宁波市耕地地力评价及培肥改良(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-06-28 11:28:13

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作者:王飞,周志峰

出版社:浙江大学出版社

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宁波市耕地地力评价及培肥改良

宁波市耕地地力评价及培肥改良试读:

前言

“民以食为天,食以农为源,农以地为本”,耕地是人类赖以生存的重要资源,也是农业及社会经济可持续发展的基础。宁波市地处浙江东部沿海,人口稠密,耕地资源紧缺,目前人均耕地占有量仅0.54亩;而工业化、城市化发展强劲,对土地需求量大,导致人多地少的矛盾日益突出。同时,在自然因素和不合理的人为因素的共同作用下,耕地总体质量不容乐观,全市约有48.4%的耕地属于中低产田。保护耕地,就是保护我们的生命线。在耕地数量减少和“占优补劣”现象短时期内不可逆转的客观形势下,加强耕地质量建设,培肥改良土壤成为摆在我们面前的紧迫任务。2004年以来连续七年的中央一号文件都特别强调“要努力培肥地力,加强耕地质量建设”,提升耕地地力成为现代农业和农业可持续发展的重大举措。

基于以上背景,我们组织编写了《宁波市耕地地力评价及培肥改良》一书,系统阐述了宁波市土壤发生、分类及分布特点;汇总近年测土配方施肥项目中的耕地地力调查数据,评价了耕地地力现状;通过比较历次土壤普查数据,分析土壤肥力演变态势;论述了宁波市耕地资源存在的问题,并结合当前工作对其培肥改良和合理利用提出对策意见。本书旨在为广大农技人员及相关人士科学管理土壤提供依据,为现代新型农民因地制宜生产提供服务,共同建设健康肥沃的农田,提高耕地综合生产能力,助力宁波在全国提前实现农业现代化,为宁波农业的持续发展作出贡献。

本书是对近年来宁波市所开展的测土配方施肥和粮食生产功能区建设等项目所取得成果的汇总,也得益于宁波市第二次土壤普查成果数据。本书的出版是全市土肥系统人员共同努力的结果,编写过程中得到原宁波市第二次土壤普查资料汇总编写小组成员陆惠斌高级农艺师和陆正松、周建民等前辈的大力支持,浙江省农科院吕晓男研究员也对本书提出了宝贵的修改意见,更得到浙江大学环境与资源学院厉仁安教授的悉心指导。对这些无私的帮助,在此一并表示衷心感谢!

本书在最后录入了参加宁波市第二次土壤普查的主要工作人员名单,谨向为宁波市第二次土壤普查作出贡献的前辈们致以敬意!

由于编著者水平有限,加上时间仓促,定有不妥或错误之处,敬请广大读者批评指正!编著者2011年5月

1 宁波市概况

第一节 历史沿革

宁波历史悠久。1973年在余姚市发现的河姆渡文化遗址,距今已有7000年历史,可见早在新石器时代,境内就有原始人类居住,先民们的生息劳动,创造了灿烂的原始文化,证明长江流域与黄河流域一样,也是我国古代文明的发祥地。

宁波有文字记载的历史可以上溯到公元前两千多年的夏代。顾祖禹《读史方舆记要》称:“夏时有堇子国,以赤堇山为名……加邑为鄞。”赤堇山又称堇山,在今奉化境内的白杜。“鄞”的名称最早就是这样来的。

