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摘要：[目的]根据白银区耕地质量等级的评价结果，分析白银区耕地存在的问题并为白银区耕地质量保护和质量等级提升提出建议对策。[方法]综合运用空间分析、层次分析、模糊数学和综合指数等方法，利用县域耕地资源管理信息系统建立白银区耕地质量等级信息系统数据评价库，对白银区耕地质量等级进行综合评价。[结果]白银区耕地质量平均等级为6.99等。四等地到十等地面积占比分别为8.75%、5.95%、5.27%、49.68%、17.96%、12.38%、0.00%。白银区耕地受地貌、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。全区有机质、有效磷、速效钾平均为17.10g/kg、28.62mg/kg、225.87mg/kg。[結论]该评价较准确的反映了白银区耕地质量等级现状，基于耕地质量问题进行了合理分析，对耕地质量的监测和保护提供了参考依据。
关键词：耕地质量;等级评价;县域耕地;资源管理信息系统
耕地是人类赖以生存和发展的根基，是不可再生的重要资源[1-2]。耕地质量的好坏和数量的多少，直接影响耕地产出水准高低及农产品质量等农业综合生产能力强弱[3-5]。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[6-7]。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》和《耕地质量等级》（GB/T33469-2016）的要求，本文以白银区耕地为研究对象，建立耕地质量等级信息系统，对白银区耕地质量进行综合评价，旨在摸清白银区的耕地质量状况，为提高农业综合生产能力提供可行性建议[8]。
1 研究区域概况
甘肃省白银市白银区位于黄河中上游、甘肃中部腹地，境内丘陵交错、川塬相间，海拔高度在
1 500-2 200m之间，平均海拔1 709.2m;属温带大陆性干旱、半荒漠气候，其主要特点是四季分明、光照充足;气候干燥、多风少雨，年平均气温8.3℃，年均降雨量193.7mm，分布不匀，集中在7、8、9三个月，占全年降雨量的66.7%，年均蒸发量2 004.1mm，为年均降雨量的10.3倍，干燥度为4.35，年总辐射量147.6kcal/cm，年均日照时数2 603.4h，日照百分率为58%，≥0℃活动积温3 483.2℃，≥10℃活动积温2 920.5℃，无霜期161d左右。土壤类型共分4个土类，12个土种，主要土类是灰钙土、灌淤土、潮土、红土（表1）。
2 评价方法与步骤
2.1 资料收集整理
评价收集野外调查、测试化验分析、基础图件、统计等资料。其中，野外调查资料包括地理位置、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有机质、pH值及土壤大、中、微量元素和重金属元素等;统计资料包括统计年鉴、农业统计年鉴等;其他资料包括第二次土壤普查、高标准农田建设、水利区划、耕地质量监测点数据及历年相关田间试验等相关资料。采用土壤图、土地利用现状图和行政区划图的组合叠置方法划分评价单元，科学获取评价单元数据[9]。
2.2 评价指标权重确定
依据《耕地质量等级》（GB/T 33469-2016）规定的指标体系，建立白银区耕地质量等级评价指标层次结构，共选取地形部位、灌溉能力、排水能力、耕层质地、质地构型、土壤容重、有效土层厚度、有机质、有效磷、速效钾、海拔、障碍因素、盐渍化程度、农田林网化、生物多样性、清洁程度等16个指标（表2）。应用特尔斐法与层次分析法相结合的方法确定指标权重。运用层次分析法[10-11]建立目标层、准则层和指标层的三级层次结构，目标层即耕地质量等级，准则层包括立地条件、剖面性状、耕层理化性状、养分状况、健康状况和土壤管理六个部分。
2.3 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。对概念型数据，直接采用特尔斐法[12-13]给出隶属度（表3-11）。
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，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12）。
2.4 耕地地力综合评价
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。耕地质量综合指数计算公式为：P=∑（Fi×Ci）。
式中：P——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。一等地耕地质量最好，十等地耕地质量最差，按照白银区耕地质量等级划分标准，白银区IFI值在四至十等地之间，通过综合评价结果，确定白银区耕地质量等级比例分布图（图1）。
3 评价结果及分析
3.1 白银区耕地质量等级分析
