定安縣耕地質(zhì)量現(xiàn)狀分析①

魏大欽 陳俊石 張冬明 王關(guān)澤

（1 定安縣農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中心 海南定安 571200；2 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所 海南?？?571100；3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學(xué)觀測試驗站 海南?？?571100；4 海南省耕地保育重點實驗室 海南?？?571100；5 保亭縣農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 海南保亭 572300）

耕地質(zhì)量，即耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，指在某一特定區(qū)域內(nèi)的特定土壤類型上立足于耕地的自然條件及耕作管理水平等要素綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力。耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)要素和資源，耕地是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之本，耕地質(zhì)量調(diào)查評價能夠了解土壤肥力狀況、污染程度和立地條件等，是一項重要的基礎(chǔ)性工作，能夠為區(qū)域糧食生產(chǎn)安全、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以及耕地資源合理配置提供重要依據(jù)［1］；耕地質(zhì)量調(diào)查評價也是加強耕地質(zhì)量建設(shè)的有效手段。早在1999年，我國便開展了農(nóng)用地分等工作，我國第一份耕地質(zhì)量調(diào)查與評定結(jié)果于2009年發(fā)布［2］?！陡刭|(zhì)量調(diào)查監(jiān)測與評價辦法》（農(nóng)業(yè)部令2016年第2號）和《耕地質(zhì)量等級》（GB/T33469—2016）明確了耕地質(zhì)量調(diào)查與等級評價方法、路徑［3］，并在全國范圍內(nèi)陸續(xù)完成了縣域級的耕地質(zhì)量調(diào)查與等級評價工作，其工作成果也得到了廣泛應(yīng)用。如高樹財［4］、王少華等［5］、許旺旺等［6］運用耕地質(zhì)量評價成果，有針對性地提出耕地土壤改良與修復(fù)措施。目前關(guān)于海南省保亭縣耕地質(zhì)量調(diào)查與等級評價的研究尚未見報道。本研究以海南省保亭縣耕地為對象，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和分級方案開展耕地質(zhì)量調(diào)查與等級評價，全面摸清保亭縣耕地質(zhì)量狀況、空間分布和存在問題，對耕地質(zhì)量提升、化肥農(nóng)藥減施以及農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展都有重要意義，亦能為海南島相似區(qū)域耕地質(zhì)量保護與提升提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

定安縣位于海南島中部偏東北，位置為北緯19°13′～19°44′，東經(jīng)110°07′～110°31′，東臨文昌市，西接澄邁縣，東南與瓊海市毗鄰，西南與屯昌縣接壤，北隔南渡江與?？谑协偵絽^(qū)相望，縣城北距?？谑兄行?8 km，距美蘭機場30多km、距?？诨疖囌?7 km，被譽為?？诘暮蠡▓@。定安縣屬于熱帶季風(fēng)氣候，具有典型季風(fēng)特點，表現(xiàn)為雨熱豐富和季風(fēng)變化明顯，年平均氣溫23.6～24.5 ℃，年均降雨量1 953 mm，雨季集中在每年4～10月，期降雨量可達全年八成以上［7］。據(jù)全國第二次土壤普查統(tǒng)計，定安縣耕地共涉及5個土類，11個亞類，39個土屬，147個土種。5大土類分別為火山灰土、石質(zhì)土、石灰（巖）土磚紅壤和水稻土，其中，磚紅壤經(jīng)過人為開墾種植農(nóng)作物，部分經(jīng)多年耕作熟化已為耕型磚紅壤［8］。全縣耕地資源豐富，耕地資源保有量在海南省排名第四，為52 426.67 hm2。

1.2 評價方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

定安縣耕地質(zhì)量等級調(diào)查評價采用定安縣第二次土壤普查成果土壤圖、定安縣行政區(qū)劃圖和定安縣國土三調(diào)的土地利用現(xiàn)狀圖疊加提取耕地屬性而生成。調(diào)查土壤樣點，對其進行分析，獲取采樣點的土壤理化數(shù)據(jù)，采用克里金插值法，構(gòu)建合適的模型進行空間插值，對耕地現(xiàn)狀圖賦予評價單元屬性數(shù)據(jù)。典型土種剖面屬性數(shù)據(jù)來源于定安縣第二次土壤普查成果報告。社會經(jīng)濟和自然地理概況來源于統(tǒng)計年鑒和2021年社會經(jīng)濟發(fā)展公報。

