基于"要素-需求-调控"的云南坡耕地质量评价

坡耕地作为中国山丘区耕地资源的重要组成部分,科学评价其质量状况是实施坡耕地数量、质量、生态"三位一体"保护的基础。该文在分析坡耕地利用特征及质量内涵基础上,构建基于"要素-需求-调控"的坡耕地质量评价体系,对云南坡耕地质量进行定量化评价,分析坡耕地质量空间分布特征。结果表明:1)云南坡耕地质量评价最小数据集(MDS)指标体系由有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤质地、土壤pH值、有机质、有效磷、速效钾、≥10℃积温、田块规整度、连片度、降雨量、灌溉保证率、田面坡度14个指标构成。2)坡耕地质量指数(Slope Farmland Integrated Fertility Index, SIFI)分布在0.36～0.81之间,均值为0.59,大部分评价单元SIFI0.6,不同评价单元SIFI差异显著(P0.05);5种坡耕地主要土壤类型SIFI从大到小依次为:赤红壤、红壤、紫色土、黄壤、黄棕壤;SIFI变化与高程有关,在0～1 000 m高程范围内SIFI随高程增加呈增长趋势,而在1 000 m高程范围内SIFI随高程增加而减小。3)坡耕地质量等级以六等地、五等地、七等地、四等地为主,空间分布上呈现显著的聚集特征,不同分区坡耕地质量等级洛伦兹曲线均呈"S"型分布格局,云南坡耕地质量等级总体偏低。研究可为完善坡耕地质量评价体系,开展坡耕地质量调控提供科学依据。     

紫色土坡耕地耕层质量影响因素及其敏感性分析

坡耕地耕层质量变化特征由降雨侵蚀、耕作活动交互作用影响。该文以紫色土坡耕地为研究对象,结合主成分分析与评价模型对耕层质量特征进行分析,并解析了海拔、坡度、有效土层厚度和坡位4个地形因子对坡耕地耕层质量的影响及敏感性。结果表明:1)小流域坡耕地耕层厚度、土壤有机质、土壤容重均处于适宜性区间内,各土壤养分指标总体处于中低水平;土壤容重(变异系数CV为7.97%)和总孔隙度(CV为8.36%)变异系数相对较低,处于弱分异(CV<10%)水平,其余土壤指标均属中等分异水平。2)紫色土坡耕地耕层质量评价最小数据集由容重、贯入阻力、有机质、土壤黏粒含量、耕层厚度、抗剪强度、饱和导水率和有效磷8个指标组成。基于MDS评价表明,紫色土坡耕地不同坡位耕层质量指数为下坡(0.458)>中坡(0.443)>上坡(0.417),下坡较中坡和上坡分别提升3.39%和9.83%。3)紫色土坡耕地耕层质量影响因素可分为4类,Ⅰ类坡度限制型、Ⅱ类坡位限制型、Ⅲ类有效土层厚度限制型、Ⅳ类海拔限制型,4种耕层类型的样本数分占坡耕地耕层样本总数的38.89%、22.22%、14.81%和24.08%,主要影响因素是坡度。4)坡耕地耕层质量与有效土层厚度、坡位为正相关,与海拔、坡度表现为负相关,地形因子对耕层质量敏感程度为海拔(-0.399)>坡位(0.192)>坡度(-0.112)>有效土层厚度(0.110),海拔敏感程度为有效土层厚度的3.56倍。研究结果可为紫色土坡耕地耕层质量评价及有效调控提供理论依据,有利于紫色土坡耕地资源可持续利用。     

基于多元主体协同的县域耕地质量调控模式与整治时序分区

基于耕地利用与保护过程中多元主体协同的综合视角构建耕地质量调控模式,探索耕地质量整治时序分区及其具体应用模式,对合理有序地开展耕地资源整治与建设具有重要意义。该研究以华北集约化农区曲周县为研究区,在耕地质量评价的基础上,运用生态位障碍因子诊断模型识别耕地质量障碍因子,并结合耕地质量建设主体动力特征,从主体和客体协同视角构建耕地质量调控模式,进而基于耕地质量空间分布特征划分耕地质量整治分区,探索不同分区耕地质量调控模式的具体应用及其整治时序。结果表明:1)曲周县耕地质量以高等和中等为主,共占耕地总面积的77.42%,平均等级为2.54,总体处于高等质量和中等质量之间,但耕地质量局部呈现显著的正向集聚性;2)曲周县耕地质量各个指标不同障碍度等级的面积特征具有显著的差异性,耕地质量的主要障碍因子为有机质含量、地下水埋深、灌溉保证率、土壤阳离子交换量、全氮、有效磷和土体构型;3)基于政府、农户、村集体、企业、高校等不同主体建设动力,以耕地质量主要障碍因子整治为基本导向,从主导、核心、参与、指导、纽带等角度分析政府、农户、企业、高校、村集体等主体在生长条件、肥力水平、生产条件、水盐状况等不同维度...     

