定安县耕地质量现状分析①
时间：2023-03-09 22:05:01 来源：千叶帆 本文已影响人
魏大钦 陈俊石 张冬明 王关泽
（1 定安县农业科技发展中心 海南定安 571200；
2 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所 海南海口 571100；
3 农业农村部海南耕地保育科学观测试验站 海南海口 571100；
4 海南省耕地保育重点实验室 海南海口 571100；
5 保亭县农业服务中心 海南保亭 572300）
耕地质量，即耕地农业生产能力，指在某一特定区域内的特定土壤类型上立足于耕地的自然条件及耕作管理水平等要素综合构成的耕地生产能力。耕地是农业生产中最重要的生产要素和资源，耕地是现代农业可持续发展之本，耕地质量调查评价能够了解土壤肥力状况、污染程度和立地条件等，是一项重要的基础性工作，能够为区域粮食生产安全、农业发展规划、农业供给侧结构性改革以及耕地资源合理配置提供重要依据［1］；
耕地质量调查评价也是加强耕地质量建设的有效手段。早在1999年，我国便开展了农用地分等工作，我国第一份耕地质量调查与评定结果于2009年发布［2］。《耕地质量调查监测与评价办法》（农业部令2016年第2号）和《耕地质量等级》（GB/T33469—2016）明确了耕地质量调查与等级评价方法、路径［3］，并在全国范围内陆续完成了县域级的耕地质量调查与等级评价工作，其工作成果也得到了广泛应用。如高树财［4］、王少华等［5］、许旺旺等［6］运用耕地质量评价成果，有针对性地提出耕地土壤改良与修复措施。目前关于海南省保亭县耕地质量调查与等级评价的研究尚未见报道。本研究以海南省保亭县耕地为对象，根据国家标准和分级方案开展耕地质量调查与等级评价，全面摸清保亭县耕地质量状况、空间分布和存在问题，对耕地质量提升、化肥农药减施以及农业绿色发展都有重要意义，亦能为海南岛相似区域耕地质量保护与提升提供理论参考。
1.1 研究区域
定安县位于海南岛中部偏东北，位置为北纬19°13′～19°44′，东经110°07′～110°31′，东临文昌市，西接澄迈县，东南与琼海市毗邻，西南与屯昌县接壤，北隔南渡江与海口市琼山区相望，县城北距海口市中心28 km，距美兰机场30多km、距海口火车站57 km，被誉为海口的后花园。定安县属于热带季风气候，具有典型季风特点，表现为雨热丰富和季风变化明显，年平均气温23.6～24.5 ℃，年均降雨量1 953 mm，雨季集中在每年4～10月，期降雨量可达全年八成以上［7］。据全国第二次土壤普查统计，定安县耕地共涉及5个土类，11个亚类，39个土属，147个土种。5大土类分别为火山灰土、石质土、石灰（岩）土砖红壤和水稻土，其中，砖红壤经过人为开垦种植农作物，部分经多年耕作熟化已为耕型砖红壤［8］。全县耕地资源丰富，耕地资源保有量在海南省排名第四，为52 426.67 hm2。
1.2 评价方法
1.2.1 数据来源
定安县耕地质量等级调查评价采用定安县第二次土壤普查成果土壤图、定安县行政区划图和定安县国土三调的土地利用现状图叠加提取耕地属性而生成。调查土壤样点，对其进行分析，获取采样点的土壤理化数据，采用克里金插值法，构建合适的模型进行空间插值，对耕地现状图赋予评价单元属性数据。典型土种剖面属性数据来源于定安县第二次土壤普查成果报告。社会经济和自然地理概况来源于统计年鉴和2021年社会经济发展公报。
1.2.2 评价方法
耕地质量评价方法主要包括经验判断指数法、层次分析法、模糊综合评价法、回归分析法、灰色关联度分析法等。依据《耕地质量等级》《全国耕地质量等级评价指标体系》，在确定耕地质量各评价指标隶属度的基础上，借助层次分析法来确定各评价指标权重，进而计算各评价单元综合指数。具体计算方法如下：
式（1）中，IFI为耕地生产性能综合指数，Fi为评价指标的隶属度，Ci为组合权重。再根据各评价单元耕地质量综合指数和对应耕地质量等级划分方案，确定各评价单元耕地质量等级。
1.2.3 评价指标体系及权重
