雷海峰 汪溪遠(yuǎn) 高海峰

雷海峰，汪溪遠(yuǎn)，高海峰. 基于土壤質(zhì)量與景觀格局的塔城市耕地生態(tài)修復(fù)區(qū)劃［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（2）：148-155．

摘要：以新疆塔城市為研究對(duì)象，從土壤質(zhì)量與景觀格局角度構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行耕地土壤質(zhì)量與景觀格局評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，塔城市耕地土壤質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)耕地面積占比9.95%，Ⅱ級(jí)耕地面積占比27.99%，Ⅲ級(jí)耕地面積占比37.04%，Ⅳ級(jí)耕地面積占比25.02%，Ⅰ級(jí)耕地可作為高標(biāo)準(zhǔn)耕地建設(shè)的選擇對(duì)象，Ⅳ級(jí)耕地不適宜開發(fā)，需進(jìn)行土壤修復(fù)；塔城市耕地景觀格局分為4個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)耕地面積占比34.6%，Ⅱ級(jí)耕地面積占比40.1%，Ⅲ級(jí)耕地面積占比21.6%，Ⅳ級(jí)耕地面積占比3.7%；結(jié)合土壤質(zhì)量與景觀格局情況將塔城市耕地生態(tài)修復(fù)區(qū)域劃分為6類，優(yōu)質(zhì)保護(hù)區(qū)（218 km²）、土壤質(zhì)量改良區(qū)（279 km²）、土壤質(zhì)量修復(fù)區(qū)（196 km²）、景觀格局改良區(qū)（192 km²）、景觀格局修復(fù)區(qū)（58 km²）、耕地退耕區(qū)（70 km²）?？傮w來看，塔城市耕地生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)方向?yàn)橥寥蕾|(zhì)量改良與修復(fù)。

關(guān)鍵詞：土壤質(zhì)量；景觀格局；生態(tài)修復(fù)；區(qū)域劃定；新疆塔城市

中圖分類號(hào)：S282；X321? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）02-0148-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.024 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Ecological restoration zoning of cultivated land in Tacheng City based on soil quality and landscape pattern

LEI Hai-feng，WANG Xi-yuan，GAO Hai-feng

（College of Ecology and Environment/Key Laboratory of Oasis Ecology， Xinjiang University， Urumqi? 830046， China）

Abstract： Taking Tacheng City， Xinjiang as the research object， an evaluation index system was constructed from the perspective of soil quality and landscape pattern to evaluate the soil quality and landscape pattern of cultivated land. The results showed that the soil quality of cultivated land in Tacheng City was divided into four levels. Grade I cultivated land accounted for 9.95%， Grade II cultivated land accounted for 27.99%， Grade III cultivated land accounted for 37.04%， and Grade IV cultivated land accounted for 25.02%. Grade I cultivated land could be used as a selection object for high standard cultivated land construction， while Grade IV cultivated land was not suitable for development and required soil remediation；the landscape pattern of cultivated land in Tacheng City was divided into four levels. Grade I cultivated land accounted for 34.6%， Grade II cultivated land accounted for 40.1%， Grade III cultivated land accounted for 21.6%， and Grade IV cultivated land accounted for 3.7%； based on the soil quality and landscape pattern， the ecological restoration areas of cultivated land in Tacheng City were divided into 6 categories： 218 km²of high-quality protection area， 279 km²of soil quality improvement area， 196 km²of soil quality restoration area， 192 km²of landscape pattern improvement area，? 58 km²of landscape pattern restoration area， and 70 km²of farmland restoration area. Overall， the key direction for ecological restoration of cultivated land in Tacheng City was soil quality improvement and restoration.

