（土壤学专业论文）农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究——以河北省蠡县为例.pdf

v独创 性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 1几 作及取得的研 究成果。据我所知，除 了文中特别加以标注和致谢的地方外 ，论文中不包 含其他 人己经发表或撰写 过的研究成果，也 不包含 为获 得1 7 逃立些左或其他教育 机 构的学位或证 ” 而使用过的材料。与我一同7 . 作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作 了明确的说明井表示谢意。 7 - 111 论 文 作 者 签 名 : 公长 二攻 k- 字日 hj j : l o o l 4 . 6 r 2 p h 学位 论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了 解河北农业大学有关保留、 使用学位论文的规定 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印iii 和磁盘，允许论文被杏阅和 借阅。本人授权 河北农业人学 if 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索， 可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 7 - t1.论文 作 者 签名 : 圣 供:戊 签 字日 期 : w 4 1 年 月 二 ; 日 导师签一 t v 7 , 签 字 日 期 ;洲2 年 a 3。 日 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 前言 农用土地分等定级是在特定的用途下，对土地的自 然和经济两个方面的属性进 行综合评定和等级划分的过程， 是一项对土 地质量优劣和收益高低进行评价的工作， 其最终目 的是为完善我国土地税收制度，为土地有偿使用、 土地流转估价以 及农用 土地保护等服务。随着土地使用制度改革的深入，土地税收、征用补偿、承包转让 的奖罚数量等己 提到了议事日 程。在中国 这样一个 人多 地少的 发展中国 家， 实现从 耕地的 数量管理向 数量和质量并重管理的转变势在必行。 农用土地分等采用的是土 地的 光温水土生产潜力与土地利用系数、 土地经济系 数三个模块相乘的形式， 为土 地税收服务。求算土 壤有效系数是求算土地的光温水 土生产潜力核心内容，已 有的土 地评价方法，因 服务目 的不同， 一般都不能 直接搬 用到农用土地分等工作中， 特别是在地力对产量的 贡献和农地的 奖勤罚懒机制两个 方面做的不太深入。由 于土壤的复杂性， 在求算土壤有效系数方面还没有什么 特别 有效且通用的方法。 本研究分小麦、 玉米两季， 从外业调查、 布置标准样点和特殊样点开始， 采用 数理统计的方法，分连续型数据处理和离散型数据处理两条途径，在寻找各因素对 产量的函数关系、确定土壤质地对产量的影响函数、 确定各因素对产量的影响程度 以 及探索土壤有效系数的简易表达方法四个方面做了一些探讨， 使土壤有效系数奖 勤罚 懒的 功能发挥的 更加充分。本研究的 最终目 的 是探讨土壤有效系数的求算方法 及理论，以 便摸索出 操作性强，简单易行的分等方法向 相邻地区乃至全国推广。 农用土地分等中 土壤有效系数的求算工作可以与土壤质t的 动态监测工作结 合起来，同时也可以为土壤数据库的建立提供一些数据资料. 土壤有效系数的求算 工作不但是农用土地分等工作的核心内 容，同时也为农用土地定级、估价工作留下 了接口。 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 1 文献综述 1 . 1 国内外土地评价研究 科学的 土 地评 价始 于2 0 世纪3 0 年 代n 1随 着 研究的 不断 发 展， 土 地评 价j .: 作 由5 0 - 6 0 年 代美国 农业 部颁 布的 为 土地 保护 服务的 土 地 潜力 评级 体系 12 1 ， 发 展到7 0 年代联合国 粮农组织所制定的 依区 域开发为目 的的 土地适宜性评价体系1; 1以 及利 用 现 代信息 系统 技术 对大范围 的 土地 作 物产 量的 预 测 10 . 14 1 . 8 0 年 代以 来， 土 地评 价 理 论与 方 法不断改 进和发 展，向 着综 合化、 精确化的 方向 发 展i5 -2 21 。 近年来， 随 着 g i s技术、 信息技术、最 优化计算等技术的发 展， 使土地生产力定量模型方法走向 应 用 24. 251 我国的系统土地评价起步较晚。最早的土地评价应算财政部于 1 9 5 1 年组织的 查田定产工作。 全国性土地评价首推 中国1 : 1 0 0 万土地资源图的编制。 在中国 科学院、国 家计委自 然资源综考会的主持下， 经过全国2 0 0 余位专家历时8 年的 努 力， 拟 订了 富 有 特色的 编图 制图 规范251 ， 出 版了 覆盖 全国 的6 3 幅图 件127 1 ， 并 编辑 出 版了 土地资 源 研究论 文集【2 51 。 