基于耕地资源信息系统的海口市琼山区耕地地力评价

吴光辉，谢良商，王绥干，陈 胜，夏海洋，张冬明＊

（1.海南省农业科学院农业环境与土壤研究所，海南海口571100；2.农业部海南耕地保育科学观测试验站，海南海口571100；3.海南省耕地保育重点实验室，海南海口571100；4.海口市农业技术推广中心，海南海口570206）

基于耕地资源信息系统的海口市琼山区耕地地力评价

吴光辉1，2，3，4，谢良商1，2，3，王绥干4，陈 胜4，夏海洋4，张冬明1，2，3＊

（1.海南省农业科学院农业环境与土壤研究所，海南海口571100；2.农业部海南耕地保育科学观测试验站，海南海口571100；3.海南省耕地保育重点实验室，海南海口571100；4.海口市农业技术推广中心，海南海口570206）

为了解海口市耕地质量状况，并为该地区的耕地地力评价提供理论参考，以海口市琼山区为例，运用县域耕地资源管理信息系统，选取排涝能力、成土母质和耕层厚度等共12个指标构建耕地地力评价指标体系，采用模糊数学理论与层次分析法计算耕地地力综合指数，按照累积曲线法划分的耕地地力等级对该地区的耕地地力进行评价。结果表明：琼山区耕地中一级地1713.05hm2，占耕地总面积的7.05%；二级地6500.50hm2，占耕地总面积的26.78%；三级地10768.03hm2，占耕地总面积的44.37%；四级地4418.12hm2，占耕地总面积的18.20%；五级地870.43hm2，占耕地总面积的3.59%。

耕地；地力评价；耕地地力综合指数；海口

耕地地力是指在区域内立足于耕地的自身条件、自然背景状况及耕作管理水平等要素综合构成的耕地生产能力。耕地地力的高低主要取决于一定利用方式下耕地土壤水、肥、气、热的协调供应水平和能力［1］。研究耕地地力能够为区域粮食安全生产、农业发展规划、农业结构转型升级、耕地保育、绿色农业及耕地资源合理配置提供科学依据。近年来，全国各地采取不同方法开展了大量有关耕地地力调查与评价方面的研究，取得了大量成果［2－7］。其采用的原理和方法基本相通，仅在选取评价指标和计算组合权重时在气候因素、地貌类型、土壤结构与成土母质等方面的侧重点有较大差异。目前，鲜见针对海南地区耕地地力评价的研究［1，8－9］，因此，笔者以位于海口市中南部（19°31＇23.66"～20°0＇53.92" N、110°20＇8.81"～110°39＇57.99"E），且为该市土地面积最大的琼山区（土地总面积953.3km2）为例，运用县域耕地资源管理信息系统，构建耕地地力评价指标体系，并采用模糊数学理论与层次分析法计算地力综合指数，根据累积曲线法划分的耕地地力等级对琼山区的耕地地力进行评价，为弄清该地区的耕地质量状况，并为海口市的耕地地力评价提供理论参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源与处理

本评价涉及2693个评价单元，涵盖菜园土、砖红壤、潮沙泥土和水稻土4个土类，9个亚类，38个土属，89个土种［10］。空间数基础数据包括土壤图（全国第二次土壤普查1984）、土地利用现状图（全国第二次土地调查2009）、行政区划图（国务院批复海南省海口市调整行政区划2002），运用ArcGIS 10.0对空间基础图层进行图层叠加处理［11］，生成评价管理单元图。属性数据包括地块的地形地貌、土壤母质、耕层厚度、质地、排灌条件、种植制度、土壤侵蚀程度和土壤测试分析结果等，先由人工录入Excel表格后导入数据库。

1.2 评价指标

评价指标选遵循以下原则：1）指标对耕地地力有较大的影响，如直接影响作物产量和品质的土壤养分、影响种植结构的地貌类型。2）指标在区域内的差异性较大，保证指标的隶属度具有差异性，有利于耕地地力等级的准确划分。因此，如气温和降雨这样在较小区域内差异不显著的因子不宜选择。3）指标在一定时间内不会发生较大的改变，稳定性较强，能够更好地保证评价结果的准确性。基于此，经专家组充分讨论，针对项目区地形地貌的特点，从全国耕地地力评价指标总集中选取了土壤管理、立地条件、理化性状和剖面性状4个准则层共12个指标构建耕地地力评价的指标体系（表1）。

表1 琼山区耕地地力评价指标Table 1 Evaluation indexes of cultivated land fertility in Qiongshan District

1.3 耕地地力综合指数计算与耕地地力等级划分

采用模糊数学原理和层次分析法［12］，首先根据模糊子集和隶属函数计算评价指标的隶属度［13］，对于概念型指标，如地形地貌、质地和轮作制度等采用特尔菲法确定其隶属度；其后，采用层次分析法［14］计算各评价指标的组合权重；最后，通过累积相乘法计算各评价单元的综合指数，并利用累积频率曲线法对耕地地力综合指数进行分级（表2）。耕地地力综合指数IFI的计算公式为：

