永昌县耕地质量评价及特征分析

马文军，张廷龙，武均，3，蔡立群，3*

（1甘肃农业大学资源与环境学院，兰州 730070；2永昌县农业技术推广服务中心，甘肃永昌 737200；3甘肃农业大学甘肃省干旱生境作物学重点实验室，兰州 730070）

耕地是人类赖以生存的基本生产要素，是粮食安全的基本保障。我国一直十分重视对全国耕地资源的监管，从最初单一强调数量，到如今的数量、质量和生态并重［1，2］。耕地质量评价对掌握耕地质量变化特征，提升耕地质量以及耕地与生态环境的协调可持续发展具有重要意义［3，4］。

国内外耕地质量评价研究历史悠久，都是从单一内涵走向综合性内涵［2］。随着土壤学科的发展以及对作物与立地条件关系的深入研究［5］，人们对耕地质量也有了进一步的认识。耕地质量，是指在特定气候区域以及地形、地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施及培肥水平等要素综合构成的耕地生产能力，受立地条件、剖面性状、耕层理化性状、养分状况、土壤健康状况和土壤管理等因素影响并决定［6-10］。近几年来，很多学者通过GIS软件、遥感以及层次分析等方法进行耕地质量评价并取得了大量研究成果［11］，如李建华等［12］、陈朝等［13］、李聆宇等［14］分别利用GIS软件针对不同地区进行了耕地质量评价研究。

永昌县地处河西走廊，地形复杂，气象要素各异，盛产粮、油、瓜、果、禽、蛋、肉、毛，是全国重要商品粮基地，土地成为永昌县农民增收致富的保障。纵观国内外相关研究，针对永昌县耕地质量系统研究尚较少。本研究对永昌县耕地质量状况进行分析，旨在为永昌县耕地质量的保护与提升等提供科学依据和对策。

1 研究区概况、资料收集与整理

1.1 研究区概况

永昌县隶属甘肃省金昌市，地处河西走廊东部、祁连山北麓、阿拉善台地南缘。属中温带大陆性干旱气候。地理坐标为东经101°04′～102°43′，北纬37°47′～38°39′，海拔1 327～4 442 m，地势走向西南高东北低。全年日照时数2 812.2 h，年平均气温5.7℃，总降水量243.3 mm，年蒸发量2 067.9 mm，全年无霜期一般为121 d，耕地总面积6万hm2，耕地土壤类型为灌漠土，主要经济作物为青稞、小麦、豌豆等。

1.2 资料收集与整理

永昌县耕地总面积6万hm2，按每670 hm2耕地不少于1个样点的密度，结合当地实际情况共布设调查样点128个。永昌县耕地质量等级评价是依据《耕地质量等级》国家标准（GB/T33469—2016），对耕地的条件、养分状况、耕层理化性状、剖面性状、健康进行分析，充分利用地理信息系统（GIS）技术，通过空间、层次、综合指数等方法，对耕地质量进行综合评价。采用5点取样法和国标法，涉及数据4 700余项次，化验指标包括有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH及其他理化指标。

为确保耕地地力评价结果的真实、可靠，对收集的数据进行分类、筛选。属性数据资料审核的方法包括人工检查和机器筛查和基本统计量、计算方法、频数分布类型检验、异常值的判断与剔除等。图件资料审查按照点位坐标、制图标准、图件专题内容实际分布状况逐图检查核实。

2 评价方法

2.1 耕地质量评价原理

以2019年度耕地质量等级调查采样与检测数据过录表提取属性数据，充分利用地理信息系统（GIS）技术，通过空间、层次、综合指数等方法，对耕地地力、土壤健康状况和田间基础设施构成持续产出和质量安全的能力进行综合评价。

2.2 评价原则

在评价过程中遵循综合研究与主导因素分析相结合、定性与定量评价相结合、GIS和GPS技术支持的评价方法及共性评价与专题研究相结合原则。

2.3 评价单元划分

将土地利用现状图、土壤图、行政区划图三者叠加，形成的图斑作为耕地质量等级评价底图，底图的每一个图斑为一个评价单元。永昌县耕地质量等级评价单元图包含丰富的属性数据，包括现状地类、土壤类型、权属坐落及评价指标、养分分级等，主要来源于点位、线性、矢量及外部数据表。

