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【摘 要】利用县域耕地资源管理信息系统和GIS技术，运用模糊函数和层次分析方法对鹿邑县的中低产耕地进行综合评价，并分析其障碍因素，结果表明：在鹿邑县现有83346.24hm2耕地中，三等地以下的中低产耕地35027.32 hm2，占耕地总面积的42.03%，其中瘠薄培肥型、障碍层次型两类中低产耕地分别占总耕地的31.79%、10.23%。根据中低产耕地的限制因素及其空间分布，划分为轻型质地区、砂身型质地区2个区域，并针对不同区域特点，提出了切实可行的改良利用措施。
【关键词】耕地 中低产田 土壤改良 GIS
河南省人口多耕地少,耕地质量高低不一。第二次土壤普查以来,随着农村经营体制、耕作制度、作物品种、种植结构、产量水平和肥料使用等方面的显著变化,全省耕地地力也发生明显改变,近年来虽然对部分耕地实施了地力监测,但至今对区域耕地地力水平、中低产耕地状况及其障碍因素等还缺乏系统了解，使耕地利用与改良难以适应农业生产发展的要求。GIS和县域耕地资源管理信息系统评价进一步在我省应用，推进了耕地更好的利用。
鹿邑县位于河南省东南部，地处北纬33°43′03″-43°05′32″，东经115°02′55″—115°37′55″之间，属暖温带半湿润季风型气候，年平均气温14.4℃，年平均降水量742.6㎜。全县有潮土和砂姜黑土2个土类、2个亚类、3个土属、13个土种，耕地面积83346.24 hm2。本研究采用GPS、GIS和县域耕地资源管理信息系统，对鹿邑县耕地地力现状进行调查与评价，摸清该区域中低产耕地状况及其障碍因素，为改良土壤，挖掘现有耕地潜力，缓解人地矛盾，保障粮食安全，促进区域农业结构调整和农业可持续发展，具有重要的现实意义。
一、中低产耕地评价方法
1.评价单元的确定
评价单元采用土壤图与土地利用现状图叠置取交方法获得，其中，土地利用现状类型划分到二级利用类型，土壤类型划分到土种。制图区界以2007年土地利用现状图为准，且在实际应用中结合野外调查和取样，作了部分修正性勾绘，如城镇建设、规模化菜地等。通过图件的叠置和检索，取大于10000m2多边形作为评价单元，研究区内共获得耕地评价单元6613个。
2.数据采集与处理
通过GPS定位、采集土壤平均样并调查获取包括土壤质地、耕地利用现状、灌排条件等属性数据。基础及专题图件（1:5万）包括地形图、行政区划图、土地利用现状图、第二次土壤普查土壤图。其他资料包括鹿邑土壤、河南土种志、近3年的统计年鉴等。
参照鹿邑县土地利用现状图均匀确定采样点，再按照事先标好的采样点进行土样采集。共采集土样5580个。土壤有机质、有效磷、速效钾等按常规方法进行化验分析。
根据野外实际调查进行资料整理，建立以养分等属性为字段，以调查点为记录的数据库。并进行土壤采样样点图与分析数据库的连接，在此基础上运用嵌入地理信息系统中空间插值、区域统计等方法获得各土壤评价单元养分属性。
3.评价因素的选择及权重的确定
鹿邑县耕地地力指标体系是在河南省土壤肥料站和河南农业大学的指导下，结合鹿邑县的耕地特点，通过专家组的充分论证和商讨，逐步建立起来的。首先，根据一定原则，结合鹿邑县农业生产实际、农业生产自然条件和耕地土壤特征从全国耕地地力评价因子集中选取，建立县域耕地地力评价指标集。其次，利用层次分析法，建立评价指标与耕地潜在生产能力间的层次分析模型，计算单指标对耕地地力的权重。第三，采用特尔斐法组织专家，使用模糊评价法建立各指标的隶属度。
