0 引言
耕地资源的数量和质量是粮食安全最基本的约束因子。开展耕地自然、社会、经济属性的调查，可以了解耕地的生产性能、准确评价耕地质量，对充分发挥土地生产潜力，促进农业持续、稳定、协调发展具有重要意义[1-2].国内外学者都非常重视耕地土壤的质量状况[1,3]及变化规律研究[4-6].中国对耕地的评价有悠久历史，早在2000多年前就有按土壤色泽、性质、水分状况来识别土壤肥力和分类的记载[7-8].1951年，财政部曾组织了查田定产研究，对全国耕地生产力等级进行了评定。1958年开展的全国第一次土壤普查中对全国耕地资源的土壤类型、数量、分布和肥力进行了调查。
1979 年开始进行的第二次土壤普查首次在全国范围内对全部土壤类型进行了调查，并对耕地土壤的基础性状和生产能力进行了较为全面的评价[2,9].20世纪80 年代末期，随着“3S”（GIS、GPS、RS）技术和地图、自动制图技术等高新技术的发展与应用，推动了耕地质量的评价工作，研究内容涉及评价指标体系[10]、评价方法探讨[11- 12]、GIS 技术应用[13- 16]和信息系统建立[17].
2002 年以来，农业部在全国 30 个省（市、区）开展了耕地地力评价指标体系建立工作，并进行了全国耕地分等定级数据库和管理信息系统的建设工作[14-21].目前，中国耕地地力评价的方法主要包括经验判断指数和法、层次分析法、模糊综合评价法、回归分析法和灰色关联度分析法等多种。随着新技术、新方法在耕地评价中的应用，考虑的评价因子更为全面，逐渐向定量化和实用化方向发展，尤其是地理信息系统在耕地评价中得到了广泛的应用[22-23].近年来，桐庐县耕地数量与人口增加之间的矛盾日益突出，保护耕地、提高耕地质量已成为桐庐县农业可持续发展的一项重要工作。桐庐全县有红壤、黄壤、岩性土、潮土和水稻土5个土类，11 个亚类，29 个土属，56 个土种。特色优势产业主要有粮油、茶叶、水果、蚕桑、水产、瓜菜、中药材、畜禽、蜂业等9大类。复杂多变的地形地貌条件、种类繁多的土壤类型及多样的利用方式与种植模式导致了区内耕地质量有较大的变化，但至今对县内耕地质量状况及限制耕地质量的因素尚缺乏全面的认识。为了准确了解桐庐县耕地质量现状及其影响农业生产的主要障碍因素，在GIS技术的支持下，应用测土配方施肥项目成果资料，开展了桐庐县耕地综合质量评价。
1 材料与方法
1.1 样点布设和土样采集
桐庐县位于浙江省西北部，地处钱塘江水系中游，介于北纬29°35′-30°05′，东经119°11′-119°58′，是一个“八山半水分半田”的县份。该县属亚热带季风气候区，全年四季分明，光照充足，温暖湿润，雨量充沛；年平均气温16.6℃，全年>10℃的总积温5262℃；无霜期252 天，年降雨量 1462 mm.按照农业部测土配方施肥技术规范和要求，根据县内种植结构、模式和分布情况，制订了详细的采样规划。布点在充分考虑地形地貌、土壤类型与分布、肥力高低、作物种类等要素的前提下，保证了采样点的典型性、代表性和均匀性。一般粮油作物平均10 hm²取1个土样，茶叶、水果、瓜果、蔬菜、蚕桑平均6.67 hm²取1个土样。采样时间为作物收获后或播种施肥前，设施蔬菜在晾棚期采集，果园在果品采摘后的第一次施肥前采集，幼树及未挂果果园在清园扩穴施肥前采集。采样田块用GPS定位仪进行定位，每个地块取10~15个分样点土壤，同时挑出植物根系、秸秆、石块、虫体等杂物，各分样点充分混合后，用四分法留取1 kg左右组成一个土壤样品。采样深度0~20 cm.土壤样品分析测定严格按照农业部《测土配方施肥技术规范》和《浙江省测土配方施肥项目工作规范》进行，具体方法见文献[24].