对本次白银区评价涉及的各乡镇耕地质量等级情况分述如下：四等地大面积分布在水川镇、四龙镇，面积分别为790.08、330.11 hm2。五等地主要分布在水川镇、四龙镇，面积分别为589.14、172.57hm2。六等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇，面积分别为181.69、287.67、192.62、13.04 hm2。七等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为1 595.02、260.75、252.01、1 178.56、3 073.04 hm2。八等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为608.47、261.55、494.57、272.52、661.08 hm2。九等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为174.43、117.61、22.18、5.37、 1 264.9hm2。十等地主要分布在四龙镇，面积为0.62hm2（表13）。
3.2 白银区耕地主要养分空间分布特征分析
3.2.1 白银区耕地不同地力等级的主要养分特征分析
白银区耕地土壤有机质平均为17.10g/kg。从土壤类型看，潮土的土壤有机质含量最高，平均
17.4g/kg;红土土壤有机质含量最低，平均15.54g/kg。从分布频率看，有机质含量主要集中在15-20g/kg区间，面积占比达96.09%（表14）。
白银区耕地土壤全氮平均为1.04g/kg。从土壤类型看，潮土土壤全氮含量最高，平均1.05g/kg;红土土壤全氮含量最低，平均0.95g/kg。从分布频率看，全氮含量主要集中在1.0-1.25g/kg，面积占比达57.71%（表15）。
白银区耕地土壤有效磷平均为28.62mg/kg。从土壤类型看，潮土的土壤有效磷含量最高，平均37.0mg/kg;灰钙土的土壤有效磷含量最低，平均28.38mg/kg。从分布频率看，有效磷含量主要集中在20～25mg/kg，面积占比达48.15%（表16）。
白银区耕地土壤速效钾平均为225.87mg/kg。从土壤类型看，灰钙土的土壤含量最高，平均227.87 mg/kg;灌淤土的土壤速效钾含量最低，平均182.47 mg/kg。从分布频率看，速效钾含量主要集中在大于200-250mg/kg区间，面积占比达58.91%（表17）。
白银区土壤有效铁平均为13.95mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效铁含量最高，平均16.4 mg/kg;灰钙土土壤有效铁含量最低，平均13.82mg/kg。从分布频率看，有效铁含量主要集中在10.0-15.0mg/kg区间，面积占比达56.43%（表18）。
白银区土壤有效锰平均为9.45mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效锰含量最高，平均10.08mg/kg;潮土土壤有效锰含量最低，平均9.4mg/kg。从分布频率看，有效锰含量主要集中在3-10mg/kg区间，占比为82.29%（表19）。
白银区土壤有效锌平均为1.25mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效锌含量最高，平均1.49mg/kg;潮土土壤有效锌含量最低，平均1.17mg/kg。从分布频率看，有效锌含量全部集中在1.0-2.0mg/kg区间（表20）。
白银区土壤有效铜平均为1.85mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效铜含量最高，平均2.32mg/kg;潮土土壤有效铜含量最低，平均1.76mg/kg。从分布频率看，有效铜含量主要集中在1.30-2.0mg/kg区间，面积占比达63.32%（表21）。
白银区土壤pH均值为8.48;从土壤类型看，面积最大的灰钙土pH平均8.48，在8.3-8.6之间变动。
4 结论与建议
从白银区耕地地力评价结果可知，其土壤环境因素大多存在一种或几种障碍因子，影响了土壤生产能力发挥，从而导致农作物产量低而不稳。总结当地农民群众因土耕作、因土种植、因土施肥、因土改良利用等方面的经验，提出针对白银区不同耕地质量及其障碍因子，通过发展灌溉、坡地梯改、保护性耕作、平衡施肥等技术措施，消除或减轻限制农业产量提高的各种障碍的因素，提高耕地基础地力。
（1）发展灌溉，开展综合治理。发展旱地灌溉是解决降水的时空分布不均，解決旱灾的根本措施。实验数据表明：小麦旱地改为可灌溉农田后可增产40%-112%，玉米可增产35%-60%，可见发展旱地灌溉增产增收的效果显著[14]。因此加强农田水利建设，有条件的地方要大力发展喷灌、微灌和渗灌等先进的灌水技术。
（2）增施有机肥，适当发展绿肥。白银区的土壤质地多为轻壤，增施腐熟有机肥，可明显改善土壤理化性状，增加土壤有机质含量，增强土壤保肥保水能力，促进增产增收。种植绿肥可以改土固砂，改善土壤理化性质，提高土壤有机质含量，是种地养地，改良低产土壤的有效途径。
（3）秸秆还田，提高土壤有机质。在作物秸秆产量较大且不影响农村饲料及燃料的地区，做好秸秆还田工作，以改良土壤，提高土壤肥力。通常情况下，采用秸秆粉碎翻压还田，可用机械粉碎：长度为麦秸3-5cm、玉米秸秆5-10cm，埋深20-30cm，也可高茬25-35cm耙翻还田。
（4）实施测土配方施肥，促进肥效发挥。测土配方施肥以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾。
参考文献
[1] 寿思华.推进工业化城镇化要科学合理有效利用土地[J].学术论坛，2004（5）：86-90.
