魏大欽 陳俊石 張冬明 王關(guān)澤

（1 定安縣農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中心 海南定安 571200；2 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所 海南海口 571100；3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站 海南?？?571100；4 海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 海南?？?571100；5 保亭縣農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 海南保亭 572300）

耕地質(zhì)量，即耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，指在某一特定區(qū)域內(nèi)的特定土壤類(lèi)型上立足于耕地的自然條件及耕作管理水平等要素綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力。耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)要素和資源，耕地是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之本，耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)能夠了解土壤肥力狀況、污染程度和立地條件等，是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，能夠?yàn)閰^(qū)域糧食生產(chǎn)安全、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以及耕地資源合理配置提供重要依據(jù)［1］；耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)也是加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)的有效手段。早在1999年，我國(guó)便開(kāi)展了農(nóng)用地分等工作，我國(guó)第一份耕地質(zhì)量調(diào)查與評(píng)定結(jié)果于2009年發(fā)布［2］。《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)辦法》（農(nóng)業(yè)部令2016年第2號(hào)）和《耕地質(zhì)量等級(jí)》（GB/T33469—2016）明確了耕地質(zhì)量調(diào)查與等級(jí)評(píng)價(jià)方法、路徑［3］，并在全國(guó)范圍內(nèi)陸續(xù)完成了縣域級(jí)的耕地質(zhì)量調(diào)查與等級(jí)評(píng)價(jià)工作，其工作成果也得到了廣泛應(yīng)用。如高樹(shù)財(cái)［4］、王少華等［5］、許旺旺等［6］運(yùn)用耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)成果，有針對(duì)性地提出耕地土壤改良與修復(fù)措施。目前關(guān)于海南省保亭縣耕地質(zhì)量調(diào)查與等級(jí)評(píng)價(jià)的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究以海南省保亭縣耕地為對(duì)象，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)方案開(kāi)展耕地質(zhì)量調(diào)查與等級(jí)評(píng)價(jià)，全面摸清保亭縣耕地質(zhì)量狀況、空間分布和存在問(wèn)題，對(duì)耕地質(zhì)量提升、化肥農(nóng)藥減施以及農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展都有重要意義，亦能為海南島相似區(qū)域耕地質(zhì)量保護(hù)與提升提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

定安縣位于海南島中部偏東北，位置為北緯19°13′～19°44′，東經(jīng)110°07′～110°31′，東臨文昌市，西接澄邁縣，東南與瓊海市毗鄰，西南與屯昌縣接壤，北隔南渡江與?？谑协偵絽^(qū)相望，縣城北距?？谑兄行?8 km，距美蘭機(jī)場(chǎng)30多km、距海口火車(chē)站57 km，被譽(yù)為?？诘暮蠡▓@。定安縣屬于熱帶季風(fēng)氣候，具有典型季風(fēng)特點(diǎn)，表現(xiàn)為雨熱豐富和季風(fēng)變化明顯，年平均氣溫23.6～24.5 ℃，年均降雨量1 953 mm，雨季集中在每年4～10月，期降雨量可達(dá)全年八成以上［7］。據(jù)全國(guó)第二次土壤普查統(tǒng)計(jì)，定安縣耕地共涉及5個(gè)土類(lèi)，11個(gè)亞類(lèi)，39個(gè)土屬，147個(gè)土種。5大土類(lèi)分別為火山灰土、石質(zhì)土、石灰（巖）土磚紅壤和水稻土，其中，磚紅壤經(jīng)過(guò)人為開(kāi)墾種植農(nóng)作物，部分經(jīng)多年耕作熟化已為耕型磚紅壤［8］。全縣耕地資源豐富，耕地資源保有量在海南省排名第四，為52 426.67 hm2。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

定安縣耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查評(píng)價(jià)采用定安縣第二次土壤普查成果土壤圖、定安縣行政區(qū)劃圖和定安縣國(guó)土三調(diào)的土地利用現(xiàn)狀圖疊加提取耕地屬性而生成。調(diào)查土壤樣點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行分析，獲取采樣點(diǎn)的土壤理化數(shù)據(jù)，采用克里金插值法，構(gòu)建合適的模型進(jìn)行空間插值，對(duì)耕地現(xiàn)狀圖賦予評(píng)價(jià)單元屬性數(shù)據(jù)。典型土種剖面屬性數(shù)據(jù)來(lái)源于定安縣第二次土壤普查成果報(bào)告。社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然地理概況來(lái)源于統(tǒng)計(jì)年鑒和2021年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展公報(bào)。