其中，Fi为评价指标的隶属度，Bi为准则层的权重，Xi为单个评价指标的权重，Ci（Bi×Xi）为两者的组合权重［15－16］。

表2 琼山区耕地地力等级划分标准Table 2 The division standard of cultivated land fertility grade in Qiongshan District

2 结果与分析

2.1 耕地地力评价指标的权重

由表3可知，准则层中，理化性状的权重最大，为0.371 5；土壤管理的权重最小，为0.170 1。组合权重最大的指标是成土母质，为0.157 9最小的是有效锌，为0.039 3。耕层厚度与障碍层厚度的组合权重均相对较大，分别为0.100 0和0.082 0。

表3 琼山区耕地地力评价指标的权重Table 3 Weight of cultivated land fertility evaluation indexes in Qiongshan District

2.2 不同土地利用方式耕地的地力评价

2010年琼山区的耕地总面积为24 270.13hm2，主要利用类型（地类）及其面积分别为灌溉水田8 994.01hm2，旱地13 045.18hm2，水浇地1 230.46hm2，菜地875.86hm2，望天田124.62hm2［18］。从表4可知，旱地中主要为三级地，面积6 031.56hm2，占耕地总面积的24.85%；菜地主中主要为二级地，面积269.47hm2，占耕地总面积的1.11%；灌溉水田中主要为三级地，面积3 799.03hm2，占耕地总面积的15.65%；水浇地和望天田中主要为三级地，面积分别为689.04hm2和51.55hm2，分别占耕地总面积的2.84%和0.21%。各等级耕地中旱地分布面积最大，其次是灌溉水田。

表4 琼山区不同地类各等级耕地的面积及其占比Table 4 Area and proportion of cultivated lands with different fertility grade in different soil types in Qiongshan District

2.3 耕地地力等级的空间分布

琼山区耕地地力等级的空间分布具有明显的地域性（图示）。一级地主要分布在西部的旧州镇、东南的大坡镇和中部的三门坡镇，土层深厚，复种指数较高；二级地主要分布在除甲子镇和龙塘镇以外的其余各镇；三级地全区各镇均有分布，分布面积最大的是旧州镇，面积最小的是大坡镇；四级地集中分布在甲子镇、红旗镇和云龙镇，其余各镇均有少面积分布；五级地主要集中分布在甲子镇。

2.4 不同地力等级耕地的主要属性

从表5可知，一二级地的成土母质以玄武岩为主，四五级地则以砂页岩为主。各等级耕地的轮作制度均以一年两熟为主，但面积占比各不相同，四级地占比最大，为70.1%。各种养分、pH和耕层厚度的变化规律是依地力等级顺序逐级降低，而障碍层厚度则呈相反的变化规律。所有等级耕地中，有效磷和有效锌处于较丰富水平，速效钾和有机质处于中等水平，各等级耕地土壤养分不协调。排灌能力方面，一级地较强，二级地中等，其余各等级耕地较差。

图示 琼山区耕地地力等级的空间分布Fig. Spatial distribution of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

表5 琼山区各等级耕地的主要属性指标Table 5 Main attribute indexes of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

3 总结与讨论

通过构建海口市琼山区耕地地力评价指标体系并计算耕地地力综合指数，按照相应的耕地地力等级标准得出琼山区耕地中一至五级地分别占耕地总面积的7.06%、26.78%、44.37%、18.20%和3.59%，其空间分布具有明显的地域性。所有等级耕地中的土壤有效磷和有效锌处于较丰富水平，速效钾和有机质则处于中等水平，各等级耕地土壤养分不协调。

本研究所建立的评价指标体系构存在不足：一是没有选择全氮作为评价因子，其原因是土壤中的全氮含量和土壤有机质含量呈正相关，而根据指标选取的差异性原则，两者不能同时作为评价指标；二是在耕地立地条件方面选择侵蚀程度指标的科学性有待商榷。因为海口市平均海拔较低且波动小，基本不存在土壤侵蚀现象，即使存在差异也不明显，选择这一因子违背了差异性原则；三是赋予土壤养分因子的权重过大，而容易人为改变的因子应赋予较小的权重。因为这类因子不能从本质上反应耕地属性，若将养分过低而把立地条件和土壤管理较好的耕地评价为低等级耕地，这显然违背了地力评价的初衷。因此，类似成土母质、地貌类型评价因子应赋予较大权重，这类因子不仅影响地力，而且影响种植制度等热带高效农业可持续发展瓶颈。此外，因为耕地地力最终反映在作物产量上，本研究的评价结果有待实践验证并矫正误差。

［1］张冬明，卓焕福，谭丽霞，等.海南省琼中县耕地地力评价研究［J］.中国土壤与肥料，2014（1）：11－14.

［2］刘友兆，何 方，夏 敏，等.耕地适宜性评价专家系统的建立与应用［J］.安徽农业大学学报：自然科学版，2001，28（3）：226－230.

