通辽市耕地地力评价及养分分析

纪凤辉;侯迷红;葛海峰;刘桂华;姚锦秋;陈晓爽

【摘 要】以通辽市耕地为评价对象,基于GIS技术,将通辽市行政区划图、地貌类型图、土壤图以及土地利用现状图4种图件叠加而成的图斑作为评价单元,结合通辽市实际情况,选取立地条件、气象条件、剖面性状和状况等4个方面的12个指标作为耕地地力评价因子,采用层次分析法与模糊数学理论确定各评价因子权重和隶属度,计算地力综合指数,按照累积曲线法,将通辽市耕地划分为5个等级,并对耕地等级及其养分状况进行了分析.结果表明,一级地148235.27 hm2,占耕地总面积的11.00%;二级地346662.33 hm2,占耕地总面积的25.73%;三级地287693.46 hm2,占耕地总面积的21.35%;四级地300719.55 hm2,占耕地总面积的22.32%,五级地2037.75 hm2,占耕地总面积的19.60%.从通辽市耕地养分状况来看,整体偏碱,各种养分含量总体处于中等偏下水平.

【期刊名称】《内蒙古民族大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2017(032)005 【总页数】8页(P429-436)

【关键词】耕地地力评价;耕地地力综合指数;土壤养分 【作 者】纪凤辉;侯迷红;葛海峰;刘桂华;姚锦秋;陈晓爽

【作者单位】内蒙古民族大学农学院,内蒙古通辽028043;通辽市土壤肥料工作站,内蒙古通辽028000;内蒙古民族大学农学院,内蒙古通辽028043;通辽市土壤肥料工作站,内蒙古通辽028000;通辽市土壤肥料工作站,内蒙古通辽028000;通辽市土壤肥料工作站,内蒙古通辽028000;通辽市土壤肥料工作站,内蒙古通辽028000

【正文语种】中 文 【中图分类】S158.2

耕地地力是指在一特定区域内的特定土壤类型上，立足于耕地自身情况，针对地力建设与土壤改良目标确定的地力要素总和〔1〕.耕地地力评价是指耕地用于一定方式，在各种自然要素相互作用下所表现出来的潜在生产能力〔2-3〕.耕地地力评价是高土地生产力和效率的基础性工作，准确评价，能促进土地资源合理有效利用，特别是很好地应用在中低产田上，对改良土壤和培肥地力、防止土壤退化、提高农作物单产均有重要意义〔4-5〕.随着全国耕地地力评价工作的开展，很多学者在耕地地力评价方面进行了探索和研究〔6-8〕，实现了耕地地力评价工作的自动化、定量化和多元化〔9-11〕.近几年，从不同地理地貌或不同农用地利用类型进行了耕地地力针对性评价研究工作〔12-22〕.通辽市位于内蒙古自治区东部，松辽平原西端，辽河平原腹地，地处北纬42°15′～45°41′、东经119°15′～123°43′之间，总面积5953500 hm2，是世界三大黑土区之一，是东北黑土区和世界三大黄金玉米带之一，是东北玉米带的重要组成部分，是国家重要的粮食生产基地，享有“内蒙古粮仓”之美誉.地貌类型主要是由西辽河及其支流联合形成的冲积平原，土壤类型以草甸土、风沙土为主，总土地面积5886150 hm2，耕地面积134.73万hm2，全市总人口319万人，其中农业人口199万，是典型的农业地级市.现对通辽市耕地进行地力评价，摸清该地区耕地质量状况，为今后耕地地力提升和耕地资源管理保护提供指导和支持.

基础资料主要包括图件空间数据和属性数据2部分.图件资料有土壤图（1：25万）、土地利用现状图（1：10万）、行政区划图（1：10万）、地貌类型图（1：10万）.运用ArcGIS对行政区划图、地貌类型图、土壤图以及土地利用现状图4种图件叠加裁剪获取评价单元.属性数据包括行政界线、地貌类型、坡度、成土母

质、有效土层厚度、质地构型、土地利用现状、线状河流、堤坝、渠道、田坎、交通道路及附属设施、土壤测试分析结果、耕地灌溉保证率、年降水量、≥10℃积温等，先由人工录入Excel表格后导入数据库.

根据确定耕地地力评价指标遵循的原则，聘请内蒙古自治区、通辽市、各旗县农业方面的11位专家组成专家组，自全国耕地地力评价的指标体系框架中选择适合当地的、对耕地地力影响较大的、在时间序列上相对稳定性的、与评价区域大小有密切关系的指标，经过专家技术组会议，确定耕地的立地条件、气象条件、剖面性状和理化性状等4个方面的12个因素作为评价指标，形成适合通辽市的耕地地力评价指标体系.

