阿克苏市耕地地力评价与改良利用研究

王雪梅，柴仲平，武红旗，龚双凤

（1．新疆师范大学 地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐830054；2．新疆维吾尔自治区重点实验室新疆 乌鲁木齐830054；3．新疆农业大学 草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐830052）

耕地是不可再生的自然资源，是人类赖以生存的主要生产资料，是农业持续发展的重要物质基础。耕地数量的多少和质量的高低，直接影响农业产业结构、耕地产出水平及农产品质量［1－3］。为此，加强耕地保护和地力建设及土壤改良，对耕地进行分等定级，加强耕地地力建设和土壤改良利用，不断提高耕地的综合生产能力，对于优质、高产、高效生态农业的发展意义十分重大［4－7］。本研究借助GIS技术对阿克苏市耕地资源进行科学评价，摸清耕地基础生产能力，了解耕地土壤的养分现状，分析土壤肥力障碍因素，并对其进行合理的改良利用分区，为阿克苏市耕地养分管理和农业措施制定提供科学依据。

1 研究区概况

阿克苏市位于新疆南部，塔里木盆地西北部，天山南麓山前冲积平原和阿克苏冲积三角洲平原之上。地处东经79°39′—82°01′，北纬39°31′—41°27′，东西长约199km，南北宽约213km，总面积18 369．90km2，其中山地、丘陵845．01km2，占土地总面积的2．48%；平原区为9 144．54km2，占土地总面积的47．3%；沙漠8 380．35km2，占土地总面积的45．62%；水面占土地总面积的2．48%。阿克苏市地处中纬度欧亚大陆腹地，属暖温带荒漠干旱气候。其特点是：四季分明，春季升温慢，秋季降温快；夏热冬寒，干旱少雨；蒸发量大，光照充足；无霜期较长，昼夜温差大；春夏多大风，沙尘天气时有发生，为典型的大陆性气候。现有耕地面积77 526．67hm2，耕地土壤类型主要有灌淤土类、潮土类、草甸土类、林灌草甸土类、沼泽土类、水稻土类、龟裂土类、棕漠土类、风沙土类和新积土类10个土类，其中草甸土的面积最大，占全市总耕地的35．29%。

2 材料与方法

2．1 资料数据来源

根据调查评价工作需要，收集整理了阿克苏市土壤图（1∶5万），2010年阿克苏市土地利用现状图（1∶1万），行政区划图（1∶1万）、地貌类型分区图（1∶10万）、测土配方点位调查图（1∶1万）、阿克苏市农用地地块图（1∶1万）等基础图件及阿克苏市自然和经济相关数据（包括地理位置、自然资源、气候、水文等），1999—2010年新疆统计年鉴等相关统计资料；2010年阿克苏市统计局，2010年阿克苏市年鉴的相关统计资料。

2．2 评价样点布设

评价样点的布设直接影响着耕地地力评价的准确与否。基本原则为保证评价样点具有典型性和代表性，同时要兼顾空间分布的均匀性。将阿克苏市土地利用现状图与土壤图叠加后形成评价单元图，以此作为工作底图，根据评价单元个数和图斑面积大小、种植作物、土种、产量水平等因素，确定耕地地力评价样点数量及点位，确保每个评价单元有点，大的单元增加点数，力求点位均匀分布。共选择了5 022个分析资料齐全具有代表性的大田采样点作为耕地地力评价的样点，评价点均匀分布于阿克苏市7个乡镇，122个行政村。

2．3 研究方法

研究采用Photoshop完成地图的拼接、校正，利用 ArcGIS 9．0，SupMap 2003和 MapGIS 6．5等 GIS件，采用北京54坐标系统和高斯—克里格投影完成地图矢量化、图形叠加、属性提取、评价单元赋值空间数据处理工作。采用Excel和Access作为数据库管理，SPSS 10．0作为属性数据统计分析工具，应用模糊评价、特尔斐法、层次分析法等，利用多因素综合指数法开展完成阿克苏市耕地地力评价，并在此础上分析耕地土壤肥力障碍因素，为分区改良利用提供依据和对策。

2．4 评价指标及其权重的确定

遵循重要性、易获取性、差异性、稳定性等原则，咨询有关专家，采用特尔斐法选择了有机质、有效磷、速效钾、有效锌、耕层含盐量、质地、有效土层厚度、质地构型、地形部位、灌溉保证率和林地覆盖率（防护林体系）等11个要素作为阿克苏市耕地地力评价指标［8－11］。根据层次分析法的原理，把11个评价因素按照相互之间的隶属关系排成从高到低的3个层次：A层为目标层，即耕地地力；B层为准则层，即为相对共性因素；C层为指标层，即单项因素层。根据层次结构图，请专家组就同一层次对上一层次的相对重要性给出数量化的评估，经统计汇总构成判断矩阵，用矩阵求得各因素的权重（表1）。