Key words： soil quality； landscape pattern； ecological restoration； regional delineation； Tacheng City， Xinjiang

國家從提高耕地質(zhì)量、修復(fù)耕地生態(tài)系統(tǒng)功能的角度出發(fā)推進(jìn)國土空間生態(tài)修復(fù)工程，該措施已成為中國實(shí)現(xiàn)國土空間格局調(diào)整，解決三生空間沖突問題的重要手段，因此開展區(qū)域國土空間生態(tài)修復(fù)區(qū)劃研究具有重大意義。

開展山水林田湖草沙生命共同體綜合整治與生態(tài)修復(fù)，就是優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、拓展高質(zhì)量發(fā)展空間、促進(jìn)民生改善和鄉(xiāng)村振興的關(guān)鍵之舉。為實(shí)現(xiàn)三類空間和諧共生，耕地空間布局的合理性變得愈發(fā)重要。近年來學(xué)者對(duì)此展開研究，根據(jù)耕地質(zhì)量進(jìn)行空間布局^［1］，并將耕地質(zhì)量與土壤退化風(fēng)險(xiǎn)^［2］、糧食安全^［3］、資源承載力^［4］等因素綜合考慮，耕地生態(tài)修復(fù)區(qū)劃作為空間布局調(diào)整中的一類，其主要通過生態(tài)修復(fù)指數(shù)與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)區(qū)劃研究^［5-7］，從景觀格局角度分析耕地空間格局已逐漸成為熱點(diǎn)研究。

本研究以新疆塔城市為研究區(qū)，在耕地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上結(jié)合耕地景觀格局評(píng)價(jià)，對(duì)耕地土壤質(zhì)量與景觀格局分別進(jìn)行等級(jí)劃分，通過疊加分析實(shí)現(xiàn)塔城市耕地生態(tài)修復(fù)分區(qū)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

塔城市隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)，位于中國西北邊陲，西部、北部與哈薩克斯坦接壤，地處塔額盆地北緣，地形為北部高山、中部丘陵和洪積扇平原、南部沖積扇平原，整體屬于中溫帶干旱和半干旱氣候。塔城市行政區(qū)域面積4 356.6 km²，根據(jù)2021年塔城市統(tǒng)計(jì)年鑒可知，耕地面積占行政區(qū)域面積的23.25%，耕層質(zhì)地主要為沙壤和輕壤，耕地以水澆地為主，主要位于塔城市中部平原，87%的耕地種植玉米、小麥等糧食作物，13%種植打瓜等非糧食作物（圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

以塔城市2021年土地利用現(xiàn)狀圖為底圖，選擇系統(tǒng)布點(diǎn)法中的方格法在所有耕地區(qū)域布設(shè)150個(gè)采樣點(diǎn)，最終獲得126個(gè)土壤樣品，交由新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)局礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究中心檢測(cè)。土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/）；農(nóng)作物種植面積數(shù)據(jù)來源于2021年塔城市統(tǒng)計(jì)年鑒。

指標(biāo)測(cè)定方法參考NY/T 1121—2006《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》與GB 15618—2018《農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》 。采用ArcGIS 10.5、Fragstats 4.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與空間表達(dá)。

2 生態(tài)修復(fù)區(qū)域劃定方法

2.1 耕地土壤質(zhì)量與景觀格局評(píng)價(jià)

2.1.1 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建 基于土壤養(yǎng)分與重金屬污染選取耕地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，目標(biāo)層為耕地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)，準(zhǔn)則層為土壤養(yǎng)分與重金屬污染；指標(biāo)層為13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)重金屬的8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行總潛在危害指數(shù)計(jì)算形成一個(gè)指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化評(píng)價(jià)過程；評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重采用特爾斐法賦值，耕地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是根據(jù)重金屬的性質(zhì)及環(huán)境行為從沉積學(xué)角度提出，對(duì)土壤或沉積物中土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法^［8］。計(jì)算公式如下：

