长三角典型区占补耕地及其土壤肥力质量时空变化特征研究

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耕地保护关系着粮食生产稳定、维系着社会长治久安。为了弄清长三角典型区常熟市近32年来耕地占补数量、土壤类型和质量变化特征,刻画耕地占补平衡政策的影响。本文基于江苏省常熟市1984、2000和2016年卫星遥感影像,进行计算机人工目视辅助解译,获得了三个年份的土地利用变化空间分布图;采用叠加分析,揭示了研究期(1984-2016)、早期(1984-2000)和近期(2000-2016),三个时段占补耕地数量变化特征。基于土壤采样数据,利用ArcGIS进行空间插值、区域统计求平均和模糊隶属度函数综合指数法,获得了1984、2000和2016年耕地土壤肥力质量空间分布图。将耕地占补数量空间分布图与土壤类型图叠加,揭示了研究期、早期和近期三个时段该地区占补耕地土壤类型变化特征;将耕地占补数量空间分布图与不同年份耕地土壤肥力质量空间分布图叠加,揭示了耕地质量变化和不变两种情形下,该地区不同时段占补耕地土壤肥力质量特征。结果表明:  (1)占补耕地数量不平衡,存在“占多补少”的现象,虽然近期较早期有所缓和,但耕地减少的趋势并未改变。研究期内,常熟市耕地面积减少了1/3。其中,耕地早期被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7%和41.4%,近期仅居民点工矿用地就占用了80.8%。空间上以城镇面积扩增,建设用地向沿江地区拓展为主。近期补偿耕地面积是占用耕地面积的15.5%,而早期只有0.7%,但均远小于1。  (2)占补耕地土壤类型变化以潴育型水稻土变化为最,并且近期占补灰潮土的比例大于早期。据1980s常熟市土壤亚类空间分布图,发现潴育型水稻土在常熟地区面积分布最广(46.7%),灰潮土次之(25.1%),脱潜型水稻土(13.1%)和渗育型水稻土(12.0%)相差不大,其他均小于2%。早期占用和补偿灰潮土的比例分别为13.6%、8.1%,近期占用和补偿灰潮土的比例分别为24.5%和32.4%,而灰潮土主要分布在常熟东部沿江地区,说明土地利用变化向沿江地区拓展。该结果与结论(1)一致。  (3)土壤肥力单项指标中,除pH和粘粒含量有所下降外,其他均有不同程度上升。有机质平均含量从27.8g/kg上升至31.6g/kg然后下降至28.8g/kg。pH从7.1分别下降至6.4和6.7。全氮从1.6g/kg上升至1.8g/kg后稳定,全钾从19.4g/kg下降到16.1g/kg后又上升至21.3g/kg。速效钾从82.6mg/kg上升至86.2mg/kg直至117.7mg/kg,速效磷则从7.2mg/kg下降至6.5mg/kg然后上升至20.0mg/kg。其中,三个年份速效磷的变异系数均较大,空间变异强;空间异质比大,空间自相关弱,随机因素对空间变异影响很大。  (4)耕地土壤肥力质量总体呈现上升的趋势。其中,1984年偏低,劣等地(Ⅲ等,Ⅳ等)的比例达到了64.9%,空间上表现为南部>西部>东部;2000年处于中等水平,劣等地(Ⅲ等,Ⅳ等)的比例占56.2%,空间上表现为南部>西部=东部;2016年较高,优等地(Ⅰ等,Ⅱ等)的比例达到了78.15%,空间上表现为中间>两边。早期耕地土壤肥力质量65.5%上升,仅3.9%下降;近期耕地土壤肥力质量42.0%上升,14.2%下降;研究期内,常熟市南部地区土壤肥力质量均高于其他地区,东部地区土壤肥力质量则先上升后下降。  (5)占补耕地土壤肥力质量具有时间性特征,并且不可忽视耕地土壤肥力质量变化对评价结果的影响。本文基于耕地土壤肥力质量不发生变化的情景,发现了早期占补耕地质量特征表现为“占优补劣”,近期占补耕地质量特征表现为“占劣补劣”。基于耕地土壤肥力质量发生变化的情景,发现了早期占补耕地质量特征表现为“占优补劣”,近期占补耕地质量特征表现为“占优补优”。显然,同一情景下,不同时段占补耕地土壤肥力质量特征均发生变化,表明占补耕地土壤肥力质量具有时间性特点。与此同时,不同情景下,同一时段占补耕地土壤肥力质量特征表现不同,表明不同耕地土壤肥力质量基础对占补耕地土壤肥力质量特征具有影响。
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