这项 研究系 统全 面 地总结了 建国以 来 我国土 地评价 研究成果。原农牧渔业部也开展了计划在全国进行的大比例尺土地评价，其重点在 于评定 农用 土地 质量， 因 此 有鲜明 的 实 用性。 迄今已 完 成 2 0 个县的 试点 研究!2 u 为 农用土 地分等定级257 莫定了 理 论和方法论基 础。 在选 择评价因 素方 面， 出 现了 许多 新的 计量 方 法(7 1- 42 1 ， 为 土 地评 价从定 性 走向 定量起到了一定的推动作用。鉴于土地评价因素与土地质量等级之间的复杂关系， 模糊分 析法 在我国 晚 近的 土 地评 价中已 开 始被 采 用， 其研究 始 于昌 纬州 在 河南禹 县 山 区的 土地 评价。 陈百 明45) 在泰 和县的 油茶 土 地 评价， 王 显生 等6451 的 北方草 场土 地 评价， 刘闯 4 7 1在辽宁瓦 房 店市的 耕地 质量 评价 及许 学 工n 5 1在黄 河三角 洲的 土 地 评价 也 采用了 类 似方 法。 此外， 杨艳生n 5 1 、 赵锐 等fv p董 黎明 等n i也就 模糊数 学用 于十 地评价进行了有益的探讨。 遥感用于土地评价， 首先在于土地要素的解译划分出作为评价单元的土地类型 或土 地资 源类型。申 元村52 1在平 泉县的 研究 表明， 按1 : 1 0 0 0 0 0 土 地类型 制图 的 精 度要求，其成本和效率则明显优于大比 例尺航空像片。 遥感资 料在土地评价中的另 一个应 用是 直接 解译 评价因 素【5 2 . 5 41 。 地理 信息系 统( g i s ) 在 我国 土地评 价中 的 应 用也很广泛 5 5 -5 i 1 ， 但其科学性、实用性和可操作性有待进一步改善和提高。 ，.11是，乳才了， ! 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 1 . 2 农用土地分等工作研究现状 农用土地分等定级隶属于土地评价的范畴， 是在特定用途下， 对土地的自 然和 经济两 方面 属性 进行综 合评 定和 等级 划分的 过 程， 是 一项 对土 地 质 量优劣 和收 益高 低进行评价的工作， 其最终目 的是为完替我国土地税收制度，为土地有偿使用、七 地流转估价以 及农用土地保护等服务。农用土地分等定级工作要达到等在全国范围 内的横向可比，同时实现其奖勤罚懒的功能，这是以往的大多数土地评价方法所不 能实现的。 农用土地分等定级必需采用一套即 适合中国国 情， 又具有科学性和可操 作性的理论和方法。 农用土地分等定级是在土地税和产品 税分开的 基础上进行的，即以 大宗作物对 土 地质最的响 应程度作为收取土地税的 依据， 种植其它作物所得的 额外级差收益， 以 产品 税的形式收为国 有。 土地等别和土地级别服务于不同的 对象， 实行双轨制。 土地等别主要服务于土地税收， 收取的 是级差收益i 。因此划分土地等别的因素应 是 较稳定的 指标。土 地级别主要为土 地交易 和流转征用补偿服务， 它反映级差收益 i i o 等与级之间不是从属关系， 而是相互独立又有一定联系的两个系列， 农用土地 分等是土地税收、估价的一项基础性工作. 近十年来， 有关农用土地分等的工作和成果不断涌 现。 周勇等在武汉市 狮子山 地区的农用土地分等定级研究中。 将a r c / i n f o 与关系数据库( f o x b a s e ) 集成一体， 实 现了地理空间数据和土 地属性数据的自 动连接，以 及农用土地分等定级信息的 快 速查 询和 检索(ns l彭补 拙 等根 据石 河子 市区 域 特点 及土 地利 用 方式， 建立了 以 农用 土地级差收益为标准的土地分等定级模式，该模式从土地的区位因素、质量因素及 集约利用因素出发，按5 种主要作物的适宜性及标准理论粮产量的差异，综合考虑 土地的经济系数和利用系数， 对土地进行了 综合性的 质量评定， 划分出8 个土地等 级lea ; 陈安 庆 采用定 量半 定量， 因 素 和 子因素 结 合， 多因 素 加权 分值求 和 法， 对 兰 州 市 农 用 土 地 分 等 定 级 (w ; 盛 乐 山 等 采 用“ 标 准 作 物 理 论 产 量 逼 近 值 、 “ 分 值 产 量 综合定级法” ， “ 农民 生存劳动工资” 新思路对浙江义乌市农用土地进行了 定级估价 探讨， 对水田、 早地分别划为1 0 个级别、 6 个级 别， 并测算了 基准地 价(n s 1 . 3 土壤有效系数研究 农用土地分等定级规程出台以 后，农地分等工作一般都采取土地的 光温水 土生产潜力和土地利用系数、土地经济系数三模块相乘的形式。在三个模块中， 土 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 地光温水土生产潜力的获得需要通过土壤有效系数的计算来实现。鉴于一壤的复杂 性，目 前还没有什么特别有效且通用的计算方法，上述的土地评价方法也很难照搬 到土壤有效系数的求算工作中，上述的农用土地分等定级工作，大多尚未采用土壤 有效系数这一概念。 在我国， 土壤有效系数的求算工作主要体现在两个方面 : 一方面是土地承载力 研究中在评价土地的自 然生产潜力时， 多考虑到了土壤因素; 另一方面是在农用土地 分等工作中， 对土壤因素考虑也较多。 