基于GIS土壤养分变异研究与耕地地力评价——以大庆市大同区为例

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本研究以大庆市大同区老山头乡、八井子乡、太阳升镇和双榆树乡四个乡镇耕地区域开展调查,进而对本区域的耕地地力进行评价工作。对四乡镇基本农田斑块耕地质量改良利用、精准施肥和提高农田生产综合效益,实现土壤肥力可持续利用具有一定意义。本实验以大庆市大同区四乡镇土壤为研究对象,调查大同区土壤养分含量,首先用特尔斐法择取11个土壤养分因子作为耕地地力评价指标,各指标权重则是利用层次分析法来确定,并将评价指标分为三个类型:即土壤基本条件、物理性质与营养条件,三个指标共包括11个子项:即pH值、地形部位、灌溉保证率、有效土层、质地、障碍层厚度、速效钾、有机质、有效磷、有效锌和全盐量。然后运用模糊数学理论分别计算各子项的隶属度大小;最后应用Arcgis软件,分析大庆市大同区土壤养分的空间变异性,利用克里金插值法生成土壤养分因子空间变异专题图,从而较为清晰、直观地了解研究区各土壤养分指标及耕地地力的空间分布状况以及土壤各限制因子,可为农业生产和土地管理等部门科学地利用与保护耕地提供依据。  本研究主要内容包括:⑴土壤养分空间变异性。在耕地地力评价之前,对地力影响因子中的土壤养分(土壤pH、速效钾、有机质、有效磷、有效锌和土壤全盐含量)进行了空间变异分析,并利用GIS制作空间变异分布图,以更加简洁明了的方式获取土壤养分的空间分布格局。结果表明除土壤 pH变异系数<10%,为弱的变异性外,其他养分因子变异性范围在12.85%-38.15%区间,呈中等变异程度;从半方差分析来看,有机质和速效钾的块金值C0较大,说明受随机因素影响较大;土壤pH、有效锌、有效磷和全盐块金值接近0,说明受随机因素影响较小。从块金效应来说,各土壤养分的块金效应值最大值为22.1%,小于25%,说明具有强的空间相关性,土壤养分受结构性因素影响较大。⑵土壤养分状况分析。从各土壤养分空间分布来看,四乡镇土壤属偏碱性且盐化程度较高,农作物会受到中度影响。各土壤养分因子在空间分布上存在一定的相似性,趋势大致可认为是由西到东方向土壤状况逐渐转好。其中从有机质和有效锌含量空间分布来看,八井子乡土壤状况具有明显优势。从速效钾、有效磷含量空间分布来看,较高指标范围内的土地在四乡镇中零星分布,但总体趋势较为一致。⑶四乡镇耕地地力评价。运用GIS软件绘制耕地地力评价结果专题图并对相关数据进行统计计算,利用等间距法将四乡镇耕地地力划分为5个等级。结果显示:四乡镇一等地面积为9987.39hm2,占基本农田总面积的29.33%;二等地为4727.15hm2,占13.88%;三等地为8584.77hm2,占25.21%;四等地为10415.27hm2,占30.59%;五等地为336.12hm2,占0.99%,各等级土地面积分别为四等地>一等地>三等地>二等地>五等地。⑷各等级耕地空间分布。一等地主要分布在老山头乡,面积为7181.29hm2,占其乡基本耕地面积的一半以上,并且每一级别都有土地分布;二等地与三等地在四个乡镇中均有分布,且以老山头乡和太阳升镇所占面积较大;四等地主要分布在双榆树乡,面积为8947.38hm2,占其乡基本农田总面积百分比为91.30%;五等地仅分布在双榆树乡与八井子乡,面积较少。⑸四乡镇耕地土壤障碍因素主要集中在土壤酸碱度、土壤盐化、灌溉保证率低和土壤肥力不足的情况。其改善措施主要是:①注意灌溉方式、农作物连年种植和化肥使用改变土壤酸碱性和土壤盐化的情况;②土壤呈碱性状况下,矿质元素不易被植物利用,因此应注意常量元素肥料结合微量元素化肥的使用和土壤酸碱度的改良;③四乡镇土壤有机质处于中等边缘程度,建议采取施加有机肥、农家肥,秸秆还田等措施,补偿有机质的消耗;④应加强农田水利设施的建设,提高灌溉保障率,并修建保水保土等措施。
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