顾及生态环境的鄂北岗地耕地质量评价及空间分布特征

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耕地是农业生产、社会稳定的基础,对社会的可持续发展具有重要意义,耕地问题关乎国家粮食安全、社会的稳定和政权的兴衰以及生态环境。科学评价耕地质量,是确保粮食安全、提升耕地质量的前提,对耕地与生态环境的协调可持续发展有重要意义。现阶段耕地质量评价方法研究主要以评价指标体系构建,指标赋值、质量评价方法研究为主。在耕地质量评价指标选取上,往往侧重耕地的地力水平、管理条件等,对耕地土壤污染、生态环境、耕地健康等方面综合考虑较少。由于受到可塑性面积单元问题的影响,耕地评价过程中,评价结果的精确性有待提升。鉴于以上原因,本项目以湖北省鄂北岗地襄州区为研究对象,开展以下几方面的研究工作。(1)在参照《耕地质量等级》《土壤环境质量标准》《土地质量地球化学评价规范》等规程基础上,结合人类对耕地健康、环保以及可持续发展等方面的需求,选取理化性状、养分状况、生态环境、管理条件、健康状况5项指标为耕地质量评价一级指标,选取地形部位、有机质、速效钾、有效磷、有效硫、有效硼、镉、土壤径流氮、土壤径流磷等28项指标为耕地质量评价二级指标,构建耕地基础条件维度、耕地健康状况维度、耕地生态环境维度。采用层次分析法,特尔菲法建立评价模型确定评价指标的权重及赋值。根据研究区域采样点数据计算各维度指数,利用逐级修正法设定各维度及耕地质量的等级。(2)以第二次全国土地调查数据库中的耕地图斑为小尺度耕地质量评价单元、在此评价单元基础上采用同行政区、相同坡度级、同耕地类别、相邻地块两两合并的原则进行图斑合并构建大尺度评价单元。采用随机抽样法选取插值点位与验证点位,通过对插值样点数据分别采用反距离权重法(IDW)、样条插值法(Spline)、普通克里金法(0K)在大小尺度评价单元下开展插值分析。获得各个评价单元评价数据。对比几种组合插值结果数据与验证点位数据的均方根误差(RMSE)、平均误差(ME)、不精确度(IP)后发现,IDW方法与小尺度评价单元结合的评价精度略高于其它几种组合。在襄州区耕地质量评价方法上,选取反距离权重法与小尺度评价单元结合开展研究。(3)结合采样位点数据应用本文研究的评价模型采用反距离权重法在小尺度评价单元上开展耕地质量评价,分析展示各评价指标、耕地基础条件、耕地健康状况、耕地生态环境、耕地质量各等级在不同类型耕地的分布情况以及不同区域下的的空间分布情况。襄州区的耕地基础条件平均等级为5.48,以四等、五等、六等级为主,三种等级耕地面积为131812.94公顷,占耕地总面积的79.74%。耕地基础条件等级较高的耕地主要分布在双沟、张家集、古译等乡镇;襄州区的耕地健康状况平均等级为6.24,以五等、六等、七等、八等级为主,四种等级耕地面积为149402公顷,占耕地总面积的90.38%。耕地健康状况等级较高的耕地主要分布在石桥、黄龙等乡镇;襄州区的耕地生态环境平均等级为3.12,以二等、三等、四等为主,三种等级耕地面积为154363.27公顷,占耕地总面积的93.38%。耕地生态环境等级较高的耕地主要分布在伙牌、古译、黄龙、峪山等乡镇。襄州区耕地质量等级平均等级为6.09,以五等、六等、七等为主,三种等级耕地面积为126990.23公顷,占耕地总面积的76.82%。耕地质量等级较高的耕地主要分布在黄龙、峪山、石桥、古译等乡镇。(4)选取《全国耕地质量等级评价指标体系》方法与本文研究方法对比,从不同乡镇的耕地质量等级跨度来看,本研究评价结果明显大于参照《全国耕地质量等级评价指标体系》评价得到的结果,研究结果层次感更强,耕地质量等级对评价指标的响应更加敏感。由于评价模型设置了不同维度,指标的选取更为丰富,从耕地的养分、生态环境、健康状况等多方面反应耕地的状况,有利于及时发现问题,采取相应解决方案。(5)结合各评价指标等级构建各评价指标等级分布热图,结合各评价指标等级内涵探究各维度的等级的限制因子,襄州区耕地质量的主要限制因子主要有土壤容重、有机质、全氮、有效磷、pH、有效硫、有效硼、农田林网化程度、土壤径流氮磷等。结合限制因子情况,提出耕地质量提升的对策及建议。综上所述,本文在耕地质量评价方法研究过程中,从耕地理化性状、养分状况、耕地健康、生态环境的等方面选取评价指标,多维度反应耕地现状。比较不同插值方法在不同尺度评价单元上进行插值分析的结果,选取合适的插值方法及评价单元,提升精度,较为全面的展示研究区襄州区耕地现状。结合耕地质量评价结果找出耕地质量限制因子,为土地整治与环境保护提供建议。
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