向永生1，贺立源2，邓正绪3
（1．恩施州农业局土肥站，湖北 恩施 445000；2．华中农业大学资源环境学院，武汉 430070；
3．建始县花坪乡农业服务中心，湖北 建始 445300）
摘要：应用扬州市土壤肥料站开发的县域耕地资源管理信息系统，采用土地利用现状图和土壤图叠加的方法确定27 771个评价单元，选取气象、立地条件、耕层理化性状、耕层养分状况及水分管理5个层次共16个指标作为评价对象，对恩施州耕地地力进行综合评价。结果表明，恩施州耕地地力分为5个等级，一等地占4．16％，二等地占12．48％，三等地占30．01％，四等地占34．25％，五等地占19．09％。
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关键词 ：耕地；地力评价；恩施州
中图分类号：F323．211；P283 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1324-04
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.011
Evaluation of the Farmland Productivity of Enshi Prefecture Based on GIS
XIANG Yong－sheng1， HE Li－yuan2，DENG Zheng－xu3
（1．The Soil ＆ Fertilizer Station of Agriculture Bureau of Enshi Prefecture， Enshi 445000， Hubei，China；
2．College of Resources and Environment， Huzhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；
3． Huaping Agricultural Service Center of Jianshi County，Jianshi 445300，Hubei， China）
Abstract： Management information system of county land resources developed by Yangzhou soil and fertilizer station， the method of superimposing present landuse map and soil map was used to determine 27 771 evaluation units． 5 levels and a total of 16 indexes as evaluation object， including meteorology， site conditions， physical and chemical properties of top layer， the condition of topsoil nutrients and water management were selected to evaluate the soil fertility of arable land in Enshi prefecture． Comprehensive evaluation of farmland productivity was realized． The results showed that the farmland productivity was divided into 5 levels ranked from the first grade to fifth grade， accounting for 4．16％， 12．48％， 30．01％， 34．25％ and 19．09％， respectively．
Key words： cultivated land； productivity evaluation； Enshi prefecture
收稿日期：2014－06－16
基金项目：国家测土配方施肥补贴资金项目（财农［2009］211号）
作者简介：向永生（1972－），男（土家族），湖北来凤人，高级农艺师，硕士，主要从事农产品质量安全检测工作及土壤肥料技术推广研究，
（电话）0718－8231296（电子信箱）ensad@163．com。
