会昌县耕作层土壤剥离回覆迫切性评价研究及分区
doi: 10.11838/sfsc.1673-6257.24645
袁启云1 , 欧阳龙华2 , 余敦1 , 魏鹏1
1. 江西农业大学国土资源与环境学院,江西 南昌 330045
2. 江西省国土空间调查规划研究院,江西 南昌 330025
基金项目: 江西省社会科学基金项目(20GL08) ; 江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ210453) ; 江西省自然资源厅科技创新项目 (ZRKJ20232414)
Urgent evaluation and zoning of soil stripping response in the cultivated layer of Huichang county
YUAN Qi-yun1 , OUYANG Long-hua2 , YU Dun1 , WEI Peng1
1. College of Land Resources and Environment,Jiangxi Agricultural University,Nanchang Jiangxi 330045
2. Jiangxi Provincial Institute of Land and Space Survey and Planning, Nanchang Jiangxi 330025
摘要
耕作层土壤是耕地资源核心,开展耕作层土壤剥离回覆研究,对于保障耕地数量和质量动态平衡,提高耕地生产力具有重要意义。以江西省赣州市会昌县为例,从立地条件、生产条件、土地整治工程类型 3 个方面选取 18 个指标,构建耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系;基于定性和定量相结合的方法确定评价指标权重,对指标分级赋分并计算;采用三维魔方空间分类法对研究区耕作层剥离回覆区域进行分区,即优先回覆区、重点回覆区、潜在回覆区和一般回覆区。研究结果表明,会昌县各分区面积占比分别为 10.36%、2.47%、23.46%、 63.71%,基于不同分区耕作层土壤剥离回覆需求的迫切性程度,提出针对性的耕作层土壤剥离回覆方案,即在一定范围内,按照迫切性程度划分优先级满足各分区耕作层土壤剥离回覆需求,并结合不同分区条件特点提出对策建议。研究结果既可为会昌县耕作层土壤剥离回覆提供数据支撑,也可为其他县(市、区)耕作层土壤剥离回覆提供经验借鉴。
Abstract
The topsoil was the core of arable land resources,and conducting research on the stripping and recovery of topsoil was of great significance for ensuring the dynamic balance of arable land quantity and quality,and improving arable land productivity. This study took Huichang county in Ganzhou city as an example,18 indicators were selected from three aspects:site conditions,production conditions,and types of land consolidation projects,and an evaluation index system for the urgency of soil stripping response in the cultivated layer was constructed. The weights of evaluation indicators were determined based on a combination of qualitative and quantitative methods,the indicators were assigned scores in a graded manner and calculated them. The three-dimensional Rubik’s cube spatial classification method was used to divide the tillage layer detachment response area in the study area into priority response area,key response area,potential response area, and general response area. The research results showed that the area proportions of each district in Huichang County were 10.36%,2.47%,23.46% and 63.71%,respectively. Based on the urgency of soil stripping response needs in different districts,this study proposed a targeted scheme for soil stripping response in the tillage layer. Within a certain range,priority was given according to the degree of urgency to meet the soil stripping response needs in each district,and countermeasures and suggestions were proposed based on the characteristics of different district conditions. The research results could provide data support for the soil stripping response of the cultivated layer in Huichang county,and could also provide experience reference for the soil stripping response of other counties(cities,districts).
