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海城市节水增粮建设项目耕地质量等级评价

2024-04-03

黑龙江水利科技 2024年3期
关键词:海城市项目区土样

项 伟

(海城市水利事务中心,辽宁 海城 114200)

耕地是满足人民物资需求以及保障经济发展的基础性自然资源,其质量状况关系着生态环境、农产品质量以及国家粮食安全。耕地质量等级评价是对土地质量进行定量测算,并及时掌握其质量情况的重要过程,通过等级评价可以了解耕地土壤的肥力、水分和排水状况、土壤质地、有机质含量等关键指标,从而对土地进行分类和分级。评价结果可用于制定农业产业布局、土地开发和保护,以及农田水利和环境保护的规划和管理,对提高土地利用效率、增加农业产量、保护生态环境等具有重要意义[1-3]。我国正通过灌溉排水、土壤培肥、土地平整等措施逐渐提升耕地质量等级[4]。通过田间道路、科技、林业、水利等措施达到社会及生态与经济效益的结合,这对提升耕地质量具有非常重要的作用。

有关部门应参照现行技术标准,对竣工后的节水增粮建设项目开展专项调查评价。然而,现有研究较少涉及耕地质量等级提升受节水增粮建设项目的影响,且现阶段尚未形成统一的耕地质量评价技术规范[5-8]。因此,本研究以节水增粮建设项目为例,从综合评价、数据处理、样点布设、单元划分、样品采集与监测、资料收集以及前期准备的角度系统分析评价流程,并以海城市节水增粮建设项目为例进行实证研究,以期为提升海城市耕地质量及其等级评价提供指导依据。

1 项目区概况

海城市节水增粮项目区水土资源较好,保水保肥能力强,现有耕地面积7120hm2,适宜玉米和经济作物生长。项目区水资源丰富,可利用潜力大,属于全市经济作物和粮食重要种植区,共发展粮食作物566.67hm2和经济作物233.337hm2,土壤性质以砂壤土为主,腐殖质较厚,通透性好,肥力属于中等。耕作层平均深度为25cm左右,其中壤土偏深些,田间最大持水率22.5%,土壤干密度为1.43~1.56g/cm3,一般情况下粮食产量9750kg/hm2左右。

2 评价方法

2.1 评价技术流程

本研究根据《耕地质量等级》合理设计海城市节水增粮项目区耕地质量等级评价流程,如图1所示。

图1 耕地质量等级评价流程

2.2 评定单元的划定

将海城市土壤图、用地类型图及区划图,应用地理信息系统叠加形成耕地质量等级评价底图,生成相应的评定单元。

2.3 耕地质量综合指数计算

根据耕地质量区域划分以及海城市农业发展现状,从土壤管理、健康状况、土壤养分、耕层性质、剖面形状和立地条件等方面选择典型指标构建评价体系,如表1所示。

表1 耕地质量等级评价体系与数据来源

对于概念型指标,可以直接使用Topsis法来计算其隶属度,这是一种常用的多指标决策方法,适用于对一系列指标进行综合评价。对于数值型指标,可以利用隶属函数求出相应的隶属度,该函数是用来描述一个指标值与某个隶属度之间的关系,通过定义隶属函数可以将数值型指标转化为隶属度,具体计算方法可以参考《耕地质量等级》相关资料[9-10]。综合指数P可以利用累加法进行计算,具体公式为:

(1)

式中:Ci、Fi为耕地质量因子i的权重及隶属度。

2.4 数据的获取

步骤1:样点布设。在总耕地面积为7120hm2的基础上,按照每22hm2一个样点布设原则,共计布设350个采样点。通过遥感影像和土地利用现状,确定合适的样点位置,并避免与居民点、农用设施、田间和农村道路等地物发生冲突。为了保证土样采集的质量,采样点到耕地边界之间的距离≥50m,同时考虑工作效率一般≤150m。