3.1概念型因素的量化处理
鹿邑县概念型评价因素选取了土壤质地、灌排能力、土壤质地构型，考虑各因素对地力的影响程度，采用专家打分的方法赋值作为其隶属函数，如质地构型（表1）。
3.2定量化指标的隶属函数
对于定量化的指标，首先对其离散化，将其分为不同的组别，然后为采用专家打分法，给出相应的隶属度。（表2）
3.3层次分析模型权重
采用层次分析法确定地力评价中各因子的权重。耕地地力为目标层（G层），影响耕地地力的立地条件、物理性状、化学性状为准则层（C层），再把影响准则层中各元素的项目作为指标层（A层），采用层次分析获得各准则层和指标层的权重。（表3）
4.耕地地力综合评分、定级
用指数和法来确定耕地的综合指数，模型公式如下：
IFI=∑ Fi*Ci (i=1,2,3,…，n)
式中：IFI(Integrated Fertility Index)代表耕地地力综合指数；F=第i个因素评语；Ci=第i个因素的综合权重。
根据综合指数的变化规律，在耕地资源管理系统中我们采用累积曲线分级法进行评价，根据曲线斜率的突变点（拐点）来确定等级的数目和划分综合指数的临界点，将鹿邑县耕地地力共划分为四级。（表4）
5.中低产耕地限制因素的确定及障碍类型划分
鹿邑县属黄泛区东部边缘，受黄河水波及，沉积物多为漫流或静水沉积物，分布在东北部的质地较轻、土壤养分缺乏，北部和西南部有砂身障碍层，因此在综合评分定级的基础上，将三、四等地的耕地归为中低产耕地，并进一步选定中低产耕地限制因素。根据指标权重，这些限制型因素理应选择土壤有机质、质地构型等，这些因子综合反映在土壤上可表现为养分缺乏、砂身障碍、产出率低，考虑到农业生产的直观性和改良利用的针对性，本研究选定有机质含量、质地构型2个因子为鹿邑县中低产耕地限制型因素。根据中华人民共和国农业行业标准NY/T310—1996，结合耕地土壤的具体情况，认为鹿邑的中低产田存在的主要障碍类型为瘠薄培肥型、障碍层次型。
二、中低产耕地评价结果分析
根据上述评价方法，在GIS和县域耕地资源管理信息系统支持下，将中低产耕地限制因素和综合各因素的評价结果存入以评价单元为基本单位的数据库中，可直接查获到各类障碍型与各等级耕地的数量，并可利用与评价单元属性相连的图形空间数据库直观地了解到各自的空间分布。（表5）
从表5可知，全县中低产田面积35027.32hm2，占全县耕地面积的42.03％，其中瘠薄培肥型中低产田面积26498.54hm2，占全县中低产田面积的75.65％；层次障碍型中低产田面积8528.78公顷，占中低产田面积的24.35％。
瘠薄型中低产田在21个乡镇都有分布，以马铺镇、贾滩乡分布面积最大，土壤质地大部分不良，耕作不好，疏于管理。层次障碍型中低产田在21个乡镇都有分布。以杨湖口、任集两乡分布面积较大，在30cm的耕作层中有较厚的砂层。
三、中低产耕地利用分区与改良培肥措施
按照合理利用、科学培肥的原则，将耕地障碍因素相近，改良措施相似，利用方向一致的耕地规划为同一利用区，因此将鹿邑县中低产耕地划分为2个改良培肥区，即轻型质地区、砂身型质地区。
1.轻型质地区
该区主要分在马铺、贾滩2乡镇，耕层质地较轻，多为轻壤，少部分中壤，质地构型多为砂身型和夹砂型，部分为底砂型，均质型仅有均质轻壤型，土壤速效养分和潜在养分均较低，利用改良措施主要有：
1.1增施有机肥，培肥地力。要多途径增施有机肥，大力推广秸秆还田。
1.2保持耕层相对稳定，注意营造犁底层。耕层厚度为20~25cm为宜。提倡实行铧耕或阶段性实行铧耕，每阶段铧耕宜连续数年。进行旋耕时旋耕深度不要超过铧耕深度。