耕地是保障国家粮食安全、经济社会稳定和人民福祉的根基,加强耕地保护始终是党中央高度重视的基础性和战略性议题,党的二十大报告也明确提出要“全方位夯实粮食安全根基”“牢牢守住十八亿亩耕地红线”[1-2]。我国以 9% 的耕地及 6% 的水资源保障了全世界近 20% 人口的粮食需求,可见,长期以最严格标准实施的耕地保护制度取得了重大成效[3-4]。然而,随着城市发展与基础设施建设对土地资源需求的不断增加,我国土地供给愈发紧张,大量集中连片且土壤质量优良的耕地资源被占用,而耕作层土壤作为耕地资源的精华也难免因工程项目难以避让而受损[5-6]。为此,我国出台了一系列诸如耕地占补平衡、耕地用途管制、永久基本农田保护条例等政策措施以保障耕地数量不减少、质量不退化[7-8],并针对因工程项目难以避让而占用的优质耕地提出了相应的耕作层土壤剥离技术规范。可见,在耕地保护战略的指导下,开展优质耕地耕作层土壤剥离、储存及回覆再利用研究对科学维护耕地质量、保障粮食安全具有重要意义。
鉴于耕作层土壤对于耕地保护与粮食安全的重要性,当前学界就耕作层土壤剥离、储存利用全过程开展了较多富有成效的研究,研究内容涵盖耕作层剥离与再利用内涵、技术探讨、现实困难与管理对策等理论研究,以及土壤剥离回覆适宜性评价、剥离分区、再利用空间配置及土壤存储等应用技术探讨。从理论研究来看,学界普遍认为耕作层剥离与再利用即符合规划前提下,采取工程手段将工程占用耕地或园地的表层土壤剥离以用于土地整治项目,从而提高耕地质量,实现耕地资源的优化配置和可持续利用,如土地开发复垦、耕地整理、高标准农田建设的耕地培肥与再造[9-12]。进而基于其内涵总结了涵盖表土剥离方法、回填方式等工程技术方法[13-14],并针对效益评价、项目监管、验收以及后期维护等现实困难与管理对策开展研究[15-17]。对于应用技术的探讨,多数学者选择从土壤理化性质、利用现状等视角出发构建土壤剥离适宜性评价体系[18-19],并基于耕地图斑空间区位、地形地貌构建回覆适宜性评价体系[9],进而采用聚类分析等方法构建剥离分区[20];对于再利用空间配置研究,当前学界多选择基于土方供需、空间距离等要素划定供给圈,并构建线性规划模型,从而进行耕作层土壤配置[91921]。对于无法“即剥即用”的耕作层土壤,学界普遍认为应遵循经济性、便利性、集中性以及生态性原则,选取存储点进行表土转移与储存[1122]。综合来看,当前学界对于耕作层土壤剥离、存储与回覆的研究已较为全面,以实证分析为例,研究对象多为具有代表性的试点地区和单独选址项目,如对江西省南昌市[9]和辽宁省沈阳市浑南区[23]等区域的表土剥离与再利用开展研究;如对高速公路改扩建项目[24]、公路大桥项目[17]、机场建设[18]等大型基础设施单独选址项目进行丰富的实证研究。以上研究不仅覆盖土壤剥离、运输、储存、验收等关键环节的操作流程与技术规范,还深入探讨了再利用机制,为耕作层土壤剥离回覆工作和项目提供了宝贵经验,但仍存在以下补充空间:(1)就研究内容而言,当前学界就土壤剥离适宜性评价的研究较为充分,但对同等重要的表土回覆适宜性研究较少;(2)就回覆对象选择而言,现有研究多选择补充耕地等工程项目开展土壤剥离回覆,鲜有综合考究不同工程类型对回覆土壤需求迫切程度的研究。
会昌县作为赣南苏区县,位于赣州市东南部,四面环山,是典型的传统农业大县,农田耕作层以红壤土、水稻土为主,属低山丘陵地形。受地形条件影响,耕地资源有限,一定程度上限制了农业发展,是典型的丘陵山区农业大县。在国家政策大力支持下,城市发展与乡村建设取得明显成效,充分展示了县域经济的活力和潜力,是我国县域经济发展的缩影。但随着经济建设的不断加快,土地开发与耕地资源利用间的矛盾逐渐凸显,如目前在建的瑞梅铁路等一系列基础设施建设项目难免占用部分耕地,亟需开展耕作层土壤剥离再利用研究,以实现耕地资源的优化配置和可持续利用。因此,本研究以会昌县为研究区,以补充耕地工程涉及耕地图斑为评价单元,从立地条件、生产条件、土地整治工程类型三维度出发构建耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系,进而开展耕作层土壤剥离回覆分区研究,基于分区结果提出相应的管理对策,以期为衔接土地整治规划、保障粮食安全、开展区域耕作层土壤剥离回覆工作提供理论参考与技术应用支撑。
