吳光輝，謝良商，王綏干，陳 勝，夏海洋，張冬明＊

（1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所，海南?？?71100；2.農(nóng)業(yè)部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，海南?？?71100；3.海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？?71100；4.海口市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，海南?？?70206）

基于耕地資源信息系統(tǒng)的?？谑协偵絽^(qū)耕地地力評(píng)價(jià)

吳光輝1，2，3，4，謝良商1，2，3，王綏干4，陳 勝4，夏海洋4，張冬明1，2，3＊

（1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所，海南?？?71100；2.農(nóng)業(yè)部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，海南?？?71100；3.海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南海口571100；4.海口市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，海南?？?70206）

為了解?？谑懈刭|(zhì)量狀況，并為該地區(qū)的耕地地力評(píng)價(jià)提供理論參考，以?？谑协偵絽^(qū)為例，運(yùn)用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，選取排澇能力、成土母質(zhì)和耕層厚度等共12個(gè)指標(biāo)構(gòu)建耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用模糊數(shù)學(xué)理論與層次分析法計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)，按照累積曲線法劃分的耕地地力等級(jí)對(duì)該地區(qū)的耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：瓊山區(qū)耕地中一級(jí)地1713.05hm2，占耕地總面積的7.05%；二級(jí)地6500.50hm2，占耕地總面積的26.78%；三級(jí)地10768.03hm2，占耕地總面積的44.37%；四級(jí)地4418.12hm2，占耕地總面積的18.20%；五級(jí)地870.43hm2，占耕地總面積的3.59%。

耕地；地力評(píng)價(jià)；耕地地力綜合指數(shù)；?？?/p>

耕地地力是指在區(qū)域內(nèi)立足于耕地的自身?xiàng)l件、自然背景狀況及耕作管理水平等要素綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力。耕地地力的高低主要取決于一定利用方式下耕地土壤水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)供應(yīng)水平和能力［1］。研究耕地地力能夠?yàn)閰^(qū)域糧食安全生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、耕地保育、綠色農(nóng)業(yè)及耕地資源合理配置提供科學(xué)依據(jù)。近年來(lái)，全國(guó)各地采取不同方法開(kāi)展了大量有關(guān)耕地地力調(diào)查與評(píng)價(jià)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，僅在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)和計(jì)算組合權(quán)重時(shí)在氣候因素、地貌類型、土壤結(jié)構(gòu)與成土母質(zhì)等方面的側(cè)重點(diǎn)有較大差異。目前，鮮見(jiàn)針對(duì)海南地區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)的研究［1，8－9］，因此，筆者以位于?？谑兄心喜浚?9°31＇23.66"～20°0＇53.92" N、110°20＇8.81"～110°39＇57.99"E），且為該市土地面積最大的瓊山區(qū)（土地總面積953.3km2）為例，運(yùn)用縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，構(gòu)建耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用模糊數(shù)學(xué)理論與層次分析法計(jì)算地力綜合指數(shù)，根據(jù)累積曲線法劃分的耕地地力等級(jí)對(duì)瓊山區(qū)的耕地地力進(jìn)行評(píng)價(jià)，為弄清該地區(qū)的耕地質(zhì)量狀況，并為?？谑械母氐亓υu(píng)價(jià)提供理論參考。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本評(píng)價(jià)涉及2693個(gè)評(píng)價(jià)單元，涵蓋菜園土、磚紅壤、潮沙泥土和水稻土4個(gè)土類，9個(gè)亞類，38個(gè)土屬，89個(gè)土種［10］。空間數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括土壤圖（全國(guó)第二次土壤普查1984）、土地利用現(xiàn)狀圖（全國(guó)第二次土地調(diào)查2009）、行政區(qū)劃圖（國(guó)務(wù)院批復(fù)海南省?？谑姓{(diào)整行政區(qū)劃2002），運(yùn)用ArcGIS 10.0對(duì)空間基礎(chǔ)圖層進(jìn)行圖層疊加處理［11］，生成評(píng)價(jià)管理單元圖。屬性數(shù)據(jù)包括地塊的地形地貌、土壤母質(zhì)、耕層厚度、質(zhì)地、排灌條件、種植制度、土壤侵蝕程度和土壤測(cè)試分析結(jié)果等，先由人工錄入Excel表格后導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)指標(biāo)選遵循以下原則：1）指標(biāo)對(duì)耕地地力有較大的影響，如直接影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的土壤養(yǎng)分、影響種植結(jié)構(gòu)的地貌類型。2）指標(biāo)在區(qū)域內(nèi)的差異性較大，保證指標(biāo)的隸屬度具有差異性，有利于耕地地力等級(jí)的準(zhǔn)確劃分。因此，如氣溫和降雨這樣在較小區(qū)域內(nèi)差異不顯著的因子不宜選擇。3）指標(biāo)在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生較大的改變，穩(wěn)定性較強(qiáng)，能夠更好地保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性?；诖?，經(jīng)專家組充分討論，針對(duì)項(xiàng)目區(qū)地形地貌的特點(diǎn)，從全國(guó)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)總集中選取了土壤管理、立地條件、理化性狀和剖面性狀4個(gè)準(zhǔn)則層共12個(gè)指標(biāo)構(gòu)建耕地地力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系（表1）。