公元前222年,秦始皇统一中国后,废分封制,设郡县制,正式建立了鄞、鄮和句章三个县,归属会稽郡。据说,当时海外人士到宁波来集货贸易的很多,所以把附近的山叫鄮山(今育王寺附近),并在此设立鄮县。鄮即“贸邑”两字的合写,意即贸易的地方。汉朝时,这三个县的范围大致是:鄞县包括现在的市区、西南郊和奉化东南一带,县治在今奉化白杜;鄮县包括江东区以东,鄮山以北的地方,县治就在鄮山;句章包括江北到慈溪一带,县治在今江北区乍山乡城山渡附近。自汉到南北朝,建置和范围没有大的变化。到了隋朝(公元581—618年),把鄞、鄮两县都并入句章县,县治设在小溪(今鄞州区鄞江镇),唐武德年间又将句章改为鄞州,不久(公元625年)又改称鄮县。直到唐开元二十六年(公元738年)设立州治,因附近有四明山,就称为明州,把鄮县分成鄮、奉化、慈溪和翁山(定海)四县,归属明州。州治开始在小溪,后来就迁到三江口。元和年间,又在鄮县东面设一望海镇。五代时,州县合治,鄮县也改称鄞县,望海镇改为望海县,后又改为定海县(即今镇海区),又把象山也划归明州。北宋熙宁六年(公元1073年),又成立昌国县(即今舟山定海区)。这样,明州范围就大体上包括鄞、慈、镇、奉、象、定几个县。唐、宋间的明州,是我国重要的对外贸易港口,《四明志》就有“海外杂国,贾舶交至”的记载,1974年和义路出土的唐代精美瓷器,就是经由宁波港出口的外销瓷。唐代在明州还设立了专门管理外贸的机构——市舶司。当时从明州登陆来朝贡和贸易的,包括日本、高丽和一些东南亚的国家。到了宋代,明州和泉州、广州并称为全国三大对外贸易港,又是全国建造海船的重要基地,能够建造可以容纳五六百人的大吨位海船。

南宋光宗时(公元1194年),把明州改为庆元府,元朝又改称庆元路。朱元璋平定方国珍后,因“庆元”有庆贺元朝的意思,又改为明州府。到明洪武十四年(公元1381年),因明州的“明”字与明朝的国号相同,就改为宁波府。由于当时的镇海县还叫定海县,明州又紧靠镇海,取“海定则波宁”之意。这就是“宁波”命名的由来了,600多年来,一直沿用至今。

至于宁波城区的范围,到唐朝时才大体形成。唐穆宗长庆元年(公元821年),明州州治从小溪迁回三江口后,刺史韩察在今鼓楼一带建造子城,作为衙署。唐朝末年,刺史黄晟又建筑罗城,周围二千五百余丈,它的城址大体上就是现在的环城马路。

1842年,宁波被迫辟为五口通商口岸之一,帝国主义国家纷纷在宁波江北岸设领事,立税司,主权外溢,逐步沦落为一个半封建、半殖民地的商港了。

民国初,废府存县。1927年,把鄞县城区改称宁波市,市、县分治;但到1931年,又将宁波市并入鄞县。

1949年5月25日宁波解放,仍把城区和近郊从鄞县划出,设立宁波市(省直辖市),同时设浙江省第二行政公署(后改为宁波专区),统辖鄞县、余姚、慈溪、镇海,奉化、定海、象山等7个县。1952年台州专区的宁海县划归宁波专区。在1952—1964年间,绍兴专区的新昌县、嵊县、上虞县、诸暨县、绍兴县,台州专区的临海县、天台县、三门县、仙居县及萧山县,曾先后划归宁波专区,后复又划出。1962年舟山(定海县)从宁波专区划出,设舟山专区。1958年撤销镇海县、鄞县,并入宁波市;1961年、1963年鄞县、镇海县先后恢复县建制,从宁波市划归宁波专区。1978年又重新把镇海县划入宁波市。1983年7月,国务院批准撤销宁波地区行政公署,将其所属鄞县、余姚、慈溪、奉化、宁海、象山划归宁波市管辖。

第二节 行政区划

宁波市位于东经120°52′25″至122°26′50″,北纬28°43′38″至30°27′18″之间,地处东海之滨、长江三角洲的东南角,浙江宁绍平原的东端。北濒杭州湾,与嘉兴市海宁、平湖隔海相望;东临东海,与舟山群岛相接;南靠三门湾,与台州市三门、天台县毗邻;西连天台山和四明山脉,与绍兴市新昌、嵊州、上虞接壤,是一个三面傍海,一面傍山的地区。其南北长192千米,东西宽175千米,海岸线全长1400千米。全市陆域面积9817平方千米。

宁波市现辖海曙、江东、江北、镇海、北仑、鄞州6个区,宁海、象山2个县,慈溪、余姚、奉化3个县级市。共有78个镇、11个乡、63个街道办事处、548个居民委员会和2558个村民委员会。

截至2009年底,全市拥有户籍人口571.02万人,其中市区221.83万人。按户籍分,农业人口369.98万人,占64.6%,非农业人口202.04万人,占35.4%。