1 研究区概况和数据来源
1.1 研究区概况
会昌县地处江西省东南部,东邻福建、南靠广东,为赣、闽、粤“三省通衢”之地,全县国土面积 2722 km2,辖 19 个乡镇(图1,基础底图来源于会昌县自然资源局,经脱密处理)。会昌县以低山丘陵为主,地势周围高、中间低,气候温和,热量足,日照充裕,水资源丰富,耕作条件良好。2023 年会昌县地区生产总值 164.08 亿元,比上年增加 5.2%。常住人口城镇化率达 46.52%,比上年提高 1.61%,城镇化进程不断加快,是我国赣南苏区县域经济发展的典型代表。全县耕地面积为 226 km2,土地整治和土地开发项目面积为 19 km2。近年来,随着国家级扶贫开发和生态农业建设示范县工作的不断推进,会昌县逐步加大资源保护统筹力度,严守耕地保护红线,持续推进全域土地综合整治和生态修复工作,以期实现土地开发与耕地资源利用间的动态平衡。
1会昌县地理区位及土壤剥离回覆地块分布
本研究基于会昌县国土综合整治数据库,获取土地整治、开发等项目的土地整治工程类型、规模及其分布,选取会昌县 930 个地块进行耕作层土壤剥离回覆迫切性评价,地块面积均值为 2.05 hm2,面积最大为 58.97 hm2,面积最小为 0.0019 hm2。地块主要分布在会昌县北部及中部地区,位于西江镇、庄埠乡、麻州镇、站塘乡、周田镇等地;会昌县东南部富城乡、永隆乡、洞头乡等地回覆地块相对较少且面积较小。
1.2 数据来源
研究基础数据主要包括土地利用变更数据、高程数据、土壤数据以及其他相关数据。其中土地利用变更数据来源于会昌县自然资源局;DEM 高程数据来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/),分辨率为 30 m;有效土层厚度、土壤质地、土壤 pH 值、有机质数据来源于联合国粮食及农业组织世界土壤数据库;有效磷、速效钾和碱解氮数据来源于中国科学院青藏高原科学数据中心;土地整治工程类型数据来源于会昌县国土综合整治数据库;其他相关数据:田块规整度、田块聚集度、破碎化程度均以土地利用变更数据库耕地图斑为基础数据,根据相应景观生态学计算式计算得到,具体详见表1
1耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系
注:“+”“-”分别表示正向指标和负向指标。RS 为田块规整度,BA 为田块聚集度,FD 为破碎化程度。n 代表耕地斑块数量,j 代表某一耕地斑块,Pj 代表某一耕地斑块 j 周长,LAj 代表某一耕地斑块 j 面积。
2 研究方法
2.1 评价模型
2.1.1 评价指标体系构建
当前学界就耕作层土壤剥离回覆利用指标体系的构建多从自然属性、经济因素、社会因素等角度选取评价指标。本文在参考前人研究的基础上[25],以综合性、生产性、主导性和数据可获得性等原则,充分参考《农用地质量分等规程》(GB/ T28407—2012)、《耕地质量等级》(GB/T33469— 2016)、《自然资源分等定级通则》(TD/T1060— 2021)、《土壤环境质量指标》(GB 15618—2008) 等相关标准与规程[26-29],结合土地整治工程类型,掌握拟新增耕地和提质改造为耕地不同工程类型的土壤剥离回覆需求,从立地条件、生产条件和土地整治工程类型 3 个维度选取 18 项指标构建耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系,拟优先将土壤剥离回覆迫切性高的地块进行回覆,最终构建的耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系见表1
(1)立地条件:立地条件是评价耕地生产能力和耕作层土壤剥离回覆迫切性的重要条件。本研究选取 7 项指标衡量地块立地条件,其中土壤 pH 值为适度指标,有效土层厚度、土壤质地、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮为负向指标。有效土层厚度和土壤质地影响植物根系生长和水分动态;土壤 pH 值的适宜范围直接关系到作物生长;有机质、有效磷、速效钾和碱解氮等会影响土壤肥力结构,以及植物生长发育。立地条件越差,其得分越高,表示耕作层土壤剥离回覆迫切性越高;优先将土壤肥力较低、有效土层厚度不高的地块进行土壤剥离回覆,有利于改善回覆地块土壤状况,提高回覆地块质量和立地条件。