表1 瓊山區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 1 Evaluation indexes of cultivated land fertility in Qiongshan District

1.3 耕地地力綜合指數(shù)計(jì)算與耕地地力等級(jí)劃分

采用模糊數(shù)學(xué)原理和層次分析法［12］，首先根據(jù)模糊子集和隸屬函數(shù)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度［13］，對(duì)于概念型指標(biāo)，如地形地貌、質(zhì)地和輪作制度等采用特爾菲法確定其隸屬度；其后，采用層次分析法［14］計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重；最后，通過(guò)累積相乘法計(jì)算各評(píng)價(jià)單元的綜合指數(shù)，并利用累積頻率曲線法對(duì)耕地地力綜合指數(shù)進(jìn)行分級(jí)（表2）。耕地地力綜合指數(shù)IFI的計(jì)算公式為：

其中，F(xiàn)i為評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，Bi為準(zhǔn)則層的權(quán)重，Xi為單個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，Ci（Bi×Xi）為兩者的組合權(quán)重［15－16］。

表2 瓊山區(qū)耕地地力等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The division standard of cultivated land fertility grade in Qiongshan District

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

由表3可知，準(zhǔn)則層中，理化性狀的權(quán)重最大，為0.371 5；土壤管理的權(quán)重最小，為0.170 1。組合權(quán)重最大的指標(biāo)是成土母質(zhì)，為0.157 9最小的是有效鋅，為0.039 3。耕層厚度與障礙層厚度的組合權(quán)重均相對(duì)較大，分別為0.100 0和0.082 0。

表3 瓊山區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)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評(píng)價(jià)

2010年瓊山區(qū)的耕地總面積為24 270.13hm2，主要利用類型（地類）及其面積分別為灌溉水田8 994.01hm2，旱地13 045.18hm2，水澆地1 230.46hm2，菜地875.86hm2，望天田124.62hm2［18］。從表4可知，旱地中主要為三級(jí)地，面積6 031.56hm2，占耕地總面積的24.85%；菜地主中主要為二級(jí)地，面積269.47hm2，占耕地總面積的1.11%；灌溉水田中主要為三級(jí)地，面積3 799.03hm2，占耕地總面積的15.65%；水澆地和望天田中主要為三級(jí)地，面積分別為689.04hm2和51.55hm2，分別占耕地總面積的2.84%和0.21%。各等級(jí)耕地中旱地分布面積最大，其次是灌溉水田。

表4 瓊山區(qū)不同地類各等級(jí)耕地的面積及其占比Table 4 Area and proportion of cultivated lands with different fertility grade in different soil types in Qiongshan District

2.3 耕地地力等級(jí)的空間分布

瓊山區(qū)耕地地力等級(jí)的空間分布具有明顯的地域性（圖示）。一級(jí)地主要分布在西部的舊州鎮(zhèn)、東南的大坡鎮(zhèn)和中部的三門坡鎮(zhèn)，土層深厚，復(fù)種指數(shù)較高；二級(jí)地主要分布在除甲子鎮(zhèn)和龍?zhí)伶?zhèn)以外的其余各鎮(zhèn)；三級(jí)地全區(qū)各鎮(zhèn)均有分布，分布面積最大的是舊州鎮(zhèn)，面積最小的是大坡鎮(zhèn)；四級(jí)地集中分布在甲子鎮(zhèn)、紅旗鎮(zhèn)和云龍鎮(zhèn)，其余各鎮(zhèn)均有少面積分布；五級(jí)地主要集中分布在甲子鎮(zhèn)。