[2] 刘兆云，李荻.城市周边耕地占用不合理的理性反思[J].农业经济，2004（4）：22-23.
[3] 肖碧林，陈印军，卢布，等.当前我国耕地质量评价类型与问题分析[J].资源与产业，2008（4）：58-61.
[4] 郭珍，吴宇哲.耕地保护制度执行过程中的“目标替代”——基于多任务代理模型的研究[J].经济学家，2016（6）：58-65.
[5] 李辉.基于GIS的鄂州市地力调查与质量评价及乡镇农田速效养分评价与应用[D].武汉：华中农业大学，2004.
[6] 李婷，吴克宁.基于遥感技术的耕地质量评价研究进展与展望[J].江苏农业科学，2018，46（15）：5-9.
[7] 李强.基于能值分析与模糊评价的粮食主产区耕地健康评价——以石家庄市栾城县为例[J].地理与地理信息科学，2012，28（6）：85-89+95.
[8] 韩连贵，李铁君，刘春生，等.农村土地基本经营监督管理体制改革完善、农业生产经营建设土地占用与补充平衡方略规程[J].经济研究参考，2017（57）：18-33.
[9] 查海涅，汪建飞，张振国，等.基于GIS的蚌埠市淮上区耕地地力等级评价[J].土壤，2015，47（5）：1001-1006.
[10] SATTY T L.The analytic hierarchy process[M].New York：McGraw-Hill Inc，1980.
[11] 胡群，刘文云.基于层次分析法的SWOT方法改进与实例分析[J].情报理论与实践，2009，32（3）：68-71.
[12] 王良杰，赵玉国，郭敏，等.基于GIS与模糊数学的县级耕地地力质量评价研究[J].土壤，2010，42（1）：131-135.
[13] 朱海娣，王丽，马友华，等.基于GIS的合肥市耕地地力评价[J].中国农业资源与区划，2019，40（8）：64-73.
[14] 党安荣，阎守邕，吴宏歧，等.基于GIS的中国土地生产潜力研究[J].生态学报，2020，20（6）：910-915.
关键词：耕地质量;等级评价;县域耕地;资源管理信息系统
耕地是人类赖以生存和发展的根基，是不可再生的重要资源[1-2]。耕地质量的好坏和数量的多少，直接影响耕地产出水准高低及农产品质量等农业综合生产能力强弱[3-5]。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[6-7]。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》和《耕地质量等级》（GB/T33469-2016）的要求，本文以白银区耕地为研究对象，建立耕地质量等级信息系统，对白银区耕地质量进行综合评价，旨在摸清白银区的耕地质量状况，为提高农业综合生产能力提供可行性建议[8]。
1 研究区域概况
甘肃省白银市白银区位于黄河中上游、甘肃中部腹地，境内丘陵交错、川塬相间，海拔高度在
1 500-2 200m之间，平均海拔1 709.2m;属温带大陆性干旱、半荒漠气候，其主要特点是四季分明、光照充足;气候干燥、多风少雨，年平均气温8.3℃，年均降雨量193.7mm，分布不匀，集中在7、8、9三个月，占全年降雨量的66.7%，年均蒸发量2 004.1mm，为年均降雨量的10.3倍，干燥度为4.35，年总辐射量147.6kcal/cm，年均日照时数2 603.4h，日照百分率为58%，≥0℃活动积温3 483.2℃，≥10℃活动积温2 920.5℃，无霜期161d左右。土壤类型共分4个土类，12个土种，主要土类是灰钙土、灌淤土、潮土、红土（表1）。
2 评价方法与步骤
2.1 资料收集整理
评价收集野外调查、测试化验分析、基础图件、统计等资料。其中，野外调查资料包括地理位置、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有机质、pH值及土壤大、中、微量元素和重金属元素等;统计资料包括统计年鉴、农业统计年鉴等;其他资料包括第二次土壤普查、高标准农田建设、水利区划、耕地质量监测点数据及历年相关田间试验等相关资料。采用土壤图、土地利用现状图和行政区划图的组合叠置方法划分评价单元，科学获取评价单元数据[9]。
2.2 评价指标权重确定
依据《耕地质量等级》（GB/T 33469-2016）规定的指标体系，建立白银区耕地质量等级评价指标层次结构，共选取地形部位、灌溉能力、排水能力、耕层质地、质地构型、土壤容重、有效土层厚度、有机质、有效磷、速效钾、海拔、障碍因素、盐渍化程度、农田林网化、生物多样性、清洁程度等16个指标（表2）。应用特尔斐法与层次分析法相结合的方法确定指标权重。运用层次分析法[10-11]建立目标层、准则层和指标层的三级层次结构，目标层即耕地质量等级，准则层包括立地条件、剖面性状、耕层理化性状、养分状况、健康状况和土壤管理六个部分。