2.1.2 耕地景觀格局評(píng)價(jià)體系構(gòu)建 耕地景觀指數(shù)能夠高度濃縮景觀格局信息，耕地景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)選取斑塊數(shù)量（NP）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、景觀聚集度指數(shù)（AI）、景觀凝結(jié)度指數(shù)（COHESION）^{［10，11］}，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重采用特爾斐法賦值，表2為塔城市耕地景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，表3為景觀指數(shù)的計(jì)算公式。斑塊數(shù)量體現(xiàn)耕地破碎化程度，斑塊數(shù)量多代表耕地景觀越破碎化，穩(wěn)定性越弱，不適合大規(guī)模開發(fā)建設(shè)和建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田；斑塊數(shù)量少代表耕地景觀越完整，單一斑塊面積越大，穩(wěn)定性越強(qiáng)，適合農(nóng)業(yè)開發(fā)建設(shè)，集中連片修建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。景觀形狀指數(shù)通過計(jì)算斑塊形狀與相同面積的圓或正方形之間的偏離程度來反映形狀復(fù)雜程度，指數(shù)越高斑塊形狀復(fù)雜程度越高，受人為干擾程度越強(qiáng)。聚集度指數(shù)反映同類型斑塊鄰近程度，指數(shù)越高說明耕地聚集程度越高；景觀凝結(jié)度指數(shù)反映景觀空間連接度，指數(shù)越高說明耕地連通性越強(qiáng)。

2.1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度函數(shù)構(gòu)建 利用隸屬度函數(shù)確定指標(biāo)隸屬度，再與指標(biāo)權(quán)重系數(shù)相乘計(jì)算指標(biāo)分值，因本次樣品pH在7.0～9.0，故土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中pH與總潛在危害指數(shù)指標(biāo)采用戒下型隸屬度函數(shù)；景觀格局評(píng)價(jià)體系中斑塊數(shù)量、景觀形狀指數(shù)采用戒下型隸屬度函數(shù)。其他指標(biāo)采用戒上型隸屬度函數(shù)^［12］。

式中，U、L分別為評(píng)價(jià)指標(biāo)的上限值和下限值，[x]為評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定值。土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)U、L參考TD/T 1014—2007《第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)^［13］，pH指標(biāo)U、L分別為9.0、7.0，景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)U、L參考實(shí)際計(jì)算所得的最高值與最低值。指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

2.1.4 綜合分值計(jì)算 確定各指標(biāo)的權(quán)重與隸屬度值后，運(yùn)用加權(quán)求和法計(jì)算評(píng)價(jià)單元的土壤質(zhì)量與景觀格局綜合分值，計(jì)算公式如下：

H=Σ（A_iB_i）?（8）

式中，H為綜合分值；A_i為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；B_i為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度。

2.2 空間插值

空間插值選取普通克里金法，該方法是以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無偏最優(yōu)估計(jì)^［14］。它能夠有效描述區(qū)域變化的空間分布、變異和相關(guān)特征，空間異質(zhì)性是由于隨機(jī)性因素（耕作方式、灌溉、土壤改良等人為因素）及結(jié)構(gòu)性因素（地形、降水、氣候、母質(zhì)類型等非人為因素）作用所導(dǎo)致^［15］。以標(biāo)準(zhǔn)均方根預(yù)測(cè)誤差越接近于1、預(yù)測(cè)誤差的均值越接近于0為原則^{［16，17］}，選出各指標(biāo)的最佳半變異函數(shù)模型及相關(guān)參數(shù)，塊金系數(shù)的大小可以有效解釋土壤要素的空間相關(guān)程度，變程可以為今后研究采樣間距提供理論參考^［18］。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地土壤質(zhì)量

3.1.1 描述性統(tǒng)計(jì)分析 由表6可知，大部分土壤養(yǎng)分指標(biāo)變異系數(shù)均在10.0%～100.0%，屬于中等變異，速效磷、速效鉀的變異系數(shù)分別為133.3%、104.3%，屬于強(qiáng)變異。