根据《耕地质量等级划分区域范围》《全国耕地质量等级评价指标体系》，全国划分为9 个一级农业区，37个二级农业区，定安县属于全国一级农业区中的华南区，二级农业区中的“雷琼及南海诸岛农林区”。目前，未单独建立定安县的耕地质量评价指标体系，主要参照《全国耕地质量等级评价指标体系》进行评价，包括地形部位、耕层质地、质地构型、生物多样性、清洁程度、障碍因素、灌溉能力、排水能力、农田林网化、土壤pH、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、有效土层厚度和土壤容重等15个指标，各指标权重见表1。
表1 耕地质量各评价因子的权重值及总排序
1.2.4 评价指标隶属度
隶属函数主要用于解释模糊子集（元素与隶属度）的函数关系，隶属度可用隶属函数来表达，隶属函数主要包括概念型和戒上型、戒下型、峰型、直线型等5类函数。对于数值型指标，需应用特尔斐法先评估出各指标等级数值对耕地质量及作物生长的影响，确定对应的隶属度，然后在此基础上绘制各指标等级数值与隶属度间的曲线图，获得各指标等级数值与隶属度间的函数关系，从而构建出参评指标的隶属函数；
而对于概念型指标（耕层厚度、成土母质、地貌类型和质地）与耕地质量为非线性关系，难以通过函数模型来计算其隶属度，故采用特尔菲法来估算各评价指标的隶属度。地形部位、耕层地质和生物多样性等9个概念型指标难以建立隶属函数模型，因此用特尔菲法经专家讨论直接给出隶属度，见如表2所示。酸碱度、土壤容重和有机质等6个数值型指标需建立对应的函数模型来计算出对应的隶属度，建立隶属函数模型前，需要对标准指标（Ci）、指标上限值（Ut2）和指标下限值（Ut1）进行专家经验赋值，然后借助SPSS软件进行各评价因子相应隶属函数的拟合，建立各评价因子的隶属函数经验公式，各参评指标隶属函数如表3所示。需要说明的是，15个评价指标的隶属函数均是参照《全国耕地质量等级评价指标体系》执行。
表2 耕地质量评价定性指标隶属度
表3 耕地质量评价函数型指标及其隶属函数
2.1 耕地质量等级总体情况
定安县耕地质量等级详见表4~6。定安县耕地质量加权平均等级为5.44。各等级耕地中面积最大的是六级地，面积为13 786.71 hm2，占全县耕地的26.30%；
其次是七级地，面积为10 281.75 hm2，占比19.61%；
三级地面积为9 877.24 hm2，占比18.84%，如图1所示。
图1 定安县不同耕地质量等级占比
表4 定安县高等级耕地质量等级分布表
评价等级为一级至三级为高等级地耕地，总面积面积15 067.72 hm2，占全县耕地面积的28.74%，主要分布在定城低海拔侵蚀剥蚀低台地和低海拔熔岩二、三级台地，以性状良好的潴育水稻土、渗育水稻土和淹育水稻土为主。这部分耕地基础地力较好，产量高，没有明显障碍因素。
评价等级为四级至六级为中等级耕地，总面积19 127.65 hm2，占全县耕地面积的36.49%，主要分布在低海拔侵蚀剥蚀低台地和低海拔熔岩二、三级台地等，以典型砖红壤为主。这部分耕地土壤熟化程度稍低，供肥性能稍低，基础地力中等水平，是粮食增产潜力的重要区域。
评价等级为七级至十级为低等级耕地，总面积面积18 227.11 hm2，占全县耕地面积的34.77%，主要分布在低海拔侵蚀剥蚀低台地、侵蚀剥蚀低海拔熔岩低丘陵和低海拔熔岩二、三级台地等区域，以典型砖红壤、黄色砖红壤、基性岩火山灰土为主。这部分耕地基础地力相对差，耕地土壤存在“粘、酸、瘦、薄”等障碍因素。
2.2 不同利用类型耕地质量情况
定安县耕地利用类型有2个地类，为水田和旱地。其中，旱地面积较大，为31 985.42 hm2，占全县耕地总面积61.01%；
水田面积为20 437.06 hm2，占全县耕地总面积38.99%。
旱地评价为六级地的面积最大，面积为 10 946.96，占全县旱地34.22%，其次是七级地，面积为8 828.60 hm2，占比27.60%。旱地耕地评价质量等级为6.32，高等级地占比为8.59%，中等级地占比为42.36%，低等级地占比为49.05%。