1.2.2 評價方法

耕地質(zhì)量評價方法主要包括經(jīng)驗判斷指數(shù)法、層次分析法、模糊綜合評價法、回歸分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。依據(jù)《耕地質(zhì)量等級》《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》，在確定耕地質(zhì)量各評價指標(biāo)隸屬度的基礎(chǔ)上，借助層次分析法來確定各評價指標(biāo)權(quán)重，進而計算各評價單元綜合指數(shù)。具體計算方法如下：

式（1）中，IFI為耕地生產(chǎn)性能綜合指數(shù)，F(xiàn)i為評價指標(biāo)的隸屬度，Ci為組合權(quán)重。再根據(jù)各評價單元耕地質(zhì)量綜合指數(shù)和對應(yīng)耕地質(zhì)量等級劃分方案，確定各評價單元耕地質(zhì)量等級。

1.2.3 評價指標(biāo)體系及權(quán)重

根據(jù)《耕地質(zhì)量等級劃分區(qū)域范圍》《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》，全國劃分為9 個一級農(nóng)業(yè)區(qū)，37個二級農(nóng)業(yè)區(qū)，定安縣屬于全國一級農(nóng)業(yè)區(qū)中的華南區(qū)，二級農(nóng)業(yè)區(qū)中的“雷瓊及南海諸島農(nóng)林區(qū)”。目前，未單獨建立定安縣的耕地質(zhì)量評價指標(biāo)體系，主要參照《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》進行評價，包括地形部位、耕層質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型、生物多樣性、清潔程度、障礙因素、灌溉能力、排水能力、農(nóng)田林網(wǎng)化、土壤pH、有機質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量、有效土層厚度和土壤容重等15個指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重見表1。

表1 耕地質(zhì)量各評價因子的權(quán)重值及總排序

1.2.4 評價指標(biāo)隸屬度

隸屬函數(shù)主要用于解釋模糊子集（元素與隸屬度）的函數(shù)關(guān)系，隸屬度可用隸屬函數(shù)來表達，隸屬函數(shù)主要包括概念型和戒上型、戒下型、峰型、直線型等5類函數(shù)。對于數(shù)值型指標(biāo)，需應(yīng)用特爾斐法先評估出各指標(biāo)等級數(shù)值對耕地質(zhì)量及作物生長的影響，確定對應(yīng)的隸屬度，然后在此基礎(chǔ)上繪制各指標(biāo)等級數(shù)值與隸屬度間的曲線圖，獲得各指標(biāo)等級數(shù)值與隸屬度間的函數(shù)關(guān)系，從而構(gòu)建出參評指標(biāo)的隸屬函數(shù)；而對于概念型指標(biāo)（耕層厚度、成土母質(zhì)、地貌類型和質(zhì)地）與耕地質(zhì)量為非線性關(guān)系，難以通過函數(shù)模型來計算其隸屬度，故采用特爾菲法來估算各評價指標(biāo)的隸屬度。地形部位、耕層地質(zhì)和生物多樣性等9個概念型指標(biāo)難以建立隸屬函數(shù)模型，因此用特爾菲法經(jīng)專家討論直接給出隸屬度，見如表2所示。酸堿度、土壤容重和有機質(zhì)等6個數(shù)值型指標(biāo)需建立對應(yīng)的函數(shù)模型來計算出對應(yīng)的隸屬度，建立隸屬函數(shù)模型前，需要對標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)（Ci）、指標(biāo)上限值（Ut2）和指標(biāo)下限值（Ut1）進行專家經(jīng)驗賦值，然后借助SPSS軟件進行各評價因子相應(yīng)隸屬函數(shù)的擬合，建立各評價因子的隸屬函數(shù)經(jīng)驗公式，各參評指標(biāo)隸屬函數(shù)如表3所示。需要說明的是，15個評價指標(biāo)的隸屬函數(shù)均是參照《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》執(zhí)行。