表1 评价因子组合权重

2．5 耕地地力综合评分与定级

应用加法模型计算各评价单元耕地地力综合指数（IFI）：

式中：IFI——耕地地力指数；Fi——i个因素的评价语；Wi——i个因素的组合权重。

再用样点数与耕地地力综合指数制作累积频率曲线图，根据样点分布频率，结合阿克苏市实际情况分别用耕地地力综合指数将阿克苏市耕地分为5个等级。耕地地力综合指数分级标准为：1级地：≥0．77；2级地：0．71～0．77；3级地：0．66～0．71；4级地：0．61～0．66；5级地：＜0．61。

3 结果与分析

3．1 阿克苏市耕地地力评价

阿克苏市总耕地面积77 526．67hm2，其中1级耕地面积1 517．39hm2，占全市耕地面积的1．96%，2级耕地面积21 191．21hm2，占全市耕地面积的27．33%。3级耕地面积26 760．06hm2，占全市耕地面积的34．52%，4级耕地面积23 651．31hm2，占全市耕地面积的30．51%。5级耕地面积4 406．71hm2，占全市耕地面积的5．68%（表2）。阿克苏市1，2，3级耕地面积占到耕地总面积的63．81%，大部分耕地处于中上等水平，耕地生产潜力总体较高。其中1，2级耕地地面平坦，有效土层深厚，质地适宜，质地构型较好，少障碍因素，土壤适耕性和适种性好，作物产量水平高。3级地的灌溉条件和防护林体系总体弱于1，2级地，最主要障碍因素是土壤盐渍化，同时在利用上存在重用轻养，有机质、全氮及碱解氮含量处于相对较低水平，微量元素有效锌和有效锰也处于低水平。4，5级地最主要障碍因素是灌溉保证率差，肥力水平较低、土壤盐渍化，存在砾质层、漏砂层等障碍层次，生产性能较差，作物产量水平较低。

表2 阿克苏市不同地力等级面积和比例

3．2 阿克苏市耕地土壤肥力障碍因素

依据二次土壤普查养分分级标准，对阿克苏市土壤养分数据进行分析研究表明，阿克苏市耕地土壤大量元素和微量元素都有缺乏现象，降低了土壤肥力，对作物生长发育带来影响。

由表3可以看出，阿克苏市耕地土壤有机质以“平”为主，“缺”的程度极少，土壤氮素平中有“缺”，土壤磷素以“平”为主，“丰”、“缺”的程度都极少，钾素不“缺”。微量元素有“丰”有“缺”，基本可概括为铜和铁“丰”，锰和锌“缺”。

表3 阿克苏市耕地土壤缺素面积比 %

4 耕地改良利用

为了更加合理利用耕地资源，有必要进行改良利用分区，将土壤组合相同，地貌、水文、地质、气候等自然条件以及土壤利用现状，主要生产问题，灌溉方式和改良利用措施相近的土壤分区划片，进行改良利用规划。阿克苏市耕地土壤类型主要有灌淤土类、潮土类、草甸土类、林灌草甸土类、沼泽土类、水稻土类、龟裂土类、棕漠土类、风沙土类和新积土类10个土类，但主要是草甸土、潮土和灌淤土，占耕地总面积的86．96%。

土壤障碍因子突出，但不复杂，为此以全市为改良利用区，以土壤类型、土壤利用现状、灌溉方式和主要生产问题为依据分为3个培肥改良利用区，即东岸大渠灌区耕地培肥改良区、阿音柯灌区耕地培肥改良区和多浪渠灌区耕地培肥改良区（表4）。

表4 阿克苏市耕地培肥改良分区

4．1 东岸大渠灌区耕地培肥改良区

主要分布在托普鲁克乡和库木巴什乡，面积15 290．93hm2，占耕地总面积的19．72%。耕地土壤类型主要为草甸土和灌淤土。耕地土壤有机质平均含量13．40g／kg，碱解氮平均含量71．00mg／kg，速效磷平 均 含 量 15．00mg／kg，速 效 钾 平 均 含 量118．80mg／kg，有效锌平均含量为0．69mg／kg，有效铜平均含量2．31mg／kg，有效铁平均含量为18．21mg／kg，有效锰平均含量5．53mg／kg。土壤pH值平均8．1，pH 值在7．5～8．5的耕地面积占100%，土壤盐渍化程度相对较轻。

该区位于西大桥以南、新大河与老大河之间，海拔1 087～1 059m，地势由东向西倾斜。东岸大渠以东，临新大河，河岸割切较深，地下水排泄通畅，埋深5．8m，个别地方达到10m；东岸大渠以西夹老大河之间，地下水较高，埋深1～3m，但水质为淡水。在干渠与老大河之间有托普鲁克—浑巴什总排干，降低两乡的地下水位。耕地土壤肥力总体水平中等，部分耕地存在缺氮、锌、锰营养元素。因此充分利用本次耕地地力调查评价成果，科学指导化肥的调配，采用科学的配方施肥，重视合理增施氮肥及微肥，不断培肥地力，实现中低产耕地资源的永续利用。同时要加强农田基本建设，完善灌溉配套措施，实现条田标准化。充分利用水源发展喷、滴灌等高新节水技术，节约水资源，预防土壤盐渍化化的发生，同时也有利于改善农作物的产量与品质。

