宜章县耕地质量等级与土壤养分特征分析.pdf
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1、Hans Journal of Soil Science 土壤科学土壤科学,2023,11(3),107-115 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/hjss https:/doi.org/10.12677/hjss.2023.113014 文章引用文章引用:王才仁.宜章县耕地质量等级与土壤养分特征分析J.土壤科学,2023,11(3):107-115.DOI:10.12677/hjss.2023.113014 宜章县耕地质量等级与土壤养分特征分析宜章县耕地质量等级与土壤养分特征分析 王才仁王才仁
2、宜章县农业综合服务中心,湖南 郴州 收稿日期:2023年6月4日;录用日期:2023年7月5日;发布日期:2023年7月12日 摘摘 要要 弄清宜章县耕地土壤肥力现状及其质量特征,为挖掘耕地生产潜力和保障粮食安全提供依据。本研究基弄清宜章县耕地土壤肥力现状及其质量特征,为挖掘耕地生产潜力和保障粮食安全提供依据。本研究基于第三次全国国土调查,采用耕地土壤调查、土壤采集、分析测定、数学模型等方法,研究了宜章县耕于第三次全国国土调查,采用耕地土壤调查、土壤采集、分析测定、数学模型等方法,研究了宜章县耕地土壤有机质、地土壤有机质、pH、有效磷与速效钾等肥力特征,并按照耕地质量等级、有效磷与速效钾等肥力
3、特征,并按照耕地质量等级(GB/T 33469-2016)的技术的技术路线进行了耕地质量评价。结果表明宜章县耕地土壤肥力处于中等水平,土壤有机质均值为路线进行了耕地质量评价。结果表明宜章县耕地土壤肥力处于中等水平,土壤有机质均值为36.7 g/kg,有效磷均值为有效磷均值为20.6 mg/kg,速效钾均值为,速效钾均值为118 mg/kg,pH均值为均值为6.29。耕地质量加权平均等级为。耕地质量加权平均等级为4.91,高产耕高产耕地地(一至三等地一至三等地)面积面积9198.88 hm2,占耕地面积的,占耕地面积的31.16%;中产耕地;中产耕地(四级至六级级四级至六级级)面积为面积为12,
4、867.98 hm2,占耕地总面积的,占耕地总面积的43.58%,低产耕地,低产耕地(七级至十级七级至十级)面积为面积为7461.26 hm2,占耕地总面积,占耕地总面积的的25.26%。基于宜章县耕地质量等级与土壤肥力特征,应采取科学施肥、改善排水灌溉状况、治理耕。基于宜章县耕地质量等级与土壤肥力特征,应采取科学施肥、改善排水灌溉状况、治理耕地土壤酸化、保育高产耕地与提升及改良中低产耕地的手段,以提升耕地质量并提高粮食生产能力。地土壤酸化、保育高产耕地与提升及改良中低产耕地的手段,以提升耕地质量并提高粮食生产能力。关键词关键词 耕地质量,肥力现状,评价,高产耕地,中低产耕地,土壤改良耕地质量
5、,肥力现状,评价,高产耕地,中低产耕地,土壤改良 Characteristics of Cultivated Land Quality Grade and Soil Nutrients in Yizhang County Cairen Wang Yizhang County Agricultural Comprehensive Service Center,Chengzhou Hunan Received:Jun.4th,2023;accepted:Jul.5th,2023;published:Jul.12th,2023 Abstract To clarify the present situ
6、ation and quality characteristics of cultivated land soil fertility in Yizhang County,so as to provide the basis for exploring the potential of cultivated land production and en-suring food security.Based on the third national land resource survey,this study studied the fertil-ity characteristics of
7、 cultivated soil organic matter,pH,available phosphorus and available potas-sium in Yizhang County by using the methods of soil survey,soil collection,analysis and measure-ment,and mathematical model.The cultivated land quality was evaluated according to the technic-王才仁 DOI:10.12677/hjss.2023.113014