第三节 自然条件

一、地质和地貌

(一)地质

1.地层

宁波市地处浙东丘陵区,大地构造单元属东南沿海褶皱系,主要出露中生界地层,包括上三迭统和下侏罗系上统磨石山群、白垩系、第三系、第四系。

上三迭统出露于镇海九龙山—河头一带,慈溪伏龙山东南,浒山镇西北等地。岩性为一套河湖相碎屑岩,部分为变质岩、混合岩及混合花岗岩。

下侏罗系上统磨石山群为一套以中酸性或偏酸性火山碎屑岩为主的陆相火山岩系,主要出露在大爽组、高坞组、西山头组、茶湾组、九里坪组和祝村组,是全市出露面积最大的地层。

白垩系主要分布在宁波盆地、余姚谷地、宁海盆地北缘,是以沉积岩为主体的火山—沉积岩系。其主要出露在下统的馆头组、朝川组和方岩组地层。其岩性主要为细碎屑沉积岩,隐伏在长河凹陷中的长河群地层之下。

第三系地表仅为新统嵊县群,分布在宁海的铜岭祝—杜岙、上浦、道市桥,余姚的大岚—甘竹村、孔岙、后湖岗、岭里以及慈溪的胜山等地。其主要由基性、超基性熔岩和沉积岩相间组成。长河凹陷中以沉积岩为主的长河群地层,全部隐伏于第四系堆积层之下。

第四系主要出露于江群、杨梅岭组、山门街组、钟家堍组和大古塘组等地层,岩性主要为砂、砾、黏土层,系洪积、冲积、泻湖相、湖沼相沉积、海积和“文化层”堆积等。

2.构造

宁波市的主体构造为北北东向和东西向两个构造体系。梅林—镇海断裂带属深圳—宁波北北东构造带,是全市规模最大、形迹鲜明的断裂带。沿姚江谷地至宁波盆地中部则为深圳—宁波构造带配套的北西西向张性断裂所控制的断陷盆地。该断裂层移动的沿海一带是全市北北东向构造中活动最为强烈的地区,由北东东和北北西方向的压扭和张扭性断裂及相同方向的共轭节理组成的构造形式。而余姚—镇海蟹浦一带东西走向的单斜山地则属于余姚—定海东西向复杂构造带。

此外,宁波还存在着北东向构造体系,宁波盆地和象山港的形成与之有着密切的关系。宁波盆地属北东向的向斜构造,其向斜中部又因半浦—邱隘北西向断裂的切错被分割为南、北两段。而象山港向斜主要受一北东向构造的基底控制,经后期的火山活动沿着凹陷构造喷发而成。(二)地貌

地貌发育受地质内、外营力的支配。宁波受其内营力的新华夏系构造所控制;同时又因宁波地处亚热带,生物及化学风化作用活跃,潮汐、波浪等流水作用构成了地貌形成的主导外营力。

根据形态成因原则,宁波市地貌类型可划分为陆地地貌和海岸地貌两大类,而陆地地貌类型又可分为山地和平原两部分。故全市地貌大致可划分为山地、丘陵、平原等类型,因受生物气候条件的影响,以侵蚀剥蚀山地和丘陵为主。

1.山地

宁波市山地均为海拔500~1000m的中、低山,属构造侵蚀地貌。主要分布在西南部地区,即宁海、奉化和鄞州的西部以及余姚的2南部,面积为560km,占全市陆地总面积6.4%。在海拔650~750m的山地上因流水作用的影响,侵蚀程度加剧,切割深度较大,并发育有新华夏和华夏系等构造地形。

全市地势总体上西南高,东北低,四明山、天台山脉及其支脉自西部向东北方向倾没入海。四明山由西南走向东北,分布在余姚、鄞州、奉化等地,与绍兴嵊州、新昌和天台三县相连接;东部延伸至慈溪、江北及镇海。四明山海拔大多在100~300m之间,山峦起伏,连绵不绝。其最高峰位于余姚的青虎湾岗(979m),其次是奉化的黄泥浆岗(976m)。天台山的余脉分别从宁海的西北、西南蜿蜒走向东北,经象山港展延至鄞州东部、北仑诸山等地区。其最高峰为宁海的茶山(873m),其次为宁海的香山(847m)。

2.丘陵

丘陵亦属构造侵蚀地貌。主要分布在南部地区的宁海和象山,以2及东部的象山港沿岸和北部的姚江两岸,面积为4227km,占陆地总面积的48.3%。其地面坡度较平缓,切割程度较弱。

