福建省不同区域耕地土壤健康动态与演变模拟

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ziwen74
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耕地土壤是人类农业生产的重要物质基础,与国家粮食安全和人类食品健康息息相关,研究不同区域耕地土壤健康状况及其动态变化的空间差异,分析探讨导致区域耕地土壤健康动态变化的趋动因素,预测区域耕地土壤健康状况的未来演变趋势,对于保障区域农业可持续发展和保护生态环境均具有重要的意义。本文选取气候条件、地形地貌、耕地利用、社会经济发展以及产业结构存在较大差异的福建省集美、同安、闽侯、永安、石狮、晋江、平和、建瓯、长汀、蕉城和屏南等11个县(市、区)为研究区域,基于土壤健康内涵和研究区耕地土壤实际,构建了涵盖生境条件、剖面性状、理化性质、耕地管理和环境状况等五大要素17个因子组成的区域耕地土壤健康评价因子及其指标体系,利用1:5万比例尺研究区2008年和2018年耕地利用-土壤类型分布图及其二期耕地土壤调查样点属性数据和气象站观测等资料,以土种为评价单元,基于健康的耕地土壤是诸影响因子健康程度综合作用结果的思路,采用耕地土壤单因子健康偏离度和综合健康偏离指数为指标,测度研究区2008-2018年耕地土壤健康状况,分析探讨研究区耕地土壤健康状况及其动态变化的空间差异,借助灰色关联分析模型揭示研究区耕地土壤健康动态变化的主要趋动因素,采用随机森林模型预测了研究区未来30年耕地土壤健康状况的演变趋势,主要研究结论如下:(1)2008年研究区耕地土壤健康等级为很健康、健康、临界状态、亚健康和病态耕地面积分别占研究区耕地总面积的1.51%、22.52%、56.62%、17.92%和1.43%;2018年研究区5个健康等级的耕地面积分别占研究区耕地总面积的4.25%、40.71%、50.90%、3.94%和0.20%。2008年和2018年研究区很健康和健康耕地主要分布在农业产业比重较高的闽侯、平和、永安、建瓯和长汀等县(市、区);而亚健康和病态耕地主要分布在石狮、晋江、同安、永安、建瓯和屏南等县(市、区);旱地和水浇地亚健康等级的耕地土壤面积占比较大,水田则以健康等级的耕地土壤居多;健康的耕地土壤主要分布在一熟和两熟区,而亚健康耕地土壤主要分布在三熟区。(2)2008-2018年研究区耕地土壤健康动态变化较为明显,其中耕地土壤健康等级下降、不变和提升的面积分别占研究区耕地总面积的8.49%、47.85%和43.66%。闽侯、永安、晋江和蕉城等城镇化、工业化发展较快的行政区耕地土壤健康等级下降较明显,而集美、同安、石狮和屏南等行政区耕地土壤健康等级显著提高。2008-2018年研究区水田和水浇地土壤健康等级提升明显,而旱地土壤健康等级明显下降;平原区耕地土壤健康等级下降较为明显,而土壤健康等级不变和提升的耕地在平原、丘陵和山地区平均分布;耕作制度为一熟和两熟区的耕地土壤健康等级变化不明显,健康等级提升和下降的耕地均主要分布于三熟区。(3)2008-2018年研究区耕地土壤健康动态变化的主要驱动因素为单位面积磷肥施用量、单位面积氮肥施用量、单位面积钾肥施用量和农民人均纯收入,灰色关联度>0.80;较重要驱动因素有单位面积农业机械总动力、有效灌溉率、单位面积农业生产中间物质消耗、单位面积农林水事务支出和人均耕地管理面积,灰色关联度介于0.71~0.79;绿肥播种率为次要驱动因素,灰色关联度低于0.70。(4)2018-2048年集美、闽侯、永安和长汀县(市、区)耕地土壤综合健康偏离指数均值为18.00%,耕地土壤健康状况总体处于健康水平;同安、石狮、晋江和屏南县(市、区)耕地土壤综合健康偏离指数均值为22.50%,耕地土壤健康状况总体处于临界状态;建瓯、平和和蕉城县(市、区)耕地土壤综合健康偏离指数均值为20.77%,耕地土壤健康总体处于临界状态和健康之间。永安、石狮、晋江和蕉城县(市、区)耕地土壤健康状况表现出一定下降趋势,但2038-2048年下降速度较慢;同安、闽侯、平和和长汀县(市、区)耕地土壤健康状况下降趋势不明显,而集美、建瓯和屏南县(市、区)耕地土壤综合健康偏离指数出现回升趋势,耕地土壤健康状况存在降低危险。
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