1.2 数据来源
评价底图为 1:50000 土地利用现状图和 1:50000土壤图，二者叠加形成的图斑作为评价单元，共划分出27333 个评价单元。根据各评价因子的空间分布图或属性数据库，将各评价因子数据赋值给评价单元；对点位分布图，采用插值或赋值的方法将其转换为栅格图，再与评价单元图叠加，通过加权统计给评价单元赋值；对矢量分布图，将其直接与评价单元图叠加，通过加权统计，属性提取给评价单元赋值；对线形图，使用数字高程模型，形成坡度图、坡向图等。
1.3 评价方法
本次耕地质量评价工作通过数据库建立、构建评价模型及其与GIS空间叠加等分析模型的结合，实现了全数字化、自动化的评价流程，在一定的程度上代表了当前土地评价的最新技术方法[1,11,18].其工作程序为：（1）从全国指标体系库中筛选出耕地质量评价指标；（2）利用土地利用现状图和土壤图划定评价单元；（3）应用专家打分法对评价因素分级及确定权重；（4）采用空间插值、属性提取及以点代面对评价单元属性赋值（；5）采用线性加权法确定耕地质量综合指数并进行分级。
1.4 评价指标及权重的确定
为了能比较正确地反映桐庐县耕地质量水平，以分出全县耕地质量等级，在参照浙江省耕地质量分等定级方案的基础上，结合桐庐县实际，选择了立地条件、土壤条件和管理水平等3个方面的地貌类型（0.15,为权重，下同）、冬季地下水位（0.05）、地表砾石度（0.06）、土体剖面构型（0.04）、耕层厚度（0.08）、耕层质地（0.08）、容重（0.04）、pH（0.06）、阳离子交换量（0.08）、坡度（0.05）、有机质（0.10）、有效磷（0.05）、速效钾（0.06）、排涝抗旱能力（0.10）等14项因子作为耕地质量评价的指标体系。
1.5 耕地质量分级
应用线性加权法计算每个评价单元的综合质量指数（IFI）。计算公式为：IFI=∑（Fi×Wi）。式中：Fi为单元第i个评价因素的分值，Wi为第i个评价因素的权重，也即该属性对耕地质量的贡献率。应用等距法确定耕地质量综合指数分级方案，将桐庐县耕地质量等级分为以下6级。见表1.
2 结果与分析
2.1 耕地质量等级
本次耕地质量评价的总面积为31002.3 hm².根据表1分级标准，桐庐县耕地质量可分为三等四级（表2,无一级和六级地）。其中，一等地是桐庐县的高产耕地，面积为3086.0 hm²,占耕地总面积的10.0%;二等地属中产耕地，面积为27755.0 hm²,是桐庐县耕地的主体，占耕地总面积的89.5%;三等地属低产耕地，面积较少，为161.4 hm²,仅占0.5%.总体上桐庐县耕地质量中等为主。统计表明，桐庐县一等耕地全为二级质量耕地，面积为3086.0 hm²,占耕地总面积的10.0%;三级质量耕地面积为 19604.6 hm²,占耕地总面积的63.2%;四级质量耕地面积为 8150.4 hm²,占耕地总面积的26.3%;三等耕地全为五级地，面积有161.4 hm²,占全县耕地面积的0.5%.桐庐县的耕地主要有二级、三级和四级组成。桐庐县一等耕地主要由水稻土构成，其次为红壤；二等耕地主要由水稻土和红壤构成；三等耕地主要由红壤构成。
2.2 各等级耕地地力特点
