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陜西漢中土壤養(yǎng)分評價*

董起廣，韓霽昌，張衛(wèi)華，李娟,雷娜

(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西地建土地工程技術(shù)研究院，國土資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實驗室，陜西西安710075)

摘要：通過層次分析法確定權(quán)重，在土壤質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，選取有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀4個指標(biāo)，建立了物元模型，并將其應(yīng)用到土地整治項目的新增耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價當(dāng)中，取得了較好的效果。結(jié)果表明，漢中市土地整治項目區(qū)土壤養(yǎng)分含量較高，土壤養(yǎng)分等級為Ⅰ級和Ⅱ級的共占到樣品的75 %，且影響土壤養(yǎng)分質(zhì)量的主要因子為有機(jī)質(zhì)和全氮。研究結(jié)果將為漢中市新增耕地土壤養(yǎng)分評價提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：陜西漢中；層次分析法；物元模型；土壤養(yǎng)分評價

土壤作為一種重要的自然資源可以為人類生產(chǎn)食物和纖維，并維持地球生態(tài)系統(tǒng)[1]。土壤養(yǎng)分是構(gòu)成土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是反映土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國城市化進(jìn)程的不斷深入，占用耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的速度越來越快，為了解決土地供給與需求之間的矛盾，必須進(jìn)行合理的土地利用規(guī)劃和土地開發(fā)整理工作，以確保耕地占補(bǔ)的動態(tài)平衡[2～3]。在土地開發(fā)整治中，要更加注重保護(hù)林地資源，關(guān)注生態(tài)問題，同時了解當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況，并確定新增耕地是否滿足耕作需求。土壤養(yǎng)分對土壤環(huán)境質(zhì)量、作物健康狀況都有著重要的影響[4～5]，要了解土壤養(yǎng)分狀況就需要對當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分做出適宜的分類和評價。近年來，對于土壤質(zhì)量評價方法的研究常見的有模糊數(shù)學(xué)法[6]、灰色聚類法[7]、指數(shù)評價法等方法[8]。這些方法各有其優(yōu)

點(diǎn)，但都忽略了各因子對土壤養(yǎng)分總體的影響[9]。本項目通過層次分析法確定權(quán)重，并運(yùn)用物元模型對土地整治項目中的新增耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量進(jìn)行評價研究。

1材料和方法

樣品采集地點(diǎn)位于陜西省漢中市，選取漢中市2014年實施的12個土地整治項目區(qū)，按照面積大小每個項目區(qū)平均取3組土樣，每組土樣根據(jù)“S”型選定5個點(diǎn)，定點(diǎn)采集深度為0～50 cm土層的混合土樣[10～11]。

土樣采集后，經(jīng)自然風(fēng)干處理，然后過篩，并分別測定土樣的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀4個指標(biāo)。有機(jī)質(zhì)的測定根據(jù)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加熱消解后，采用重鉻酸鉀滴定的方法進(jìn)行測定。全氮的測定根據(jù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，利用濃硫酸-硫酸酮-硫酸鈉消解，采用水楊酸分光光度法在全自動間斷化學(xué)分析儀上進(jìn)行測定。有效磷的測定根據(jù)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用碳酸氫鈉提取鉬銻抗比色法，利用紫外分光光度計進(jìn)行測定。速效鉀的測定根據(jù)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用醋酸銨提取利用火焰光度計進(jìn)行測定。

各個指標(biāo)評價權(quán)重，在通過一致性檢驗的基礎(chǔ)上，采用層次分析法(AHP)進(jìn)行計算確定[12]。根據(jù)4個指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造物元模型，結(jié)合所確定的權(quán)重系數(shù)對結(jié)果進(jìn)行計算評價，得出土壤的養(yǎng)分等級[13～15]。

2結(jié)果與分析

2.1AHP確定權(quán)重

針對漢中市土地整治項目區(qū)土壤特征，選取了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀4個指標(biāo)作為評價因子進(jìn)行評價。同時采用AHP法對各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。通過構(gòu)造判斷矩陣，求出最大特征值λmax及其特征向量并歸一化，可得最大特征值λmax=4.01，對應(yīng)特征向量即權(quán)重集W=(0.455 7，0.295 9，0.159 0，0.089 4)。計算出一致性指標(biāo)Ic=0.002 7，查表得出平均隨機(jī)性指標(biāo)IR=0.9，則隨機(jī)一致性比率Rc=Ic/IR=0.003<0.1，表示結(jié)果具有滿意的一致性，無需進(jìn)行調(diào)整。