(2)生产条件:生产条件是衡量耕作层土壤剥离回覆工作效率的重要考虑因素。本研究选取坡度、高程衡量地块地形条件;选取地块面积、与公路距离指标来衡量生产便利条件;选择田块规整度、田块聚集度、破碎化程度衡量地块空间聚集程度;良好的生产条件能有效减少耕作层土壤剥离回覆的建设成本,有利于实施农业机械化、规模化,提高地块耕作条件。
(3)土地整治工程类型:土地整治工程类型是衡量耕作层土壤剥离回覆迫切性的重要指标。本研究基于会昌县国土综合整治数据库,获取土地整治、开发等项目的土地整治工程类型、规模及其分布,有利于掌握区域耕地的土壤剥离回覆需求。选取新增水田、新增旱地、提质改造为水田、提质改造为旱地等 4 项指标来反映土地整治工程类型。根据《耕作层土壤剥离利用技术规范》的一般规定[30],剥离土壤优先用于新增耕地的耕作层,其次增厚现有耕地耕作层,故新增耕地迫切性高于提质改造耕地,其中新增水田迫切性高于新增旱地,提质改造旱地迫切性高于提质改造水田,得分越高表示其迫切性程度越高。
2.1.2 评价指标量化分级与权重确定
指标权重是衡量评价指标对耕作层土壤剥离回覆迫切性程度的定量化参数,常见的指标权重确定方法有客观评价法和主观赋权法。本研究基于耕作层土壤剥离回覆不同维度的基本特征,参考文献[31-32],综合运用熵权法和专家打分法的优势,熵权法通过数据分析来客观地确定各指标的权重,而专家打分法则提供了基于经验的主观判断,两者结合可以弥补单一方法的不足,提高指标权重的准确性和科学性。首先利用熵权法确定权重的初始值,再结合专家打分法对各项指标权重进行适度修正,进而确定各项指标权重。计算方法及权重见表1
由于各项指标属性存在差异,对土壤剥离回覆迫切性的作用效果不同,为了消除指标量纲上的差异,采用极差标准法进行无量纲处理[33],见公式 (1)至(3)。
正向指标:
Xij=Xij-XmaxXmax-Xmin
(1)
负向指标:
Xij=Xmax-XijXmax-Xmin
(2)
适度指标:
(3)
式中,Xij 表示 i 地块指标 j 的标准化值,Xij、Xmax、 Xmin 分别为 i 地块指标 j 的实际值、最大值以及最小值。
在充分参考相关标准与规范的基础上[25-28],结合会昌县耕作层土壤剥离回覆利用的实际,综合确定耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标分级与赋值规则,将各项评价指标量化(表2)。
2.1.3 多因素叠加综合评价法
立地条件、生产条件涉及土壤性质地貌类型与景观格局等多维因素,这些因素对评价结果的影响程度呈现异质化。采用多因素叠加综合评价法[32]对耕作层土壤剥离回覆迫切性进行评估计算,能够更好地规避多维因素的异质化影响,对地理数据进行空间单元的综合叠置运算,满足评价需求。计算公式如下:
Di=Σj=1nKijWj
(4)
Si=Σj=1nKijWj
(5)
Zi=Σj=1nKijWj
(6)
式中,Di 、Si 、Zi 分别表示 i 地块立地条件、生产条件、土地整治工程类型综合得分;Kij 表示 i 地块指标 j 得分;Wj 表示指标 j 综合权重。
基于立地条件、生产条件以及土地整治工程类型综合评价结果,对会昌县耕作层土壤回覆迫切性进行综合评估。计算公式如下:
Fi=Di+Si+Zi3
(7)
式中,Fi 为 i 地块耕作层土壤回覆迫切性,取值范围为[0,100],值越大,耕作层土壤回覆迫切性越高。
2耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标分级标准与赋值规则
2.2 分区方法
三维魔方空间分类法能较好地耦合三维评价结果,常用于土地利用的功能分区研究,其基本思想是各要素向量在三维空间中形成不同功能组合的空间单元[34]。本研究采用三维魔法空间分类法综合考虑立地条件、生产条件及土地整治工程类型的评价结果,构建三维魔方并得到分区方案,使得耕作层土壤剥离回覆分区方案能较好地耦合回覆区土地特点,且便于各区域开展耕作层土壤剥离回覆工作。