梁欣荣等利用肥力订正系数估算了 水稻土的气 候土壤生产潜力; 杨子生利用养分订正系数评价了四川西昌 市的土地生产潜力; 沈思 渊在淮北涡河流域， 何春林等在雷州半岛早坡地上通过建立农业自 然生产潜力模型， 利用最低因子律模型求算了各土坡类型的土壤肥力指数; 张军连， 林培以 河北琢鹿县 为例， 通过相对权重模糊距离法建立了土壤修正系数模型， 属于一种综合评判。 有些 学者设想理想土壤状态， 其土壤有效系数为 1 ， 然后根据土壤实际情况与理想土壤的 差距具体赋值来求算或建立模糊空间， 通过模糊变换求算实际土壤与理想土壤的距 离以 表征土壤有效系数; 有的是按照土壤或土地评价等级而分要素或综合赋值计算 确定。 上述这些研究中，往往对农用土地质量、农用土地的土壤特性和农用土地的产 量之间的关系未做深入探讨， 也大多未能突出 农用土地税收奖 勘罚 懒的 职能和对农 用土地质量的监测与调控功能， 特别是在土壤有效系数的求算上， 研究还不多. 2 土壤有效系数求算的理论与方法 2 . 1 土壤有效系数的定义 在近十年的 研究中， 特别是在土地的自 然生产潜力研究和农用土地分等中 很好 地体现与实践了 土壤有效系数这一概念。 纵观这些研究 可看出， 关于土 壤有效系数 的表达有以下几种: . 土壤修正系数， 即在一定的气候和投入水平条件下， 某种土壤能够满足作物 生长的生理生态要求的 程度。 其定义式为:土 壤修正系数二 光温( 水) 土生产潜力 / 光 温( 水) 生产潜力. . 土壤有效系数即农业土壤对作物实 现最大生 产潜力的有效程度， 取决于 土壤 条件对各种作物的生态生理要求的满足程度， 是土壤条件优劣的综合反映。 . 土地生产潜力为土壤影响因素与 气候生 产潜力的 相乘模式， 即 气候生产潜力 乘以肥力限制因子系数或称之为土壤肥力综合效应指数。 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 . 月 巴 力订正系数p 可以写成下 式: p = q / a = n ( q 十 b ) / a 式中， q 为施肥给土壤提供的养分量， b 为土壤系统内部的养分收支平衡状 况， p 的含义是土壤的实际 供肥量n ( q + b ) 与形成光温水潜力的需肥量a 之比， n 为校正系数。 各种土壤肥力系数， 虽在表述上有相似的内涵， 都是解决一个如何对土地的生 产潜力进行土壤校正的问 题。 但是， 农用土地分等定级中的土壤有效系数却有其特 殊性， 是任何土壤肥力系数所不能代替的。 因为农用土地分等是为土地税收服务的， 而土地的质量由两部分构成，一部分是由 气候和社会的长期投入构成的，这部分土 地质量产生的 经济效益为级差地租i ， 应以 税收的形式收归国有，另一部分是个别 经营者的追加物质投入和劳动力资本构成， 这部分土地质最产生的经济效益属于级 差收益i i ， 应归劳动者所有， 所以 农用土地分等是按造成级差收益i 的 影响土地质 量的稳定因素来划分的， 而定级是按造成级差地租i i 的影响土地质妞的易变因素来 划分的。在农用土地分等中，由稳定因素所决定的土地质量的高低是靠土壤有效系 数的大小来评价的，由此可以 看出， 土壤有效系数是实现农用土地税收奖勤罚漱职 能 和监测与调 控农用土地质量的 一个重要因 素， 土壤有效系 数体现的 农用土地质量 并不是全部的和现实的 农用土地质量的 好坏。 各种土壤肥力系数不能直接应用到农用土地分等中， 且不同 研究者对土壤肥力 有不同的 认识【断 一叫。 在农用土 地分等工作中， 对于土 壤肥力， 宜采用三个水平的 认 识， 即 基 础地力【e v l 、 社 会 化 地力、 现实 地 力。 由 于 社会 化 地力的 概念 和求算 方法 还 很不完善， 在讨论中加以 讨论。 2 . 2 土壤有效系数的内涵 土壤有效系数是在农用土地分等工作中提出的一个新概念， 应有以下几方面的 特性。 令 相对可比性 在土地光温水土生产潜力的求算过程中， 采用的 是逐级订正的方法，依次通过 校正系数求算出光合生产潜力、光温生产潜力、光温水生产潜力和光温水土生产潜 力， 所以 一 一级校正系数的求算是在上一 级校正系 数求算的 基础上进行的， 因此， 土壤有效系数在相同的气候类型区内 可以 采取相同的 评级指标体系和评价方法，具 有可比 性; 在不同的 气候类型区内 将采取不同 的评价指标体系， 如在冲积平原区， 5 农用土地分等定级中土坡有效系数求算研究 土层厚度一般不会成为产量的限制因子， 不作为评价土壤有效系数的因素， 而在i l l 区， 土层厚度将是必选的因素之一，因此不具有绝对可比 性。 +匹配性 采用土壤有效系数对土壤质量进行校正是调和非地带性土壤特性和地带性土 壤特性之间矛盾的产物。假设一种理想状态，地球表面物质均一平坦，且不受人为 因素影响，那么，土壤的形成过程完全受光、温、降水这三个地带性成十因素的影 响，同时必将形成与当地光、温、降水条件相匹配的生物小循环机制，形成相应的 土壤肥力。 这时， 土壤质量与土壤的气候生产潜力是完全一致的， 有什么样的气候， 就有什么样的土壤， 也就有什么样的 土壤生产力水平，于是土 壤生 产力的 差异完全 决定于气候条件， 而与土壤本身无关。 此时， 不需要提出 什么土圾有效系数的概念， 只要知道气候条件便可以了。 