1.3加强田间灌溉工程建设。田间灌溉工程建设标准达到井灌年保灌4次以上。
1.4配方施肥。在秸秆还田和施用有机肥的基础上，科学施用氮肥，注意施用磷、钾肥。根据肥料特性，作物需肥规律，采取少量多次的施肥方法。
2.砂身型质地区
该区主要分布在杨湖口、任集两乡镇，心土层有较厚的砂层，致使土壤肥水保持性能差，造成漏肥漏水，从而使耕层土壤养分含量较低，生产性能较差。利用改良措施主要有：
2.1加强农田基本建设，建设灌溉型农田。漏肥偏水型中低产田的农田基本建设要在加强灌溉和排涝能力建设的前提下，强化灌溉设施建设，确保机井密度和布局，增加地面灌溉设施，发展先进灌溉技术。
2.2全面增施有机肥。利用有机肥中腐殖质的缓冲性、亲和性改善土壤结构，增加耕层养分，促进改善生产性能，此外要大力推广秸秆还田。
2.3利用适宜耕作措施，在30cm深处营造犁底层。针对漏肥漏水型中低产田心土层有较厚砂层的特征，耕作时防止盲目加深耕层，一般长年保持耕深25cm左右，以在30cm深处营造出犁底层，促进肥水保持性能提高。
2.4科学施肥。在实行测土配方施肥的基础上，分次施用氮肥封缺指标法施用磷肥和钾肥。
四、结论
1.应用GIS和县域耕地资源管理信息系统来研究中低产耕地变化，充分体现了两系统对地理空间数据的强大分析处理能力，为解决当前加强耕地质量建设问题提供了新的研究方法和手段。
2.根据中低产耕地的限制因素及其分布，将全县中低产耕地分为轻型质地区、砂身型质地区2个改良利用区域。针对不同区域特点可采取增施有机肥，加强农田水利设施建设，推广测土配方施肥等措施进行地力配肥与改良利用。
参考文献：
[1]田有国、辛景树、栗铁申.《耕地地力评价指南》. 中国农业科技出版社.
[2]庄锁法.基于层次分析的综合评价模型[J].合肥工业大学学报，2000，23（4）:582-590.
作者简介：尤斌，男，1975年10月出生，农艺师，毕业于河南农业大学土化专业，在河南省鹿邑县农业局土肥站工作，长期从
事土壤肥料技术推广工作。
【关键词】耕地 中低产田 土壤改良 GIS
河南省人口多耕地少,耕地质量高低不一。第二次土壤普查以来,随着农村经营体制、耕作制度、作物品种、种植结构、产量水平和肥料使用等方面的显著变化,全省耕地地力也发生明显改变,近年来虽然对部分耕地实施了地力监测,但至今对区域耕地地力水平、中低产耕地状况及其障碍因素等还缺乏系统了解，使耕地利用与改良难以适应农业生产发展的要求。GIS和县域耕地资源管理信息系统评价进一步在我省应用，推进了耕地更好的利用。
鹿邑县位于河南省东南部，地处北纬33°43′03″-43°05′32″，东经115°02′55″—115°37′55″之间，属暖温带半湿润季风型气候，年平均气温14.4℃，年平均降水量742.6㎜。全县有潮土和砂姜黑土2个土类、2个亚类、3个土属、13个土种，耕地面积83346.24 hm2。本研究采用GPS、GIS和县域耕地资源管理信息系统，对鹿邑县耕地地力现状进行调查与评价，摸清该区域中低产耕地状况及其障碍因素，为改良土壤，挖掘现有耕地潜力，缓解人地矛盾，保障粮食安全，促进区域农业结构调整和农业可持续发展，具有重要的现实意义。
一、中低产耕地评价方法
1.评价单元的确定
评价单元采用土壤图与土地利用现状图叠置取交方法获得，其中，土地利用现状类型划分到二级利用类型，土壤类型划分到土种。制图区界以2007年土地利用现状图为准，且在实际应用中结合野外调查和取样，作了部分修正性勾绘，如城镇建设、规模化菜地等。通过图件的叠置和检索，取大于10000m2多边形作为评价单元，研究区内共获得耕地评价单元6613个。