2.2確定經(jīng)典域、節(jié)域和待判物元

采用全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分的分級標(biāo)準(zhǔn)[5]進(jìn)行評價(表1)。根據(jù)表1建立經(jīng)典域物元與節(jié)域物元R1-R5及Rp。下面以漢中市土地整治項目區(qū)1號土樣為例說明計算過程。

表1　土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3計算關(guān)聯(lián)度，并確定質(zhì)量等級

計算待判物元Rx1關(guān)于各個單指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度及綜合關(guān)聯(lián)度，即可確定該土壤樣品養(yǎng)分的等級(表2)。對于該土樣的綜合關(guān)聯(lián)度有，Kmax=K4=-0.248 7，因此，其土壤養(yǎng)分質(zhì)量等級為Ⅳ級。

表2　1號土樣土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價結(jié)果

2.4質(zhì)量評價

同樣，通過以上方法，可以得出其他11個土壤樣本關(guān)于各質(zhì)量等級的綜合關(guān)聯(lián)度，并最終確定土壤養(yǎng)分級別(表3)。此次漢中市土地整治項目區(qū)土壤養(yǎng)分質(zhì)量整體較好，其中評價結(jié)果為 Ⅰ 級的占總樣品數(shù)量的16.67 %，Ⅱ 級占58.33 %，Ⅲ 級占16.67 %，Ⅳ級占8.33 %，不存在Ⅴ級的土壤。且影響項目區(qū)土壤養(yǎng)分的主要因子為有機(jī)質(zhì)和全氮。

表3　漢中市土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價結(jié)果

a1b1c1a2b2c2

圖1漢中市土壤養(yǎng)分等級分布

Fig.1Distribution of soil nutrient levels of Hanzhong City

3結(jié)論與討論

漢中市土地整治項目區(qū)土壤養(yǎng)分含量較高，總體水平較豐富，Ⅰ級和Ⅱ級的土壤達(dá)到75 %，不存在Ⅴ級極貧乏的土壤。影響土壤養(yǎng)分質(zhì)量的主要因子為有機(jī)質(zhì)和全氮，兩者權(quán)重之和為63 %。漢中土壤養(yǎng)分評價結(jié)果與當(dāng)?shù)販嘏瘽駶櫟臍夂驐l件、植被廣布的生態(tài)條件相吻合，該地區(qū)土壤類型以水稻土和黃棕壤土為主，而且多水田，因此，即使在很多未開發(fā)、難開發(fā)利用的土地中，仍然具有較高的土壤養(yǎng)分和開發(fā)利用價值。

通過層次分析法確定權(quán)重，并將物元模型應(yīng)用于漢中市土地整治項目區(qū)新增耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價當(dāng)中，取得了較好的效果。說明該方法具有較強(qiáng)的可行性和可操作性，能夠廣泛地應(yīng)用于土壤質(zhì)量評價當(dāng)中，可為新增耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，同時也可將其推廣到其他領(lǐng)域的質(zhì)量評價當(dāng)中。

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Soil Nutrient Evaluation in Hanzhong City of Shannxi Province

DONG Qi-guang，HAN Ji-chang，ZHANG Wei-hua，LI Juan， LEI Na

(Shaanxi Land Construction Group,Shaanxi Construction Land Engineering Technology Institute,Key Laboratory of Degradation and Unused

Land Consolidation Engineering，the Ministry of Land and Resources of China，Xi’an Shaanxi 710075，P.R.China)

Abstract:Based on the soil quality grading standard，a matter-element model was constructed with the weight was determined by analytic hierarchy process approach，and organic matter，total N，available P and available K were chosen as the evaluation indices.The model was applied to the soil nutrient evaluation in land consolidation，and it showed a positive results.The study indicates that the soil nutrient of the land consolidated project area is high，and the soil with grade Ⅰ and grade Ⅱ accounts 75 % of all samplings，and the main factors which affect the quality of soil nutrients are organic matter and total nitrogen.The study could provide theoretical references and basic data for soil nutrient evaluation of new farmland in Hanzhong City.

Key words:Hanzhong City of Shaanxi province；analytic hierarchy process；matter-element model；soil nutrient evaluation

中圖分類號：X 825

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-8246(2015)06-0125-04

作者簡介：第一董起廣(1988-)，男，碩士，主要從事水文和土地資源研究。E-mail：908521352@qq.com

基金項目：國家科技支撐計劃課題(2014BAL01B03)。

收稿日期：*2015-05-26

doi10.16473/j.cnki.xblykx1972.2015.06.025