令 针对性 土壤有效系数取决于土坡条件与作物生长 所需 条件相互适应的 程度， 土壤对作 物的限 制性越大，则土 壤有效系 数越小.由 于不同 作物的生态、生理需求不同，所 以 一定的 农用土地便有多 个土壤有效系数， 不同的 土壤有效系数是针对不同 的作物 提出的，所以说一定的土地质量是针对一定的土地利用提出的，没有绝对好的农用 土地，也没有绝对坏的农用土地， 这也是产业结构调整可以 促进农业发展的关键所 在。 在此方面， 可以 充分体现出土壤有效系数的 优越性， 是其它任何土壤肥力指标 所不能取代的。 .调控性 通过土壤有效系数的变化，可以 动态的监测农用土地质量的变化:通过十 壤有 效系数来对农用土地分等， 可以 实现全国 不同 地区间税额的合理分配，实 现对农用 土地从纯数量管理向 数量和质量并重管理的 转变， 促使农民 不断地培肥与提高地力， 以达到保护耕地资源的目 的。 2 . 3土壤有效系数求算方法 可用于求算土壤有效系数的方法主要有以 下几种。 2 . 3 . 1因素指标评分法 植物与生态的关系遵循耐受性法则， 在生态因 子的 环境梯度中存在植物耐受的 上限 ( 最高点) 和下限 ( 最低点) ， 植物的生命活动受该因子强烈不足 或过剩) 的 影响，呈现出极端衰弱的 状态，该强度范围 称为极衰区或半致死区，超过此区限度 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 以外的部分则为致死区。从理论上讲，植物生命活动强度达到最大值时所对应的生 态因子强 度称为最适点， 但在实践中 常常只能 确定最适区， 处在最适区的生态因 子 固 然最有利于植物， 但其强 度的 变化对植物所产生的 影响并不显著， 不 起限 制因 子 的 作用.当生态因 子偏离最适区时， 每增减不大的数量通常就会造成显著的 影响， 生态因 子的强 度越接近最低或最高点， 其限 制性越强， 据此， 可以 对各生态因子不 同 指标段对作物的 影响程度进行评价并赋予分值: 最适区分值一般为1 0 - 8 分; 过度 区和极衰区一般为8 - 0 分;致死区一般为0 分。最后根据各生态因子的分值总和来 确定土壤有效系数的高低。这种方法最直接有效，但受人的主观因素影响较大。 2 . 3 . 2土地类型适宜性程度评价法 土地类型适宜性程度反映农用土地各分等类型因 质量差异对作物产量的影响 程度， 具体计算步骤如下: 1 ) 求各类型土地各作物的实际平均产量 根据产出 数据抽样调查获得的数据， 分别计算各土地分等类型不同 作物实际平 均产量。 公 式 :二 = 告 艺 x ; 式中: x为某类型土 地上某种作物实际 平均产量 ( k g . h m ) ; x i 为某类型土 地 的单元 ( 或样点) 某作物实际 平均产量 ( k g . h m ) ; n 为 某类型包含的土地分等单元 数。 2 ) 求各类型土地对各作物的适宜性程度 公式:s =刀x m a x 公式中:s为某类型土地对某作物的适宜性程度;x为某类型土地上某作物实 际平均产量:x m a x 为某作物实际最大产量。 3 ) 求算土壤有效系数 公式:c s=工 全 : ， 式中: c s 为 某土地分等 类型的 土壤有效系数; s i 为某土地分等 类型对第 i 种 作物的 适宜性程度: n 为标准耕作制度下的作物种数。 这种方法的理论依据是 “ 土地质量差异对作物实际产量的影响程度，与对作物 理论产量的影响 程度相似. ” 本论文提出的 方法参考了 这种方法。 7 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 2 . 3 . 3 最低限制因子律模型 这种方法主要应用在土壤的农业自 然生产潜力求算方面，如淮北涡河流域 ( 沈 思 渊， 席承藩，1 9 9 1 ) 1 l ， 平塘县 ( 苏 维 词， 刘贵 星， 1 9 9 2 ) 1 1 ， 内 蒙古 准格尔 旗 ( 苏 维 词， 1 9 9 4 ) 1 , 雷 州半岛( 何 春林，1 9 9 6 ) ， ， 清 镇县( 苏维 词， 1 9 9 6 ) 等 均 使用了 该 方 法。 李 莹星等 ( 1 9 9 7 ) 1称这 种方 法为限 制因 素 法。 最早 使用该 方 法的为美国农业部所制定的土地利用能力分 类，当 时的目 的是为了 控制土壤侵蚀， 以 便持续合理地利用土地。 这一分类是在2 0 世纪3 0 年代制定的. 后来被许多国家 采用， 并根据评价的目 的作了 适当 调整。 其方法的 基本原理是 依据不同的 土壤对作 物、树木、牧草生长的限制性不同，即依据木桶原理，按最严重的限制因素划分等 级。 实际 操作中， 一般是根据研究区的自 然条件及生产特征， 建立光、 温、 水和土 壤条件对农业自 然生产潜力影响的分室模型及综合模型，通过模型找到制约农业白 然生产潜力的主要限 制因 子和次要限 制因 子。 在处理土 壤养分和土壤理化性质 ( 如 土壤质地、 阳离子交换量等) 等土壤肥力问 题时，由 于土壤肥力条件对农业自 然生 产潜力影响的复杂性，目 前， 还很难建立土壤肥力影响函数， 所以 一般都采用最低 限制因子律模型，如i s = m i n ( z , t , b , o m , h , e c , n o。