2.2.1 构建三维空间
根据前文构建的耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系,将指标体系中立地条件、生产条件以及土地整治工程类型分别设为三维魔方中的 X 轴、 Y 轴、Z 轴,以此构建三维空间模型(图2)。
2.2.2 明确维度节点
自然断点法能利用数据突变点进行分级,从而使得各级别的变异总和最小[35]。因剥离回覆区空间分布相对离散,且剥离回覆地块的立地条件、配套条件及土地整治工程类型存在异质性,使得各评价单元的综合评价结果存在突变点。因此,本研究采用自然断点法对立地条件、生产条件、土地整治工程类型以及耕作层土壤剥离回覆迫切性综合评价结果进行等级划分,将三维空间各维度的节点数目划分为 4 个级别区间。按照节点距离三维魔方原点的远近确定各节点的属性值为 1~4,要素距离原点越远,属性值越大,其相应的立地条件、生产条件、土地整治工程类型分值越高。
2三维魔方分类模型
3 结果与分析
3.1 耕作层土壤剥离回覆迫切性评价结果
为更加直观地表征评价结果,对评价结果进行可视化分析。使用 ArcGIS 10.7 软件的自然断点法将立地条件、生产条件、土地整治工程类型以及耕作层土壤剥离回覆迫切性综合评价结果分为 4 级,分级范围见表3,并对其进行可视化处理(图3)。
3评价结果分级
从立地条件看,全县立地条件得分均值为 57.98,有 423 个地块高于平均值,占比为 45.48%,不及评价单元的一半,表明会昌县回覆地块立地条件得分一般,其反映的耕作层土壤剥离回覆迫切性总体一般。从乡镇尺度上看,生产条件得分较高的地块主要位于珠兰乡、右水乡、站塘乡以及富城乡等地,这些地区土壤质量相对较低,有效土层厚度不高,因此生产条件得分较高,土壤剥离回覆迫切性程度较高;立地条件得分较低的地块主要位于西江镇、麻州镇,土壤质量相对较高,有效土层厚度高;立地条件得分越高,其土壤剥离回覆迫切性越高。
从生产条件看,全县生产条件得分均值为 68.25,有 424 个地块高于平均值,占比为 45.64%,表明会昌县回覆地块生产条件总体一般。从乡镇尺度上看,生产条件较好的地块主要位于西江镇、麻州镇以及周田镇等地,这些地区地块面积大,与公路距离相对较近,地形条件适宜、地块空间聚集程度高,生产条件良好,能有效提升耕作层土壤剥离回覆工作效率,降低生产成本; 生产条件较低的地块主要位于洞头乡、小密乡,主要原因是地块面积较小且相对较分散,交通运输便利程度不高。
从土地整治工程类型看,得分均值为 88,有 642 个地块高于平均值,占比为 69.03%。土地整治工程类型是衡量耕作层土壤剥离回覆迫切性的重要指标,选取新增水田、新增旱地、提质改造为水田、提质改造为旱地 4 项指标来反映土地整治工程类型,并对各项指标进行赋值,得分越高表明地块回覆迫切性越高。新增耕地迫切性高于提质改造耕地,其中新增水田迫切性高于新增旱地,提质改造为旱地迫切性高于提质改造为水田。从乡镇尺度上看,庄埠乡、小密乡等地得分较高,说明区域回覆地块补充耕地类型主要为新增耕地; 西江镇、麻州镇、站塘乡等地得分较低,主要为提质改造耕地。
从综合评价结果看,全县耕作层土壤剥离回覆迫切性得分均值为 71.41,有 523 个地块高于平均值,占比超过评价单元的一半,表明会昌县耕作层土壤剥离回覆迫切性水平整体较高。其中庄埠乡、庄口镇等地因回覆地块相对集中,土壤质量较低,交通便利,土地整治工程类型多为新增耕地,地区积极开展土地整治、土地开发工作等原因回覆迫切性较高,而站塘乡、麻州镇、文武坝镇等地因多为新增提质改造耕地,生产条件相对一般,回覆迫切性相对较低。建议基于评价结果进一步确定分区结果与治理策略,便于开展地区耕作层土壤剥离回覆工作,有效衔接土地整治规划。
3.2 分区结果与回覆策略