2.3 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。对概念型数据，直接采用特尔斐法[12-13]给出隶属度（表3-11）。
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，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12）。
2.4 耕地地力综合评价
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。耕地质量综合指数计算公式为：P=∑（Fi×Ci）。
式中：P——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。一等地耕地质量最好，十等地耕地质量最差，按照白银区耕地质量等级划分标准，白银区IFI值在四至十等地之间，通过综合评价结果，确定白银区耕地质量等级比例分布图（图1）。
3 评价结果及分析
3.1 白银区耕地质量等级分析
对本次白银区评价涉及的各乡镇耕地质量等级情况分述如下：四等地大面积分布在水川镇、四龙镇，面积分别为790.08、330.11 hm2。五等地主要分布在水川镇、四龙镇，面积分别为589.14、172.57hm2。六等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇，面积分别为181.69、287.67、192.62、13.04 hm2。七等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为1 595.02、260.75、252.01、1 178.56、3 073.04 hm2。八等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为608.47、261.55、494.57、272.52、661.08 hm2。九等地分布在强湾乡、水川镇、四龙镇、王岘镇、武川乡，面积分别为174.43、117.61、22.18、5.37、 1 264.9hm2。十等地主要分布在四龙镇，面积为0.62hm2（表13）。
3.2 白银区耕地主要养分空间分布特征分析
3.2.1 白银区耕地不同地力等级的主要养分特征分析
白银区耕地土壤有机质平均为17.10g/kg。从土壤类型看，潮土的土壤有机质含量最高，平均
17.4g/kg;红土土壤有机质含量最低，平均15.54g/kg。从分布频率看，有机质含量主要集中在15-20g/kg区间，面积占比达96.09%（表14）。
白银区耕地土壤全氮平均为1.04g/kg。从土壤类型看，潮土土壤全氮含量最高，平均1.05g/kg;红土土壤全氮含量最低，平均0.95g/kg。从分布频率看，全氮含量主要集中在1.0-1.25g/kg，面积占比达57.71%（表15）。
白银区耕地土壤有效磷平均为28.62mg/kg。从土壤类型看，潮土的土壤有效磷含量最高，平均37.0mg/kg;灰钙土的土壤有效磷含量最低，平均28.38mg/kg。从分布频率看，有效磷含量主要集中在20～25mg/kg，面积占比达48.15%（表16）。
白银区耕地土壤速效钾平均为225.87mg/kg。从土壤类型看，灰钙土的土壤含量最高，平均227.87 mg/kg;灌淤土的土壤速效钾含量最低，平均182.47 mg/kg。从分布频率看，速效钾含量主要集中在大于200-250mg/kg区间，面积占比达58.91%（表17）。
白银区土壤有效铁平均为13.95mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效铁含量最高，平均16.4 mg/kg;灰钙土土壤有效铁含量最低，平均13.82mg/kg。从分布频率看，有效铁含量主要集中在10.0-15.0mg/kg区间，面积占比达56.43%（表18）。
白银区土壤有效锰平均为9.45mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效锰含量最高，平均10.08mg/kg;潮土土壤有效锰含量最低，平均9.4mg/kg。从分布频率看，有效锰含量主要集中在3-10mg/kg区间，占比为82.29%（表19）。