式中:i s 为土壤肥力指 数; z 为剖面指数: t 为土 壤质地指数: b 为土壤耕作层结构指数; o m 为土壤有机质 指数; h 为土壤酸碱度指数， e c 为土壤阳离子代换里指数; n u 为土壤养分含量指数。 该方法的最大优点在于简单易行， 适用面宽， 但评价结果比 较粗略。 主要缺陷 是: 评价在很大程度上是主观的、定性的， 而且更多地依赖于评价者的经验: 各评价单元之间的等级缺乏可比性: 等级之间的 界限比 较模糊: 按个别限 制囚 素的限制强度来划分土地等级往往不能反映客 观实际， 也容易 产生片面性， 囚为十 地生产能力的高低不仅取决于个别土地要素的性质，更主要的决定于各土地要素的 组合. 2 . 3 . 4 供需比 值法 一般是通过探讨植物生长所需要的养分量与土圾能够提供的养分量之间的关 系 来 衡量土 壤的 有效 性问 题(n . v 1 。 该 方 法用土 壤的 养分 含量与 土壤 重量 相乘得十 壤 供 应该 种养分的总量。由 于土壤养分具有多种状态， 且土壤具有较强的物理缓冲能 力、 化学缓冲能力和生物缓冲能力， 所以， 机械地看待与处理土壤养分是 这种方法 的致命弱点。如该种方法经过合理的校正，还是具有一定生命力的。 一! 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 2 . 3 . 5 综合评判法 确定不同作物不同因素的隶属函数， 然后通过一定的数学模型，如相对权重模 糊距离法， 求取土壤有效系数。这种方法， 过分依 赖数学方法， 如隶属函数选择不 当或各隶属函数间关系不明确，很容易导致错误判断。 2 . 3 . 6 相似距离法 这种方法的应用一般是同理想土嚷这一概念相结合的。一般是通过实际土壤与 理想的差距来评价土圾有效系数的， 与理想土壤越相似， 也 就是说， 相似距离 越短， 土壤有效系数越接近 1 。 相似距离一 般通过数学方 法确定。 这种数学方法对数据的 属性要求严格， 一般情况下， 很难达到合理使用。 上述这些方法各具特点，因素指标评分法与 农用土地分等定级规程上提出 的因素法基本上是一种方法，主要是受人的主观性影响较大，且不易保存一套有关 农用土地的 基础数据:土地类型适宜性程度评价法， 主要靠统计的 产量来确定土壤 有效系数， 几乎没有考虑土壤因 素， 更没有做深入的探讨;最 低限 制因子律模型靠 对土地生产力影响最大的因素来决定土壤有效系 数， 而土地生产能力的高低不仅取 决于个别土地要素的性质， 更主要是决定于各土地要素的组合状况， 所以 最低限 制 因子律模型实际上是一种单因素法，不能完全满足土壤有效系数求算的需要;供需 比 值法机械的看待和处理土壤养分问 题。 需要处理复杂的 校正系数问 题; 综合评价 法和相似距离法主要依赖数学方法， 任何数学方法， 其本身都不会存在问 题， 但是， 应用在土地评价中， 如果所取得的基础数据满足不了 这种数学方法的要求， 往往会 出现错误. 规程上提出的因 素法， 一般不把土壤养分作为 参评因 素. 这种做法回避土壤 养 分的问 题，实际存在着这些因素在一定程度上能 够决定土壤养分的假设。本研究采 用的 方法吸收了因素指标评分法和土 地类型适宜 性程度评价法的 优点， 将规程提出 的因素法和标准样地法相结合，不同的因素组合与标准样点和特殊样点相结合，采 用滑动平均法和二次回归法， 探讨了 生产中土地因素与土圾养分， 土壤养分和作物 产量的关系， 最后把各因素与产量联系起来，由 此决定各因素对土壤有效系数的影 响。认为这种方法确定的有效系数更为准确、可靠。 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 3 土壤有效系数求算的实证研究 3 . 1 研究区基本概况 摇县位于河北省中部， 隶属于保定市。 县境北与清苑县，高阳县相接， 东临肃 宁县，西与博野县毗邻。地理坐标为东经 1 1 5 0 2 8 1 5 “ -1 1 5 0 4 9 4 5 ，北纬 3 8 0 2 0 0 0 “ -3 8 0 4 0 0 0 ，东西宽3 2公里，南北长 3 6公里，总面积 6 5 0 . 7 4 平方公里。 全县辖1 3 个乡镇， 2 3 2 个行政村。 交通发达，区位条件较优越。 该县地处太行山东麓山前平原与河北冲积平原交接处， 滋龙河从西南向东北贯 穿 全县。 地势基本平坦， 总趋势是由西南向 东北倾斜， 海拔高程1 0 - 2 0 米， 境内岗 地、 平地， 洼地三种地貌类型有规律的分布。 土壤以 潮土为主， 历史上津沱河、 储 龙河等多次流经本县， 经决口、改 道、 淤积使鑫县土壤质地多变。本县属半干早大 陆 性 季风气 候区， 年平 均降 水量5 3 2 m m ， 平均无 霜期1 9 4 天，- 1 0 积 温为4 2 5 0 . 9 ，能满足冬小麦、 夏玉米等一年两熟作物生长所需热量。 以 种植业为 主，改 革开放以 来，乡镇企业发 展迅猛。全县现有的 4 . 7 3万公 倾 耕地， 占全县总面积的7 3 . 0 2 % ， 其中水浇地 ( 基本上为井灌) 4 . 4 9 万公顷，占耕地 面积的 9 5 % ， 全县基本实 现水利化， 耕地、 播种、 收打， 病虫防治、 运输等农事操 作过程已基本实现机械化半机械化。 