许旺旺，马倩倩，蔡立群

(甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070)

耕地是人类赖以生存和发展的根柢，是不可再生的重要资源[1]。耕地质量的好坏和数量的多少，直接影响耕地产出水准及农产品质量的农业综合生产能力。因此必须要搞清楚耕地的质量近况和土壤的健康状况,并进行耕地质量评价[2]。近年来，随着全球气候的变化，靖远县年际间降水量呈逐年减少的趋势，除了有灌溉条件的耕地之外，旱作区干旱程度日益加剧。本文以靖远县耕地为研究对象，根据农业农村部下发的关于《耕地质量调查监测与评价办法》(农业部2016年第2号)和《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)[3]的要求，对2018年耕地质量等级监测点位数据和耕地质量评价数据库进行系统的分析和研究，利用县域耕地资源管理信息系统4.3[4]，对靖远县耕地质量进行综合评价[5-6]，旨在摸清靖远县耕地质量的各项指标状况，为提高农业综合生产能力提供可行性建议。

1 研究区域概况和评价方法

1.1 研究区概况

甘肃省白银市靖远县地处陇西黄土高原与蒙新高原交汇地带，黄河流经境内154 km，沟壑纵横，川塬交错，起伏较大，以黄土沟壑和黄土梁峁丘陵为主，地势由东南向西北倾斜[7]。海拔在1 279～3 017 m，水热同季，光照充足，干旱少雨，年均降水量240 mm左右，降水时空分布极不均匀；年平均气温9.9℃，≥0 ℃的年活动积温和≥10℃的年有效积温分别为3 224℃、2 880℃，年平均无霜期143 d，年日照时数2 691 h，总辐射量147.36 kJ/cm2，是典型的温带季风型气候。靖远县水资源贫乏，黄河、祖历河相对于四周地形较低，地下水的补给来源主要是天然降水入渗。全县共有耕地10.11万hm2。其中，山地3.66万hm2，源地0.33万hm2，川地3.67万hm2。在耕地中，梯田3.17万hm2，砂田1.33万hm2，沟坝地0.116万hm2，条田1.03万hm2。现有水地有效面积3.11万hm2，水地保灌面积2.59万hm2，60%以上的耕地为旱地。全县重点保护农田1.87万hm2[8]。

靖远县土壤类型共分6个土类，37个土种，主要土类是灌淤土类、潮土类、盐土类、灰钙土类、栗钙土类、灰褐土类[9]。

1.2 评价方法与步骤

靖远县耕地质量等级评价是依据《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)，在对耕地的立地条件、养分状况、耕层理化性状、剖面性状、健康状况进行分析的基础上，充分利用县域耕地资源管理信息系统4.3，通过空间分析、层次分析、综合指数等方法[10-12]，对耕地质量进行综合评价。评价具体步骤如下：

1.2.1 资料收集与整理 评价收集野外调查资料、测试化验分析资料、基础图件资料、统计资料和其他资料等[13]。其中，野外调查资料包括靖远县的地理位置、自然条件、生产条件、土壤剖面性状等；测试化验分析资料包括土壤有机质、pH及土壤大、中、微量元素和重金属元素等；统计资料包括靖远年鉴[14]；其他资料包括第二次土壤普查相关资料、高标准农田建设资料、水利区划相关资料、耕地质量监测点数据资料及历年相关田间试验资料等。

1.2.2 数据的采集与处理 在进行样点布设时，通过土壤图、耕地利用现状图和行政区划图[15]叠加形成评价单元，根据评价单元的数量、面积、土壤类型、种植制度、种植作物类型、产量水平，同时充分考虑点位的均匀性，最终确定采样点的地理位置，标注形成采样点位图。

全县总计采集土样203个，其中土壤耕地质量调查土样190个，长期定位监测点土样13个，分布在全县18个乡镇，大致按照每667 hm2布设1个样点的标准进行布点，采样深度0～20 cm、采样路线“S”型或“梅花”型[5]、样品数量1 kg，并采用GPS定位，记录经纬度。样品检测依据《耕地质量等级》(GB/T33469-2016)、《土壤检测》(NY/T1121)等现行有效标准开展土壤样品检测工作。