由表7可知，研究區(qū)農(nóng)用地土壤中8種重金屬含量大小依次為鋅>鉻>銅>鎳>鉛>砷>鎘>汞，表明每種重金屬均有不同程度的積累；變異系數(shù)均在10%～100%，表現(xiàn)為中等變異。

3.1.2 空間插值分析 利用ArcGIS地理統(tǒng)計(jì)模塊選擇最優(yōu)半變異函數(shù)模型，對(duì)土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。由表8可知，有機(jī)質(zhì)塊金系數(shù)低于25.00%，說明其具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，變異主要是由結(jié)構(gòu)性因素引起；其他指標(biāo)塊金系數(shù)在25.00%～75.00%，屬于中等程度的空間相關(guān)性，變異主要是由隨機(jī)性因素和結(jié)構(gòu)性因素聯(lián)合作用所引起。由變程可知，土壤pH具有較大的空間自相關(guān)范圍，為3.40 km，堿解氮空間自相關(guān)范圍較小，為0.02 km。

由表9可知，砷、銅、汞、鎘指標(biāo)塊金系數(shù)均低于25.00%，說明其具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，變異主要是由結(jié)構(gòu)性因素引起；其他指標(biāo)塊金系數(shù)在25%～75%，屬于中等程度的空間相關(guān)性，變異主要是由隨機(jī)性因素和結(jié)構(gòu)性因素聯(lián)合作用所引起。由變程可知，鎘具有較大的空間自相關(guān)范圍，為1.35 km；鉻、鎳空間相關(guān)范圍較小，均為0.04 km。

由圖2a可知，高養(yǎng)分區(qū)域主要位于也門勒鄉(xiāng)附近；中高養(yǎng)分區(qū)域位于博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)、恰合吉牧場(chǎng)南部；中低養(yǎng)分區(qū)域位于地區(qū)種牛場(chǎng)、恰夏鎮(zhèn)周邊；低養(yǎng)分區(qū)域位于喀拉哈巴克鄉(xiāng)。

運(yùn)用潛在生態(tài)危害指數(shù)法計(jì)算重金屬潛在危害系數(shù)，單一元素的潛在危害系數(shù)均低于40，總潛在危害指數(shù)最大值為29.79，最小值為6.87，平均值為12.94，依據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知，研究區(qū)內(nèi)重金屬生態(tài)危害屬于輕微，無明顯的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此運(yùn)用普通克里金法對(duì)砷元素進(jìn)行空間插值，得到其空間分布。由圖2b可知，砷元素超出風(fēng)險(xiǎn)篩選值，主要分布于博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)與恰合吉牧場(chǎng)南部。

3.1.3 耕地土壤質(zhì)量等級(jí)劃分 根據(jù)《第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知，塔城市耕地有機(jī)質(zhì)、速效磷處于Ⅲ級(jí)水平、堿解氮、速效鉀處于Ⅰ級(jí)水平；土壤重金屬污染屬于輕微危害。塔城市耕地土壤質(zhì)量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4個(gè)等級(jí)，如表10所示。塔城市耕地土壤質(zhì)量大部分處于Ⅱ、Ⅲ級(jí)（表11），Ⅰ級(jí)區(qū)域耕地土壤質(zhì)量在有機(jī)質(zhì)、速效磷、堿解氮、速效鉀和重金屬污染方面較優(yōu)，主要位于也門勒鄉(xiāng)和博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)南部；相較于Ⅰ級(jí)區(qū)域，Ⅱ級(jí)區(qū)域土壤質(zhì)量在有機(jī)質(zhì)、速效磷、堿解氮、速效鉀和重金屬污染方面有所下降，但整體情況良好，適宜種植，主要位于塔城市區(qū)周邊、博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)和阿不都拉鄉(xiāng)；Ⅲ級(jí)耕地面積占比最大，該區(qū)域耕地土壤質(zhì)量一般，主要位于農(nóng)九師與地區(qū)種牛場(chǎng)；Ⅳ級(jí)區(qū)域耕地土壤質(zhì)量較差（圖3），不建議開展耕地建設(shè)，需進(jìn)行土壤修復(fù)等措施，主要位于一六四團(tuán)與恰夏鎮(zhèn)附近。