2.数据采集与处理
通过GPS定位、采集土壤平均样并调查获取包括土壤质地、耕地利用现状、灌排条件等属性数据。基础及专题图件（1:5万）包括地形图、行政区划图、土地利用现状图、第二次土壤普查土壤图。其他资料包括鹿邑土壤、河南土种志、近3年的统计年鉴等。
参照鹿邑县土地利用现状图均匀确定采样点，再按照事先标好的采样点进行土样采集。共采集土样5580个。土壤有机质、有效磷、速效钾等按常规方法进行化验分析。
根据野外实际调查进行资料整理，建立以养分等属性为字段，以调查点为记录的数据库。并进行土壤采样样点图与分析数据库的连接，在此基础上运用嵌入地理信息系统中空间插值、区域统计等方法获得各土壤评价单元养分属性。
3.评价因素的选择及权重的确定
鹿邑县耕地地力指标体系是在河南省土壤肥料站和河南农业大学的指导下，结合鹿邑县的耕地特点，通过专家组的充分论证和商讨，逐步建立起来的。首先，根据一定原则，结合鹿邑县农业生产实际、农业生产自然条件和耕地土壤特征从全国耕地地力评价因子集中选取，建立县域耕地地力评价指标集。其次，利用层次分析法，建立评价指标与耕地潜在生产能力间的层次分析模型，计算单指标对耕地地力的权重。第三，采用特尔斐法组织专家，使用模糊评价法建立各指标的隶属度。
3.1概念型因素的量化处理
鹿邑县概念型评价因素选取了土壤质地、灌排能力、土壤质地构型，考虑各因素对地力的影响程度，采用专家打分的方法赋值作为其隶属函数，如质地构型（表1）。
3.2定量化指标的隶属函数
对于定量化的指标，首先对其离散化，将其分为不同的组别，然后为采用专家打分法，给出相应的隶属度。（表2）
3.3层次分析模型权重
采用层次分析法确定地力评价中各因子的权重。耕地地力为目标层（G层），影响耕地地力的立地条件、物理性状、化学性状为准则层（C层），再把影响准则层中各元素的项目作为指标层（A层），采用层次分析获得各准则层和指标层的权重。（表3）
4.耕地地力综合评分、定级
用指数和法来确定耕地的综合指数，模型公式如下：
IFI=∑ Fi*Ci (i=1,2,3,…，n)
式中：IFI(Integrated Fertility Index)代表耕地地力综合指数；F=第i个因素评语；Ci=第i个因素的综合权重。
根据综合指数的变化规律，在耕地资源管理系统中我们采用累积曲线分级法进行评价，根据曲线斜率的突变点（拐点）来确定等级的数目和划分综合指数的临界点，将鹿邑县耕地地力共划分为四级。（表4）
5.中低产耕地限制因素的确定及障碍类型划分
鹿邑县属黄泛区东部边缘，受黄河水波及，沉积物多为漫流或静水沉积物，分布在东北部的质地较轻、土壤养分缺乏，北部和西南部有砂身障碍层，因此在综合评分定级的基础上，将三、四等地的耕地归为中低产耕地，并进一步选定中低产耕地限制因素。根据指标权重，这些限制型因素理应选择土壤有机质、质地构型等，这些因子综合反映在土壤上可表现为养分缺乏、砂身障碍、产出率低，考虑到农业生产的直观性和改良利用的针对性，本研究选定有机质含量、质地构型2个因子为鹿邑县中低产耕地限制型因素。根据中华人民共和国农业行业标准NY/T310—1996，结合耕地土壤的具体情况，认为鹿邑的中低产田存在的主要障碍类型为瘠薄培肥型、障碍层次型。
二、中低产耕地评价结果分析