1.2.3 数据库建设 包括空间数据库与属性数据库建设。空间数据库包括道路、水系、采样点点位图、评价单元图、土壤图、行政区划图等。道路、水系通过耕地利用现状图提取；土壤图通过扫描纸质土壤图件拼接校准后矢量化；评价单元图通过耕地利用现状图、行政区划图、土壤图叠加形成；采样点点位图通过野外调查采样数据表中的经纬度坐标生成。属性数据库包括调查检测属性数据表、耕地利用现状属性数据表、行政编码表、交通道路属性数据表等。通过分类整理后，以编码的形式进行管理。

1.2.4 评价单元划分与数据获取 根据因素差异性、相似性和边界完整性原则[15]，采用土壤图、耕地利用现状图和靖远县行政区划图的组合叠加方法划分评价单元，科学获取评价单元数据。对土壤养分含量等定量数据，采用空间插值方法[16]，将点位数据转化为栅格数据叠加到评价单元图上，获取各单元数据信息；对灌溉能力等定性因子，采用以点带面方法，将点位中的属性连入评价单元图；地貌类型等专题图形式的因子，则直接将专题图与评价单元图进行叠加，获取相应数据。本次在土壤图、耕地利用现状图和靖远县行政区划图叠加求交得到的管理单元的基础上[17]，考虑到系统的运行效率和管理单元的破碎程度，将面积小于5 000 m2的小多边形与其相邻的单元进行合并，得到了靖远县耕地资源管理单元图，共生成2.353 3万个管理单元。

1.2.5 评价指标权重确定 根据指标选取的原则，引用黄土高原区耕地质量等级的评价标准，针对靖远县耕地质量评价的要求和特点，建立目标层、准则层、指标层三个层次结构。目标层(A层)即耕地质量，准则层(B层)包括土壤管理、立地条件、养分状况、耕层理化性状、剖面性状、健康状况，指标层(C层)即16个评价指标(表1)。应用特尔斐法与层次分析法相结合的方法确定靖远县指标权重(表2)[18]。

1.2.6 评价因子的标准化处理 隶属函数类型包括概念型、戒上型、戒下型、峰型、直线型等5类函数[19]。对概念型数据，直接采用特尔斐法给出隶属度(表3～12)。

对其他数值型数据，应用特尔菲法评估各参评指标等级数值对耕地质量及作物生长的影响，确定其对应的隶属度，在此基础上绘制各指标两组数据的散点图并模拟曲线[12]，得到各参评指标等级数值与隶属度关系方程，从而构建各参评指标隶属函数(表13)。

表1 靖远县耕地质量等级评价层次结构

表2 靖远县耕地质量等级评价指标权重

1.2.7 耕地地力的综合评价 根据《耕地质量等级》(GB/T33469-2016)，采用累加法计算各评价单元的耕地质量综合指数[20]。耕地质量综合指数计算公式为：

IFI=∑(Fi×Ci)

表3 评定区地形部位隶属度

表4 评定区农田林网化隶属度

表5 评定区质地构型隶属度

表6 评定区障碍因素隶属度

表7 评定区耕地质层隶属度

表8 评定区盐渍化程度隶属度

表9 评定区生物多样性隶属度

表10 评定区清洁程度隶属度

表11 评定区灌溉能力隶属度

表12 评定区排水能力隶属度

表13 靖远县耕地质量等级评价函数型指标及其隶属函数

式中：IFI——耕地质量综合指数；Fi——第i个评价指标的隶属度；Ci——第i个评价指标的组合权重。

采用等距离法将耕地质量划分为十个等级。按照靖远县耕地质量等级划分标准，靖远县IFI值在三至十等地之间，并靖远县耕地质量区域评价结果进行了集中审查，通过产量验证、对比验证、专家验证与实地验证相结合方式验证评价结果，确保耕地质量等级结果数据科学准确、符合地方实际。靖远县耕地地力等级标准详见表14。