3.2 耕地景觀格局結(jié)果

3.2.1 景觀格局指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析 通過Fragstats 4.2軟件計(jì)算不同區(qū)域的耕地斑塊數(shù)量、景觀形狀指數(shù)、景觀聚集度指數(shù)、景觀凝結(jié)度指數(shù)，結(jié)果如表12所示。窩依加依勞牧場(chǎng)斑塊數(shù)量與景觀形狀指數(shù)最大，說明該地區(qū)破碎化程度高且受自然因素與人為因素影響相對(duì)嚴(yán)重。塔城市各地區(qū)景觀聚集度指數(shù)與景觀凝結(jié)度指數(shù)較高，說明塔城市耕地整體具有高聚集、高連通的特點(diǎn)。

3.2.2 耕地景觀格局等級(jí)劃分 塔城市耕地景觀格局分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4個(gè)等級(jí)，結(jié)果如表13所示。塔城市耕地景觀格局大部分處于Ⅰ、Ⅱ級(jí)（表14），由空間分布（圖4）可知，Ⅰ級(jí)區(qū)域包括阿不都拉鄉(xiāng)、博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)、喀拉哈巴克鄉(xiāng)、恰合吉牧場(chǎng)，該區(qū)域耕地破碎化程度低，耕地聚集程度與連通性高；Ⅱ級(jí)區(qū)域包括阿西爾達(dá)斡爾民族鄉(xiāng)、地區(qū)種牛場(chǎng)、恰夏鎮(zhèn)、兵團(tuán)農(nóng)九師一六四團(tuán)，該區(qū)域相較于Ⅰ級(jí)區(qū)域整體條件較差，但仍適合作為種植區(qū)；Ⅲ級(jí)區(qū)域包括也門勒鄉(xiāng)、兵團(tuán)農(nóng)九師一六三團(tuán)，該區(qū)域人為干擾程度高，城市化建設(shè)導(dǎo)致耕地破碎化程度高；Ⅳ級(jí)區(qū)域包括窩依加依勞牧場(chǎng)，該區(qū)域受山區(qū)地形條件與天氣因素影響，耕地景觀格局等級(jí)低。

3.3 耕地修復(fù)區(qū)域劃分

利用ArcGIS疊加分析功能，將土壤質(zhì)量等級(jí)圖與景觀格局等級(jí)圖疊加，了解每塊耕地的土壤質(zhì)量與景觀格局，并根據(jù)其特點(diǎn)將耕地劃分為優(yōu)質(zhì)保護(hù)區(qū)、土壤質(zhì)量改良區(qū)、土壤質(zhì)量修復(fù)區(qū)，景觀格局改良區(qū)、景觀格局修復(fù)區(qū)、耕地退耕區(qū)（表15，圖5）。

優(yōu)質(zhì)保護(hù)區(qū)面積218 km²，主要分布于博孜達(dá)克農(nóng)場(chǎng)、喀拉哈巴克鄉(xiāng)和阿不都拉鄉(xiāng)，作為塔城市耕地最優(yōu)區(qū)域，其耕地質(zhì)量與景觀格局均屬于Ⅰ級(jí)水平，該區(qū)域內(nèi)的耕地在維持供養(yǎng)能力、提高農(nóng)民收益、調(diào)節(jié)區(qū)域生態(tài)環(huán)境等方面都發(fā)揮著重要作用，是積極落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略的關(guān)鍵區(qū)域，應(yīng)該考慮將其作為耕地重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域。