3.平原2

宁波平原连片,面积为3967km,占陆地总面积的45.3%,且耕地基本上集中在平原地区。在地貌成因上属堆积平原,即由各种外营力堆积作用形成的平原。根据外营力的不同又可将其进行如下次一级的划分。

滨海平原主要分布在入海河口的两侧及海湾内,常为较宽大的平原。其由在全新世中期海进后,受海侵的地带演化而成。成陆年代较近,且受海积作用为主,主要集中在慈溪、余姚等地,地势平展、广阔。尚有小面积分布于东部沿海,如宁海长街、象山南庄、北仑大碶和镇海湾塘等地。

泻湖(海湾湖沼)淤积平原分布在东部甬江两岸和姚江中、下游,包括余姚东部,江北、镇海和鄞州北部地区。其在海积的基础上经由潮流带来的泥砂逐渐淤积而成。地势低平,湖泊多,水网发育且密度大。

湖积冲积平原分布在奉化江中、下游两岸的奉化北部、鄞州中南部地区。全新世大海侵后其在海面趋于稳定且未遭淹没的条件下发育形成的。其属于湖沼相及平原河流相沉积。地势平坦,水网密布。

洪积冲积平原广泛分布在丘陵山地的山麓、谷口,是经由溪流携带的泥砂砾石在沿岸泛滥堆积而形成的洪积扇、冲积锥等地形,如宁海北部、余姚梁弄等地,主要由洪积物、冲积物、洪冲积物及古河道河床相沉积物等组成。

二、气候

宁波市属典型的亚热带季风气候区,受自然地带、季风环流和地形地貌的综合影响,具有四季分明,光照较丰,热量适中,雨量充沛,空气湿润等特点,但气象灾害频发。(一)光和热

多年平均日照时数1850小时,地区分布为北多南少、西部山区比平原少。日照时数最多为8月,达264.7小时;最少为2月,仅118.5小时。日照百分率为43%~48%。2

年平均太阳辐射量为109.5kcal/cm,夏季7、8月最多,分别为2214.2和14.1kcal/cm,冬季12、1月最少,分别为5.8和5.9kcal/cm。

年平均气温16.4℃,最热月为7月达28.0℃,最冷月为1月仅4.7℃,具有夏无酷暑,冬无严寒的气候特征。年平均无霜期为230~240天,气温随海拔的升高而降低,垂直递减率为0.5℃/100m。

日平均气温稳定在10℃以上的积温约5100℃/年,其初日在4月初,终日在11月中旬末,所以从热量条件来看,宁波为粮食作物两熟/三熟的区域。(二)降水和蒸发量及湿度

年平均降水量为1480mm,以6月和9月最多,分别为193.3和188.9mm,11月至次年1月最少,均低于60mm。山地丘陵一般要比平原多三成,主要雨季有3—6月的春雨连梅雨及8—9月的台风雨和秋雨,主汛期5—9月的降水量占全年的60%。降水量的垂直递增率为50mm/100m左右。年平均降雪日数4.3天,最大积雪深度在石浦和宁海最大可达40~50cm。

年平均蒸发量为1393mm,以7月和8月最多,分别为217.3mm和208.7mm,12月至次年2月最少,均低于60mm。

年平均相对湿度81%,以6月最大,为86%;12月最小,为76%。(三)主要气象灾害

由于季风的不稳定性,导致气象灾害时有发生,主要有夏秋台风、梅季洪涝、伏秋干旱、冰雹大风、低温霜冻以及寒潮大雪等,给农业生产带来不同程度的影响。台风平均每年1.8次,主要集中在8、9月,东南沿海影响最大,而北部平原最少。洪涝平均每年3.2次,集中在5—9月,日降雨量可达50~300mm。干旱常出现在7—8月和10月,尤以宁海、象山的丘陵山区影响最严重。

三、水文

(一)水系

宁波河系发达,主要河流为甬江、姚江和奉化江,故称“三江”。甬江发源于奉化、新昌、嵊州交界的鸟天撞天岗南麓,由姚江、奉化2江两大支流及其干流河段组成。干流全长121km,流域面积4518km,年径流量43亿m3。上游属山溪性河流,下游经宁波平原汇至镇海入海,河宽流缓,潮水可沿甬江、奉化江上溯到奉化市的江口镇。

