叶达+吴克宁+赵华甫+李志洪+魏洪斌+高星

摘要：提升耕地质量是切实维护国家粮食安全的重要举措。利用吉林省农安县农用地分等工作获得的数据，确定影响研究区耕地质量等级的土壤限制因子，探索对应的土壤改良方法并判定不同限制因子组合区土壤限制因子改良后的耕地质量等级，分析不同限制因子组合区土壤改良对耕地质量等级提升的效果。结果表明：通过对农安县不同限制因子组合典型试验区存在的土壤有机质含量、剖面构型、盐渍化程度和土壤酸化程度4个土壤限制因子的改良，国家自然等指数最高可提升1个等级，国家利用等指数最高可提升1个等级，最大提升效果可将国家自然等指数从 1 649.31 提升至2 340.59，将国家利用等指数从1 017.80提升至1 208.38，土壤限制因子改良对提升耕地质量具有重要作用。

关键词：土壤改良；耕地质量；不同限制强度区；土地整治；农安县

中图分类号： F323.211

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0427-03

粮食安全问题一直是全社会关注的重大问题。我国人多地少，耕地资源稀缺，后备资源匮乏，工业化、城镇化的快速发展还将占用大量耕地。稳定耕地数量、提升耕地质量、挖掘产能潜力是破解耕地保护难题、确保国家粮食安全的有效方法[1]。土壤作为组成土地的自然要素之一，是植物生长的基地。作物生长需要的具体条件虽然各有不同，但除阳光外，其余的条件全部或部分是由土壤供给的[2]。《农用地分等规程》（TD/T 1004—2003）所推荐的13个农用地分等因素中有9个与土壤直接相关，可见土壤对耕地质量有着显著的影响[3]。长期以来，我国的耕地整治和基本农田建设多关注于田水路林村等方面，缺乏对耕地不良土壤性质的有效改良措施，使得整治后的耕地质量并没有明显提高[4-6]。何冠谛等在喀斯特地区进行的土地整治研究对土壤有所涉及，但偏重于土壤调查[2]。黄河等在土地整治中引入农用地分等定级成果，提出了在可持续发展条件下提高耕地基础地力的主要措施[7-8]。张德才等应用5年耕地土壤定位监测取得的数据，对作物产量、肥料施用和土壤主要养分属性状况等进行分析，提出了一些改良土壤的途径[9]。吴金华等结合陕西省神木县农用地分等定级成果，分析相关因素对土地等级的影响，提出土地整治的重点方向和主要工程内容[10]。而全国土地整治规划提出要将耕地质量提升一个利用等级，因此，探索针对不同土壤限制因子的改良方法，明晰不同限制因子组合区土壤限制因子改良对耕地质量等级提升的影响，进而为转变耕地整治模式、提升耕地生产力、提高粮食产量提供思路和方法上的借鉴，符合中国土地整治的基本方向，有助于维护国家粮食安全[4，11-14]。

1 研究区概况及典型试验区确定

1.1 研究区概况

农安县隶属吉林省长春市（124°31′～125°45′E，43°55′～44°55′N），位于长春市西北约60 km的松辽平原腹地，目前建成区20 km2，常住人口23.2万人，初具中等城市规模。全县总人口120万，其中农业人口90万。根据2011年农安县土地变更调查，全县农用地面积436 183.68 hm2，耕地面积 390 160.21 hm2。农安县耕地等级（利用等）分布表现为高等地和低等地少，代表较优效益的中上水平的利用等级较多。其中9等地最多，10和8等地数量相当，这3个等级的面积之和为367 718.17 hm2，占全县耕地的94.24%。研究数据主要来源于农安县农用地分等工作以及农安县耕地质量等级成果补充完善工作（图1）。

1.2 典型试验区确定

为便于进行土壤限制因子改良对耕地质量等级影响的对比分析，根据各区域的耕地质量状况，从农安县选取了4个质量状况相似、耕地面积较大且在土壤限制因子方面有所不同的耕地田块作为试验区进行土壤限制因子改良，并判定其改良后的耕地质量等级（图2）。

试验区均一年一熟，基准作物为水稻。Ⅰ号试验区位于农安县西北部的西林村，存在剖面构型、土壤有机质含量和土壤酸化程度3个土壤限制因子。Ⅱ号试验区位于农安县西南部的永久村，存在盐渍化程度、土壤有机质含量和土壤酸化程度3个土壤限制因子。Ⅲ号试验区位于农安县中部东北方向的成家村，存在土壤有机质含量单一土壤限制因子。Ⅳ号试验区位于农安县东南部的东风村，无明显的土壤限制因子（表1）。