1.2.2 評(píng)價(jià)方法

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主要包括經(jīng)驗(yàn)判斷指數(shù)法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、回歸分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。依據(jù)《耕地質(zhì)量等級(jí)》《全國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，在確定耕地質(zhì)量各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度的基礎(chǔ)上，借助層次分析法來(lái)確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而計(jì)算各評(píng)價(jià)單元綜合指數(shù)。具體計(jì)算方法如下：

式（1）中，IFI為耕地生產(chǎn)性能綜合指數(shù)，F(xiàn)i為評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，Ci為組合權(quán)重。再根據(jù)各評(píng)價(jià)單元耕地質(zhì)量綜合指數(shù)和對(duì)應(yīng)耕地質(zhì)量等級(jí)劃分方案，確定各評(píng)價(jià)單元耕地質(zhì)量等級(jí)。

1.2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

根據(jù)《耕地質(zhì)量等級(jí)劃分區(qū)域范圍》《全國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，全國(guó)劃分為9 個(gè)一級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)，37個(gè)二級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)，定安縣屬于全國(guó)一級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)中的華南區(qū)，二級(jí)農(nóng)業(yè)區(qū)中的“雷瓊及南海諸島農(nóng)林區(qū)”。目前，未單獨(dú)建立定安縣的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，主要參照《全國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括地形部位、耕層質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型、生物多樣性、清潔程度、障礙因素、灌溉能力、排水能力、農(nóng)田林網(wǎng)化、土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量、有效土層厚度和土壤容重等15個(gè)指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表1。

表1 耕地質(zhì)量各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值及總排序

1.2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度

隸屬函數(shù)主要用于解釋模糊子集（元素與隸屬度）的函數(shù)關(guān)系，隸屬度可用隸屬函數(shù)來(lái)表達(dá)，隸屬函數(shù)主要包括概念型和戒上型、戒下型、峰型、直線(xiàn)型等5類(lèi)函數(shù)。對(duì)于數(shù)值型指標(biāo)，需應(yīng)用特爾斐法先評(píng)估出各指標(biāo)等級(jí)數(shù)值對(duì)耕地質(zhì)量及作物生長(zhǎng)的影響，確定對(duì)應(yīng)的隸屬度，然后在此基礎(chǔ)上繪制各指標(biāo)等級(jí)數(shù)值與隸屬度間的曲線(xiàn)圖，獲得各指標(biāo)等級(jí)數(shù)值與隸屬度間的函數(shù)關(guān)系，從而構(gòu)建出參評(píng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)；而對(duì)于概念型指標(biāo)（耕層厚度、成土母質(zhì)、地貌類(lèi)型和質(zhì)地）與耕地質(zhì)量為非線(xiàn)性關(guān)系，難以通過(guò)函數(shù)模型來(lái)計(jì)算其隸屬度，故采用特爾菲法來(lái)估算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度。地形部位、耕層地質(zhì)和生物多樣性等9個(gè)概念型指標(biāo)難以建立隸屬函數(shù)模型，因此用特爾菲法經(jīng)專(zhuān)家討論直接給出隸屬度，見(jiàn)如表2所示。酸堿度、土壤容重和有機(jī)質(zhì)等6個(gè)數(shù)值型指標(biāo)需建立對(duì)應(yīng)的函數(shù)模型來(lái)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的隸屬度，建立隸屬函數(shù)模型前，需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)（Ci）、指標(biāo)上限值（Ut2）和指標(biāo)下限值（Ut1）進(jìn)行專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)賦值，然后借助SPSS軟件進(jìn)行各評(píng)價(jià)因子相應(yīng)隸屬函數(shù)的擬合，建立各評(píng)價(jià)因子的隸屬函數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式，各參評(píng)指標(biāo)隸屬函數(shù)如表3所示。需要說(shuō)明的是，15個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)均是參照《全國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》執(zhí)行。

表2 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)定性指標(biāo)隸屬度

表3 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)型指標(biāo)及其隸屬函數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地質(zhì)量等級(jí)總體情況