姚江南源于夏家岭,中源自上虞的江坎头。右岸汇集于龙坑等地,左岸汇集慈江后于宁波城区新江桥下与奉化江汇合,其河流比降平缓,河道弯曲,易成内涝。

奉化江源出新昌与嵊州间四明山的秀尖山,其各支流汇合于奉化方桥和鄞州宁峰的交界处,并于宁波城区与姚江汇集。

另有单独入海的河流,一是凫溪,源出宁海与奉化间海拔945m第一尖山,经宁海拓坑、大里、深圳等乡村,进入杨梅岭水库分二支东出:一支经凫溪入象山港,一支经薛岙、夹山入象山港。全长243km,流域面积191km。二是白溪,源出新昌县南天台山,西流经2天台东部,至宁海南流注入猫头洋。全长76km,流域面积586km。(二)湖泊2

位于鄞州区东部的东钱湖,面积21km,为浙江省最大的天然湖泊。位于余姚市马渚镇的牟山湖和慈溪市观海卫镇的杜湖也为天然湖22泊,面积分别为4km和3km。(三)水资源

全市多年平均水资源总量75亿m3,目前人均水资源占有量1260m3,只有全省人均水平的六成。总体上宁波市存在资源型、水质型缺水现象。

第四节 农业发展概况

一、农业基本概况

农业是一个自然再生产和经济再生产交织的社会生产过程,既受自然规律的影响又受社会经济技术条件的制约。自1982年改革开放以来,宁波农业生产发生了巨大变化,大力发展效益农业,加强农业基础设施建设,加快农业区域化、专业化和现代化建设。在耕作制度上实行了多种高效生态种养模式,如“大棚草莓一早稻(瓜、菜)”、“春秋两季大棚西甜瓜”及“茭白地养鳖”、“鸡稻轮作”等年收益一万元以上的“万元地”模式;在作物品种上不断更新,成功选育并推广甬优系列杂交水稻,大幅度地提高了粮食产量。农业亩产值迅速上升,农业生产和经济效益持续增长。

2010年全市实现农林牧渔业总产值339.0亿元,按可比价格计算,比上年增长3.6%。其中农业163.8亿元,增长1.9%;林业9.3亿元,下降1.2%;畜牧业53.9亿元,增长4.9%;渔业107.1亿元,增长5.9%;农林牧渔服务业4.9亿元,增长5.5%。农作物播种面积319千公顷,其中粮食播种面积151千公顷,总产量87万吨;蔬菜播种面积84千公顷,总产量266万吨;大小麦播种面积7千公顷,总产量3万吨。全市农业产业基地建设项目总数为105个,总面积66千公顷,总投资7.31亿元,其中蔬菜瓜果基地22个,畜禽基地24个,水产基地19个,粮食基地7个,林特花卉基地33个。

全市实施信息服务、产销服务、招商服务、保险服务“四大服务”,高标准、高起点开展保障服务,增强农业经营主体应对市场变化的能力。自2009年起,宁波市全面推进政策性农业保险,截止2010年,共有实际参保品种17个,其中种植业8个,养殖业6个,林木3个,保险条款20个。为保证粮食综合生产能力,建立了标准农田和基本农田保护与监管制度,做到坚持政策原则,认真履行职责,加强指导,严把数量和质量关,达到了项目占用、补划标准农田(基本农田)占一补一的要求。强化农产品质量安全监管队伍、标准化生产体系和农产品监测体系建设,全市已基本完成乡镇农技推广、动植物防疫、农产品质量安全监管“三位一体”公共服务体系建设任务,创建了9个农业标准化示范乡镇,推广标准化模式图21个10万份,在35个企业和合作社基地开展省、市、县三级农产品准出试点,扩大食用农产品生产档案记录实施面,实行农产品质量市、县、基地三级动态检测,严格农资市场整治和规范,有效保证了地产农产品质量安全。

根据现有产业分布情况和未来发展方向,宁波市在原来“一区四带二十园一百个基地”的产业布局基础上,经过不断完善,将全市新一轮的产业布局总体框架优化调整为“一圈”、“两翼”、“四带”。“一圈”即围绕中心城区分布的以都市农业为主要形态的“都市农业圈”;“两翼”即位于宁波市南北两翼,重点面向国际国内市场的“杭州湾南岸开放型农业区”和“三门湾沿线开放型农业区”两个开放型农业区;“四带”即介于“一圈”和“两翼”之间,以内销和本地市场为主,依托平原、山脉、海域和种植业基地分布的“粮食瓜菜产业带”、“林特花木产业带”、“水产养殖产业带”和“畜牧养殖产业带”四个产业带。

