基于GIS的谷城县耕地地力评价

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摘要：采用传统土壤调查方法和gis技术相结合，对湖北省谷城县耕地的土壤养分、耕地等级进行了调查，并与1982年第二次土壤普查的结果进行了分析和比较。结果表明，谷城县耕地以二等地为主；耕地多以中性为主， 全氮含量处于中等偏下水平，有机质含量处于中等偏上水平，同时速效磷能满足植物生长的需要，速效钾基本处于正常水平；与第二次土壤普查结果相比，谷城县耕地总面积减少，土壤pH有向中性发展的趋势，土壤全氮含量略有下降，有机质含量变化不大，有效磷含量大幅度增加，速效钾含量变化不大；土壤有效铜、有效铁含量较高，成为农作物生长的限制因素，有效锌含量能满足作物生长需要。

关键词：耕地地力；耕地土壤养分现状；GIS；变化特征；谷城县

中图分类号：S158.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）17-4099-04

Assessment on the Soil Fertility of Farmland in Gucheng County Based on GIS

GAO Bin1，GUO Zai-hua2，DU Shuang-Shuang2，ZHANG Guo-bin3，XIAO Xing-jun4，HAO Fu-xin5

（1. Agricultural Broadcasting and Television School of Xiangyang City in Hubei Province，Xiangyang 441021，Hubei，China；2.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；3. Soil and Fertilizer Station of Gucheng County in Hubei Province，Gucheng 441000，Hubei，China；4. Soil and Fertilizer Station of Xiangyang City，Xiangyang 441021， Hubei， China；

5.Agricultural Technology Promotion Center of Xiangyang City in Hubei Province， Xiangyang 441021，Hubei，China）

Abstract： Combining traditional soil survey method and GIS technology， soil nutrient and grade of farmland in Gucheng county Hubei province were investigated， and compared and analyzed with the data of the second general detailed soil survey in 1982. Results indicated that the grade of farmland in Gucheng county was mainly grade Ⅱ. And the soil pH of farmland was generally neutral. Total nitrogen content was on mediocre level； content of organic matter was on medium-high level； while content of available phosphorus could meet the needs of plant growth； content of available potassium was on normal level. Compared with the data of the second general detailed soil survey， the total area of farmland in Gucheng county decreased； soil pH had the developing trend of being neutral； soil total nitrogen content slightly decreased； organic matter content and available potassium content changed a little； available phosphorus content increased significantly. The content of available copper and iron in soil was relatively high， which restricted the growth of crops. Content of available zinc met the needs of crops.

Key words： farmland soil fertility； present situation of soil nutrient of farmland； GIS； variation characteristics； Gucheng county

收稿日期：2013-05-21

作者简介：高 彬（1968-），女，湖北丹江口人，正高职高级农艺师，主要从事农业技术推广工作，（电话）13871787256（电子信箱）。

耕地是人类赖以生存和发展的基础，耕地地力是指在当前管理水平下由土壤本身特性、自然背景条件和基础设施水平等要素综合构成的耕地生产能力[1-3]。耕地地力直接影响着农作物的产量和农产品的品质[4]。近20多年来，工业“三废”污染以及农药、化肥、非降解农膜的大面积使用，造成大量污染物残留在耕地中，耕地受到侵蚀，导致生产潜力下降，生态功能遭到破坏，由此造成农作物减产，部分耕地甚至丧失了耕作能力。这些受污染的土壤对生态环境、农产品安全和农业可持续发展构成直接威胁[5]。因此，只有保护耕地资源、加强耕地地力建设，才能保证农产品安全，增强农产品的市场竞争力。