定安縣耕地質(zhì)量等級(jí)詳見(jiàn)表4~6。定安縣耕地質(zhì)量加權(quán)平均等級(jí)為5.44。各等級(jí)耕地中面積最大的是六級(jí)地，面積為13 786.71 hm2，占全縣耕地的26.30%；其次是七級(jí)地，面積為10 281.75 hm2，占比19.61%；三級(jí)地面積為9 877.24 hm2，占比18.84%，如圖1所示。

圖1 定安縣不同耕地質(zhì)量等級(jí)占比

表4 定安縣高等級(jí)耕地質(zhì)量等級(jí)分布表

評(píng)價(jià)等級(jí)為一級(jí)至三級(jí)為高等級(jí)地耕地，總面積面積15 067.72 hm2，占全縣耕地面積的28.74%，主要分布在定城低海拔侵蝕剝蝕低臺(tái)地和低海拔熔巖二、三級(jí)臺(tái)地，以性狀良好的潴育水稻土、滲育水稻土和淹育水稻土為主。這部分耕地基礎(chǔ)地力較好，產(chǎn)量高，沒(méi)有明顯障礙因素。

評(píng)價(jià)等級(jí)為四級(jí)至六級(jí)為中等級(jí)耕地，總面積19 127.65 hm2，占全縣耕地面積的36.49%，主要分布在低海拔侵蝕剝蝕低臺(tái)地和低海拔熔巖二、三級(jí)臺(tái)地等，以典型磚紅壤為主。這部分耕地土壤熟化程度稍低，供肥性能稍低，基礎(chǔ)地力中等水平，是糧食增產(chǎn)潛力的重要區(qū)域。

評(píng)價(jià)等級(jí)為七級(jí)至十級(jí)為低等級(jí)耕地，總面積面積18 227.11 hm2，占全縣耕地面積的34.77%，主要分布在低海拔侵蝕剝蝕低臺(tái)地、侵蝕剝蝕低海拔熔巖低丘陵和低海拔熔巖二、三級(jí)臺(tái)地等區(qū)域，以典型磚紅壤、黃色磚紅壤、基性巖火山灰土為主。這部分耕地基礎(chǔ)地力相對(duì)差，耕地土壤存在“粘、酸、瘦、薄”等障礙因素。

2.2 不同利用類(lèi)型耕地質(zhì)量情況

定安縣耕地利用類(lèi)型有2個(gè)地類(lèi)，為水田和旱地。其中，旱地面積較大，為31 985.42 hm2，占全縣耕地總面積61.01%；水田面積為20 437.06 hm2，占全縣耕地總面積38.99%。

旱地評(píng)價(jià)為六級(jí)地的面積最大，面積為 10 946.96，占全縣旱地34.22%，其次是七級(jí)地，面積為8 828.60 hm2，占比27.60%。旱地耕地評(píng)價(jià)質(zhì)量等級(jí)為6.32，高等級(jí)地占比為8.59%，中等級(jí)地占比為42.36%，低等級(jí)地占比為49.05%。

水田評(píng)價(jià)三級(jí)地的面積最大，面積為7 902.82 hm2，占全縣水田38.67%，其次是二級(jí)地，面積為3 434.06 hm2，占比16.80%。水田耕地評(píng)價(jià)質(zhì)量等級(jí)為4.14，高等級(jí)地占比為59.74%，中等級(jí)地占比為22.45%，低等級(jí)地占比為17.81%。

2.3 定安縣耕地養(yǎng)分特征

2.3.1 定安縣不同質(zhì)量等級(jí)耕地養(yǎng)分特征

由表7可知，定安縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為25.29 g/kg，五級(jí)地土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，為36.70 g/kg，十級(jí)地土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，為23.58 g/kg，各等級(jí)土壤有機(jī)質(zhì)含量相差不大，一級(jí)、五級(jí)和八級(jí)處于高等水平，其余均處于中等水平。定安縣耕地土壤全氮含量平均值為0.97 g/kg，八級(jí)地全氮含量最高，為1.06 g/kg，一級(jí)地全氮含量最低，為0.85 g/kg，各等級(jí)全氮含量相差不大，三級(jí)、五級(jí)、六級(jí)、八級(jí)和十級(jí)處于高等水平，其余處于中等水平。定安縣耕地有效磷整體含量較高，除十級(jí)地處于中等水平外，其余等級(jí)耕地都處于高等水平，平均值為36.42 mg/kg。定安縣耕地速效鉀含量平均值為71.33 mg/kg，除一等級(jí)處于低等水平外，其他等級(jí)均處于中等水平。