4．2 阿音柯灌区耕地培肥改良区

主要分布在阿依库勒镇，面积13 830．25hm2，占耕地总面积的17．84%。耕地土壤类型主要为草甸土、潮土和灌淤土。耕地土壤有机质平均含量14．11g／kg，碱解氮平均含量81．00mg／kg，速效磷平均含量13．80mg／kg，速效钾平均含量123．00mg／kg，有效锌平均含量0．73mg／kg，有效铜平均含量2．03mg／kg，有效铁平均含量16．06mg／kg，有效锰平均含量5．30mg／kg。土壤pH 值平均8．1，pH 值在7．5～8．5的耕地面积占100%，部分耕地土壤存在盐渍化现象。

该区位于老大河以西，阴干山和胜利渠以南，地势由西北向东南倾斜，局部地形起伏较大，灌区呈阶梯状向南分布。水源有从西大桥电站尾水引水的沙木沙克渠和二级电站前池引水的阿音柯渠，地下水埋深0．2～0．7m，个别地段2～3m，地下水矿化度一般为1～5g／L，个别达16g／L。胜利渠居高临下，在41km以前，年渗漏水量有2．00×107m3，地下水位由原来的2～1．5m上升到0．2～0．7m。原为大果园和自然村，现为沼泽或盐碱滩。平行胜利渠开挖了排水渠后水文地质状况有所改善。该区土壤肥力总体水平较低，部分耕地存在严重缺素现象，其中氮、锌、锰营养元素都较为缺乏。因此充分利用本次耕地地力调查评价成果，科学指导化肥的调配，采用科学的配方施肥，重视合理增施氮肥及微肥，不断培肥地力。对土壤条件及灌溉条件较好的耕地，实施高产栽培技术种好棉花和林果。对存在盐渍化的耕地及零星地，应在水利改良盐碱措施基础上，建设人工草场种植为主，种植苜蓿等耐盐碱的饲草饲料，为发展畜牧业提供条件。

4．3 多浪渠灌区耕地培肥改良区

主要分布在阿克苏市属、依干其乡、拜什吐格曼乡、喀拉塔勒镇和良种繁育场，面积48 335．49hm2，占耕地总面积的62．35%。耕地土壤类型主要为灌淤土和潮土。耕地土壤有机质平均含量17．55g／kg，碱解氮平均含量68．00mg／kg，速效磷平均含量12．60mg／kg，速效钾平均含量257．00mg／kg，有效锌平 均 含 量 1．12mg／kg，有 效 铜 平 均 含 量1．21mg／kg，有效铁平均含量5．86mg／kg，有效锰平均含量6．02mg／kg。土壤pH 值平均7．90，其中pH值在6．5～7．5的耕地面积占0．91%，pH 值在7．5～8．5的耕地面积占99．09%，耕地土壤存在一定程度的盐渍化。

该区东临阿塔公路，西临新大河，北接温宿，南至多浪河水库。吐格曼乡北部地下水自然排泄条件好，埋深在3～6m，以南土质较重，埋深1～3m，地下水矿化度靠新大河1～5g／L，多浪渠西南5～10g／L，东部阿塔公路一带最高为10～30g／L，区域内盐渍化分布西轻东重。该区处于河谷及冲积扇地带，光热及水资源条件均较好，土壤肥力总体水平较高，但土壤养分缺素也较为明显，其中氮、锌、铁、锰营养元素都较为缺乏。因此，充分利用本次耕地地力调查评价成果，科学指导化肥的调配，采用科学的配方施肥，重视合理增施氮肥及微肥，不断培肥地力，实现中低产耕地资源的永续利用。同时对盐碱地区应实施水利改良措施，改土治水，培肥地力，大力发展设施农业，建立蔬菜及粮油瓜果生产基地。

5 结 论

开展耕地土壤养分特征与改良利用研究对于摸清区域内耕地状况及其障碍因素，改良土壤，挖掘现有耕地潜力，保障粮食安全，促进区域农业结构调整和农业可持续发展等，具有重要的现实意义。本文通过运用GIS技术对阿克苏市耕地土壤进行地力评价，摸清了阿克苏市耕地改良利用的限制因子及其改良利用方向。评价结果表明在阿克苏市现有耕地面积中大部分耕地地力处于中上等水平，耕地生产潜力总体较高。在地力等级相对较低的耕地中主要障碍因素是土壤盐渍化，有机质、全氮及碱解氮含量处于相对较低水平，微量元素有效锌和有效锰也处于低水平，同时在耕地利用上存在重用轻养。利用评价结果对阿克苏市现有耕地进行改良利用分区，实现了耕地改良利用分区的定量化，为阿克苏市耕地资源的改良利用提供了供了基础性信息和科学决策依据。

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