二、农田水利建设概况

“有收无收在于水”,水少易旱灾,水多易洪涝。水是保障农业生产的物质基础,农田水利基础设施建设是确保农业生产的关键。宁波有着悠久的治水历史,如位于鄞州区鄞江镇的它山堰,系我国四大著名水利工程之一,与都江堰、郑国渠、灵渠齐名。新中国成立以来,宁波水利建设迅猛发展。特别是进入新世纪,宁波水利以保障现代化建设事业和促进社会、经济全面发展为中心,以保障水安全、营造人水和谐的水环境和实现水利现代化为目标,水利建设高潮迭起,相继进行了标准海塘、城市防洪工程、水源工程、境外引水工程、千里清水河道、百库保安、百万农民饮用水工程等建设,加快构建与宁波社会经济发展相适应的防洪安全保障体系、供水安全保障体系和水生态环境保障体系。到“十一五”末,全市水源工程总供水能力已达到21亿立方米;拥有各类水库403座,其中大型水库5座,中型水库21座;建成各类水闸900余座;修筑江堤、海塘800多千米;疏浚整治河道3000多千米;发展机电排灌动力18.5万千瓦;建成万亩以上灌区29处,有效灌溉面积19万公顷;围垦海涂4万公顷。

2 宁波市土壤形成和分类

第一节 土壤形成因素

土壤形成因素又称成土因素,是影响土壤形成和发育的基本因素。土壤是母质、气候、生物、地形、时间和人为活动等成土因素综合作用的产物。成土因素的变化制约着土壤的形成和演变。

一、母质因素

母质即风化壳的表层,是土壤形成的物质基础,是原生基岩经过风化、搬运、堆积等过程在地表形成的一层疏松的矿物质层。母质按成因不同大致可分为残积母质和运积母质两大类。残积母质是指岩石风化后,未经动力搬运而残留在原地的风化物;运积母质是指母质经水、风、冰川和地心引力等作用迁移到其他地方的物质。不同母质因其矿物组成、理化性状的不同,对土壤形成的速度、性质、方向起着至关重要的作用。同一地区,因母质性质的差异,其成土类型亦不同。例如,在亚热带,紫砂岩母质发育为紫色土,而酸性岩则发育成红壤。母质还直接影响土壤的理化性质,例如红壤中,红色风化壳和玄武岩母质发育的土壤质地较黏重,花岗岩和砂页岩发育的土壤质地居中,而砂岩和片岩发育的土壤质地则最轻。一般成土历史愈久,母质与土壤的性质差别也愈大,但某些性质仍会被保留在土壤中。

宁波市土壤母质类型主要有以下几种:(一)残坡积母质

残坡积母质多为火山喷发物经就地风化残积而成,其中包括因重力、片状流水等作用经短距离搬运至山坡下部的坡积物。广泛分布于西部、西南部及东南丘陵山地等。按岩性种类及风化程度的不同可分为花岗岩类残坡积物、流纹岩及凝灰岩类残坡积物、紫色砂岩类残坡积物和第四系更新统红土母质等。(二)洪冲积母质

洪冲积母质多分布于河流上游的狭小河谷内,紧贴小溪河床或壅塞于山口。其沿河床呈宽狭不一的条状分布,在山口则以扇形展布。主要表现为沉积层厚度较薄,分选差,沉积物中常夹杂残坡积物,于宁海白溪、青溪的江口等地较常见。(三)滨海沉积母质

滨海沉积母质分布于北部杭州湾南岸和东南丘陵港湾滨海平原等地。经考证,该地带历经数次海侵、海退等过程,表层沉积了大量第四系沉积物。筑堤后,土壤进入脱盐和脱钙阶段。其成陆时间短,受潮汐影响,颗粒分选性强,北部以粗粉砂为主,象山港以南则偏黏重。(四)湖沼沉积母质

全新世海侵后,余姚的牟山湖及鄞州的广德湖等地经历了沼泽化过程,形成了多层次的腐泥层或泥炭层。其质地多以壤质黏土或粉砂质黏土为主,有机质含量丰富,还原条件强烈。(五)河口冲积及湖海积母质