表14 靖远县耕地地力等级标准

2 评价结果及分析

2.1 靖远县耕地质量等级分析

依据评价结果可得，靖远县耕地质量等级调查评价面积为135 407.66 hm2(表15)，靖远县耕地质量等级由高到低依次为三等至十等(图1)。采用耕地质量等级面积加权法，计算得到靖远县耕地质量平均等级为7.64等。评价为三等地的耕地面积为1 337.41 hm2，占靖远县评价耕地总面积的0.99%。主要分布在北湾、东湾等镇。评价为四等地的耕地面积为3 167.59 hm2，占靖远县评价耕地总面积的2.34%。主要分布在东湾、糜滩、三滩、双龙等镇。三、四等地主要集中在南面，耕地利用类型以菜地、其他水浇地、灌溉水田、水浇地、砂田等为主，土壤类型以靖远县最好的土类灌淤土为主，灌溉能力为充分满足和满足，排水能力为满足。施肥水平高，是耕作土壤中质量较好的土壤资源类型，无障碍因素，适宜种植多种粮食作物和经济作物。

图1 靖远县各乡镇耕地质量等级分布图Fig.1 Distribution map of cultivated land quality grade of each township in Jingyuan County

评价为五等地的耕地面积为5 241.1 hm2，占3.87%。主要分布在北湾、大芦、东湾、糜滩、乌兰等镇。评价为六等的耕地面积为13 955.65 hm2，占10.31%。主要分布在北滩、北湾、大芦、东升、刘川等镇。五、六等地主要耕地利用类型主要以旱沟坝地、旱砂田、山旱地、水浇地砂田等为主，土壤类型以潮土、灰钙土、灰褐土为主，灌溉能力满足，排水能力满足，有少许瘠薄地存在，耕层土壤熟化度高，营养物质丰富，质地适中，通透性好的特性，是靖远县具有较高生产潜力的土壤。

评价为七等的耕地面积为21 563.33 hm2，占15.92%。分布在北滩、高湾、刘川、五合镇和若笠乡等地。评价为八等的耕地面积为56 261.62 hm2，占41.55%。主要分布在北滩、大芦、东升、高湾、五合镇和若笠、永新乡等地。七、八等地在全县分布最多主要以菜地、其他水浇地、旱地梯田、旱沟坝地、旱砂田、山旱地、水浇地砂田和塬旱地为主，土壤类型以灰钙土、潮土、盐土、栗钙土为主，灌溉能力为基本满足和不满足，排水能力为充分满足和满足，有少量耕地存在瘠薄和盐碱地。熟化度低，肥力低，属于较低产土壤。

评价为九等的耕地面积为31 835.52hm2，占23.51%。主要分布在北滩、东升、五合镇和靖安、若笠、永新乡等地。评价为十等的耕地面积为2 045.44 hm2，占1.51%。主要分布在北滩、东升、五合镇和靖安乡等地。九、十等地主要集中在北面和南面下半部，以川旱地、旱地梯田、旱沟坝地、旱砂田、水浇地梯田、塬旱地为主，土壤类型以灰钙土、盐土、栗钙土为主，灌溉能力为不满足，排水能力为充分满足，盐碱地面积大，水土流失严重，而且土壤耕层薄，肥力低下，属于低产田土壤。

表15 靖远县耕地质量等级的行政区域分布与比例

2.2 靖远县耕地主要养分空间分布特征分析

2.2.1 靖远县耕地不同地力等级的主要养分特征分析 靖远县耕地土壤有机质平均值为11.41 g/kg(表16)，三等地含量最高，为14.78 g/kg，九等地含量最低，为9.89 g/kg。从三等地到十等地有机质平均含量逐渐降低，但是有机质含量下降幅度不是太大。土壤全氮平均值为0.70 g/kg，三等地含量最高，为0.89 g/kg，九等地含量最低为0.60 g/kg，全县氮元素缺乏，三到七等地含量较低，八到十等地氮元素含量低。土壤有效磷平均值为16.55 mg/kg，三等地含量最高，为33.30 mg/kg，九等地含量最低，为11.57 mg/kg。三到六等地含量较高，七到十等地含量较低，分布较为明显。土壤速效钾平均值为178.03 mg/kg，十等地含量最高，为184.76 mg/kg，三等地含量最低139.62 mg/kg。其中三等地含钾较低，其他等地含量均中等。