水田评价三级地的面积最大，面积为7 902.82 hm2，占全县水田38.67%，其次是二级地，面积为3 434.06 hm2，占比16.80%。水田耕地评价质量等级为4.14，高等级地占比为59.74%，中等级地占比为22.45%，低等级地占比为17.81%。
2.3 定安县耕地养分特征
2.3.1 定安县不同质量等级耕地养分特征
由表7可知，定安县耕地土壤有机质含量平均值为25.29 g/kg，五级地土壤有机质含量最高，为36.70 g/kg，十级地土壤有机质含量最低，为23.58 g/kg，各等级土壤有机质含量相差不大，一级、五级和八级处于高等水平，其余均处于中等水平。定安县耕地土壤全氮含量平均值为0.97 g/kg，八级地全氮含量最高，为1.06 g/kg，一级地全氮含量最低，为0.85 g/kg，各等级全氮含量相差不大，三级、五级、六级、八级和十级处于高等水平，其余处于中等水平。定安县耕地有效磷整体含量较高，除十级地处于中等水平外，其余等级耕地都处于高等水平，平均值为36.42 mg/kg。定安县耕地速效钾含量平均值为71.33 mg/kg，除一等级处于低等水平外，其他等级均处于中等水平。
表7 定安县不同等级耕地主要养分含量情况
表5 定安县中等级耕地质量等级分布表
2.3.2 定安县不同行政区域耕地养分特征
由表8可知，定安县不同行政区域耕地土壤有机质含量为14.73～36.60 g/kg，平均值为25.29 g/kg，均处于中等水平；
全氮含量为0.82～1.09 g/kg，均处于中等水平；
全县除富文镇、龙湖镇外，有效磷大都处于高等水平，平均值为36.42 mg/kg；
速效钾含量平均值为71.33 mg/kg，不同行政区域耕地耕地速效钾含量不同，雷鸣镇、龙湖镇耕地速效钾含量仅为40.83、34.50 g/kg，为低等水平，含量最大的定城镇，为106.79 g/kg。
表8 定安县不同乡镇耕地土壤主要养分含量
3.1 结论
通过调查评价，定安县耕地质量平均等级为5.44，整体水平为中等水平，六级地是面积最大的耕地质量等级，面积为13 786.70 hm2；
耕地地类中，水田质量等级最高，为4.14，旱地次之，为6.32；
全县耕地土壤有机质、全氮和速效钾含量平均值分别为为25 290.00、970.00、71.33 mg/kg，均处于中等水平；
有效磷含量平均值为36.42 mg/kg，处于高等水平。鉴于定安县耕地土壤养分不均衡、耕地质量总体水平不高，建议今后加大测土配方施肥和秸秆还田技术的推广力度，有针对性优化施肥方案、增施有机肥等，提升耕地质量水平，实现农业绿色发展。
表6 定安县低等级耕地质量等级分布表
3.2 讨论
依据《耕地质量等级》，利用地理信息系统（GIS）技术，对定安县耕地质量进行调查评价与等级划分，其结果较准确反映了定安县耕地质量的空间差异。总体来看，定安县耕地质量不错，质量等级以中等级地为主，比海南岛耕地质量平均水平高0.28个等级。从耕地利用类型来看，水田耕地质量加权平均等级为4.14，旱地为6.32，水田耕地质量高于旱地。从耕地土壤养分状况来看，部分乡镇耕地有机质含量和速效钾含量处在中等或低等水平，有效磷含量较高，平均值为36.42 mg/kg，这与唐群锋等［11］的研究结果略有不同，可能与当地土壤类型、气候条件以及长期人为耕作等因素有关，速效钾含量不高的原因可能是海南热带雨林气候，速效钾较易被雨水冲刷而流失。
耕地质量提升是一个长期的过程，针对定安耕地质量现状及存在的问题，建议首先提高耕地土壤有机质含量。有机质可以显著提高土壤中全氮、全磷含量，且有机质含量和组成影响土壤团粒结构、微生物种群与活性、土壤保肥能力和缓冲性等，对农作物长势和产量具有决定性作用［13］，然而，定安耕地复种指数高，可通过推广秸秆还田技术，增施有机肥，并尝试绿肥间作或轮作等措施增加耕地有机质含量。其次，坚持推广测土配方施肥技术，解决不科学施肥引起土壤养分盈余或不平衡问题，减少养分不平衡造成的产量不高、品质不好等问题。最后，加强耕地保育的科普宣传，提升农户保护耕地的意识，主动参与保护耕地行动。
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