步骤2::土样采集。以中心采样点为核心,围绕其呈辐射状布设分样点。各分样点采土部位、数量、深度保持一致。在采样过程中,避免采集林带、沟渠和田埂地段的土壤,采集深度为0~20cm,并且若存在土块需要将其掰碎并捡出内部的根系、秸秆情况。每个样点应从土壤中取出1.5kg的样品,并进行标记和分装,同时通过实地考察获取耕层质地、灌溉、排水能力和地形特征,

步骤3:检测分析。各指标的检测遵循相关的标准,容重、速效钾、有机质、有效磷、pH值等参数的测定按照《土壤检测》规定的方法进行。

步骤4:单元赋值。通过反距离加权法,对各采样点的指标值进行差值计算,对于数值型指标,可以使用区域分析-分区统计工具计算其平均值。对于概念型指标,可以通过“空间连接”的方式进行赋值。将这些赋值后的单元输入到评价模型中,计算得到综合指数以及整个项目区的耕地质量平均等级。

3 结果与分析

3.1 土样检测结果

结果显示,海城市节水增粮建设项目实施前的土壤缓效钾、速效钾、有效磷、有机质平均值为748.53mg/kg、206.24mg/kg、15.96mg/kg和35.21g/kg,土壤pH值和容重平均值8.02、1.27g/cm3,按照分级标准项目区土壤养分含量达到较高等级,如表2所示。

表2 土样检测数据(350个土样)

3.2 耕地质量等级

根据耕地质量评价结果,其评定等级变化范围为2~5等,其中2等、3等、4等、5等地面积占比分别为3.7%、38.1%、54.7%、3.5%,对应耕地为263.4hm2、2712.7hm2、3894.6hm2和249.2hm2,平均等级4.22,如图2所示。结果显示,大部分耕地(92.8%)分布在3~4质量等级,这些耕地的质量相对较高,在土壤质地、有机质含量、pH值等指标上表现良好,有利于农作物的生长和农业生产。从空间上,东北部稍低于西南部的耕地质量,在整个项目区内东北部的耕地可能在某些指标上表现略微较差,这可能与土壤中的速效钾、有效磷、耕层厚度、灌溉能力等指标较低有关,从而对耕地质量产生了负面影响。

图2 各等级耕地面积占比

3.3 养分含量分级

根据表2土样检测数据和表3分级标准可知,项目区土壤养分含量总体处于较高水平,其中有机质含量评定等级以2~3级为主,其中2级、3级面积占比为95.2%和4.8%,对应耕地为6778.2hm2和341.8hm2;速效钾含量评定等级以1~3级为主,其中1级、2级、3级面积占比为47.3%、48.1%、4.6%,对应耕地为3367.8hm2、3424.7hm2、327.5hm2。

表3 土壤养分含量分级标准

3.4 节水增量建设项目的影响

海城市节水增粮建设项目的实施可以有效提高耕地灌排水平和耕地质量等级,将项目区耕地排水及灌溉能力提升1个等级。由图2可知,项目实施后的耕地质量评定等级变化范围为1~4等,其中1等、2等、3等、4等地面积占比分别为4.1%、40.6%、53.5%、1.8%,对应耕地为291.9hm2、2890.7hm2、3809.2hm2和128.2hm。总体上,节水增粮建设项目的实施将平均耕地质量等级提升到3.15等,较项目实施前的4.22等提升1.07个等级。

4 结 论

1)海城市节水增粮建设项目区总面积7120hm2,项目实施前的土壤缓效钾、速效钾、有效磷、有机质平均值为748.53mg/kg、206.24mg/kg、15.96mg/kg和35.21g/kg,耕地质量好且养分含量高,平均等级4.22。项目实施后将耕地质量评定等级提升到3.15等,较实施前提升1.07个等级。

2)项目区具有较高的自然肥力和基础地力,为进一步提升土壤有机质和肥力,优化改良土壤结构,研究提出水肥一体化、实用有机肥和秸秆还田等措施。另外,加强农田水利建设和提升灌溉能力可以缓解旱灾、解决降水时空分布不均的问题,节水增粮建设项目则可以大大提升灌排能力和用水效率,推广节水灌溉技术,为农民增加产量和收入,同时提高耕地质量等提供可靠保障。

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