河口冲积及湖海积母质主要分布在入海河口两岸,呈条状分布。系在湖沼母质沉积过程中,咸水和淡水交互影响而成的沉积物。宁波三江平原上的土壤多为河海、湖海相母质,其质地以壤质黏土和粉砂质黏土居多。

二、气候因素

气候对土壤形成的影响包括湿度和温度两个因子,集中体现在对矿物质的风化与合成、有机质的积累与分解等方面的影响。一般土壤的形成和发育是在湿度和温度这两个水热因子的共同作用下进行的,其总效应较为复杂,而非简单的两因子间的某种比例关系。不同的热量带和湿度带会使土壤的分布具有一定的地带性。

三、生物因素

生物因素包括植物、土壤动物和土壤微生物。生物因素是成土因素中最活跃的一类因素。从某种意义上说,没有生物因素的作用,就没有土壤的形成过程。植物在成土过程中主要通过利用太阳辐射能,把分散在岩石圈、水圈和大气圈中的营养元素有选择性地向土壤表层富集,而形成腐殖质层。土壤动物则将其残体作为土壤有机质的来源,参与土壤养分的转化。微生物通过固氮,氨化和硝化作用,硫酸盐硝酸盐和铁锰化合物的氧化还原作用,对土壤能量和物质的转换起重要的作用。

四、地形因素

地形因素与母质、气候和生物等因素不同,在土壤形成过程中并不提供新的物质,而主要通过影响其他成土因素发挥作用,它是影响土壤与地理环境进行能量和物质交换的一个重要条件。不同的地形分布的母质也不同。例如,山地上部主要是残积母质;坡地和山麓地带多为坡积物;而河流阶地或泛滥地冲积平原,湖泊周围,滨海附近,相应的分别为冲积物、湖积物和海积物。地形很大程度地影响着地下水的活动过程。在较高地形部位,部分降水将补给地下水源,致使土壤中的物质易遭淋失。

五、时间因素

时间因素对土壤的形成过程没有直接的影响。通常所说的土壤年龄是指土壤的发育阶段或程度,亦即其相对年龄。随着成土年龄的增长,土壤剖面产生分异,而逐渐形成发生层。故成土时间长,土壤剖面发育较完整;而成土时间短,土壤剖面发育较差。一般当土壤处于幼年阶段(未风化的母质)时,土壤的特性随时间的变化较快。但随着成土年龄的增加,速率则逐渐趋缓,且不同成土过程在时间上的变化强度也各不相同。不同地区及类型的土壤,形成的时间也具有较大差异,短则数百年之内,长可达数万年之久。

六、人为因素

人类活动在土壤形成过程中有别于母质、气候、生物、地形、时间等自然成土因素而具有独特的作用。它可对自然土壤进行有目的性的改造,从而改变土壤发育的程度和方向。

各成土因素对土壤形成过程的作用各不相同,但又互相影响,互相制约着。一种或若干种成土因素的改变,也会使其他成土因素发生改变。

综上所述,在土壤形成过程中,母质是物质基础,气候是能量来源,生物产生物质和能量的交换,促使有机质的积累,地形、时间和人为活动则影响土壤的形成速度和发育程度及方向。

第二节 土壤形成过程概述

土壤形成过程是一定的自然环境下物理、化学和生物学等作用的共同结果。成土过程中的物理作用主要有团聚、迁移与富集、侵蚀与堆积、冻融干湿交替、膨胀收缩与剥落作用;化学作用主要有水化、水解、溶解、黏粒矿物形成、氧化还原和合成分解;生物学作用主要有物质转化,有机质的积累分解及硝化固氮等。土壤发生中基本成土作用主要是原生矿物的风化,黏粒矿物的形成,物质迁移及有机质的形成和分解。

宁波市因受亚热带季风气候的影响,其自型土归属于红壤地带。但在各地貌单元上,土壤形成过程的主导因素均有所区别或侧重。主要土壤的形成过程概述如下。

一、红壤和黄壤的形成

宁波丘陵山区的大部分成土母质源自燕山运动早期及晚侏罗纪时期剧烈火山活动所产生的上侏罗统的火山岩,其中,出露的基岩总面积达80%以上。在火山岩中,以酸性火山喷出岩(凝灰岩、流纹岩)为主,其次是中基性的玄武岩、辉岩及花岗岩等,另零星分布着沉积岩,包括砂岩、砂砾岩、紫红色的泥质粉砂岩、灰紫色砂砾岩等。这些岩石经过长期的物理、化学和生物学等成土作用的风化,形成了残积体、坡积物等多种母质类型。