基于土壤管理评估框架的云南坡耕地耕层土壤质量评价

坡耕地作为云南地区耕地资源的重要组成部分,坡耕地耕层土壤质量评价和参数适宜范围确定是合理耕层构建的基础。基于土壤管理评估框架(soil management assessment framework,SMAF),构建坡耕地耕层土壤质量指数评价模型(cultivated-layer soil quality index,CLSQI),采用最小数据集(minimum data set,MDS)法筛选评价指标,对云南地区坡耕地耕层土壤质量进行评价,提出坡耕地合理耕层土壤参数适宜范围。结果表明:云南坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由pH值、全氮、总孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标组成,基于MDS的坡耕地耕层土壤质量评价精度较高。在初选指标体系中,土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标的权重较大,而在MDS指标体系中,田面坡度、全氮含量的权重较大。坡耕地耕层土壤质量指数(CLSQI)分布在0.39～0.84之间,均值为0.59±0.11,变异系数为0.19,坡耕地耕层土壤质量总体处于“中等”偏上水平。不同采样区坡耕地CLSQI差异显著(P0.05),其大小关系为:楚雄双柏宣威宁洱马龙石林。0～20 cm采样深度坡耕地CLSQI(均值0.59)大于20 cm(均值0.56),紫色土坡耕地CLSQI(均值0.61)大于红壤(均值0.54)(P0.05),垄作和等高耕作模式坡耕地CLSQI大于顺坡耕作,旋耕方式下的坡耕地CLSQI大于翻耕,不同农业分区坡耕地CLSQI的大小顺序为:滇东北山原区滇中高原湖盆区滇西南中山宽谷区。坡耕地合理耕层MDS土壤指标适宜范围为:pH值5.58～7.82,全氮≥1.37 g/kg,总孔隙度≥52.28%,抗剪强度≥5.19kPa,田面坡度≤11.79°。研究可为坡耕地耕层土壤质量评价及合理耕层构建提供理论依据和参数支持。     

红壤坡耕地耕层土壤质量特征及障碍因素研究

为探究红壤坡耕地耕层质量特征及其障碍因素,通过野外调查、资料查阅及室内土壤理化性质分析等综合性研究手段,对江西红壤坡耕地耕层土壤质量统计特征、演变特征及主要障碍因素进行分析。结果表明:(1)红壤坡耕地田面坡度主要分布在2~16°之间,耕层平均厚度13.40 cm,有效土层厚度平均88.30 cm,土壤容重平均为1.17 g/cm~3;耕层土壤有机质平均含量19.37 g/kg,土壤pH值平均5.36。(2)红壤坡耕地耕层质量近20年有明显提高,田面坡度从6°降至4°,耕层厚度从13.68 cm增至16.42 cm;耕层土壤有机质含量24.63 g/kg,提高33.93%,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加10.53%、230.98%、44.18%。(3)红壤坡耕地低产耕层土壤质量的主要障碍因素是土壤养分贫瘠化、粘重化和酸化;花生和木薯低产耕层的土壤容重和粘粒含量均大于高产耕层,而土壤孔隙度、田间持水量、有机质含量及pH值均小于高产耕层,表明高产坡耕地耕层土壤质量优于低产坡耕地。研究结果可为江西红壤坡耕地耕层质量改善和合理耕层构建提供科学参考。     