白银区土壤有效锌平均为1.25mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效锌含量最高，平均1.49mg/kg;潮土土壤有效锌含量最低，平均1.17mg/kg。从分布频率看，有效锌含量全部集中在1.0-2.0mg/kg区间（表20）。
白银区土壤有效铜平均为1.85mg/kg;从土壤类型看，红土土壤有效铜含量最高，平均2.32mg/kg;潮土土壤有效铜含量最低，平均1.76mg/kg。从分布频率看，有效铜含量主要集中在1.30-2.0mg/kg区间，面积占比达63.32%（表21）。
白银区土壤pH均值为8.48;从土壤类型看，面积最大的灰钙土pH平均8.48，在8.3-8.6之间变动。
4 结论与建议
从白银区耕地地力评价结果可知，其土壤环境因素大多存在一种或几种障碍因子，影响了土壤生产能力发挥，从而导致农作物产量低而不稳。总结当地农民群众因土耕作、因土种植、因土施肥、因土改良利用等方面的经验，提出针对白银区不同耕地质量及其障碍因子，通过发展灌溉、坡地梯改、保护性耕作、平衡施肥等技术措施，消除或减轻限制农业产量提高的各种障碍的因素，提高耕地基础地力。
（1）发展灌溉，开展综合治理。发展旱地灌溉是解决降水的时空分布不均，解決旱灾的根本措施。实验数据表明：小麦旱地改为可灌溉农田后可增产40%-112%，玉米可增产35%-60%，可见发展旱地灌溉增产增收的效果显著[14]。因此加强农田水利建设，有条件的地方要大力发展喷灌、微灌和渗灌等先进的灌水技术。
（2）增施有机肥，适当发展绿肥。白银区的土壤质地多为轻壤，增施腐熟有机肥，可明显改善土壤理化性状，增加土壤有机质含量，增强土壤保肥保水能力，促进增产增收。种植绿肥可以改土固砂，改善土壤理化性质，提高土壤有机质含量，是种地养地，改良低产土壤的有效途径。
（3）秸秆还田，提高土壤有机质。在作物秸秆产量较大且不影响农村饲料及燃料的地区，做好秸秆还田工作，以改良土壤，提高土壤肥力。通常情况下，采用秸秆粉碎翻压还田，可用机械粉碎：长度为麦秸3-5cm、玉米秸秆5-10cm，埋深20-30cm，也可高茬25-35cm耙翻还田。
（4）实施测土配方施肥，促进肥效发挥。测土配方施肥以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾。
参考文献
[1] 寿思华.推进工业化城镇化要科学合理有效利用土地[J].学术论坛，2004（5）：86-90.
[2] 刘兆云，李荻.城市周边耕地占用不合理的理性反思[J].农业经济，2004（4）：22-23.
[3] 肖碧林，陈印军，卢布，等.当前我国耕地质量评价类型与问题分析[J].资源与产业，2008（4）：58-61.
[4] 郭珍，吴宇哲.耕地保护制度执行过程中的“目标替代”——基于多任务代理模型的研究[J].经济学家，2016（6）：58-65.
[5] 李辉.基于GIS的鄂州市地力调查与质量评价及乡镇农田速效养分评价与应用[D].武汉：华中农业大学，2004.
[6] 李婷，吴克宁.基于遥感技术的耕地质量评价研究进展与展望[J].江苏农业科学，2018，46（15）：5-9.
[7] 李强.基于能值分析与模糊评价的粮食主产区耕地健康评价——以石家庄市栾城县为例[J].地理与地理信息科学，2012，28（6）：85-89+95.
[8] 韩连贵，李铁君，刘春生，等.农村土地基本经营监督管理体制改革完善、农业生产经营建设土地占用与补充平衡方略规程[J].经济研究参考，2017（57）：18-33.
[9] 查海涅，汪建飞，张振国，等.基于GIS的蚌埠市淮上区耕地地力等级评价[J].土壤，2015，47（5）：1001-1006.
[10] SATTY T L.The analytic hierarchy process[M].New York：McGraw-Hill Inc，1980.
[11] 胡群，刘文云.基于层次分析法的SWOT方法改进与实例分析[J].情报理论与实践，2009，32（3）：68-71.
[12] 王良杰，赵玉国，郭敏，等.基于GIS与模糊数学的县级耕地地力质量评价研究[J].土壤，2010，42（1）：131-135.
[13] 朱海娣，王丽，马友华，等.基于GIS的合肥市耕地地力评价[J].中国农业资源与区划，2019，40（8）：64-73.
[14] 党安荣，阎守邕，吴宏歧，等.基于GIS的中国土地生产潜力研究[J].生态学报，2020，20（6）：910-915.