8、 108 土壤科学 al route of“Cultivated land quality grade”(GB/T 33469-2016).The results showed that the soil fer-tility of cultivated land in Yizhou County was in the medium level,with the mean of organic matter being 36.7 g/kg,available phosphorus 20.6 mg/kg,available potassium 118 mg/kg and pH 6.29.The
9、weighted average grade of cultivated land quality was 4.91.The area of high-yield cultivated land(Grade 1 to 3)was 9198.88 hm2,accounting for 31.16%of the cultivated land area.The area of middle class cultivated land(Grade 4 to 6)is 12867.98 hm2,accounting for 43.58%of the total area of cultivated l
10、and,and the area of low yield cultivated land(Grade 7 to 10)is 7461.26 hm2,ac-counting for 25.26%of the total area of cultivated land.Based on the quality grade of cultivated land and the characteristics of soil fertility in Yizhang County,scientific fertilization,improvement of drainage and irrigat
11、ion,control of soil acidification of cultivated land,conservation of high-yield cultivated land,promotion and improvement of middle-low yield cultivated land should be adopted to improve the quality of cultivated land and grain production capacity.Keywords Cultivated Land Quality,Fertility Status,Ev
12、aluation,High-Yield Cultivated Land,Middle-Low Yield Cultivated Land,Soil Improvement Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 耕地是重要的自然资源,是农业生产的基础1
13、。耕地数量和质量是农业生产的保障,亦是社会发展与稳定和食品安全的保障2。然而近 20 年来,我国耕地数量不断下降、土壤质量呈现退化的趋势,“以质量代替数量”成为了稳定、有效发展耕地粮食生产的必由之路3,保护和提升耕地质量成为了首要任务。因此,弄清县域耕地质量等级及肥力特性具有重要意义。近年来,众多学者从耕地数量的保有研究转移到耕地质量与数量两方面上,研究目标由单一的土壤养分、微量元素等基础性研究扩展到田间基础设施、耕地利用变化及与 GIS 技术相结合的耕地质量管理应用等复合型研究上4 5,逐渐完善的评价模型与衍生出的评价方法也将“耕地质量”量化并形成“耕地质量等级”概念6。耕地评价方法经历了从
14、定性评价到定量评价的历程,定量评价是从多个层次选取相关评价指标,借助数学模型计算出数值,能够客观的、针对性的、准确地得出耕地质量等级7。李卓倩等构建LESA综合评价模型评价了固始县耕地质量等级8。唐宗等利用 Logistic 回归模型和关联规则,从而准确高效的对从化区耕地质量进行评价9。2016 年,我国同时颁布了耕地质量调查监测与评价法和耕地质量等级(GB/T 33469-2016)国家标准,耕地质量内涵包括了土壤质量、空间地理质量、管理质量和经济质量 4 个方面4。基于此,耕地质量等级调查与评价进入了新的高潮10 11 12。耕地土壤养分是判定耕地质量优劣的重要指标,是作物生长发育所需养分
15、的重要来源,土壤的理化性质、利用方式13、以及外部环境均会影响土壤养分含量与空间分布特征。揭示县域耕地土壤养分空间分布情况,可以及时准确地了解耕地养分现状,对科学合理施肥、激发潜在生产力、提高作物产量与品质和农田土壤养分管理具有重大的实际意义11 14 15。宜章县是种粮、产粮大县,地貌地形复杂,耕地土壤养分与质量空间分布差异性明显。本研究基于第三次全国国土调查采集的 2084 个耕层土壤样品,结合样点立地条件、剖面性状、健康状况、土壤管理与土壤理化性状(耕层质地、pH、土壤容重、土壤有机质、有效磷、速效钾)等 15 个因素,运用普通克里格插值、梅罗指数法、利用特尔菲法和层次分析法等方法,开展
16、宜章县耕地质量等级评价和土壤肥力特Open AccessOpen Access王才仁 DOI:10.12677/hjss.2023.113014 109 土壤科学 征研究,摸清耕地质量的关键障碍因子,以期为宜章县耕地土壤退化治理、耕地质量保护与提升、农业提质增效和可持续发展提供科学依据。2.材料与方法材料与方法 2.1.研究区概况研究区概况 宜章县地处湖南省南端,介于东经 11237351132029,北纬 245338254153,总面积 2118 km2。海拔 1551902 m,属中亚热带南部湿润季风气候区,年均气温 18.3,年均降水量 1487.3 mm,无霜期 292 d 左右,年