根据上述评价方法，在GIS和县域耕地资源管理信息系统支持下，将中低产耕地限制因素和综合各因素的評价结果存入以评价单元为基本单位的数据库中，可直接查获到各类障碍型与各等级耕地的数量，并可利用与评价单元属性相连的图形空间数据库直观地了解到各自的空间分布。（表5）
从表5可知，全县中低产田面积35027.32hm2，占全县耕地面积的42.03％，其中瘠薄培肥型中低产田面积26498.54hm2，占全县中低产田面积的75.65％；层次障碍型中低产田面积8528.78公顷，占中低产田面积的24.35％。
瘠薄型中低产田在21个乡镇都有分布，以马铺镇、贾滩乡分布面积最大，土壤质地大部分不良，耕作不好，疏于管理。层次障碍型中低产田在21个乡镇都有分布。以杨湖口、任集两乡分布面积较大，在30cm的耕作层中有较厚的砂层。
三、中低产耕地利用分区与改良培肥措施
按照合理利用、科学培肥的原则，将耕地障碍因素相近，改良措施相似，利用方向一致的耕地规划为同一利用区，因此将鹿邑县中低产耕地划分为2个改良培肥区，即轻型质地区、砂身型质地区。
1.轻型质地区
该区主要分在马铺、贾滩2乡镇，耕层质地较轻，多为轻壤，少部分中壤，质地构型多为砂身型和夹砂型，部分为底砂型，均质型仅有均质轻壤型，土壤速效养分和潜在养分均较低，利用改良措施主要有：
1.1增施有机肥，培肥地力。要多途径增施有机肥，大力推广秸秆还田。
1.2保持耕层相对稳定，注意营造犁底层。耕层厚度为20~25cm为宜。提倡实行铧耕或阶段性实行铧耕，每阶段铧耕宜连续数年。进行旋耕时旋耕深度不要超过铧耕深度。
1.3加强田间灌溉工程建设。田间灌溉工程建设标准达到井灌年保灌4次以上。
1.4配方施肥。在秸秆还田和施用有机肥的基础上，科学施用氮肥，注意施用磷、钾肥。根据肥料特性，作物需肥规律，采取少量多次的施肥方法。
2.砂身型质地区
该区主要分布在杨湖口、任集两乡镇，心土层有较厚的砂层，致使土壤肥水保持性能差，造成漏肥漏水，从而使耕层土壤养分含量较低，生产性能较差。利用改良措施主要有：
2.1加强农田基本建设，建设灌溉型农田。漏肥偏水型中低产田的农田基本建设要在加强灌溉和排涝能力建设的前提下，强化灌溉设施建设，确保机井密度和布局，增加地面灌溉设施，发展先进灌溉技术。
2.2全面增施有机肥。利用有机肥中腐殖质的缓冲性、亲和性改善土壤结构，增加耕层养分，促进改善生产性能，此外要大力推广秸秆还田。
2.3利用适宜耕作措施，在30cm深处营造犁底层。针对漏肥漏水型中低产田心土层有较厚砂层的特征，耕作时防止盲目加深耕层，一般长年保持耕深25cm左右，以在30cm深处营造出犁底层，促进肥水保持性能提高。
2.4科学施肥。在实行测土配方施肥的基础上，分次施用氮肥封缺指标法施用磷肥和钾肥。
四、结论
1.应用GIS和县域耕地资源管理信息系统来研究中低产耕地变化，充分体现了两系统对地理空间数据的强大分析处理能力，为解决当前加强耕地质量建设问题提供了新的研究方法和手段。
2.根据中低产耕地的限制因素及其分布，将全县中低产耕地分为轻型质地区、砂身型质地区2个改良利用区域。针对不同区域特点可采取增施有机肥，加强农田水利设施建设，推广测土配方施肥等措施进行地力配肥与改良利用。
参考文献：
[1]田有国、辛景树、栗铁申.《耕地地力评价指南》. 中国农业科技出版社.
[2]庄锁法.基于层次分析的综合评价模型[J].合肥工业大学学报，2000，23（4）:582-590.
作者简介：尤斌，男，1975年10月出生，农艺师，毕业于河南农业大学土化专业，在河南省鹿邑县农业局土肥站工作，长期从
事土壤肥料技术推广工作。