耕地为最基本的农业生产资料，耕地质量直接关系到粮食安全和主要农产品的有效供给。耕地地力为耕地的生产能力，指在一定区域内一定的土壤类型基础上，耕地的土壤理化性状、所处自然环境条件、农田基础设施及耕作施肥管理水平等因素的总和［1－3］。近年来，不少学者利用耕地地理信息系统（Geographical Information System，GIS）进行了耕地地力评价方面的研究［4］。如刘东海等［5］利用GIS技术对武汉市汉南区耕地地力等级进行了评价，吕雄杰等［6］利用GIS对天津市东丽区耕地地力状况进行了评价。在GIS支持下进行耕地地力评价，可实现对耕地的自动分等定级，评价结果更加科学和准确［7］。
建国以来，我国先后开展了两次土壤普查。第二次土壤普查距今已过去30年，恩施州的耕地面积、耕作制度、产量水平、肥料用量等均发生了巨大的变化。综合运用地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）和现代制图（RS）等先进技术，对恩施州耕地地力进行调查和评价，摸清耕地肥力状况及时空变化，分析耕地承载能力，对耕地资源合理开发与利用、科学施肥和耕地质量保护具有重要的意义。
1 评价区域概况
恩施州地处湖北省西南部武陵山区腹地，位于东经108°23′12″-110°38′08″，北纬29°07′10″-31°24′13″之间，东接宜昌市，北壤神龙架林区，西邻重庆市万州区和黔江区，南连湖南省湘西州，属我国地形第二阶梯东缘，平均海拔1 000 m，最高海拔3 023 m，最低海拔175 m。地形总体格局呈西北、东南两翼高，切割破碎，中部局部为断陷盆地，具有典型山地地貌特征。气候属中亚热带季风温润性气候，年均气温大于10 ℃，活动积温随海拔高度增加而明显降低，年平均降雨量为1 530 mm。2012年恩施州初耕地总面积31．4万hm2。辖恩施、利川两个县级市和巴东、来凤、咸丰、建始、鹤峰及宣恩6个县，88个乡、镇、街道办事处，2 627个村、居民委员会，总人口401．16万。全州现有红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤、石灰（岩）土、紫色土、沼泽土、草甸土、水稻土及潮土共11个土类，24个亚类，88个土属，208个土种。成土母质有碳酸盐岩（主要是石灰岩、白云岩）、泥质页岩，石英质岩、紫色砂页岩、红砂岩、第四纪黏土、近代河流沉积物和磷块岩8种［8］。
2 材料与方法
2．1 资料收集
基础资料主要为野外调查资料，包括地形地貌、土壤母质、土层厚度、表层质地、耕地利用现状、灌排条件及管理措施水平等。室内化验分析资料包括pH、有机质、碱解氮、有效磷及速效钾等大量养分含量，有效锌、水溶态硼等微量养分含量。社会经济统计资料包括种植制度、土地面积以及各类农业生产基本情况和经济数据等。专题图件资料包括地形图（比例尺为1∶50 000）、行政区划图、土地利用现状图及土壤图等。
2．2 评价单元的确定与信息提取
评价单元是由对土地质量具有关键影响的各土地要素组成的空间实体，是土地评价的最基本单位、对象和基础图斑。本次评价单元的划分均采用土壤图、土地利用现状图的叠置划分法，相同土壤类型单元及土地利用现状类型的地块组成一个评价单元，土壤类型划分到土属。按照全州4幅A0拼图出图，比例尺为1∶135 000，控制最小多边形面积为40 000 m2。小于40 000 m2的按照相邻最大面积融合，经过处理，全州共划分为27 771个评价单元，面积最大的为63．71万m2。经过评价单元划分，采样点属性插值、区域统计、地理编码等过程形成的空间数据库，其中含有各种参评因子，将该空间数据库导入到县域耕地资源管理信息系统中进行层次分析与等级评价。
2．3 评价指标的确定与量化
按照农业部《测土配方施肥技术规范（试行）修订稿》的要求，在湖北省土壤肥料工作站的主持下，由恩施州农业局和省级专家专门召开评价指标体系研讨会，通过讨论、评议，最终确定了5个层次、16个指标作为具体评价对象。对各指标赋值后，进行一致性检验，检验结果均小于0．1时，一致性较好，得出各指标的组合权重（表1）。对于定性因子，如土壤质地和成土母质等，采用专家打分的方法赋值作为其隶属度（表2）。对于定量化指标，采用专家打分和特尔斐法确定指标的隶属函数（表3）。
2．4 综合地力指数确定与定级
本次评价应用扬州市土肥站研发的县域耕地资源管理信息系统，采取累加模型计算每个评价单元的综合地力指数。评价结果经过地方农业部门专家的审核与修正，最终将恩施州的耕地地力等级划分为5个等级。
3 结果与分析
3．1 耕地地力等级划分