17、日照时数 1414.8 h,光、热、水资源丰富,对农、林、牧、渔业多种经营全面发展十分有利。宜章县农用地面积 188,644.22 hm2,占土地总面积的 89.07%,耕地 29,528.12 hm2,其中,水田面积21,683.10hm2,旱地 7845.02 hm2,主要分布在县域中南部。宜章县耕地土壤以潮土、黑色石灰土、红壤、红色石灰土、黄壤、黄棕壤、水稻土与紫色土 8 个土类为主;其中有 14 亚类、46 个土属和土种 101 个。2.2.数据来源数据来源 2.2.1.样点资料样点资料 依托2020年宜章县实施第三次全国国土调查耕地质量等级调查评价项目,共采集2084个耕层土壤样品,
18、主要包括调查样点立地条件、剖面性状、健康状况、土壤管理等基本情况;分析土壤理化性状(耕层质地、pH、土壤容重、土壤有机质、有效磷、速效钾)等指标,以此作为耕地质量等级评价和土壤肥力分析的支撑。2.2.2.图件资料图件资料 第 三 次 全 国 国 土 调 查 的 土 地 利 用 现 状 图 和 行 政 区 划 图 由 中 华 人 民 共 和 国 自 然 资 源 部(https:/ 供,土 壤 图 源 于 测 土 配 方 施 肥 项 目 校 正 后 第 二 次 土 壤 普 查 数 据(http:/ 2.3.1.评价单元确定评价单元确定 采用第三次全国国土调查耕地图斑作为评价的基本单元,叠加土壤类型
19、图后,经过叠加分析与拓扑检查,得到的评价单元总计为 34,749 个。2.3.2.评价单元评价单元 根据技术规范耕地质量等级(GB/33469-2016),宜章县属于长江中下游区南岭丘陵山地农林区,耕地质量等级评价由影响耕地质量的 15 个评价因子综合作用的集成,包括 6 个数值型评价因子:耕地土壤 pH 值、有机质、速效钾、有效磷、容重、有效土层厚度;9 个概念型评价因子:耕地地形部位、土壤质地、质地构型、障碍因素、灌溉能力、排水能力、生物多样性、林网化程度、清洁程度。以调查点位的数据作为基础字段,采用一点代面方法赋值概念型评价因子到评价单元,利用反距离插值方法赋值数值型评价因子到评价单元,
20、建立耕地质量基础属性信息数据库。2.3.3.耕地质量等级确定方法耕地质量等级确定方法 按内梅罗指数判断耕地清洁程度,利用特尔菲法和层次分析法确定各指标隶属度及权重,采用累加法计算每个耕地评价单元的综合耕地质量指数,公式为:iiIFIWF=式中:IFI 为耕地质量评价综合指数;Fi 为第 i 个因子的隶属度;Wi 为第 i 个因子的组合权重。具体的运算均在县域耕地资源信息系统中,通过累积频率曲线法将宜章县耕地质量分为 10 级,经过王才仁 DOI:10.12677/hjss.2023.113014 110 土壤科学 系统运算后得出耕地质量评价等级。2.4.土壤肥力特征分析土壤肥力特征分析 参照农
21、业农村部耕地质量监测保护中心关于完善省级耕地质量监测指标分级标准的通知(耕地监测便函20196 号)文件中长江中下游耕地质量监测指标分级标准(表 1),进行数据统计、整理与分析。Table 1.Classification standard of cultivated land quality monitoring index in the middle and lower reaches of the Yangtze River 表表 1.长江中下游区耕地质量监测指标分级标准 指标 单位 一级(高)二级(较高)三级(中)四级(较低)五级(低)pH/6.57.5 5.56.5 7.58.5 4
22、.55.5 8.5,4.5 有机质 g/kg 35 2535 1525 1015 10 有效磷 mg/kg 35 2535 1525 1015 10 速效钾 mg/kg 150 125150 100125 75100 75 2.5.数据统计数据统计 采用 Excel 2016 对实验数据进行整理、计算和表格的绘制;在 ArcGIS 10.7 软件利用克里金插值法绘制土壤肥力指标空间分布图。3.结果与分析结果与分析 3.1.耕地质量等级评价结果耕地质量等级评价结果 3.1.1.耕地质量等级分布及其特征耕地质量等级分布及其特征 宜章县耕地总面积为 29,528.11 hm2,根据耕地质量等级评价方
23、法显示宜章县一至十等地均有分布(表2,图 1),耕地质量加权平均等级为 4.91。其中,一至三等地是宜章县耕地质量较优的耕地,即高产耕地,面积为 9198.88 hm2,占全县耕地总面积的 31.16%,主要分布于五岭镇、梅田镇、黄沙镇、一六镇与天塘镇(表 3),分布在丘陵中部、丘陵下部和山地坡下地形上,土壤类型均为水稻土,土地利用方式均为水田,质地构型以上松下紧型、海绵型、紧实型为主,灌溉、排水能力多处于充分满足和满足程度,有效土层厚度均 80 cm,土壤酸碱度呈弱酸性至弱碱性,土壤有机质、有效磷、速效钾含量均处于较高水平。四至六等地是宜章县耕地质量为中上等水平,即中产耕地,面积为 12,8
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