表2 耕地質(zhì)量評價定性指標(biāo)隸屬度

表3 耕地質(zhì)量評價函數(shù)型指標(biāo)及其隸屬函數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地質(zhì)量等級總體情況

定安縣耕地質(zhì)量等級詳見表4~6。定安縣耕地質(zhì)量加權(quán)平均等級為5.44。各等級耕地中面積最大的是六級地，面積為13 786.71 hm2，占全縣耕地的26.30%；其次是七級地，面積為10 281.75 hm2，占比19.61%；三級地面積為9 877.24 hm2，占比18.84%，如圖1所示。

圖1 定安縣不同耕地質(zhì)量等級占比

表4 定安縣高等級耕地質(zhì)量等級分布表

評價等級為一級至三級為高等級地耕地，總面積面積15 067.72 hm2，占全縣耕地面積的28.74%，主要分布在定城低海拔侵蝕剝蝕低臺地和低海拔熔巖二、三級臺地，以性狀良好的潴育水稻土、滲育水稻土和淹育水稻土為主。這部分耕地基礎(chǔ)地力較好，產(chǎn)量高，沒有明顯障礙因素。

評價等級為四級至六級為中等級耕地，總面積19 127.65 hm2，占全縣耕地面積的36.49%，主要分布在低海拔侵蝕剝蝕低臺地和低海拔熔巖二、三級臺地等，以典型磚紅壤為主。這部分耕地土壤熟化程度稍低，供肥性能稍低，基礎(chǔ)地力中等水平，是糧食增產(chǎn)潛力的重要區(qū)域。

評價等級為七級至十級為低等級耕地，總面積面積18 227.11 hm2，占全縣耕地面積的34.77%，主要分布在低海拔侵蝕剝蝕低臺地、侵蝕剝蝕低海拔熔巖低丘陵和低海拔熔巖二、三級臺地等區(qū)域，以典型磚紅壤、黃色磚紅壤、基性巖火山灰土為主。這部分耕地基礎(chǔ)地力相對差，耕地土壤存在“粘、酸、瘦、薄”等障礙因素。

2.2 不同利用類型耕地質(zhì)量情況

定安縣耕地利用類型有2個地類，為水田和旱地。其中，旱地面積較大，為31 985.42 hm2，占全縣耕地總面積61.01%；水田面積為20 437.06 hm2，占全縣耕地總面積38.99%。

旱地評價為六級地的面積最大，面積為 10 946.96，占全縣旱地34.22%，其次是七級地，面積為8 828.60 hm2，占比27.60%。旱地耕地評價質(zhì)量等級為6.32，高等級地占比為8.59%，中等級地占比為42.36%，低等級地占比為49.05%。

水田評價三級地的面積最大，面積為7 902.82 hm2，占全縣水田38.67%，其次是二級地，面積為3 434.06 hm2，占比16.80%。水田耕地評價質(zhì)量等級為4.14，高等級地占比為59.74%，中等級地占比為22.45%，低等級地占比為17.81%。

2.3 定安縣耕地養(yǎng)分特征

2.3.1 定安縣不同質(zhì)量等級耕地養(yǎng)分特征

由表7可知，定安縣耕地土壤有機質(zhì)含量平均值為25.29 g/kg，五級地土壤有機質(zhì)含量最高，為36.70 g/kg，十級地土壤有機質(zhì)含量最低，為23.58 g/kg，各等級土壤有機質(zhì)含量相差不大，一級、五級和八級處于高等水平，其余均處于中等水平。定安縣耕地土壤全氮含量平均值為0.97 g/kg，八級地全氮含量最高，為1.06 g/kg，一級地全氮含量最低，為0.85 g/kg，各等級全氮含量相差不大，三級、五級、六級、八級和十級處于高等水平，其余處于中等水平。定安縣耕地有效磷整體含量較高，除十級地處于中等水平外，其余等級耕地都處于高等水平，平均值為36.42 mg/kg。定安縣耕地速效鉀含量平均值為71.33 mg/kg，除一等級處于低等水平外，其他等級均處于中等水平。