土壤質(zhì)量改良區(qū)與土壤質(zhì)量修復(fù)區(qū)面積共計(jì)475 km²，主要分布于地區(qū)種牛場(chǎng)、恰合吉牧場(chǎng)、恰夏鎮(zhèn)和農(nóng)九師一六四團(tuán)附近，該區(qū)域的景觀格局水平優(yōu)于耕地質(zhì)量水平，該區(qū)域在保護(hù)耕地高完整性的前提下，應(yīng)該努力提高土壤質(zhì)量。

景觀格局改良區(qū)與景觀格局修復(fù)區(qū)面積共計(jì)250 km²，主要分布于塔城市市區(qū)、也門勒鄉(xiāng)和農(nóng)九師一六三團(tuán)附近，該區(qū)域的耕地質(zhì)量水平優(yōu)于景觀格局水平，該區(qū)域在保護(hù)耕地高質(zhì)量的前提下，應(yīng)考慮將破碎化程度高的耕地區(qū)域調(diào)出永久基本農(nóng)田，另外選擇合適區(qū)域彌補(bǔ)，使耕地完整性更高。

耕地退耕區(qū)面積70 km²，主要分布于塔城市西部和北部，該區(qū)域耕地質(zhì)量與景觀格局均屬于Ⅳ級(jí)水平，該區(qū)域的耕地經(jīng)濟(jì)效益偏低，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響，應(yīng)該考慮開展退耕還林還草或土壤修復(fù)等措施。

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

1）塔城市耕地土壤質(zhì)量綜合分值為38.78～90.98，依據(jù)分值將耕地土壤質(zhì)量分為4個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)耕地面積占比9.95%，Ⅱ級(jí)耕地面積占比27.99%，Ⅲ級(jí)耕地面積占比37.04%，Ⅳ級(jí)耕地面積占比25.02%。Ⅰ級(jí)區(qū)域可作為高標(biāo)準(zhǔn)耕地建設(shè)的選擇對(duì)象；Ⅳ級(jí)不適宜耕地開發(fā)，需進(jìn)行土壤修復(fù)。

2）塔城市耕地景觀格局綜合分值為72.92～84.12，依據(jù)分值將耕地景觀格局分為4個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)耕地面積占比34.6%，Ⅱ級(jí)耕地面積占比40.1%，Ⅲ級(jí)耕地面積占比21.6%，Ⅳ級(jí)耕地面積占比3.7%。Ⅰ級(jí)區(qū)域可提高耕地土壤質(zhì)量，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效；Ⅱ級(jí)區(qū)域?yàn)楸Ｕ匣靖孛娣e提供空間；Ⅲ級(jí)區(qū)域包含重點(diǎn)建設(shè)區(qū)，考慮建設(shè)用地的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)空間與農(nóng)業(yè)空間平衡；Ⅳ級(jí)區(qū)域包含水土保持區(qū)與防風(fēng)固沙區(qū)，可開展退耕還林，退耕還草等措施來實(shí)現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境的和諧共生。

3）結(jié)合土壤質(zhì)量與景觀格局情況將耕地生態(tài)修復(fù)區(qū)域劃分為六類，優(yōu)質(zhì)保護(hù)區(qū)（218 km²）、土壤質(zhì)量改良區(qū)（279 km²）、土壤質(zhì)量修復(fù)區(qū)（196 km²）、景觀格局改良區(qū)（192 km²）、景觀格局修復(fù)區(qū)（58 km²）、耕地退耕區(qū)（70 km²）。總體來看，塔城市耕地生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)方向?yàn)橥寥蕾|(zhì)量改良與修復(fù)。

4.2 討論

1）土壤質(zhì)量的影響因素。

由2021年塔城市統(tǒng)計(jì)年鑒可知，生產(chǎn)總值中工業(yè)占比不足30%，故土壤無明顯重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，重金屬含量偏高區(qū)域主要位于塔城市市區(qū)和機(jī)場(chǎng)附近，其原因是由于人為活動(dòng)與飛機(jī)起降所導(dǎo)致。土壤質(zhì)量主要影響因素為人為與自然因素。