耕地评价指标确定后，建立空间数据库.收集通辽市1：25万的土壤图、1：10万的土地利用现状图、1：10万的耕地灌溉保证率、≥10℃积温图、地貌类型图、年降水量图等进行图形矢量化，利用ArcGIS拓扑检查功能对矢量好的图层进行拓扑检查，利用工具箱模块和实际情况对小图斑进行合并，最后储存为shape格式作为空间数据库.

评价指标体系确定后，对获取的评价指标数据进行无量纲化处理.定量化的数据类型利用模糊数学方法，依据各个因素对耕地地力影响的大小建立隶属函数，获得各因素隶属度，对于非定量因子，即定性指标，则直接通过多个专家打分，取平均值的方法获得.隶属度值范围为0～1，如果完全符合则为1，完全不符合时则为0，部分符合则取0～1之间的一个值.指标分级中的专家打分范围也是设定为0～1.此次评价指标12个评价因素与耕地地力之间的关系有戒上型和概念型2种不同类型的隶属函数.其中，戒上型的为有效磷含量和有机质含量，其他10个为概念型，经专家依据各评价指标和耕地地力之间的相关性，根据经验直接给出隶属度（见表1，表2，表3）.

此次通辽市耕地地力评价利用层次分析法和模糊评价法计算各评价因素的权重，首

先请专家对各层次的重要性给出量化值，然后结合层次分析法，构建判断矩阵，得到各评价指标的组合权重（表4）.

利用层次分析法和模糊评价法计算各评价因素的权重和评价评语，在耕地资源管理信息系统支持下，把评价单元图作为基础，采用加法模型计算耕地地力评价综合指数.公式为：

IFI=∑FiCi（i=1，2，3，…，m）

式中，IFI（Integrated Fertility Index）表示地力综合指数，Fi表示第i个因素评语（隶属度），Ci表示第i个因素的组合权重.

利用样点数和耕地地力评价综合指数制作累积频率曲线图，依据样点分布频率，利用县域耕地资源管理信息系统中的模块进行计算，获得耕地地力评价综合指数的最大值0.86，最小值0.33.根据曲线斜率的拐点确定等级数和综合指数的临界点，根据综合指数，将通辽市的耕地分为5个等级（表5）.

在GIS耕地资源管理信息系统数据库的支持下，对图件属性库进行操作，检索相同等级的面积，以2010年通辽市耕地总面积1347348.36 hm2为基准，然后计算出各类耕地地力等级的面积（见表6）.

通辽市耕地总面积为1347348.36 hm2，占通辽市土地总面积的22.%.其中，一级地148235.27 hm2，占耕地总面积的11.00%;二级地346662.33 hm2，占耕地总面积的25.73%;三级地287693.46 hm2，占耕地总面积的21.35%;四级地300719.55 hm2，占耕地总面积的22.32%，五级地2037.75 hm2，占耕地总面积的19.60%.

从通辽市耕地地力等级空间分布情况看：一级地主要分布在冲积平原区，占99.2%;二级地主要分布在冲积平原区，占76.0%;三级地主要分布在冲积平原区和沼坨区，其次为大兴安岭山地，分别占34.9%，34.3%和26.8%;四级地主要分布在沼坨区和冲积平原区，其次为北部大兴安岭山地，分别占42.9%，26.1%和

17.7%;五级地主要分布在南部黄土丘陵和沼坨区，其次为北部大兴安岭山地，分别占59.9%，31.4%和8.7%，冲积平原区几乎没有（表7）.

北部大兴安岭山地上分布的耕地三级地面积大，占该地貌类型的42.2%，其次为四级地、二级地、五级地，分别占29.1%，15.8%，12.6%，一级地面积最小，占0.4%;南部黄土丘陵上无一级地的分布，五级地面积最大，占该地貌类型的73.1%，其次为四级地，占18.5%，二和三级地面积很小;冲积平原区分布的耕地质量较高，无五级地的分布，分布面积最大的为二级地，占该地貌类型的44.7%，其次为一级地、三级地和四极地，分别占该地貌类型的25.0%，17.0%，13.3%;坨沼区是耕地分布第二多的地貌类型，耕地等级四级地面积最大，占该地貌类型的36.0%，其次为三级地、五级地和二级地，分别占该地貌类型的27.5%，23.1%，13.3%. 耕地地力除了受土壤本身自然条件的影响外，人为耕作因素对其影响也比较大.一级地除库伦和霍林郭勒市外，其他各旗县均有分布，集中分布在科尔沁区，其次为科左后旗、科左中旗、扎鲁特旗、奈曼旗、开鲁县.二级地库伦和霍林郭勒市的面积很小，其他各旗县均有分布.三级地扎鲁特旗和科左中旗的面积大，其他各旗县均有分布，霍林郭勒市区的面积最小.四级地科左后旗和科左中旗的面积大，其他各旗县均有分布，开鲁县的面积最小.五级地库伦旗和奈曼旗的面积大，除开鲁县，其他各旗县均有分布，科尔沁区和霍林郭勒市面积很小（表8）.

