基于适宜运距测算的表土剥离区域调配利用研究

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土壤是自然万物生长之基,相关研究表明,自然条件下形成1cm厚度的土壤需要300-400a的时间,具有一定得不可再生性。表土有机质含量较高、土壤肥力、水热状况较优,对于作物的生长有很重要的影响,是极为珍贵的土壤资源。近年来随着城镇化进程的推进,大量优质耕地被建设占用,表土资源被白白浪费,因此,我国出台相关要求,对建设占用耕地的表土剥离后进行再利用,各地也相应开展表土剥离再利用的实践。理论上讲,剥离表土再利用的主要方向应该是将剥离表土用于对低等别、耕层较薄的耕地进行覆土改良,然而由于该方式实施成本过高、剥离表土适宜覆土利用半径不确定、覆土改良收益难以核算等一系列现实问题,表土剥离再利用的实践进展缓慢。明确剥离表土对耕地进行覆土改良的提升效果,计算经济收益,以经济学原理为指导确定适宜的剥离表土利用半径,进行区域表土剥离再利用的布局规划,对于推动表土剥离再利用的实践具有现实意义,对于指导表土资源保护,促进耕地质量提升有一定理论意义。本研究首先对国内外相关文献研究资料进行搜索查阅,了解当前表土剥离再利用的相关研究进展,以边际效益理论,土壤侵蚀理论,耕地产能理论,土壤分类理论作为理论基础,全面分析了影响耕地作物产量的实际因素,通过实地调研在研究区内选取耕地地块进行土壤采样,并对耕地表土层厚度、作物产量、土壤质地、耕作方式、灌排条件、施肥强度、土壤有机质含量、作物品种等指标进行数据收集及测定,并通过数据分析,确定在研究区域内各指标稳定状态水平,进而运用相关分析及非线性回归方法确定耕作层厚度与耕地产能之间的关系,判定在不同覆土厚度条件下,表土层厚度增加对耕地作物产量的提升效果;其次,依据土壤侵蚀理论进行耕地覆土改良效果持续期的确定,结合耕地作物产量提升量确定项目实施经济总收益。在边际效益理论指导下,结合成本效益分析,确定不同覆土厚度下的剥离表土适宜利用半径。最后以沈阳市为例进行了表土剥离再利用的布局规划,进行了实证研究。通过对沈阳市耕作层厚度与玉米产量的关系进行研究,结果表明:在影响农作物产能的其他因素处在稳定状态时,表土层厚度在5-24.5cm区间内时,随着表土层厚度逐渐增加,玉米产量呈上升趋势,达到极值后转而保持稳定;随着表土层厚度的增加,玉米产量增加量逐渐减少;沈阳地区玉米耕作层厚度与耕地产能的量化关系可以用函数y=-18.768x~2+921.5x+1425.3(5≤x≤24.5)表示;根据辽宁省平均土壤侵蚀模数,确定表土层厚度在增厚5cm和10cm情况的覆土改良效果的收益年限分别为46.5年和93年。通过对沈阳市表土剥离再利用适宜运输半径进行分析,结果表明:在满足经济可行性的前提下,增加5cm厚度表土对耕作层基准厚度为10cm、15cm、20cm的耕地进行覆土的适宜运输半径依次为51.56km、28.66km、3.86km;增加10cm厚度的表土对耕作层基准厚度为10cm、15cm的耕地进行覆土的适宜运输半径依次为89.73km、39.92km。通过对沈阳市表土剥离后调配利用的布局设计表明:针对土层基准厚度为20cm的耕地覆土5cm的情况只能进行剥离表土所在潜力圈的自身利用;对表土层基准厚度为15cm的耕地覆土5cm及10cm时,1、2、3号剥离圈;5、6、8号剥离圈;2、4号剥离圈之间可以相互调配利用;对表土层基准厚度为10cm的耕地覆土10cm时,1-8号剥离圈之间可以两两相互调配利用,不存在距离限制;当对剥离表土进行沈阳市区域以外的调配利用时,可以利用到开原、铁岭、鞍山、本溪等距离各剥离潜力圈车程在90km以内的地区,选择合适的覆土地块进行表土调配利用。
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