二级耕地是桐庐县农业生产中地力最高的一类耕地，主要分布在丘陵，地面有一定的起伏；灌排条件良好；总体上肥力较高，耕作层较厚，土壤以微酸性和中性为主，有机质为中高水平，有效氮和速效钾主要中等水平，有效磷为中高水平，但有一定数量的二级地存在土壤氮、磷、钾的缺乏；容重稍偏高。三级耕地的农业生产能力处于中等，与二级田呈相间分布，许多地力指标与二级地相似（如速效钾、有效磷、耕作层厚度、容重等）；但三级田灌溉条件较差，有机质和全氮明显偏低。其基础设施不完善，灌溉条件较差；土壤保肥保蓄性相对较低；部分土壤存在缺磷、缺钾；土壤酸性较强。四级耕地农业生产能力中等偏下，其土壤有效磷中等，耕作层较为深厚，主要存在抗旱能力弱、保蓄能力弱、土壤酸化、土壤有机质和有效氮较低、有效钾不足等问题，农作物产量较低。五级地力耕地农业生产能力最低，主要在丘陵地区，土壤保肥性差，缺钾土壤比例较高，土壤有机质和氮素偏低，土壤酸化明显，基础设施差，易受干旱缺水影响，农作物产量低。
从二级耕地至五级耕地，灌溉条件逐渐变差，土壤缺钾、土壤酸化逐渐明显，土壤有机质含量、氮素水平有所下降，土壤保蓄性变差，粘土或砂土的比例增加。但不同级别耕地之间的土壤有效磷变化相对较小。
3 讨论
从以上结果可知，桐庐县缺乏一级地，总体上耕地质量水平偏低。耕地质量是在特定气候区域以及地形、地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施及培肥水平等要素综合构成的耕地生产能力，由立地条件、土壤条件、农田基础设施条件及培肥水平等因素影响并决定。耕地质量水平偏低显然与本县耕地在立地条件、土壤条件、农田基础设施条件及培肥水平等因素存在一定的障碍有关。
3.1 养分障碍因素
3.1.1 土壤有机质和全氮偏低 桐庐县耕地土壤有机质含 量 变 化 较 大 ,在 1.20~87.90 g/kg 之 间 ,平 均 为21.58 g/kg,变异系数为 42.72%,主要在 10~30 g/kg 之间。土壤有机质含量在20~30 g/kg之间的耕地土壤比例占31.72%,有机质含量在10~20 g/kg和30~40 g/kg之间的土壤分别占46.39%和13.83%;有机质在40 g/kg以上的土壤比例仅3.46%;土壤有机质含量在10 g/kg以下的土壤占4.59%.这一结果表明，桐庐县耕地土壤有机质含量基本上处于中量和中下水平，有机质含量低于20 g/kg的土壤占全县耕地土壤的1/2左右。
全县耕地土壤全氮含量在0.39~3.31 g/kg之间，平均仅为1.66 g/kg,变异系数为32.53%.全氮处于高量（>2 g/kg）的比例只占 18.98%,处于中等（1.5~2.0 g/kg）的土壤样本数占总样本的比例为34.80%;全氮处于较低（1.5~1 g/kg）的土壤比例也较高，为35.11%;全氮处于很低（<1.0 g/kg）的土壤比例占7.22%.总体上，桐庐县耕地土壤全氮含量基本上处于中量和中下水平，有近一半（42.32%）的土壤全氮在1.5 g/kg以下，表明有较大面积的耕地土壤存在缺氮。
桐庐县耕地土壤碱解氮含量在 9.0~303.7 mg/kg之间，平均为85.25 mg/kg,变异系数为68.46%.碱解氮处于高量（>150 mg/kg）的耕地只占15.99%;处于中等（120~150 mg/kg）的耕地占 10.76%;处于较低（90~120 mg/kg） 的 耕 地 占 6.93% ;碱 解 氮 处 于 很 低（<90 mg/kg）的耕地比例达 66.32%.总体上，桐庐县耕地土壤碱解氮含量主要在中下水平。
3.1.2 缺磷和缺钾土壤比例较高 桐庐县耕地土壤有效磷含量变异非常大，在 0.4~174 mg/kg 之间，平均为23.27 mg/kg. 耕 地 土 壤 有 效 磷 处 于 低 级 别（<10 mg/kg）的比例为 39.87%,其中低于 5 mg/kg 的占20.98%;处于中等（10~20 mg/kg）的占 24.67%;处于高（20~40 mg/kg） 或很高 （>40 mg/kg） 分别占 18.72% 和16.75%.由此可见，桐庐县耕地土壤各级有效磷分布较为均一，虽然有35.47%的耕地的土壤有效磷含量处于较高的水平（>20 mg/kg），但仍有39.85%耕地处于严重缺P状态（<10 mg/kg）。