表7 定安縣不同等級(jí)耕地主要養(yǎng)分含量情況

表5 定安縣中等級(jí)耕地質(zhì)量等級(jí)分布表

2.3.2 定安縣不同行政區(qū)域耕地養(yǎng)分特征

由表8可知，定安縣不同行政區(qū)域耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量為14.73～36.60 g/kg，平均值為25.29 g/kg，均處于中等水平；全氮含量為0.82～1.09 g/kg，均處于中等水平；全縣除富文鎮(zhèn)、龍湖鎮(zhèn)外，有效磷大都處于高等水平，平均值為36.42 mg/kg；速效鉀含量平均值為71.33 mg/kg，不同行政區(qū)域耕地耕地速效鉀含量不同，雷鳴鎮(zhèn)、龍湖鎮(zhèn)耕地速效鉀含量?jī)H為40.83、34.50 g/kg，為低等水平，含量最大的定城鎮(zhèn)，為106.79 g/kg。

表8 定安縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤主要養(yǎng)分含量

3 討論與結(jié)論

3.1 結(jié)論

通過(guò)調(diào)查評(píng)價(jià)，定安縣耕地質(zhì)量平均等級(jí)為5.44，整體水平為中等水平，六級(jí)地是面積最大的耕地質(zhì)量等級(jí)，面積為13 786.70 hm2；耕地地類(lèi)中，水田質(zhì)量等級(jí)最高，為4.14，旱地次之，為6.32；全縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量平均值分別為為25 290.00、970.00、71.33 mg/kg，均處于中等水平；有效磷含量平均值為36.42 mg/kg，處于高等水平。鑒于定安縣耕地土壤養(yǎng)分不均衡、耕地質(zhì)量總體水平不高，建議今后加大測(cè)土配方施肥和秸稈還田技術(shù)的推廣力度，有針對(duì)性?xún)?yōu)化施肥方案、增施有機(jī)肥等，提升耕地質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

表6 定安縣低等級(jí)耕地質(zhì)量等級(jí)分布表

3.2 討論

依據(jù)《耕地質(zhì)量等級(jí)》，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)定安縣耕地質(zhì)量進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià)與等級(jí)劃分，其結(jié)果較準(zhǔn)確反映了定安縣耕地質(zhì)量的空間差異?？傮w來(lái)看，定安縣耕地質(zhì)量不錯(cuò)，質(zhì)量等級(jí)以中等級(jí)地為主，比海南島耕地質(zhì)量平均水平高0.28個(gè)等級(jí)。從耕地利用類(lèi)型來(lái)看，水田耕地質(zhì)量加權(quán)平均等級(jí)為4.14，旱地為6.32，水田耕地質(zhì)量高于旱地。從耕地土壤養(yǎng)分狀況來(lái)看，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地有機(jī)質(zhì)含量和速效鉀含量處在中等或低等水平，有效磷含量較高，平均值為36.42 mg/kg，這與唐群鋒等［11］的研究結(jié)果略有不同，可能與當(dāng)?shù)赝寥李?lèi)型、氣候條件以及長(zhǎng)期人為耕作等因素有關(guān)，速效鉀含量不高的原因可能是海南熱帶雨林氣候，速效鉀較易被雨水沖刷而流失。

耕地質(zhì)量提升是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，針對(duì)定安耕地質(zhì)量現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，建議首先提高耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)質(zhì)可以顯著提高土壤中全氮、全磷含量，且有機(jī)質(zhì)含量和組成影響土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、微生物種群與活性、土壤保肥能力和緩沖性等，對(duì)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量具有決定性作用［13］，然而，定安耕地復(fù)種指數(shù)高，可通過(guò)推廣秸稈還田技術(shù)，增施有機(jī)肥，并嘗試綠肥間作或輪作等措施增加耕地有機(jī)質(zhì)含量。其次，堅(jiān)持推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，解決不科學(xué)施肥引起土壤養(yǎng)分盈余或不平衡問(wèn)題，減少養(yǎng)分不平衡造成的產(chǎn)量不高、品質(zhì)不好等問(wèn)題。最后，加強(qiáng)耕地保育的科普宣傳，提升農(nóng)戶(hù)保護(hù)耕地的意識(shí)，主動(dòng)參與保護(hù)耕地行動(dòng)。