沟坡侵蚀汇水区黑土水分和养分的空间异质性

[目的] 研究坡耕地侵蚀沟汇水区土壤水分和养分空间差异性及其变化，揭示黑土侵蚀对坡耕地粮食生产的影响。[方法] 选取典型黑土坡耕地发育的侵蚀沟汇水区为研究区域，系统观测全生育期土壤水分和养分性状，并秋收测产，解析黑土水分、养分、产量空间异质性及其相关性，分析沟坡侵蚀对土壤质量和作物生产力的影响。[结果] ①沟坡侵蚀对黑土坡耕地土壤水分性状造成了显著的影响，全生育期表层0—20 cm垄沟土壤含水量变异系数12.2%~17.4%，为中等变异；块金值/基台值<0.2，表明具有强烈的空间相关性，雨季块金值/基台值近为0，表明沟坡汇水区土壤含水量完全因地形等结构因子导致的径流迁移的影响，空间有效相关距离最小，为55.2 m。②沟坡汇水区土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量变化分别为23.9~49.7，0.8~1.7，0.3~0.6 g/kg，和70.3~183.8，27.8~78.9，71.2~202.1 mg/kg，土壤有机质含量有效空间相关距离小于100 m，全磷含量有效空间相关距离最大，接近500 m。③汇水区大豆产量变化1 669~3 223 kg/hm²，玉米产量变化8 177~10 871 kg/hm²。[结论] 沟坡侵蚀加剧了汇水区土壤水分和养分空间异质性，降低了耕地生产力。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层土壤质量退化和土壤生产力不稳定的关键因素。该文以紫色丘陵区坡耕地为例,对坡耕地不同地力等级耕层土壤质量、渗透性能及耕层类型进行聚类分析,讨论了土壤侵蚀对坡耕地耕层厚度影响及合理耕层土体构型。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤质量具有中等程度变异性,有效土层厚度(15~80 cm)和耕层厚度(15~25 cm)变异系数分别为12.18%和37.26%,土壤有效磷变异系数可达94.51%,说明土壤物理指标变异性小于化学指标变化;三级以下地力耕层构型为近似全虚或全实剖面结构,五等地力坡耕地产量下降50%左右。(2)紫色土坡耕地不同坡位、不同垂直深度的耕层土壤物理性质、持水性能及耕作性能差异显著(P0.05),土壤容重为上坡下坡中坡,土壤抗剪强度为上坡中坡下坡,土壤稳定入渗为下坡中坡上坡,土壤贯入阻力表现为中坡上坡下坡;除土壤入渗外,土壤容重、抗剪强度、贯入阻力均表现为底土层心土层耕层;坡耕地0~40 cm土层中蓄存降水可被农作物利用70%左右。(3)中度侵蚀程度坡耕地,年均耕层厚度薄化值为1.04~3.04 mm,坡耕地合理耕层建立可选择有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性为坡耕地合理耕层评价最小数据集,耕层构型总体保持上虚下实型、耕层厚度20~25 cm、有效土层厚度50~60 cm。(4)紫色土坡耕地可分为四种耕层类型,其障碍耕层主要表现为有效土层厚度限制型(第II类)、耕层厚度限制型(第III类)和土壤养分限制型(第IV类),分别占耕层总量30%、10%、3%;紫色土坡耕地合理耕层建立应重点关注有效土层厚度和耕层厚度调控。研究结果可为客观认识土壤侵蚀与紫色土坡耕地耕层退化关系、合理耕层构建提供理论依据和技术参数支持。     

基于限制因子改良与耕地质量潜力耦合的耕地整治分区

科学划定耕地整治重点区对于实现区域土地资源可持续利用具有重要意义。该研究以内蒙古河套-土默川平原为研究区，从农用地可改良限制因子角度出发，采取自然等提升潜力指数模型和局部空间自相关模型划分耕地质量提升潜力区，在耦合限制因子改良程度分级的基础上，确定耕地整治分区。研究结果：1）研究区耕地质量提升主要受限于土壤有机质含量和盐渍化程度，耕地整治难度整体呈现两边高中间低的趋势。2）研究区自然等提升潜力指数呈现西高东低的分布趋势，且耕地质量提升潜力空间差异明显，潜力提升呈现"低-低"聚集特征的耕地多分布在东部，呈现"高-高"聚集特征以及无聚集特征的耕地多分布在西部。3）研究区耕地共划分为4种整治类型，其中重点整治型耕地为0.84万hm2，是实施耕地整治的重点区域；选择整治型耕地为22.22万hm2，应选择其质量提升潜力相对较高且集中连片的地块进行整治；保护整治型耕地为54.98万hm2，应当被划入到基本农田保护区内；不宜整治型耕地为26.46万hm2，应当进行有选择地退出还林还草。该研究提出的研究方法可为细化限制因子在耕地整治分区中的应用提供参考，同时研究成果对半干旱区耕地整治具有现实指导意义。     

湖北省坡耕地现状分析及宜耕性评价

坡耕地是耕地资源的重要组成部分,也是土壤侵蚀的策源地和水土保持的重点区域。为探究湖北省坡耕地资源现状及其宜耕性,利用GIS技术,构建了湖北省坡耕地的坡度、土壤侵蚀、土壤剖面构型和理化特性等数据库,筛选耕地坡度、土层厚度、土壤质地、土壤pH值和土壤侵蚀程度5个代表性指标,采用“限制因子法”对湖北省全域坡耕地进行了宜耕性评价。结果表明：湖北省坡耕地总面积为9 438.64 km²,占总耕地面积的18.87%,不宜耕坡耕地总面积为2 178.36 km²,占现有坡耕地面积的23.08%;砾石含量和坡度过高是造成坡耕地不宜耕的主要因素,其中砾石含量>15%的坡耕地总面积为1 205.72 km²,坡度≥25°的坡耕地总面积为1 097.32 km²;其次不宜耕主导因素是土壤过酸,pH值≤4.5造成坡耕地不宜耕的面积为669.60 km²,土壤侵蚀严重(极强烈以上侵蚀强度)和土层浅薄(土层厚度<30 cm)造成的不宜耕坡耕地面积分别为336.48 km²...     