全县耕地土壤速效钾含量在1~344 mg/kg之间，平均值为95 mg/kg,变异系数达67.80%.耕地土壤速效钾处于低级别（<100 mg/kg）的比例约占64.18%,其中低于 50 mg/kg 的比例有 27.71%;处于中等（100~150 mg/kg） 的占 18.30% ;处于高 （>150 mg/kg） 的为17.64%.由此可见，桐庐县耕地的土壤速效 K 含量总体趋于中下水平，有1/2以上的耕地存在明显的缺K问题（<100 mg/kg）。
3.2 其它障碍因素
3.2.1 土壤酸度较高 耕地土壤的 pH 中值为 5.70,以酸性和微酸性为主，主要在pH 6.5以下。在pH 4.5~5.5和5.5~6.5的土壤比例分别为39.70%和50.30%,pH在4.5 以下的土壤比例占 0.6% ,三者共占 90.6% ;pH 在6.5~7.5 的土壤比例分别为 7.8%;pH 在 7.5~8.5 的土壤比例为1.6%;而pH在>8.5的土壤比例为0%.
3.2.2 存在一定的灌排限制 桐庐县耕地分布处的地貌类型主要有河谷平原、低丘和高丘。按面积统计，河谷平原耕地占14.52%,低丘耕地占76.32%,高丘耕地占9.16%.耕地分布的海拔在 5~600 m 之间，其中海拔在10 m 以下的占 0.69%;海拔 10~50 m 之间的占 37.26%;海拔50~250 m之间的占54.75%;海拔250~500 m之间的占 7.17%;高于 500 m 的占 0.13%.因地处丘陵地区，耕地的立地条件较差，地面起伏较大，丘陵区的耕地灌溉能力相对较弱；而河谷区的耕地排涝较差，部分农田基础设施需进一步完善。桐庐县耕地农田基础设施有配套和基本配套的占80.99%;不配套和无设施的占19.01%.灌排设施好的占23.1%,较好的占8.3%,一般占56.4%.
3.2.3 多种自然灾害 桐庐县是一个多种自然灾害较易频繁发生的地区，局地局部年份易发生重灾，造成粮食生产重大损失。
4 结论与建议
桐庐县耕地质量以中等为主，二等地占耕地总面积的89.5%;一等地占耕地总面积的10.0%;三等地仅占0.5%.因地处丘陵地区，耕地的立地条件较差，地面起伏较大，丘陵区的耕地灌溉能力相对较弱，河谷区的耕地排涝较差。桐庐县耕地土壤肥力不高，表现为土壤酸化明显，有机质、全氮、有效磷、速效钾等主要土壤养分含量中偏下水平，田块间土壤养分不平衡。对此，耕地质量建设对策与建议如下：（1）完善农田基础设施：桐庐县今后开展的农田水利基础设施建设重点应放在山塘综合整治、灌排渠道整治、排涝站更新改造等方面，以形成较完善的灌、排工程系统，基本实现“旱能灌、涝能排”,取得农业生产条件改善、农业生产能力提高、抗御灾害能力明显提高的效果。（2）土壤改良的技术措施：基于桐庐县耕地土壤肥力不高，土壤酸化明显，有机质、全氮、有效磷、速效钾等主要土壤养分含量中偏下水平及田块间养分不平衡的特点，培肥是桐庐县耕地质量提升的重要途径。结合以上耕地土壤肥力，耕地质量提升的着力点应放在调节化肥施用结构，以测土配方施肥为基础，增施有机肥和含钾化肥，既要注意氮、磷、钾的配合使用比例，也要注意有机肥和化肥的使用比例，防止土壤板结，提高化肥利用率。
参考文献
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