氣候與地理因素對(duì)土壤pH產(chǎn)生影響，研究區(qū)屬于中溫帶大陸性干旱氣候，具有干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)的特點(diǎn)，蒸發(fā)導(dǎo)致積聚土壤表層的鹽分?jǐn)?shù)量多于降水向下淋洗數(shù)量，長期累積與濃縮形成了鹽化、堿化的土壤。地勢(shì)高低起伏，水中鹽分便在低洼處蒸發(fā)積累，導(dǎo)致低地勢(shì)土壤易于鹽化；地勢(shì)高處，水鹽運(yùn)動(dòng)為上升-下滲交替垂直運(yùn)動(dòng)，土壤易于堿化^［20］。

人為因素對(duì)土壤氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生影響，耕作方式與化肥施用造成土壤中氮、磷、鉀含量增加。氮肥的施用雖然可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，但長期施用氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤pH下降^{［21，22］}。土壤酸化會(huì)抑制土壤微生物活性從而降低有機(jī)質(zhì)的分解^［23］。

塔城市北高南低，由東北向西南傾斜的地形特點(diǎn)對(duì)土壤pH的空間分布產(chǎn)生影響；近年來農(nóng)藥與農(nóng)膜使用量明顯下降，但化肥投入量仍然較高，化肥的過量施用不僅直接影響土壤肥力的空間分布，還間接影響土壤pH的空間分布。

2）耕地景觀格局的影響因素。

耕地景觀格局受自然因素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響，地形的起伏變化與城市建設(shè)的高速發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展空間產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，高強(qiáng)度人為干擾導(dǎo)致耕地破碎化程度增加^［24-26］。塔城市地形條件迫使農(nóng)業(yè)種植與城鎮(zhèn)發(fā)展產(chǎn)生空間沖突，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市用地只能東西擴(kuò)張侵占周圍農(nóng)用地空間，導(dǎo)致耕地破碎化程度變高，聚合程度與連通度降低。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 高 云， 林愛文， 鄒 玲，等. 基于土地評(píng)價(jià)的縣域耕地紅線空間布局研究——以天門市為例［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，54（7）：1782-1787.

［2］ 曾慶敏，王雨蓉，王 晶，等.基于“質(zhì)量-風(fēng)險(xiǎn)”的干旱區(qū)休耕空間布局及補(bǔ)償策略［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（20）：266-276.

［3］ 郭貫成，韓小二.考慮糧食安全和耕地質(zhì)量的縣域基本農(nóng)田空間布局優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（7）：252-260.

［4］ 石 飛，楊慶媛，王 成，等.基于耕地能值-生態(tài)足跡的耕地休耕規(guī)模研究——以貴州省松桃縣為例［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，41（14）：5747-5763.

［5］ 邵 上，汪 光，廖 磊，等.廣東粵北南嶺山區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)研究與實(shí)踐［J］.環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，10（5）：779-785.

［6］ 宋 偉，韓 賾，劉 琳.山水林田湖草生態(tài)問題系統(tǒng)診斷與保護(hù)修復(fù)綜合分區(qū)研究——以陜西省為例［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，? ? ? 39（23）：8975-8989.

［7］ 葉艷妹，陳 莎，邊 微，等.基于恢復(fù)生態(tài)學(xué)的泰山地區(qū)“山水林田湖草”生態(tài)修復(fù)研究［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（23）：8878-8885.

［8］ 袁婷婷，王志強(qiáng)，汪溪遠(yuǎn)，等.準(zhǔn)東紅沙泉礦區(qū)重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)緩沖區(qū)分析［J］.土壤通報(bào)，2020，51（1）：227-233.

［9］ 汪溪遠(yuǎn)，馬 玉，袁婷婷，等.干旱區(qū)煤礦重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)——以準(zhǔn)東紅沙泉煤礦為例［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2020，40（10）：128-134.