根据确定的三维空间及维度节点,形成一个 4×4×4 三维四阶魔方( 图2),得到 64 种不同的属性组合,每一个三维空间单元都是对耕作层土壤剥离回覆迫切性的反映,最终形成研究区域不同的土壤剥离回覆迫切性组合表达式,组合表达式由单元坐标(a、b、c)来表现,其中 a、b、c 分别代表立地条件、生产条件以及土地整治工程类型的级别。在此基础上,对比耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系各维度的主导优势差异,将 64 种属性组合进行统合归并,最终形成耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案 (表4),即优先回覆区、重点回覆区、潜力回覆区以及一般回覆区 4 个区域,对其进行可视化处理(图4)。
3耕作层土壤剥离回覆迫切性评价结果
4耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案
4耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案
优先回覆区主要位于珠兰乡、右水乡等地,地块数量合计 122 个,面积占比 10.36%,地块面积均值为 1.6201 hm2。综合来看,优先回覆区立地条件得分高、生产条件得分高、土地整治工程类型主要为新增耕地。该区土壤质量较低,土壤剥离回覆迫切性高;土地生产便利程度高,田块规整且聚集程度高,基础设施条件较好,与道路、居民区、水域、沟渠的距离相对较近,便于覆土工程建设。优先回覆区耕作层土壤剥离回覆迫切性最高,土壤剥离回覆时应优先选择土壤质量较差的地块;覆土时要注意与土地开发、土地整治项目在时序上的衔接,且考虑耕作层土壤的储存时间与位置,就近进行土壤剥离回覆;应注重剥离区土壤与回覆区土壤质地的匹配性。
重点回覆区相对较分散,地块数量合计 177 个,面积占比 2.47%,地块面积均值为 0.2664 hm2。综合来看,重点回覆区土地整治工程类型主要为新增耕地,立地条件、生产条件相对一般。重点回覆区耕作层土壤剥离回覆迫切性仅次于优先回覆区,即在一定范围内,满足优先回覆区耕作层土壤剥离回覆需求时,可选择重点回覆区进行土壤剥离回覆;覆土时要与地区农业基础设施配套且结合土地平整工程;覆土时要求剥离的耕作层土壤质量一般要优于回覆区土壤质量;注重土壤质地的匹配性问题。
潜力回覆区主要集中在文武坝镇、周田镇等地,地块数量合计 69 个,面积占比 23.46%,地块面积均值为 6.4895 hm2。其补充耕地类型主要为提质改造耕地,立地条件得分较高,生产条件较好,该区土壤质量不高,故回覆迫切性较高。潜力回覆区耕作层土壤剥离回覆迫切性次于优先回覆区和重点回覆区,即在一定范围内,满足优先回覆区和重点回覆区耕作层土壤剥离回覆需求时,可选择潜力回覆区进行土壤剥离回覆。潜力回覆区区位条件良好,田块规模较大且集中连片,对该区进行覆土时可考虑集中作业,提高覆土工程建设效率;衔接土地整治、土地开发项目,提高土地利用效率。
一般回覆区面积较大,主要集中在麻州镇、庄埠乡、西江镇等地,地块数量合计 562 个,面积占比 63.71%,地块面积均值为 2.1637 hm2。一般回覆区土地整治工程类型主要为提质改造耕地,立地条件、生产条件相对一般,耕作层土壤剥离回覆工程建设成本相对较高。一般回覆区的耕作层土壤剥离回覆迫切性最低,即在一定范围内,满足优先回覆区、重点回覆区以及潜力回覆区的覆土需求时,可选择一般回覆区进行土壤剥离回覆。
4 讨论与结论
4.1 讨论
耕作层土壤是土壤中的精华和难以再生的农业生产资源[4],对耕作层土壤进行合理的再利用对有效保护耕地资源,提高补充耕地质量,有效衔接土地开发、整治工程,保护生态环境都有十分重要的意义。目前研究集中在耕作层土壤剥离与回覆、再利用空间配置及土壤存储等方面,本研究以会昌县土地开发整治工程中的补充耕地地块为研究对象,根据国家行业标准的一般规定,剥离土壤优先用于新增耕地的耕作层,重点突出土地整治工程类型在耕作层土壤剥离回覆中的重要性和迫切性,同时考虑地块的立地条件和生产条件,进行耕作层土壤剥离回覆迫切性评价和分区,为耕作层土壤剥离回覆工作提供新思路;此外,结合地块和乡镇尺度进行分析,便于土壤剥离回覆工作的实际开展,也能为有效衔接土地开发、土地整治工作提供经验借鉴和数据支撑。