基于作物营养当量修正产量比系数法的农用地质量分等

产量比系数是农用地分等中的基础参数,由于不同地区产量比系数确定的基础不同,分等结果无法达到全国可比。为提高农用地分等结果的全国可比性,该文依据供给人体所需能量和营养的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等营养素在不同作物间可比这一特点,选取20种营养素指标和9种标准耕作制度规定作物,构建营养当量修正法,通过计算不同作物"营养当量"来修正产量比系数,并选取北方以小麦为基准作物的河北省曲周县土地整治项目区和南方以水稻为基准作物的江苏省宜兴市丁蜀镇作为案例进行实证,对比通过营养当量修正法和最高产量比法计算产量比系数所得出的农用地自然等的差异。研究结果显示,曲周县土地整治项目区自然等指数区间由2 060～2 896上升为2 516～3 580,等别序列由11～15等上升为13～18等;丁蜀镇自然等指数由区间由2 460～2 918下降为2 013～2 393,等别序列由13～15等下降为11～12等,2个研究区间的农用地自然等别差异扩大。该文可以为相关研究提供参考,为完善农用地质量分等体系提供借鉴。     

基于耕地质量与立地条件综合评价的高标准基本农田划定

保障高标准基本农田建设的永久稳定是在土地整治战略背景下持续提升粮食产能的重要举措。该文以沈阳市沈北新区为例,以美国重要农地保护的LESA(land evaluation and site assessment)体系思想为指导,构建耕地质量与立地条件综合分析体系,采取多因素综合对比分析法,开展高标准基本农田建设的适宜性评价和非适宜性评价,该研究区划定高标准基本农田优先建设区的面积为11 212.42 hm2,该建设区基本农田质量较优,经济社会发展压力较小;划定有条件建设区的面积为18 714.36 hm2,该建设区有良好的基本农田质量条件,但需要对高标准基本农田建设的影响因素和限制条件采取一定的整治技术和措施;划定限制建设区的面积为7 491.30 hm2,该建设区耕地质量及立地条件差异显著,城区周边受立地环境条件影响较大,远离城区基本农田质量条件较差。     

煤炭开采对"矿-农"复合区农田质量影响评价

农田质量的内涵应包括本底质量、经济质量和生态环境质量3部分。煤炭开采导致农田严重受损,科学合理评价煤炭开采对矿-农复合区农田质量的影响,对制定区域土地复垦规划和综合整治有着重要的意义。以山西省泽州县长河流域为研究区,该研究首先建立了煤炭开采沉陷区农田质量评价的指标体系,选取农田自然质量、农业生产条件、区位条件、农田环境条件来表征农田质量,对并依据这些指标进行空间可视化,利用多因素加权求和的方法对农田质量进行综合评价。研究结果表明:与煤炭开采非扰动区相比,位于煤矿区井田边界内的农田自然质量、农业生产条件、区位条件、农田生态环境条件评价分值均较低;煤矿井田边界范围内的农田质量(平均值为0.37)低于非矿区农田(平均值为0.55)。应结合煤炭开采扰动影响区农田质量区域分布特点,制定科学合理的矿-农复合区土地复垦规划和土地综合整治方案。     

基于GIS与耕地质量组合评价模型划定基本农田整备区

针对划定基本农田有质量、数量和空间的多重要求,该文从耕地的自然条件、质量条件、灌溉条件、区位条件、规划用途等5个层面选取16个指标建立了一般农田入选基本农田整备区的指标体系,并运用GIS技术提取各评价指标的空间属性数据;然后根据耕地质量模糊优选模型和属性层次模型2个模型评价结果的平均值对候选耕地进行质量和区位优劣排序;最后根据排序结果,通过GIS空间分析功能,以重庆市秀山县梅江镇为例,划定基本农田整备区的空间分布范围。组合评价模型可形成多角度评价结果的综合平衡,提高评价结果的科学性。     