［3］徐梦洁，葛向东，张永勤，等.耕地可持续利用评价指标体系及评价［J］.土壤学报，2001，38（3）：275－284.

［4］何毓蓉，周红艺，张保华，等.长江上游典型区的耕地地力与农业结构调整——以川江流域及其周边地区为例［J］.水土保持学报，2003，17（3）：86－88.

［5］茹淑华，张宝悦，孙世友，等.河北平原土壤质量的模糊数学方法综合评价［J］.河北农业科学，2005，9（3）：44－48.

［6］袁秀杰，赵庚星，朱雪欣.平原和丘陵区耕地地力评价及其指标体系衔接研究［J］.农业工程学报，2008，4 （7）：65－71.

［7］冯耀祖，耿庆龙，陈署晃，等.基于GIS的县级耕地地力评价及土壤障碍因素的分析［J］.新疆农业科学，2011，48（12）：2281－2288.

［8］王晶晶.海南垦区耕地地力评价研究［D］.海口：海南大学，2010.

［9］王登峰，魏志远，吕烈武，等.基于FMT－AHP的海南澄迈县耕地地力评价研究［J］.热带作物学报，2012，33（11）：1966－1970.

［10］琼山县农业局.琼山县土壤普查报告书［M］.海口：出版者不详，1986.

［11］王良杰，赵玉国，郭 敏，等.基于GIS与模糊数学的县级耕地地力质量评价研究［J］.土壤，2010，18（2）：229－234.

［12］鲁明星，贺立源，吴礼树，等.我国耕地地力评价研究［J］.生态环境，2006，15（4）：866－871.

［13］Silvent W.Ecological impact classification with fuzzy sets［J］.Ecological Modeling，1997，96（1）：1－10.

［14］全国农业技术推广服务中心.耕地地力调查与质量评价［M］.北京：中国农业出版社，2006.

［15］蔡立群，张仁陟，罗珠珠，等.基于GIS的定西市安定区耕地地力评价研究［J］.干旱区资源与环境，2011 （12）：145－150.

［16］孙维侠，黄 标，杨荣清，等.长江三角洲典型地区农田土壤速效磷钾时空演变特征及其驱动力［J］.南京大学学报，2005，41（6）：648－657.

［17］中华人民共和国农业部.NY／T309－1996全国耕地类型区、耕地地力等级划分［S］.北京：中国标准出版社，1997.

［18］海口市统计局.海口统计年鉴2011［M］.北京：中国统计出版社，2011.

（责任编辑：黄筑斌）

Cultivated Land Fertility Evaluation in Qiongshan District，Haikou Based on Cultivated Land Resources Information System

WU Guanghui1，2，3，4，ZHANG Dongming1，2，3，WANG Suigan4，CHEN Sheng4，XIA Haiyang4，XIE Liangshan1，2，3＊

（1.Institute of Agricultural Environment and Soil，Hainan Academy of Agricultural Sciences，Haikou，Hainan571100；2.Hainan Scientific Observation and Testing Station of Cultivated Land Preservation，Ministry of Agriculture，Haikou，Hainan571100；3.Hainan Key Laboratory of Cultivated Land Preservation，Haikou，Hainan571100；4.Haikou Center for Popularizing Agricultural Techniques，Haikou，Hainan570206，China）

The evaluation index system of cultivated land fertility includes 12evaluation indexes based on cultivated land resources management information system at county level.The grade of cultivated land fertility in Qiongsha District，Haikou is evaluated by the integrated cultivated land fertility index calculated by fuzzy mathematic theory and AHP to effectively understand cultivated land quality and provide the theoretical reference for evaluation of cultivated land fertility in Haikou.Results：The area of first－grade land，second－grade land，third－grade land，fourth－grade land and fifth－grade land is 1 713.05hm2，6 500.50hm2，10 768.03hm2，4 418.12hm2and 870.43hm2，which accounts for 7.05%，26.78%，44.37%，18.20%and 3.59%of total cultivated land area respectively.

cultivated land；soil fertility evaluation；integrated fertility index；Haikou

S159.2

A

1001－3601（2016）07－0318－0138－04

2016－05－03；2016－06－30修回

海南耕地改良关键技术研究与示范专项“海水倒灌农田土壤盐渍化监测、评价和修复改良技术研究与示范推广”（HNGDhs201501）；海南省省属科研院所技术开发研究专项“海南农田土壤硅素化学特征研究”（KYYS－2015－12），“海南农田土壤重金属状况调查”（KYYS－2016－02）；农业部测土配方施肥资金补贴项目“海口市琼山区耕地地力评价”；农业部耕地地力评价项“海南省省级耕地地力汇总评价”

吴光辉（1966－），男，农艺师，从事土壤肥料、农业新技术的引进应用与推广工作。E－mail：purverye＠163.com

＊通讯作者：张冬明（1982－），男，副研究员，硕士，从事土壤肥料、农业新技术的引进应用与推广工作。E－mail：dongming＿03＠163.com