耕地地力等级情况如表4所示。恩施州常用耕地面积约25．589万hm2，其中一等地10 649．12 hm2，占常用耕地面积的4．16％；二等地31 944．09 hm2，占常用耕地面积的12．48％；三等地76 789．20 hm2，占常用耕地面积的30．01％；四等地87 651．67 hm2，占常用耕地面积的34．25％；五等地48 855．93 hm2，占常用耕地面积的19．09％。常用耕地中旱地总面积为185 540．00 hm2，其中一、二、三、四、五等旱地面积分别为8 093．55、21 993．84、55 743．50、63 126．73、36 582．38 hm2，分别占旱地总面积的4．36％、11．85％、30．04％、34．02％、19．72％；水田总面积为70 350．01 hm2， 其中一、二、三、四、五等水田面积分别为2 555．57、9 950．25、21 045．70、24 524．94、12 273．55 hm2，分别占旱地总面积的3．63％、14．14％、29．92％、34．86％、17．45％。
3．2 耕地地力等级空间分布
耕地地力等级空间分布如图1所示。由图1可知，恩施州现有8个县（市），一等地所占比例最大的为利川市，占全市常用耕地面积的8．15％。二等地所占比例最大的为来凤县，占全县常用耕地面积的24．36％。三等地所占比例最大的为来凤县，占全县常用耕地面积的46．73％。四等地所占比例最大的为巴东县，占全县常用耕地面积的50．35％。五等地所占比例最大的为巴东县，占全县常用耕地面积的43．99％。
3．3 主要养分含量状况
耕地主要土壤养分检测结果如表5所示。由表5可知，旱地与水田主要养分含量差异不大。土壤偏酸，有机质平均含量旱地为30．01 g/kg，水田为30．43 g/kg，属正常水平；有效磷平均含量旱地为26．98 mg/kg，水田为27．44 mg/kg，属较丰富水平；速效钾平均含量旱地为112．45 mg/kg，水田为115．00 mg/kg，属正常水平；水溶态硼含量旱地为0．40 mg/kg，水田为0．35 mg/kg，属潜在缺乏水平，有效锌含量旱地为4．65 mg/kg，水田为4．71 mg/kg，属较丰富水平。
4 小结与讨论
该评价查清了土壤主要属性和生产条件的变化特征，这些特征的时空变异对土壤管理和测土施肥具有重要意义［9］。
恩施州耕地地力水平整体偏低。恩施全州耕地主要以四等地（34．25％）和三等地（30．01％）为主，五等地（19．09％）次之，一般情况下三、四、五等地属于中低产田，总体地力水平较低。比较而言，利川市、来凤县、咸丰县和宣恩县一、二、三等地所占比例相对较高，地力水平较高，恩施市、建始县、鹤峰县和巴东县四、五等地所占比例相对较高，地力水平较低，改善排灌能力是提升耕地地力的关键措施。
耕地主要养分高低不均，营养失衡。目前，恩施全州耕地土壤中，有效磷和有效锌的含量较丰富，水溶态硼大多处于潜在缺乏范围，需要根据不同作物对肥料的需求量和需求比例，提出相应区域的配方施肥方案，并指导农民合理施肥［10］。
恩施全州耕地土壤超过50％为pH 5．5以下，pH 6．5～7．5的中性土壤面积仅占5．14％，土壤酸化现象严重，需结合测土配方施肥的开展，研究提出土壤酸度调节的对策与措施，遏制酸化现象进一步恶化。
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参考文献：
［1］ 全国农业技术推广服务中心．耕地地力调查与质量评价［M］．北京：中国农业出版社，2005．
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［3］ 赵其国，孙 波，张桃林．土壤质量与持续环境I土壤质量的定义及评价方法［J］．土壤，1997（3）：113－120．
［4］ 鲁明星，贺立源，吴礼树，等．基于GIS的华中丘陵区耕地地力评价研究［J］．农业工程学报，2006，22（8）：96－101．
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［6］ 吕雄杰，苏丽娜，宋治文，等．天津市东丽区耕地地力评价研究［J］．天津农业科学，2012，18（3）：42－45，50．
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［8］ 向永生，黄飞跃，张军强，等．恩施州耕地资源评价与作用［M］．北京：中国农业科学技术出版社，2013．
［9］ 张铁婵．耕地土壤养分空间变异与地力评价研究——以陕西省榆阳区为例［D］．陕西杨凌：西北农林科技大学，2010．
［10］ 吴杭艳．基于GIS的测土配方施肥系统研究——以云南省耿马县为例［D］．昆明：昆明理工大学，2008．