表16 靖远县各等级耕地土壤养分主要性状的平均含量和分级水平

2.2.2 靖远县不同行政区域的耕地主要养分特征分析 靖远县各乡镇耕层土壤有机质含量属于中等水准，全县范围内东湾镇有机质含量最高，为15.27 g/kg，属于较高水平；永新乡有机质含量最低，为9.63 g/kg，属于较低水平。从分布频率看，有机质含量主要集中在10～15 g/kg，面积为95 896.74 hm2，面积占比达70.82%。靖远县全氮含量普遍偏低，平堡镇和三滩镇全氮含量最高，为0.94 g/kg，属于较低水平；永新乡全氮含量最低，为0.58 g/kg，属于低水平。从分布频率看，全氮含量主要集中在≤0.75 g/kg，面积为90 175.34 hm2，面积占比达66.60%。有效磷含量属于中等水平，北湾镇有效磷含量最高，为33.11 mg/kg，属于较高水平；靖安乡有效磷含量最低，为9.44 mg/kg，属较低水平。从分布频率看，有效磷含量主要集中在5～15 mg/kg，面积为70 210.21 hm2，面积占比51.85%。速效钾含量属中等水平，北滩镇速效钾含量最高，为198.66 mg/kg，属中等水平；平堡镇速效钾含量最低，为140.80 mg/kg，属较低水平。从分布频率看，速效钾含量主要集中在150～200 mg/kg，面积为85 152.76 hm2，面积占比达62.89%。

表17 靖远县各乡镇耕层土壤主要养分的平均含量和分级水平

3 结论与讨论

本次评价以靖远县耕地为研究对象，依据《耕地质量等级》国家标准(GB/T33469-2016)，运用县域耕地资源管理信息系统建立耕地质量等级信息系统[21]，在对耕地的立地条件、养分状况、耕层理化性状、剖面性状、健康状况进行分析的基础上，充分利用地理信息系统(GIS)技术，通过空间分析、层次分析、综合指数等方法，对耕地地力、土壤健康状况进行了综合评价，较准确的反映了耕地地力的空间差异，并提高了耕地地力评价结果的精度。

(1)靖远县的耕地主要集中在七、八、九等地。其中以八等地的耕地最多。靖远县耕地受地貌、地形和水文地质条件影响，等级高低出现了明显的区域分布规律。旱地，砂田是该区主要的地类。灌溉能力满足，排水能力充分满足，各等级地中灰钙土分布最广，这也是该区水土流失的主要原因，需进行水土保持、合理施用肥料、采取生态和工程相结合的办法改造坡耕地。

(2)从三等地到十等地，耕地的主要利用类型由菜田，水田逐渐向砂地和旱地过渡，低等级地中灰钙土和栗钙土分布面积较多，面积占比为86.35%，8.23%。灌溉能力多为基本满足与不满足，但是排水能力充分满足，障碍因素主要以盐碱地为主。低等级地水土流失严重，盐碱地面积较大。可以通过开沟排水，开塘养鱼，植树等方法对土壤进行改良。

(3)靖远县有机质，有效磷，速效钾平均含量分别为11.41 g/kg、16.55 mg/kg、178.03 mg/kg，平均属于中等水平。三等地有机质，有效磷含量较为丰富，九等地则最差。东湾、三滩、北湾、北滩等镇耕地的主要养分含量较高，五合镇、永新和靖安乡等地耕地的主要养分含量较低，可以实行秸秆直接还田或过腹还田，增施有机肥料，以提高有机质，有效磷和速效钾的含量。但是全县耕地全氮的含量很低，平均含量只有0.70 g/kg，需通过科学合理施肥、耕作、浇灌等人为措施进行调控，发挥土壤氮素的潜在作物营养功能。靖远县的耕地土壤养分，具有明显的地带性差异和地区性差异，也有明显的土壤类型差异。

4 建议

1)靖远县中低产田面积大，分布广，障碍因素有干旱，瘠薄，盐碱地。可以通过整修梯田，营造水土保持林，发展耐旱耐土壤瘠贫作物；种植耐碱作物，深翻耕作措施、配方施肥，发展经济林，实行多种经营，增加收入。

(2)靖远县水土流失严重，土壤大部分为黄土母质上发育的土壤，全氮含量少，抗侵蚀能力差，自然植被覆盖率低，干旱少雨。可以通过种草种树，平田整地，起高垫低等措施改善自然生态环境，防止水土流失。

(3)靖远县土壤主要养分的含量中等，在大力推广有机无机配合、秸杆还田、复种绿肥、高茬收割、增施磷肥、氮磷配施等旱作农业技术的同时，合理施用化肥，协调氮、磷、钾比例，适量补施微肥，根据不同作物的需肥特点，研制出适宜靖远县作物的化肥。