3 永昌县耕地质量评价等级划分

3.1 评价指标及其权重的确定

根据指标选取原则，按照甘新区耕地质量等级评价标准，针对永昌县耕地质量评价要求，建立目标、准则、指标等三个层次。目标层即耕地质量，准则层包括立地条件、土壤管理、养分状况、剖面性状、耕层理化性状、健康状况，指标层包括16个评价指标。应用特尔斐法和层次分析法相结合的方法确定指标权重，见表1。

表1 永昌县耕地质量等级评价指标权重Table 1 The evaluation index weight of cultivated land quality grade in Yongchang County

3.2 评价指标隶属函数构建

隶属函数类型包括戒上型、峰型、戒下型、直线型、概念型等5类函数。对概念型数据，直接采用特尔斐法给出隶属度，见表2～3。

表2 永昌县耕地质量等级评价函数型指标及其隶属函数Table 2 The evaluation function index of cultivated land quality grade in Yongchang County

表3 永昌县耕地质量等级评价指标描述及其隶属度Table 3 The evaluation index description of cultivated land quality grade and its subordinate degree in Yongchang County

3.3 耕地质量的综合评分与定级

根据《耕地质量等级》（GB/T33469-2016），采用累加法计算各评价单元的耕地质量综合指数，其计算公式为：

式中：IFI—耕地质量综合指数；Fi—第i个评价指标的隶属度；Ci—第i个评价指标的组合权重。

采用等距离法将耕地质量划分为十个等级。一等地耕地质量最好，十等地耕地质量最差。按照永昌县耕地质量等级划分标准，永昌县IFI值在一至五等地之间，并对永昌县耕地质量区域评价结果进行集中审查，通过产量、对比、专家与实地验证相结合评价结果，确保耕地质量等级结果数据科学准确、符合实际（表4）。

表4 永昌县耕地地力等级划分标准Table 4 The standard for grading of cultivated land in Yongchang County

3.4 耕地质量主要性状指标分级标准

永昌县耕地土壤养分分级标准以甘新区蒙宁甘农牧二级区为准（表5）。

表5 永昌县耕地质量主要性状标准Table 5 Main character criteria of cultivated land quality in Yongchang County

4 评价结果及其分析

4.1 永昌县耕地质量评价等级分析

永昌县耕地质量等级评价面积共85 492.59 hm2。永昌县耕地质量等级由高到低依次划分为一等至五等，没有六、七、八、九、十等级。通过耕地质量等级面积加权法，得到永昌县耕地质量平均等级为1.52等。一等地到五等地面积占比分别为65.07%、21.35%、11.16%、1.24%、1.18%，其中，一、二、三等耕地所占比重较大。评价为一等地的耕地面积为55 628.57 hm2，占评价耕地总面积的65.07%，灌溉和排水条件均满足，少部分耕地有瘠薄现象，土壤类型主要是灌漠土。评价为二等地的耕地面积为18 256.01 hm2，占评价耕地总面积的21.35%，灌排条件满足，二分之一耕地轻度盐渍化，少部分耕地瘠薄，主要以灌漠土为主。评价为三等地的耕地面积为9 538.7 hm2，占永昌县耕地总面积的11.16%，以灰棕漠土为主，灌溉条件良好，该地区少部分耕地存在瘠薄障碍因素，大部分耕地轻度盐渍化，部分耕地存在中度盐渍化。评价为四等地的耕地面积为1 057.49 hm2，占评价耕地总面积的1.24%，以风沙土为主，满足灌溉和排水能力，土壤存在轻度盐渍化，无障碍因素。评价为五等地的耕地面积为1 011.82 hm2，占评价耕地总面积的1.18%，土壤类型为风沙土，质地为薄层型，耕地均满足灌排条件，部分耕地盐渍化面积较大，均呈现出轻、中度盐渍化，少部分耕地存在瘠薄现象。

