陕西汉中土壤养分评价*



陕西汉中土壤养分评价*

董起广，韩霁昌，张卫华，李娟,雷娜

(陕西省土地工程建设集团，陕西地建土地工程技术研究院，国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安710075)

摘要：通过层次分析法确定权重，在土壤质量等级标准的基础上，选取有机质、全氮、有效磷和速效钾4个指标，建立了物元模型，并将其应用到土地整治项目的新增耕地土壤养分质量评价当中，取得了较好的效果。结果表明，汉中市土地整治项目区土壤养分含量较高，土壤养分等级为Ⅰ级和Ⅱ级的共占到样品的75 %，且影响土壤养分质量的主要因子为有机质和全氮。研究结果将为汉中市新增耕地土壤养分评价提供理论依据和数据基础。

关键词：陕西汉中；层次分析法；物元模型；土壤养分评价

土壤作为一种重要的自然资源可以为人类生产食物和纤维，并维持地球生态系统[1]。土壤养分是构成土壤肥力的重要物质基础，也是反映土壤质量的重要指标。近年来，随着社会经济的快速发展，中国城市化进程的不断深入，占用耕地转化为建设用地的速度越来越快，为了解决土地供给与需求之间的矛盾，必须进行合理的土地利用规划和土地开发整理工作，以确保耕地占补的动态平衡[2～3]。在土地开发整治中，要更加注重保护林地资源，关注生态问题，同时了解当地土壤养分状况，并确定新增耕地是否满足耕作需求。土壤养分对土壤环境质量、作物健康状况都有着重要的影响[4～5]，要了解土壤养分状况就需要对当地土壤养分做出适宜的分类和评价。近年来，对于土壤质量评价方法的研究常见的有模糊数学法[6]、灰色聚类法[7]、指数评价法等方法[8]。这些方法各有其优

点，但都忽略了各因子对土壤养分总体的影响[9]。本项目通过层次分析法确定权重，并运用物元模型对土地整治项目中的新增耕地土壤养分质量进行评价研究。

1材料和方法

样品采集地点位于陕西省汉中市，选取汉中市2014年实施的12个土地整治项目区，按照面积大小每个项目区平均取3组土样，每组土样根据“S”型选定5个点，定点采集深度为0～50 cm土层的混合土样[10～11]。

土样采集后，经自然风干处理，然后过筛，并分别测定土样的有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标。有机质的测定根据农业标准，加热消解后，采用重铬酸钾滴定的方法进行测定。全氮的测定根据环境标准，利用浓硫酸-硫酸酮-硫酸钠消解，采用水杨酸分光光度法在全自动间断化学分析仪上进行测定。有效磷的测定根据农业标准，采用碳酸氢钠提取钼锑抗比色法，利用紫外分光光度计进行测定。速效钾的测定根据农业标准，采用醋酸铵提取利用火焰光度计进行测定。

各个指标评价权重，在通过一致性检验的基础上，采用层次分析法(AHP)进行计算确定[12]。根据4个指标的分级标准，构造物元模型，结合所确定的权重系数对结果进行计算评价，得出土壤的养分等级[13～15]。

2结果与分析

2.1AHP确定权重

针对汉中市土地整治项目区土壤特征，选取了土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标作为评价因子进行评价。同时采用AHP法对各指标进行赋权。通过构造判断矩阵，求出最大特征值λmax及其特征向量并归一化，可得最大特征值λmax=4.01，对应特征向量即权重集W=(0.455 7，0.295 9，0.159 0，0.089 4)。计算出一致性指标Ic=0.002 7，查表得出平均随机性指标IR=0.9，则随机一致性比率Rc=Ic/IR=0.003<0.1，表示结果具有满意的一致性，无需进行调整。

2.2确定经典域、节域和待判物元

采用全国第二次土壤普查土壤养分的分级标准[5]进行评价(表1)。根据表1建立经典域物元与节域物元R1-R5及Rp。下面以汉中市土地整治项目区1号土样为例说明计算过程。

表1　土壤养分分级标准

2.3计算关联度，并确定质量等级

计算待判物元Rx1关于各个单指标的关联度及综合关联度，即可确定该土壤样品养分的等级(表2)。对于该土样的综合关联度有，Kmax=K4=-0.248 7，因此，其土壤养分质量等级为Ⅳ级。

表2　1号土样土壤养分质量评价结果

2.4质量评价

同样，通过以上方法，可以得出其他11个土壤样本关于各质量等级的综合关联度，并最终确定土壤养分级别(表3)。此次汉中市土地整治项目区土壤养分质量整体较好，其中评价结果为 Ⅰ 级的占总样品数量的16.67 %，Ⅱ 级占58.33 %，Ⅲ 级占16.67 %，Ⅳ级占8.33 %，不存在Ⅴ级的土壤。且影响项目区土壤养分的主要因子为有机质和全氮。

表3　汉中市土壤养分质量评价结果

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图1汉中市土壤养分等级分布

Fig.1Distribution of soil nutrient levels of Hanzhong City

3结论与讨论

汉中市土地整治项目区土壤养分含量较高，总体水平较丰富，Ⅰ级和Ⅱ级的土壤达到75 %，不存在Ⅴ级极贫乏的土壤。影响土壤养分质量的主要因子为有机质和全氮，两者权重之和为63 %。汉中土壤养分评价结果与当地温暖湿润的气候条件、植被广布的生态条件相吻合，该地区土壤类型以水稻土和黄棕壤土为主，而且多水田，因此，即使在很多未开发、难开发利用的土地中，仍然具有较高的土壤养分和开发利用价值。

通过层次分析法确定权重，并将物元模型应用于汉中市土地整治项目区新增耕地土壤养分质量评价当中，取得了较好的效果。说明该方法具有较强的可行性和可操作性，能够广泛地应用于土壤质量评价当中，可为新增耕地土壤养分质量评价提供理论依据和技术支撑，同时也可将其推广到其他领域的质量评价当中。

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Soil Nutrient Evaluation in Hanzhong City of Shannxi Province

DONG Qi-guang，HAN Ji-chang，ZHANG Wei-hua，LI Juan， LEI Na

(Shaanxi Land Construction Group,Shaanxi Construction Land Engineering Technology Institute,Key Laboratory of Degradation and Unused

Land Consolidation Engineering，the Ministry of Land and Resources of China，Xi’an Shaanxi 710075，P.R.China)

Abstract:Based on the soil quality grading standard，a matter-element model was constructed with the weight was determined by analytic hierarchy process approach，and organic matter，total N，available P and available K were chosen as the evaluation indices.The model was applied to the soil nutrient evaluation in land consolidation，and it showed a positive results.The study indicates that the soil nutrient of the land consolidated project area is high，and the soil with grade Ⅰ and grade Ⅱ accounts 75 % of all samplings，and the main factors which affect the quality of soil nutrients are organic matter and total nitrogen.The study could provide theoretical references and basic data for soil nutrient evaluation of new farmland in Hanzhong City.

Key words:Hanzhong City of Shaanxi province；analytic hierarchy process；matter-element model；soil nutrient evaluation

中图分类号：X 825

文献标识码：A

文章编号：1672-8246(2015)06-0125-04

作者简介：第一董起广(1988-)，男，硕士，主要从事水文和土地资源研究。E-mail：908521352@qq.com

基金项目：国家科技支撑计划课题(2014BAL01B03)。

收稿日期：*2015-05-26

doi10.16473/j.cnki.xblykx1972.2015.06.025