3 . 2 确定因素指标控制区 盆县地处太行山东麓山前平原与河北冲积平原交接处，宏观上看，中华人民共 和国 农业部发布的 全国 耕地地力等级中 低产田 类型和改良 技术标准 ， 益县 属全国 耕地改良 区的n y x x x 3 - 9 4 3 . 2 北方平原潮土沙姜黑土耕地改良 区”内， 这里地势 平坦、 境内 无大型河流通过， 东北部受 拒马 河影响，岗、 坡、 平、 洼微地貌分异较 明显。 本县的 气候、 地形、 水文 特征形成耕地的突出问 题是冬季干早、 夏季溃涝盐 碱和古河床缓岗 地带土 质偏沙， 土壤类型以 潮土为 主， 质地多 轻壤、 沙壤， 少量中 壤和沙土。 经过几十年来的农田基本建设和 推广先进农业技术， 目 前全县4 . 7 3 万公 顷耕地中， 水浇地占9 5 % ， 水利条件能满足冬小麦一 夏玉米一年两熟的需要。 全县 大面积耕地耕层土壤有机质含量变异不大，农田 投肥、作物品种、农药施用、田间 洲-种州-一一一一一一 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 管理水平、 机械化、 集约化程度等相对一致， 仅有小面积零散的沙质早地或轻度盐 化土地与大片耕地有差别，鉴于其占比 例很小且分散， 不大， 农区 气 故此，全县耕地只设一个指标控制区，定名为 单独划分出指标控制区意义 “ 半干旱半湿润潮土平原淞溉 对沙质早地和轻度盐化耕地作必要的系数订正， 不划分为单独控制区， 故全 县4 . 4 9 万公顷 耕地落在 “ 半干早半湿润潮土平原灌溉农区” 这一个指标控制区内 。 3 . 3 因素选择及指标确定 土壤有效系数反映的是土 壤质量的高 低， 选择土壤有效系数求算因素遵循以 下 原则:因 素之间 相关程度小:因 素指标值在全县有较大的 变化幅度:因 素指标值在 自 然条件下较稳定;因 素指标值变化对土地生产力影响显著:因 素指标值可进行简 易测定。 通过分析的数据资 料和路线调查结果， 选定土壤质地、 土体构型、 微地形、 盐 溃化和污染状况作为益县农用土地土壤有效系数求算的因素集合， 现分述如下: 令土壤质地 土壤质地影响作物的根系发育、 水分和养分的吸贮释供能力及适耕性等， 是土 壤肥力的 基础， 质地对作物的 适宜性影响很大。 根据摇县土地的实际， 土壤质地划 分为砂土、 砂壤、 轻壤、中壤和重壤及粘土等五个档次。 .土体构型 土体构型影响水分、 养分在土体中的 运行及作物扎根生长， 对土地生产力有重 要影响,., w 。 根据播 县实际， 其土 体构型 主要分为四 种: 蒙金型:为上砂下粘的土体构型， 其上层土质为轻壤或砂壤， 土质疏松， 通气 透水，作物根系容易伸展:其下层为中壤或重壤，保水保肥，为高产土体构型. 通体均质型:从地表向下 1 米土体全是一种质地。 漏砂型:上层轻壤或中 圾，下层有较厚的沙土， 漏水漏肥，是低产土体构型。 浅位姜: 砂姜层是农业生产的障 碍层， 紧实、 缺乏 养分， 不利于作物生长。 在 土体3 0 - 5 0 c m 处山现厚度 1 0 c m 的砂姜层。 .微地形 地形主要影响水分和土壤中养分的分配， 其次是影响农作物的 有效种植面积和 早涝的程度， 拉县微地形主要有平地: 1 0 0 0 米距离内高差小于4 米; 大平小不平( 坡 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 自、 地) :1 0 0 0 米内高差4 -8 米，灌溉时跑水:明显起伏:1 0 0 0 米内高差8米以上的 斜坡岗地，易涝洼地坑洼零散地. .盐化及污染情况 发育在冲积平原上的土壤， 其土壤 特性， 尤其是夹有粘层和沙层时表现出不同 的盐 溃化 状况 fu ) o 益县 地处白 洋淀周 边， 受 淀水 顶 托和当 地气 候影响， 历史 上是老 盐碱地区。 近二十多年来，由 于气候干 燥， 地下水 位迅速下降， 人们进行基本农田 建设和改碱措施，这里的盐溃化程度有明显的减轻， 但在县境东北、东 南部仍有轻 度到中度盐溃化存在. 部分乡镇在发展乡 镇企 业中，忽视对工业污水的 处理。 超标 污水排入田 间， 造成一些耕地受污水顶托而发生次生盐渍化 超标污水 直接危害作 物生长。我们取土化验的结果和实地调查，将盐溃化及污染情况放在一起， 分出 3 个级别，即 无盐化污染、轻度盐化污染 中度盐化污染。 对以 上4 个土地因 素进行综合分析和归纳及档次续分， 拟定出 益县农用土 地因 素指标集 ( 见表 1) 。 表 1土地因索指标集 因素名称 沙土 砂壤 轻壤 中壤 重壤及# 2 ， 十 代号 划分标准 0 . o l m m 粘粒含盘 ( % ) 0 . o l m m 粘粒含里 ( % ) 0 . o l m m 粘粒含过 ( % ) 0 . o l m m 粘粒含盘 ( % ) 2 0 c m 的粘质土层 表土为0 - 3 0 c m 的轻壤或中壤, 3 0 c m以下为 厚度 4 0 c m 的沙土 3 0 - 5 0 c m 处为厚1 4 1 o c m 的砂姜 土体构型 平地 大平小不平 起伏明显 1 0 0 0 米水平即离内高差 4 米 1 0 0 0 米内高差4 -8 米. 