2 研究技术方法

2.1 研究技术路线

农用地分等指标及分等过程较好地体现了土地生产力形成的机理，依据农用地分等成果来衡量耕地的质量，能够客观地揭示耕地生产力，理清土壤因素对土地生产能力的影响，明确土壤限制因子改良的实际作用效果，为耕地保护、 耕地整理及保障国家粮食安全提供科学依据。农用地分等有 3 个层次的评价成果，即自然质量等、利用等和经济等。土壤限制因子改良直接影响自然质量等，而利用等体现实际生产能力，因此，本研究选取国家自然质量等和国家利用等作为衡量土壤限制因子改良对耕地质量提升效果的指标，首先通过对农安县耕地质量情况的调查分析选择典型试验区，再确定此试验区影响耕地质量等级的土壤限制因子，并提出针对各个土壤限制因子的改良措施。对不同土壤限制因子组合区进行相应改良后，根据农安县农用地分等流程再对其进行分等评价，以此评判试验区改良后的耕地质量情况。最后通过对比分析，揭示在不同土壤限制因子组合区，土壤限制因子改良对耕地质量提升的影响。

2.2 耕地质量等级转换模型

在判别改良后耕地的质量等级时，为使评价结果全国可比，需对评价县级成果进行国家级转换。按照省等与国家等转换关系，将农安县计算的自然质量等和利用等结果对应转换为国家级自然质量等指数和利用等指数，并依据规定隔断划分出国家级农安县耕地自然质量等级和利用等级。按照农用地分等工作中确定的吉林省农用地等指数与标准粮产量的回归方程，确定农安县耕地省级等指数向国家级等指数平衡转换模型为：

依据等指数平衡转换规则，计算汇总单元的国家级等指数，按照400分的等间距确定国家级自然等，按照200分的等间距确定国家级利用等。并按要求转换成1等地最优、15等最差的表示方式，即按区间划分得到的15等表述为1等，按区间划分得到的1等表述为15等。

2.3 不同限制强度区改良模式设计

根据《农用地分等规程》中关于吉林省农用地分等工作推荐因素的规定及宿庆瑞等提出的土壤限制因子筛选方法，结合农安县农用地分等成果，确定试验区存在的耕地质量土壤限制因子为土壤有机质含量、剖面构型、酸化程度、盐渍化程度[3，15]。对4个试验区所存在的土壤限制因子，提出相应的改良方法并进行改良，借此对比分析在不同限制因子组合区土壤限制因子改良对耕地质量等级提升的影响。探索多限制因子组合区及单因子、无强限制因子区土壤限制因子改良对耕地质量等级提升的影响。多限制因子组合区改良指对存在的多个土壤限制因子，如Ⅰ、Ⅱ号试验区存在的3个限制因子全部进行改良；单限制因子区改良指对存在单个土壤限制因子，如对Ⅲ号试验区存在的单一限制因子进行改良；无强限制因子区改良指对所存在的不明显土壤限制因子，如Ⅳ号试验区仅存在的土壤有机质含量这一弱限制因子进行改良（表2）。

3 改良效果分析

通过对比分析试验区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的改良情况，可以明晰在不同限制因子组合区土壤限制因子改良对耕地质量等级的影响。分析可知：（1）在存在多个强烈土壤限制因子地区进行土壤改良对耕地质量等级的提升效果显著。试验区Ⅰ、Ⅱ的耕地质量国家自然等与国家利用等均有提高。（2）在存在单个强烈土壤限制因子地区进行土壤改良能有效提高耕地的质量水平。尽管试验区Ⅲ改良后国家利用等未变化，仅国家自然等上升了1个等级，但其耕地质量国家自然等指数与国家利用等指数明显提高。（3）在不存在强烈土壤限制因子地区进行土壤改良虽然对耕地质量有所提升，但效果并不明显。试验区Ⅳ改良后耕地质量国家自然等与国家利用等均没有变化，且国家自然等指数与国家利用等指数提升的幅度也并不大（表3）。