2.4 不同地力等級(jí)耕地的主要屬性

從表5可知，一二級(jí)地的成土母質(zhì)以玄武巖為主，四五級(jí)地則以砂頁(yè)巖為主。各等級(jí)耕地的輪作制度均以一年兩熟為主，但面積占比各不相同，四級(jí)地占比最大，為70.1%。各種養(yǎng)分、pH和耕層厚度的變化規(guī)律是依地力等級(jí)順序逐級(jí)降低，而障礙層厚度則呈相反的變化規(guī)律。所有等級(jí)耕地中，有效磷和有效鋅處于較豐富水平，速效鉀和有機(jī)質(zhì)處于中等水平，各等級(jí)耕地土壤養(yǎng)分不協(xié)調(diào)。排灌能力方面，一級(jí)地較強(qiáng)，二級(jí)地中等，其余各等級(jí)耕地較差。

圖示 瓊山區(qū)耕地地力等級(jí)的空間分布Fig. Spatial distribution of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

表5 瓊山區(qū)各等級(jí)耕地的主要屬性指標(biāo)Table 5 Main attribute indexes of cultivated land with different fertility grade in Qiongshan District

3 總結(jié)與討論

通過(guò)構(gòu)建?？谑协偵絽^(qū)耕地地力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并計(jì)算耕地地力綜合指數(shù)，按照相應(yīng)的耕地地力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得出瓊山區(qū)耕地中一至五級(jí)地分別占耕地總面積的7.06%、26.78%、44.37%、18.20%和3.59%，其空間分布具有明顯的地域性。所有等級(jí)耕地中的土壤有效磷和有效鋅處于較豐富水平，速效鉀和有機(jī)質(zhì)則處于中等水平，各等級(jí)耕地土壤養(yǎng)分不協(xié)調(diào)。

本研究所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)存在不足：一是沒(méi)有選擇全氮作為評(píng)價(jià)因子，其原因是土壤中的全氮含量和土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，而根據(jù)指標(biāo)選取的差異性原則，兩者不能同時(shí)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；二是在耕地立地條件方面選擇侵蝕程度指標(biāo)的科學(xué)性有待商榷。因?yàn)楹？谑衅骄０屋^低且波動(dòng)小，基本不存在土壤侵蝕現(xiàn)象，即使存在差異也不明顯，選擇這一因子違背了差異性原則；三是賦予土壤養(yǎng)分因子的權(quán)重過(guò)大，而容易人為改變的因子應(yīng)賦予較小的權(quán)重。因?yàn)檫@類因子不能從本質(zhì)上反應(yīng)耕地屬性，若將養(yǎng)分過(guò)低而把立地條件和土壤管理較好的耕地評(píng)價(jià)為低等級(jí)耕地，這顯然違背了地力評(píng)價(jià)的初衷。因此，類似成土母質(zhì)、地貌類型評(píng)價(jià)因子應(yīng)賦予較大權(quán)重，這類因子不僅影響地力，而且影響種植制度等熱帶高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展瓶頸。此外，因?yàn)楦氐亓ψ罱K反映在作物產(chǎn)量上，本研究的評(píng)價(jià)結(jié)果有待實(shí)踐驗(yàn)證并矯正誤差。

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（責(zé)任編輯：黃筑斌）

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

海南耕地改良關(guān)鍵技術(shù)研究與示范專項(xiàng)“海水倒灌農(nóng)田土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和修復(fù)改良技術(shù)研究與示范推廣”（HNGDhs201501）；海南省省屬科研院所技術(shù)開(kāi)發(fā)研究專項(xiàng)“海南農(nóng)田土壤硅素化學(xué)特征研究”（KYYS－2015－12），“海南農(nóng)田土壤重金屬狀況調(diào)查”（KYYS－2016－02）；農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥資金補(bǔ)貼項(xiàng)目“?？谑协偵絽^(qū)耕地地力評(píng)價(jià)”；農(nóng)業(yè)部耕地地力評(píng)價(jià)項(xiàng)“海南省省級(jí)耕地地力匯總評(píng)價(jià)”

吳光輝（1966－），男，農(nóng)藝師，從事土壤肥料、農(nóng)業(yè)新技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用與推廣工作。E－mail：purverye＠163.com

＊通訊作者：張冬明（1982－），男，副研究員，碩士，從事土壤肥料、農(nóng)業(yè)新技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用與推廣工作。E－mail：dongming＿03＠163.com