在评价指标体系的构建中,本研究综合考虑立地条件、生产条件以及土地整治工程类型,以此构建三维评价指标体系,能较好地对耕作层土壤剥离回覆迫切性进行评价,这与现有研究准则层构建视角基本一致[36-37]。在指标选取中,以有效土层厚度、土壤质地、有机质等指标衡量评价单元立地条件,立地条件较低的地块回覆迫切性越高,进行优先回覆有利于改善回覆地块土壤状况,提高回覆地块质量。选取地块面积和地块与道路的距离指标来衡量生产条件,一定程度上能反映回覆区的生产便利程度,但在实际的耕作层土壤剥离回覆工作中,需要将剥离的优质耕作层土壤就近进行回覆,需考虑实际剥离区的位置。因此,未来可进一步补充剥离区距回覆区的距离作为衡量生产条件的指标。
从研究内容与研究方法上看,本研究以土地开发整治工程中的补充耕地地块为评价单元探讨耕作层土壤剥离回覆迫切性,基于评价结果引入三维魔方空间分类法构建分区方案,并开展土壤剥离回覆迫切性分区研究。该方法能较好地耦合三维评价结果[3238],与常规分区方法相比,本研究方法可以实现关键指标三维分析,分类明确且评价结果直观易懂。但在划分坐标轴等级和确定分类标准时也存在一定的主观性且适用范围有限,可能无法满足多因素多指标研究需求。此外,研究选取的土地整治工程类型中的新增耕地和提质改造耕地指标能有效衔接土地整治工程,满足技术规范要求,为土壤剥离回覆工作实际提供经验借鉴,土地整治工程类型中可进一步补充高标准农田建设指标数据。但评价模型的构建主要基于会昌县补充耕地的实际情况,在其他地区推广使用时需要依据当地实际情况调整确定。
从研究结果与对策上看,本研究构建三维评价指标体系,并将评价指标进行分级赋值,指标量化后进行可视化分析。从综合评价结果看,剥离回覆迫切性较高的地区立地条件相对不高、生产条件较好且土地整治工程类型为新增耕地,研究区剥离回覆迫切性水平整体较高。对于评价结果的验证,后续可将熵权法和专家经验法得到的结果与其他权重确定方法进行比较,如层次分析法、回归分析等,分析结果的科学性和可靠性。在评价结果基础上结合三维魔方空间分类法,得到耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案,即优先回覆区、重点回覆区、潜力回覆区以及一般回覆区 4 个区域,可基于不同分区制定差别化的耕作层土壤剥离回覆方案。在研究对策上,基于分区方案确定土壤剥离回覆优先度,在一定范围内,以优先级确定耕作层土壤剥离回覆次序,不同分区结合区域条件特点制定针对性措施,同时需考虑回覆土壤质量匹配以及集中机械化作业等问题,以做到衔接土地开发、土地整治项目,满足耕作层土壤剥离回覆需求。
4.2 结论
本研究以土地开发整治工程中的补充耕地地块为评价单元,构建立地条件、生产条件、土地整治工程类型三维评价指标体系,综合评价结果,利用三维魔方空间分类方法进行耕作层土壤剥离回覆迫切性分区,并开展相应的土壤剥离回覆措施研究。主要研究结论如下:
(1)从评价结果来看,会昌县全县立地条件得分总体一般,得分均值为 57.98,高于平均值的地块不及评价单元的一半;生产条件总体一般,得分均值为 68.25,高于平均值的地块不及评价单元的一半;从土地整治工程类型看,得分均值为 88,高于平均值的地块占比为 69.03%;从综合评价结果上看,土壤剥离回覆迫切性得分均值为 71.41,有 523 个地块高于平均值,占评价单元的一半,表明会昌县耕作层土壤剥离回覆迫切性水平整体较高。
(2)从回覆迫切性分区结果来看,基于三维魔方空间分类法将全县 929 个补充耕地图斑分为优先回覆区、重点回覆区、潜力回覆区和一般回覆区,各区面积占比分别为 10.36%、2.47%、23.46%、 63.71%。针对不同地块立地条件、生产条件以及土地整治工程类型的差异,提出相应的耕作层土壤分区方案和回覆措施,考虑回覆区实际自然条件和生产条件,以满足新增耕地和提质改造耕地不同的土壤剥离回覆需求。
1会昌县地理区位及土壤剥离回覆地块分布
2三维魔方分类模型
3耕作层土壤剥离回覆迫切性评价结果
4耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案
1耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标体系
2耕作层土壤剥离回覆迫切性评价指标分级标准与赋值规则
3评价结果分级
4耕作层土壤剥离回覆迫切性分区方案
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