GIS是用于采集、储存、管理、分析、显示和应用地理信息的计算机系统，是用于分析和处理海量地理数据的通用技术[6]。从20世纪70年代开始，在土壤调查数据管理、地统计学、耕地等级评价等领域，GIS技术已成为完成地力调查和质量评价不可缺少的工具[7]。自1982年的第二次土壤普查以来，谷城县的耕作制度、作物品种、种植结构、产量水平、化肥农药使用等均发生了较大变化，耕地地力和土壤养分状况也随之发生变化。为了适应农业结构调整，促进无公害、绿色及有机食品生产，提高农产品质量和市场竞争力，促进农业增效和农民增收，进一步查清谷城县耕地基础生产能力、土壤肥力状况，分析研究耕地肥力的障碍因素，开展耕地地力分级与评价工作十分必要。

1 研究概况

谷城县位于鄂西北，汉水中游西南岸，武当山脉东南麓，地跨北纬30°53′00″-32°29′40″，东经111°07′30″-111°52′00″。南依荆山，西偎武当，东临汉水，南北二河夹县城东流汇入汉江，西北、西南三面群山环抱，地势从西南向东北倾斜，海拔最高1 584 m，最低71 m。全县版图2 553 km2，下辖9镇、1乡、1个经济开发区、1个旅游渡假区。谷城属北亚热带季风气候区，为常绿阔叶混交林自然带，具有雨量充沛，光照充足，四季分明，雨热同季，无霜期长等特点。年均降水800～1 200 mm，年均气温9.0～15.5 ℃，极端最高温41.4 ℃，极端最低温-19.0 ℃，年日照时间1 894.2 h，日照率43%，无霜期234 d。全县水资源丰富，有利于农业和水能开发；地下矿产资源丰富，目前已探明的矿产资源有二十多种，主要有磷矿、赤铁矿、铜矿、铅锌矿、水晶石、瓷土、碘铁、膨润土、钟乳石、方解石、蛭石、型沙等。

2 研究方法

2.1 土样采集情况

将谷城县的土种图与土地利用现状图叠加，形成评价单元以及工作草图。于2006年9月根据规程要求的采样点密度（平原丘陵5.33～6.67 hm2取1个土样，山区2.00～3.33 hm2取1个土样），全县最终确定采样点8 130个，采取多点取样后混合成一个混合样品的方法，最后均匀择取600个土样，其检测数据作为全县地力评价的基础数据。

2.2 土样测定项目及方法

对野外所采集的土样测定其pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、微量元素（铜、锌、铁）。pH采用玻璃电极法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定；有机质含量采用重铬酸钾-硫酸溶液-油浴法测定；速效磷含量采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用乙酸铵提取-火焰光度法测定；有效铜、锌、铁采用DTPA提取-原子吸收光谱法测定。

将测定数据进行整理，建立以测定的各项养分及pH为字段、以调查点为记录的数据库，再利用各种软件（包括STATSTICS数据统计分析等应用软件，ARC/INFO和MAPINFO等GIS软件）与土壤采样点连接在一起，对养分数据及pH进行差值处理，经编辑处理后自动生成各土壤养分及pH专题图层。各指标评价标准参照文献[8]。

3 结果与分析

3.1 谷城县耕地地力及其变化

3.1.1 耕地地力统计 统计结果（表1）显示，谷城县耕地地力以二等地为主，其中水田以二等地为主，旱地以二等地、三等地为主。

3.1.2 耕地地力变化 由表1可以看出，与第二次土壤普查结果相比，谷城县耕地总面积减少，一等地、四等地面积及其所占耕地总面积比例均减少，二等地、三等地所占耕地总面积比例增加。其中，水田总面积减少，一等水田、四等水田面积减少，二等水田、三等水田面积增加；旱地总面积减少，一等旱地、四等旱地所占旱地总面积的比例减少，二等旱地、三等旱地所占旱地总面积的比例增加。

3.2 谷城县耕地土壤pH、养分现状及其变化

3.2.1 pH及其变化 由图1可知，谷城县土壤pH主要集中在6.6～7.5，因此总体来讲其耕地多以中性为主，这更有利于主要农作物的生长。通过对比1982年第二次土壤普查结果和此次调查结果可以看出，谷城县土壤pH有向中性发展的趋势。