草甸土上二级面积最大，占41.40%，其次为一级地、三级地和四级地，分别占23.31%，19.50%和14.40%，五级地面积很小.风沙土上无一级地分布，四级地和五级地面积最大，其次为三级地和二级地，分别占33.%，31.12%，19.99%，15.26%.栗褐土上五级地面积最大，占82.79%，其次为四级地，占14.53%，无一级地耕地，其他等级面积小.暗棕壤上的耕地四级地面积大，占该土壤类型的66.35%，其次为三级地，占25.66%，二级地和五级地面积小，无一级地分布.粗骨土上五级地面积最大，其次为四级地、三级地和二级地面积很小，无一级地.褐

土上分布五级地和四级地，分别占74.46%和25.%，无其他等级的耕地，耕地地力很低.黑钙土上四级地和三级地面积最大，分别占43.87%和33.97%，二级地和五级地面积接近，分别为11.17%和10.99%，无一级地.栗钙土上三级地面积最大，占43.63%，其次为二级地和四级地，分别占23.05%，21.06%，一级地和五级地面积接近.碱土、盐土、泥碳土、石质土、新积土、沼泽土上的耕地面积很小，均不到耕地总面积的1%（表9）.

根据通辽市养分含量的实际值和各养分含量对作物的影响程度，将有机质含量、有效磷含量和pH值这3种养分含量进行分级（表10）.

对通辽市耕地主要养分含量进行统计分析（见表11），结合表10土壤养分分级进行分析，通辽市耕地有机质含量平均值为17.5 g/kg，处于中等偏下水平，变异系数为56.8%，说明通辽市耕地有机质含量有较大差异性，整体水平需要提高;有效磷含量的平均值为7.3 mg/kg，说明通辽市耕地土壤有效磷水平属中等偏低，变异系数为25.9%，反映出有效磷在全市耕地中有一定差异性，整体水平有待提高;通辽市耕地土壤pH值平均为8.1，变异系数仅5.2%，说明通辽市耕地整体偏碱性.

从表12可知，通辽市耕地的有效磷含量和pH值的变化规律基本是依地力等级顺序依次降低，而有机质含量没有明显的变化规律，各等级耕地土壤养分不协调. 通辽市耕地地力评价以《全国耕地类型区耕地地力等级划分（NY/T309-1996）》《耕地地力调查与质量评价技术规程（NY/T1634-2008）》及《内蒙古耕地地力分等定级技术规程》为依据，结合通辽市土壤类型和农业生产利用情况及特点，对通辽市耕地的气象条件、立地条件、耕层状况和剖面性状等条件进行了综合考虑，确立评价指标体系，通过GIS和耕地资源管理系统，采用模糊数学理论和层次分析法，将全市耕地划分为5个等级，实现了耕地评价的自动化、定性和定量相结合，对今后耕地地力评价工作继续开展有一定的指导意义.

通过对通辽市耕地等级划分结果分析，地力等级高低与土壤类型、地貌类型之间存在密切联系.高等级耕地分布在冲积平原上，地势平缓，主要是草甸土类，而低等级耕地分布在山地、沼坨区和黄土丘陵区，土层薄，主要是风沙土、盐碱土、栗褐土和栗钙土.通辽市的耕地质量中等，二、三和四级地面积大，一级地和五级地面积小，基本呈正态分布，各级别耕地在地理、行政区域和土壤类型间分布不均，耕地地力有待提高.从耕地养分分析可知，通辽市土壤整体偏碱，各种养分含量总体处于中等偏下水平，有一定变异性，可通过测土配方施肥等科学方法提出相应的对策和措施.此次通辽市耕地地力的评价，对通辽市耕地进行了分等定级，反映出耕地地力的实际状况，为今后耕地地力提升和耕地保护提供了理论支持，也为当地农业产业结构的调整提供了科学依据.

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