，由于疊加產(chǎn)生很多破碎小多邊形，因此本研究以行政村為合并依據(jù)，對(duì)疊加結(jié)果進(jìn)行小多邊形合并處理，最終形成評(píng)價(jià)單元60 691個(gè)，這樣形成的管理單元空間界線及行政隸屬關(guān)系明確，有準(zhǔn)確的面積，地貌類型與土壤類型一致，利用方式與耕作方式基本相同，得出的評(píng)價(jià)結(jié)果不僅可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)布局規(guī)劃等農(nóng)業(yè)決策，還可以用于指導(dǎo)實(shí)際的農(nóng)事操作，為實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)奠定好基礎(chǔ)。以土壤污染物的土壤單項(xiàng)污染指數(shù)與土壤內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)判斷耕地清潔程度。內(nèi)梅羅指數(shù)的計(jì)算公式為：

(1)

污染指數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。經(jīng)計(jì)算，桐城市耕地清潔程度全部為清潔。

表1 農(nóng)用地污染指數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

《國(guó)標(biāo)》將全國(guó)分為9個(gè)一級(jí)區(qū)和37個(gè)二級(jí)區(qū)，桐城市屬于長(zhǎng)江中下游區(qū)一級(jí)區(qū)下的長(zhǎng)江下游平原丘陵農(nóng)畜水產(chǎn)區(qū)，依據(jù)《國(guó)標(biāo)》, 對(duì)2018年數(shù)據(jù)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 采用專家經(jīng)驗(yàn)法(DELPHI)和層次分析法(AHP)相結(jié)合的方法進(jìn)行指標(biāo)的選取和權(quán)重賦值，以N+X原則(基礎(chǔ)性指標(biāo)和區(qū)域補(bǔ)充性指標(biāo)相結(jié)合),選取13個(gè)基礎(chǔ)性評(píng)價(jià)指標(biāo), 包括地形部位、灌溉能力、排水能力、耕層質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型等，以及2個(gè)區(qū)域性指標(biāo)：酸堿度和耕層厚度，專家組對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行比較，來(lái)確定各參評(píng)指標(biāo)的權(quán)重。利用專家打分法確定各指標(biāo)的組合權(quán)重，得到各指標(biāo)及權(quán)重如表2所示。

表2 耕地質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重表

續(xù)表2 耕地質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重表

3 耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度

評(píng)價(jià)指標(biāo)分為定性指標(biāo)和定量指標(biāo)，根據(jù)《國(guó)標(biāo)》規(guī)定，定量指標(biāo)的隸屬函數(shù)如表3所示，y代表指標(biāo)的隸屬度，x代表樣品的觀測(cè)值,b代表指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。定性指標(biāo)隸屬度如表4所示。

表3 桐城市耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)定量指標(biāo)隸屬函數(shù)表

4 桐城市耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

利用揚(yáng)州耕地資源管理系統(tǒng)對(duì)桐城市耕地資源管理單元進(jìn)行評(píng)價(jià)，以桐城市耕地總面積53 468.74hm2為基準(zhǔn)，按面積比例進(jìn)行平均方差，計(jì)算各耕地質(zhì)量等級(jí)面積。將桐城市耕地質(zhì)量等級(jí)分為10個(gè)等級(jí)，其中1等地面積為1 523.92 hm2，占耕地總面積的2.85%；2等地面積為782.18 hm2，占耕地總面積的1.46%；3等地面積為5 768.04 hm2，占總面積的10.79%；4等地面積為13 020.48 hm2，占耕地總面積的24.35%；5等地面積為17 916.67 hm2，占耕地總面積的33.51%；6等地面積為7 341.10 hm2，占耕地總面積的13.73%；7等地面積為3 236.31 hm2，占耕地總面積的6.05%；8等地面積為827.89 hm2，占耕地總面積的1.55%；9等地面積為1 054.04 hm2，占耕地總面積的1.97%；10等地面積為1 998.11 hm2，占耕地總面積的3.95%。平均等級(jí)約為3.74，面積百分比所占比重較大的為5等地、4等地和6等地。桐城市耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果面積統(tǒng)計(jì)如表5所示，耕地質(zhì)量等級(jí)面積及比例如圖1所示。

表4 桐城市耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)定性指標(biāo)隸屬度表

表5 桐城市耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果面積統(tǒng)計(jì)表

圖1 桐城市耕地質(zhì)量等級(jí)面積及比例

5 結(jié) 語(yǔ)

按照耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果和主要性狀，將桐城市耕地劃分為以下3個(gè)類別：

(1)高等質(zhì)量類型即高產(chǎn)田，包括1-3等級(jí)耕地，面積為8 074.15 hm2，占整個(gè)桐城市總面積的15.10%，主要分布在桐城市的東南部地區(qū)，如雙港鎮(zhèn)、金神鎮(zhèn)、新渡鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，地勢(shì)平坦，地形部位主要為平原，灌排條件充分滿足，土壤肥沃，土層深厚，土壤類型主要以水稻土為主。對(duì)于這類地應(yīng)強(qiáng)化保護(hù)措施，依據(jù)法律法規(guī)嚴(yán)禁占用，做到用養(yǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)田的可持續(xù)利用。

(2)中等質(zhì)量類型即中產(chǎn)田，包括4-6等級(jí)耕地，面積為38 278.25 hm2，占整個(gè)桐城市總面積的71.59%，主要分布在桐城的西南地區(qū)和東北角地區(qū)，如大關(guān)鎮(zhèn)、范崗鎮(zhèn)、青草鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，地勢(shì)較為平坦，灌排條件較好，土壤類型主要以水稻土、黃棕壤和紫色土為主。應(yīng)充分做好耕地質(zhì)量保護(hù)與提升工作，完善種植制度和土壤耕作制度，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、集約化，提倡秸稈還田，綠肥措施，加大投入，完善田間水利措施，提升灌排條件。

(3)低等質(zhì)量類型即低產(chǎn)田，包括7-10等耕地，面積為7 116.34 hm2，占整個(gè)桐城市總面積的13.31%，主要分布在桐城市的西部地區(qū)，如龍眠街道、黃甲鎮(zhèn)、唐灣鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，該地區(qū)地勢(shì)起伏度較大，地形部位以丘陵居多，土層較潛，灌排條件較差，土壤類型主要以黃棕壤和水稻土為主。自然條件較差，應(yīng)強(qiáng)化自然資源部門和農(nóng)口部門對(duì)農(nóng)戶的指導(dǎo)協(xié)調(diào)，落實(shí)耕地質(zhì)量提升責(zé)任，因地制宜種植合適的農(nóng)作物，如茶樹、果樹等，平整土地、修筑梯田，改良坡耕地，增施有機(jī)肥，提升土壤肥力，對(duì)于利用難度較大，利用價(jià)值低的耕地，可適當(dāng)進(jìn)行退耕還林措施。