表7 定安縣不同等級耕地主要養(yǎng)分含量情況

表5 定安縣中等級耕地質(zhì)量等級分布表

2.3.2 定安縣不同行政區(qū)域耕地養(yǎng)分特征

由表8可知，定安縣不同行政區(qū)域耕地土壤有機質(zhì)含量為14.73～36.60 g/kg，平均值為25.29 g/kg，均處于中等水平；全氮含量為0.82～1.09 g/kg，均處于中等水平；全縣除富文鎮(zhèn)、龍湖鎮(zhèn)外，有效磷大都處于高等水平，平均值為36.42 mg/kg；速效鉀含量平均值為71.33 mg/kg，不同行政區(qū)域耕地耕地速效鉀含量不同，雷鳴鎮(zhèn)、龍湖鎮(zhèn)耕地速效鉀含量僅為40.83、34.50 g/kg，為低等水平，含量最大的定城鎮(zhèn)，為106.79 g/kg。

表8 定安縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤主要養(yǎng)分含量

3 討論與結(jié)論

3.1 結(jié)論

通過調(diào)查評價，定安縣耕地質(zhì)量平均等級為5.44，整體水平為中等水平，六級地是面積最大的耕地質(zhì)量等級，面積為13 786.70 hm2；耕地地類中，水田質(zhì)量等級最高，為4.14，旱地次之，為6.32；全縣耕地土壤有機質(zhì)、全氮和速效鉀含量平均值分別為為25 290.00、970.00、71.33 mg/kg，均處于中等水平；有效磷含量平均值為36.42 mg/kg，處于高等水平。鑒于定安縣耕地土壤養(yǎng)分不均衡、耕地質(zhì)量總體水平不高，建議今后加大測土配方施肥和秸稈還田技術(shù)的推廣力度，有針對性優(yōu)化施肥方案、增施有機肥等，提升耕地質(zhì)量水平，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

表6 定安縣低等級耕地質(zhì)量等級分布表

3.2 討論

依據(jù)《耕地質(zhì)量等級》，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對定安縣耕地質(zhì)量進行調(diào)查評價與等級劃分，其結(jié)果較準(zhǔn)確反映了定安縣耕地質(zhì)量的空間差異?？傮w來看，定安縣耕地質(zhì)量不錯，質(zhì)量等級以中等級地為主，比海南島耕地質(zhì)量平均水平高0.28個等級。從耕地利用類型來看，水田耕地質(zhì)量加權(quán)平均等級為4.14，旱地為6.32，水田耕地質(zhì)量高于旱地。從耕地土壤養(yǎng)分狀況來看，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地有機質(zhì)含量和速效鉀含量處在中等或低等水平，有效磷含量較高，平均值為36.42 mg/kg，這與唐群鋒等［11］的研究結(jié)果略有不同，可能與當(dāng)?shù)赝寥李愋汀夂驐l件以及長期人為耕作等因素有關(guān)，速效鉀含量不高的原因可能是海南熱帶雨林氣候，速效鉀較易被雨水沖刷而流失。

耕地質(zhì)量提升是一個長期的過程，針對定安耕地質(zhì)量現(xiàn)狀及存在的問題，建議首先提高耕地土壤有機質(zhì)含量。有機質(zhì)可以顯著提高土壤中全氮、全磷含量，且有機質(zhì)含量和組成影響土壤團粒結(jié)構(gòu)、微生物種群與活性、土壤保肥能力和緩沖性等，對農(nóng)作物長勢和產(chǎn)量具有決定性作用［13］，然而，定安耕地復(fù)種指數(shù)高，可通過推廣秸稈還田技術(shù)，增施有機肥，并嘗試綠肥間作或輪作等措施增加耕地有機質(zhì)含量。其次，堅持推廣測土配方施肥技術(shù)，解決不科學(xué)施肥引起土壤養(yǎng)分盈余或不平衡問題，減少養(yǎng)分不平衡造成的產(chǎn)量不高、品質(zhì)不好等問題。最后，加強耕地保育的科普宣傳，提升農(nóng)戶保護耕地的意識，主動參與保護耕地行動。