灌溉时跑水 坑洼零散易涝地或1 0 0 0 米内高差8 米以 上的岗坡地、封闭洼地 徽地形 无盐碱污染 轻度盐化污染 中度盐化污染 无盐化、无污染，作物生长正常 表层全盐0 . 1 - 0 . 3 % 盐斑处轻度抑制生长 表层全盐。 . 3 - 0 . 5 % 盐斑处明显抑制生丝 =悿 万怪 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 3 . 4 土壤有效系数求算单元划分 土地评价必须落实到一定的 地块或实体上， 基本的地块或实体单位即土地评价 单元。换言之， 土地评价单元是具有专门 特征的土 地单位并用于制图的区域。土地 评价单元的确定使分析研究得以 落实在一定的 地域， 对地域进行鉴定和评价。土地 评价单元通过土地调查加以 确定并进行制图，构成土地评价工作的基础。在自 然、 经济等方面具有某种程度相似性的 任何类型 地区 均可作为土地评价单元。当 然，由 于制图比例尺和调查工作性质的不同，土地评价单元内部的相似性程度差异较大， 特别是出于经济分析的需要， 采用行政区划界更是如此。 从国内 外的工作实践来看， 土 地评价单元的选取大致有五种方式: 第一种是以 土地类型 ( 或土地资源类型) 单 元 作为 土 地 评 价 单 元吗别 ， 以 土 壤 一 地 貌 一植 被 一利 用 现 状的 相 对 一 致 性 作为 划 分 依据;第二种是以土壤分类单位 ( 我国常采用土类、土属、 土种，英国、美国常采 用土 系) 作为 评价 单元， 划分依 据是 土 壤分 类体系圈; 第三 种是以 土 地利 用 类型单 元作为评价单元， 划分依据是土地利用分类体系; 第四种就是以生产地段或地块( 如 我国的承包地块或其组合，西方国家的家庭农场或大农场的 作业地块) 作为 评价单 元网: 第五种是以 行政区划单位 ( 如行政村、 行政乡) 作为评价单元。 可以 认为以 上五种方式均具有其合理性， 没有优劣之分。 至于 采用那一种方式或该方式中的 哪 一级别， 均应根据不同的目 的、 用途、范围、 制图比 例尺而定。 评价目 的 越具体、 用途愈明确、范围愈小、制图比例尺愈大，在各种方式中选取的类型单元级别则愈 低。 播县农用土地分等定级单元的 划分由 室内 预判和现场校正两步骤完成。 室内 预 判 采用1 : 5 万比 例尺的 土地利用现状图为底图， 叠加同比 例尺土壤图 和地形图， 按 上述划分单元的原则和划定单元界线的规定， 在工作底图 上用铅笔划定单元边界， 标注单元号。单元号由乡、 村、 单 元三部分连续命名组成。乡、 村的 代号用阿拉伯 数字表示。恶县农用土 地分等单元共9 02个， 平均一个单元控制面积为54. 4 公顷， 最小单元0 ， 96公顷，最大单元控制76. 8 公顷。 3 . 5 基础数据调查 3 . 5 . 1 单元土地特性调查 深入到每村，与村干部、 单元户主及有经验的农民 一起到田间 边走边问 边调 查， 一是修改落实在室内 预判的单元边界， 一是了 解单元的地形、 水源、土体构型 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 和手摸土壤质地，综合评判单元土地质量，种植农作物的适宜程度，做详细记录。 3 . 5 . 2 标准样点调查测产 标准样点是指具有典型 代表性的地块， 用来获取土壤有效系数求算因 素指标的 确切数据和产里数据，分析产量和因素之间的数理关系，确定因素指标分值的主要 手段。根据瑟县农用土地的特点，全县共设标准样点1 3 8 个，其中以 通体均质样点 为参照系列， 要求参照系列的样点1 米土体内 质地均一， 地势平坦， 表层质地在样 点之间有变化，并且质地变异照顾到所有的土壤质地类型。以 参照系列为土体建立 质地与产量之间的 数理关系。标准样点布点后， 对样点的土地特性进行实地调杏， 在小 麦和玉米收获期 分两次采集0 - 2 0 c m 的混合土样， 侧其粘粒含量、 有机质、 速磷、 速钾、 全盐含量等。 采用标准样方法测定每个标准样点的小麦和玉米产量， 得到各 项基础数据。 3 . 5 . 3特殊样点调查测产与求取校正值 设特殊样点， 在土体构型、 地形、 污染等类型的 耕地上设置 足够数量的 样点， 与 参照系作对比分析， 采用离散数据处理方法， 求取各自 的校正值. 3 . 6 土壤有效系数求算模型的构建 根据冲积平原区 土壤和地形地质条件的 特点， 因 地制宜， 利用滑动平均与一次 回归法构建了冲积平原区求算土壤有效系数的数学模型。 3 . 6 . 1 滑动平均处理 按照土地分等的要求，描述土地等的指标应该是反映土地质量的稳定的指标， 而作物产量是稳定指标和易变指标综合作用的结果，为了 剥离易变指标的影响， 应 用滑动平均法，建立稳定指标与土壤质量间的关系， 过程如下: 1 )将最主要的稳定指标 ( 粘粒含量) 排序， 易 变指标值排列 跟随对应的 稳定 指 标。 2 )设排序指标为x .易变指标为x , x , ， 产量为y ， 求x i x z x ， 前五 ( 假定) 个数的平均值。 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 = 奋11 i xi .i 再求: x1 2 5 粤 t 1 = i t x5 .1 2 = 奋 l1 2t.2 x1 3 =x2 .3 = 5夕 2i.3 x 3.1 一 5 i 3i x 3.2 一 5 1-2 3i x 3.3 = 奋 t 3ir.3 凡凡 1-2分。 ，.人曰、j xl n=粤 l / l i 5 x2 n =粤 l 1 2ix 3 .= 5 粤 势3, 3 . 6 . 2 产量与单项因素及单项因素间函数模型的选择 用标准样点参照系列的测定数据，以 产盘为因 变里，以 其它土壤因素 ( 如土壤 粘粒含量、 有机质含量、 速效磷含量、速效钾含盈) 为自 变t， 依据一元寻优计算， 确定小麦、玉米等标准作物产量与这些土壤因素及这些因素间的最优模型 ( 见图 1 - 1 4 ) , 7 00 0 6 5 0 0 6 0 0 0 5 5 0 0 5 0 0 0 45 00 份.巴叫礼洲令 十二 4 0 0 0 y = - 1 . 7 8 1 6 x 0 1 3 4 . 1 2 x +3 3 6 8 0 . 3 0 4 3 3 5 0 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0粘粒含且( % ) 图1小麦季粘粒含量与产里关系 1 5 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 7 0 0 0 二 6 5 0 0 6 0 0 0 : 45 0 0 宁日召曲“石板椒令 y二一 5 2 7 3 . 5 x +1 7 0 0 3 x r = 0 . 2 4 0 2 7 8 8 4 . 3 2 0 1 . 4 0 1 . 6 0 1 . 8 0 2 . 0 0 2 . 2 0 有机质含健( % 图 2小 麦季 有机质含全与产盈关系 7 00 0 二 6 5 0 0 s 6 0 0 0 罗 5 5 0 0 训 5 0 0 0 翁 4 5 0 0 ; r 泛 3 5 0 0 一 3 0 . 0 0 . 7 3 . 5 9 x + 2 3 1 3 . 7 1 3 7 7 6 0. 0 09 0 . 0 0 1 2 0 . 0 0 1 5 0 . 0 0速效 钾含 盆 ( . g / k g ) .3速效钾含童与小麦产f关系 7 0 0 0 6 5 0 0 ， 日 6 0 0 0 s 留 5 5 0 0 叫5 0 0 0 恢 粼 4 5 0 0 令 4 0 0 0 3 5 0 0 y二4 2 . 6 1 4 x+4 8 1 6 . 9 r .二0 . 2 3 3 6 5 8 1 1 图4 1 4 1 7 2 0 2 3 2 6 h . .速效碑含$ ( m g / k g ) 速效磷含里与小麦产t关系 尸一呼吟一州呼一叶一一 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 i ui，1盖，1 r ;二0 . 7 9 4 5 峨喇和唱澎妙 nuj乃“乌nlnl引习 01了匕j任，d1lc 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 粘粒含量 ( % ) 图5小麦季粘粒含量与有机质的关系 1 4 0 . 0 0 1 2 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 8 0 . 0 0 6 0 . 0 0 4 0 . 0 0 2 0. 0 0 r 含二0 . 7 5 7 6 .盆/旧)叫和珍象到 山 _一曰 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 粘粒含魔 ( % ) 图6小麦季粘粒含量与速效钾含最关系 3 0 . 0 0 2 5 . 0 0 2 0 . 0 0 1 5 . 0 0 7 0 . 0 0 5 . 0 0 0 . 0 0 “ - 0 .r 1 6 9 6 .= 0 . + 2 1 . 9 1 8 1 46 7 烟之.巴叫和俗袄周 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0粘粒含妞 ( % ) 图7小麦季速效磷含量与粘粒含量关系 1 7 农用土地分等定级中土壤有效系数求算研究 y二一 1 . 2 8 3 2 x 2 +9 5 . 4 6 x + 5 2 0 1 1 2 5 3 90 00 且 7 0 0 0 6 0 0 0 创 架5 0 0 0 川 r 2 3 0 0 0 1 0 2 0 图8 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 玉米季粘粒含最与产量关系 8 0 粘粒含且 ( % ) 9 0 0 0 80 00 +o 里 7 0 0 0 ，6 0 0 0 训 集5 0 0 0 日4 0 0 0 - 2 2 6 0 . 5 x r 7 0 7 6 x + 1 3 1 2 . 9 1 0 2 8 3 0 0 0 0 . 5 0 . 8 图9 1 . 1 1 . 4 1 . 7 2 2 . 3 2 . 6 有机质含且 ( % ) 玉米季有机质含童与产量关系 9 0 0 0 8 0 0 0 呈 7 0 0 0 巴 6 0 0 0 喇 集5 0 0 0 日 y二一 0 . 7 6 0 8 x 0 +1