江苏农用地资源质量空间格局及影响机制研究

该文在农用地分等成果基础上,采用GIS技术、地统计学分析、景观生态学、典型相关分析相结合的方法,对江苏农用地资源质量空间格局及影响机制进行研究.结果表明:各农业区农用地资源质量结构差异和区域分异明显,表现出由南向北、由东向西两个方向上的递变规律.农用地资源质量空间格局的影响机制上,省域尺度主要受到地带性因素及大尺度的非地带性因素如大地貌单元等要素的控制:农业区尺度主要受到局部自然条件如土壤pH值、土壤有机质、耕层厚度等因素的制约和人类活动的影响,但主导因素有所差异;人类活动的扰动进一步影响了农用地资源质量的分布格局,使其更加复杂和多变.     

凌源市耕地质量评价与立地条件分析

以农用地分等成果为基础进行耕地评价与立地条件分析研究,在土地评价领域推进农用地分等成果转化应用。该文以辽宁省凌源市为例,充分利用农用地分等成果,借鉴美国LESA（land evaluation and site assessment）思想,对研究区分别进行耕地质量评价和立地条件分析,并建立凌源市耕地质量评价与立地条件分析体系。该体系评价结果将凌源市耕地分为8级,其中1和2级耕地属于自然质量条件和立地条件较优的耕地,3～5级耕地属于自然质量条件尚可,受立地条件影响差异较大的耕地,7和8级耕地属于自然质量条件较差,无任何立地条件优势的耕地。以农用地分等成果为基础建立土地评价与立地条件分析体系是切实可行的,同时在该体系中要因地制宜的选取耕地立地条件因素。     

北京地区基本农田土壤环境质量分析与评价

对北京地区基本农田的土壤环境质量和污染状况进行了系统的调研，并对采样区农田土壤的环境质量按照国家标准进行了单因子评价和综合评价。结果表明，重金属的污染程度依次为Cd > Cu > As > Pb > Cr > Hg，Cd，Cu，As高于北京市土壤重金属背景值，Pb、Cr接近或略低于背景值，相比较而言，Cd污染为北京市基本农田中的主要污染元素。土壤中的农药残留的主要成分为滴滴涕。只有1处农田的Cd含量超过了国家二级标准限量，其余指标均低于二级标准。整体而言，北京地区的基本农田土壤环境质量属于清洁和安全范围，符合发展都市型现代农业的要求。     

北京东南郊农田土壤重金属含量与环境质量评价

采集北京市大兴区长子营镇58份土壤耕层样品,分析其中Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、As、Cd和Hg 8种重金属含量,其平均含量分别为23.1、59.6、61.8、19.5、23.8、4.7、0.16和0.07 mg·kg-1,8种重金属元素含量平均值均未超出土壤环境质量一级标准,但Cu、Zn、Cr和Cd的平均含量由于受人类活动的影响已经高出北京地区环境背景值。皮尔逊相关系数分析结果表明,Cu、Cr、Zn、Ni与Cd 5种重金属,Zn与Hg,Cr与Pb具有相同来源的可能性较大。在国家土壤环境一级标准下各元素的单因子污染指数均小于1,顺序为CdCrCuZnNiPbHgAs,综合污染指数为0.70。分析不同土地利用类型的土壤重金属单因子指数与内梅罗指数,设施菜田、露地菜田、粮田和果园的内梅罗指数分别为0.88、0.91、0.61和0.59。长子营镇重金属的空间分布特征为中、北部含量高于南部,尤其以中部地区含量最高。总体来说,研究区域内土壤环境质量总体安全,部分地区土壤重金属含量接近临界处于警戒水平。     

基于农用地分等的粮食生产能力田间质量限制研究

农用地自然质量分能否正确反映耕地田间质量因素对粮食生产能力的作用,是农用地分等成果应用于粮食生产能力核算的关键问题。据此,该文依据天津市农用地分等成果,从自然质量等指数的计算过程出发,将自然质量分视为田间质量限制系数,应用回归分析的方法,探讨了耕地田间质量因素对粮食产量形成的影响,从而为农用地分等成果应用于区域粮食生产能力的核算提供思路。研究得到了以下结论:农用地自然质量等指数与标准粮的相关关系显著,农用地分等成果正确地反映了耕地质量及其粮食生产能力;自然质量分与标准粮产量的相关关系较差,但自然质量分的高低总体上与粮食产量呈正相关,即田间质量限制系数起到了耕地田间质量因素对作物产量的正确"限制"作用;但须设置控制性田间试验,才能在机理上建立各田间质量因子与产量的定量化模型,从而使得耕地质量评价指标体系更精准。