4.2 永昌县耕地土壤养分分布特征分析

保护土壤、培肥地力，不断提高生产力是农业可持续发展的重要目标［9］。土壤养分状况决定耕地地力的高低［10］，因此了解土壤养分的变化对研究耕地地力具有重要意义。依据甘新区土壤养分分级标准，分析土壤养分等级状况。结果表明：永昌县土壤有机质整体水平较高、土壤全氮处中低等水平、有效磷和速效钾主要分布处中等水平。具体表现为：土壤有机质含量主要集中在20～25 g/kg之间，属较高水平，其面积占比达51.39%，在低水平没有分布。可见，永昌县耕地土壤有机质含量普遍较高。土壤全氮含量集中分布在1.0～1.5 g/kg之间，属中等水平，其面积占比达73.39%，高水平没有分布，较低等级面积占比为20.94%，说明该地区土壤氮素缺乏。土壤有效磷含量主要集中分布在20～30 mg/kg之间，属于中等水平，其面积占比75.91%；土壤速效钾含量在150～200 mg/kg和200～250 mg/kg之间，属中、高水平，其面积占比93.37%（表7）。

表6 永昌县各乡镇的耕地质量等级Table 6 The grade of cultivated land quality in villages and towns of Yongchang County hm2

表7 永昌县耕地土壤养分分级及面积占比Table 7 Soil Nutrient Classification Area of Cultivated Land in Yongchang County

从空间分布看，各乡镇耕地土壤有机质含量处中高水平，全氮含量整体处中等水平，部分乡镇处较低水平；速效钾含量处于较高和中等水平，有效磷含量整体处于中等水平，部分乡镇处较低水平（表8）。

表8 永昌县各乡镇耕地土壤养分含量与等级分布Table 8 Soil Nutrient Content and Grade Distribution of Cultivated Land in Yongchang County

图1 永昌县耕地质量等级分布图Fig 1 The distribution of cultivated land quality in Yongchang County

5 结论

（1）永昌县土壤有机质平均含量主要集中在20～25 g/kg之间，处于较高水平；全氮平均含量主要集中在1.0～1.5 g/kg之间，处于中等水平；有效磷平均含量主要集中在20～30 mg/kg之间，处中等水平；速效钾平均含量主要集中在150～200 mg/kg和200～250 mg/kg之间，处中等和较高水平。同时，其城市周边乡镇，如红山窑镇、东寨镇、新城子镇等地耕地土壤养分平均含量较高；而离城市较远的乡镇，如河西堡镇、六坝镇、水源镇、朱王堡镇等地耕地土壤养分平均含量较均低。

（2）永昌县耕地质量平均等级为1.52；分布有一至五等级地，一、二、三等级地为永昌县耕地质量等级主体，面积占比分别为65.07%、21.35%、11.16%。因此，永昌县耕地质量水平整体较高。

6 建议

（1）永昌县盐渍化耕地分布范围较广，盐碱地含盐量过高，土壤养分含量和有机质含量均较差，生产能力和地力水平均较低，对作物生长不利［14］。可利用水利工程改良，合理灌溉降低水分蒸发；深翻使表层与深层土壤充分混合可有效缓解土壤的次生盐渍化进程；添加有机肥可改善土壤的酸碱度、增强土壤的松散度、减少土壤板结，从而有效缓解土壤盐渍化。

（2）永昌县耕地存在贫瘠现象，导致土壤板结，漏水漏肥，土壤有机质含量下降、大量与中微量养分存在不均衡等现象［15］。可通过施用有机肥料和测土配方施肥来改善。有机肥能提高土壤有机质含量，吸附较多的阳离子，使土壤的肥力显著提高；测土配方施肥能够精确补充土壤缺失的营养，既能提高作物产量，又能避免浪费。

（3）永昌县地处河西走廊东部，土壤沙化较严重，影响生态环境，制约经济的发展［16］。建立完善的防护体系和灌排体系，有效开发利用沙化土地，坚持长、中、短期利益相结合的原则，注重高产优质高效和市场竞争动态，在经济林、林粮间作、农作物种植上分别进行高产开发利用。