3.2.2 全氮含量及其变化 由图2可知，谷城县耕地全氮含量主要集中在0.51～1.50 g/kg之间，总体来讲，其土壤全氮含量处于中等偏下水平。与1982年第二次土壤普查结果相比，谷城县土壤全氮含量下降。

3.2.3 有机质含量及其变化 由图3可知，谷城县土壤有机质含量集中在10.1～20.0 g/kg之间，土壤有机质含量处于中等偏上水平。农业生产中在相应增加土壤有机肥施用的同时，注意采用秸秆还田等措施增加土壤有机质含量。与1982年第二次土壤普查结果相比，谷城县土壤有机质含量变化不大。

3.2.4 速效磷含量及其变化 由图4可知，谷城县土壤速效磷含量主要集中在10.1～20.0 mg/kg之间，因此土壤速效磷能满足植物生长的需要。与1982年第二次土壤普查结果相比，谷城县土壤速效磷含量呈现大幅度增加的趋势。

3.2.5 速效钾含量及其变化 由图5可知，谷城县土壤速效钾含量一半比较丰富，而一半又存在潜在缺乏的状态，因此谷城县土壤速效钾含量适中。与1982年第二次土壤普查结果相比，谷城县土壤速效钾含量变化不大，有趋于平均的趋势。

3.3 谷城县耕地土壤微量元素含量

由表2可以看出，谷城县耕地土壤有效铜、有效铁含量较高，成为农作物生长限制因素，有效锌的含量能满足作物生长需要。

4 结论与建议

4.1 结论

本次土壤普查结果显示，经过20多年的耕种和城镇化的高速发展，谷城县耕地总面积减少，同时耕地地力等级发生变化；土壤pH趋于中性；土壤全氮含量处于中等偏下水平，含量下降；土壤有机质含量处于中等偏上水平，变化不大；土壤速效磷含量有上升趋势，能满足植物生长需要；土壤速效钾含量变化不大，基本能满足农作物生长需要；谷城县大部分地区耕地土壤微量元素有效铜、有效铁含量过高，成为农作物生长的限制因素，有效锌含量能满足作物生长需要。

4.2 建议

4.2.1 推荐施肥方案 通过增施有机肥及采用秸秆还田等措施来提升耕地质量；通过大力推广测土配方施肥来提高耕地的产出能力；通过增施锌、硼等微肥途径为农作物生长发育和高产打下坚实基础。

4.2.2 耕地改良措施 实行测土配方施肥，做好“三个结合”，即有机肥和无机肥结合、大量元素和微量元素结合、底肥和追肥结合；遵循因地制宜、因良、分类治理的原则，改造中低产田；全面推广增施有机肥及秸秆覆盖技术，不断改良土壤和提高耕地地力；调整作物种植方式，实行轮作换茬；硬化农田渠道及田间机耕路，科学规划农田设施；办好土壤改良利用试验示范，建立耕地地力监测试验基地；推广农业综合技术，服务耕地地力建设。

参考文献：

[1] 王瑞燕，赵庚星，李 涛，等.GIS支持下的耕地地力等级评价[J].农业工程学报，2004，20（1）：307-310.

[2] 蔡守华，徐 英，王俊生，等.土壤水分和养分时空变异性与作物产量的关系[J].农业工程学报，2009，25（12）：26-31.

[3] 傅伯杰，陈利顶，马 诚.土地可持续利用评价的指标体系与方法[J].自然资源学报，1997（12）：112-118.

[4] 李 涛.山东省耕地类型区划分及地力评价研究[J].山东农业大学学报（自然科学版），2003，34（2）： 217-222.

[5] 张河锦.控制耕地污染与加强耕地保护策略[J].现代农业科技，2007（15）：206.

[6] DETTORI S， FALQUI A， FILIGHEDDU M R， et al. Growth performance of cork oak plantations recently established on farmlands in Sardinia，Italy[J]. Forest，2006，3（1）：327-338.

[7] 田有国，任 意.GIS在我国农业上的应用[J].农业现代化研究，2005（24）：253-257.

[8] 李笃仁，黄照愿.实用土壤肥料手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，1989.