［10］ 陳文波，肖篤寧，李秀珍.景觀指數(shù)分類、應(yīng)用及構(gòu)建研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002（1）：121-125.

［11］ 劉 潔，葛志超，尚 玲，等.基于景觀格局分析的昌黎縣基本農(nóng)田分區(qū)［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（10）：102-106.

［12］ 涂 琴，童秋英，羅 素，等.耕地質(zhì)量分等因素空間異質(zhì)性測(cè)算研究與應(yīng)用——以武漢市黃陂區(qū)為例［J］.國土資源科技管理，2021，38（3）：96-107.

［13］ 劉 引，顏鴻遠(yuǎn)，歐小宏，等.基于最小數(shù)據(jù)集的麻城菊花種植區(qū)土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.中國中藥雜志，2019，44（24）：5382-5389.

［14］ 湯國安，楊 昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程［M］.北京：科學(xué)出版社，2012.

［15］ 蔣 超，錢亦兵，楊海峰，等.古爾班通古特沙漠南緣淺層風(fēng)沙土含水量空間變異［J］.干旱區(qū)研究，2009，26（4）：519-525.

［16］ 李 超，李文峰.高原耕地土壤養(yǎng)分空間分布與影響因子相關(guān)性研究［J］.土壤通報(bào)，2014，45（5）：1113-1118.

［17］ 蘇 偉，聶宜民，胡曉潔，等.利用Kriging插值方法研究山東龍口北馬鎮(zhèn)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的空間變異［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）： 76-81.

［18］ UNAMUNZAGA， BESGA， CASTELLON， et al. Spatial and vertical analysis of soil properties in a Mediterranean vineyard soil［J］.Soil use and management，2014，30（2）：285-296

［19］ 李 喬， 王淑芬， 曹有智， 等. 準(zhǔn)東煤田周邊農(nóng)田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與來源分析［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2017， 36（8）： 1537-1543.

［20］ 趙 宣， 郝起禮， 孫嬰嬰. 典型毛烏素沙漠-黃土高原過渡帶土壤鹽漬化空間異質(zhì)性及其影響因素［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2017， 28（6）： 1761-1768.

［21］ SCHRODER J L， ZHANG H， GIRMA K， et al. Soil acidification from long-term use of nitrogen fertilizers on winter wheat［J］. Soil science society of America journal， 2011， 75（3）：187.

［22］ 劉學(xué)彤， 鄭春蓮， 曹 薇， 等. 長期定位施肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、不同形態(tài)氮含量及作物產(chǎn)量的影響［J］. 作物雜志， 2021 （4）： 130-135.

［23］ ZHANG X， GUO J， VOGT R D， et al. Soil acidification as an additional driver to organic carbon accumulation in major Chinese croplands［J］. Geoderma， 2020， 366：114234.

［24］ 王圳峰， 王欣珂， 謝香群， 等. 基于GWR模型的福建省綠色空間景觀格局演變影響因素及其空間差異［J］. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)， 2022， 37（5）： 242-250.

［25］ 王 瑩， 張淑梅， 張 煜， 等. 鄭州市綠地景觀破碎化對(duì)人為活動(dòng)的時(shí)空響應(yīng)［J］. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， 36（2）： 9.

［26］ 陳學(xué)兄， 徐雯亮， 韓偉宏. 基于地形起伏度的呂梁市景觀空間格局分異特征［J］. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， 36（1）： 196-203.

收稿日期：2023-02-22

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42067026）

作者簡(jiǎn)介：雷海峰（1998-），男，新疆烏魯木齊人，碩士，主要從事荒漠礦區(qū)土壤重金屬修復(fù)治理研究，（電話）13579841601（電子信箱）

1554660433@qq.com；通信作者，汪溪遠(yuǎn)（1977-），男，新疆烏魯木齊人，副教授，博士，主要從事干旱區(qū)土壤污染修復(fù)研究，

（電子信箱）wangxy@xju.edu.cn。