4 结论与讨论

（1）在不同限制因子组合区，土壤限制因子改良对耕地质量等级的影响程度不同。在存在多个强限制程度土壤限制因子地区，土壤限制因子改良往往能直接提升耕地质量等级，对提升耕地质量效果显著；在存在单个强限制强度土壤限制因子地区，耕地质量等级是否提升取决于改良的土壤限制因子的具体限制强度及其在耕地等级评定中所占的权重，能在一定程度上提升耕地的质量水平；在不存在强限制程度土壤限制因子地区，土壤限制因子改良往往不能直接提升耕地质量等级，对提高耕地质量的效果比较有限。（2）对农安县典型试验区存在的土壤有机质含量、剖面构型、盐渍化程度和土壤酸化程度4个土壤限制因子提出了针对性的改良措施，并在不同限制强度区进行相应改良，国家自然等最高提升1个等级，国家利用等最高提升1个等级，最大提升效果将国家自然等指数从1 649.31提升至2 340.59，将国家利用等指数从1 017.80提升至1 208.38。（3）根据东北地区农用地分等国家利用等指数和标准产量间的关系，本研究的最大提升效果经计算可转化为标准粮产量从 12 434.91 kg/hm2 提高至14 338.73 kg/hm2，增产1 903.82 kg/hm2，增产率达到 15.31%。2012年，中国粮食总产量为5.9亿 t，粮食进口 8 000万t[3-4]，若考虑同样增产15.31%，则可实现粮食增产 9 032.9万t，实现粮食完全自给[16]。（4）作为研究对象的吉林省农安县，在其农用地分等评价因子体系中共有7个评价因子，其中6个为土壤限制因子。因此，农安县的耕地质量等级与土壤质量状况有极密切的联系，相较于部分不以土壤质量状况为主决定耕地质量等级的地区，本研究可能不具有典型性。（5）在进行以土壤限制因子改良为主的耕地整治规划设计时，应充分考虑项目区耕地土壤限制因子的限制强度及强限制因子的数量，并从实际出发统筹考虑项目预算，确定合理的投入水平，以期制定出合理高效科学的能够提升地力，提高粮食产能，符合社会、经济、生态效益的耕地整治规划方案，本研究对这些方面的考虑还不够全面，可能对现实意义造成一定影响。

参考文献：

[1]廖炳良. 关于国家粮食安全的思考与建议[J]. 江苏农业科学2007（5）：1-8.

[2]何冠谛，林昌虎，熊源新，等. 喀斯特山区农用地整治项目区土壤调查及改良利用措施[J]. 天津农业科学，2014，20（7）：83-90.

[3]Bouma J，Droogers P. A procedure to derive land quality indicators for sustainable agricultural production[J]. Geoderma，1998，85（1）：103-110.

[4]胡 甜，鞠正山，周 伟. 我国土地整治研究现状及发展趋势[J]. 国土资源科技管理，2014，31（4）：22-28.

[5]牛海鹏. 河南省整治后耕地质量标准构建[J]. 水土保持研究，2007，14（5）：331-335.

[6]刘文平，宇振荣，郧文聚，等. 土地整治过程中农田防护林的生态景观设计[J]. 农业工程学报，2012，28（18）：233-240.

[7]黄 河. GIS支持下的莆田县耕地基础地力评价与可持续利用对策[J]. 福建农林大学学报：自然科学版，2004，32（2）：245-249.

[8]徐志平. 福建省耕地基础地力评价及可持续利用对策 [J]. 福建农业学报，2003，18（3）：134-138.

[9]张德才，罗 颖，刘 涛. 湖北省主要耕地土壤地力监测结果分析及对策[J]. 湖北农业科学，2004（3）：53-55.

[10]吴金华，吴国栋. 农用地分等定级成果在土地开发整理中的应用研究——以陕西省神木县为例[J]. 新西部，2007（2）：10-11.

[11]吴克宁，赵 执，赵华甫. 耕地等级质量提升的途径[J]. 中国土地，2013（8）：48-49.

[12]毛志刚，谷孝鸿，刘金娥，等. 盐城海滨盐沼湿地及围垦农田的土壤质量演变[J]. 应用生态学报，2010，21（8）：1986-1992.

[13]郭 豪，宋鹏飞，黄 翯，等. 土壤改良剂对酸性土壤改良效应和烤烟产量、质量的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（6）：95-98.

[14]樊 军，郝明德，王永功. 旱地长期轮作施肥对土壤肥力影响的定位研究[J]. 水土保持研究，2003，10（1）：31-36.

[15]宿庆瑞，迟凤琴，邢 哲. 黑龙江省几种主要耕地土壤肥力限制因素的数学分析与筛选[J]. 国土与自然资源研究，1995（3）：31-33.

[16]吴克宁，程先军，黄 勤，等. 基于分等成果的农用地综合生产能力[J]. 农业工程学报，2008，24（11）：51-55.罗 鼎，熊康宁，王恒松，等. 喀斯特山地不同类型植物篱的减流减沙作用[J]. 江苏农业科学，2016，44（4）：430-435.