红壤形成过程中,亚热带的生物气候起着决定性的作用,脱硅富铁铝化过程为其主导成土过程。在这个过程中,由于受高温多雨和干湿交替的强烈作用,土壤中的原生矿物被彻底分解,其内的钾、钠、钙、镁等盐基物质和硅酸盐遭到强烈的淋洗,铁铝氧化物残余积聚,土壤黏粒发生移动和淀积,生物富集加剧,致使土壤的形态特征和理化性质产生了一系列的变化。主要体现在土体的分层现象逐渐明显,颜色趋红,pH值及盐基饱和度下降,颗粒变细等。但由于宁波地处东部沿海和亚热带北缘,受海洋性气候影响,年相对温差小,脱硅富铁铝化过程不强,具有典型红壤特性的土壤较少。

黄壤的形成过程主要包括游离氧化铁的水化作用、生物富集作用、淋溶作用和富铝化作用等。首先,由于黄壤处于海拔500~600米以上的山地,与山下的红壤相比,雾日多而日照少,雨量多且湿度大,故水化作用成为黄壤土类的一个重要的附加成土过程。在湿润的条件下,土体游离氧化铁在水化作用下与水大量结合,形成铁的含水氧化物,如针铁矿、褐铁矿、纤铁矿等,并包盖在固体土粒外而使土壤呈黄色、黄棕色或橙色。其次,黄壤中生物富集作用较红壤更为强烈,表现为残落物的大量积聚和灰分元素的吸收、富集,对土壤肥力具有很大的影响。再次,在高凸的地形和终年湿润的气候条件下,黄壤风化淋溶作用也很强。土壤中的盐基在强烈的淋溶作用下大部分淋失,故黄壤的盐基饱和度除表土因生物富集而较高外,一般均在20%左右。此外,与红壤一样,黄壤也具有富铝化作用,但作为反映富铝化程度的黏粒硅铝率略低于红壤,而黄壤的富铁作用不及红壤,因此黄壤的黏粒硅铁铝率略高于红壤。

二、水稻土

的形成

在水稻土形成过程中,人为活动是主导因素。早在7000年前,余姚河姆渡人已以种植水稻和渔猎为生,此遗址出土的稻谷比印度出土的稻谷还早2000年,证明中国也是亚洲水稻的原产地,是世界上最早栽培水稻的国家之一。在距今约2600年的钟家堍海侵后,先民们开始在宁波平原广种水稻,在长期灌溉排水,耕作施肥等一系列的水耕熟化作用下,使土壤形成了独特的剖面和理化特征。但由于水分状况和母质类型等成土条件的不同,土壤属性和剖面形态具有一定的差异。其主要成土过程主要表现在有机质的积累,犁底层的形成,以及土体内的铁、锰等物质氧化还原而出现分层淀积现象。在不同干湿交替强度和成土时间的影响下,土壤剖面中出现不同形态的发生层,如淹育层、渗育层、潴育层、潜育层和脱潜层等,以及氧化铁锰胶膜、绣纹锈斑、铁锰结核等新生体。

三、滨海平原土壤的形成

滨海平原土壤形成和演变可以以杭州湾南岸平原为例来说明。据《慈溪县志》记载,在6000年以前,三北平原尚是一片汪洋浅海,以后由长江、钱塘江等输入大海的陆地泥沙在潮流、潮汐和风浪等海洋动力因素影响下,逐渐沉积堆高形成。这一过程是一个近代地质过程,但存在着生物活动和有机质、氮素等物质积累的成土过程,其主要特点是:①尚在不断接受泥沙沉积,基本上没有层次发育;②土体受海水周期性间歇浸淹,可溶性盐含量高。③生物种类以低等动植物为主。按全国第二次土壤普查土壤分类标准,这类土壤归属到滨海盐土土类滨海潮滩盐土亚类,再根据土壤质地变化,分为粗粉砂涂和泥涂等土种。

到公元5世纪,民间随海涂地形不同开始垒土筑塘,随着海涂的泥沙淤积北移,不断增筑海塘,至今大部分地段已筑至十塘,杭州湾2南岸围涂面积已达775km。新围涂地虽不再受海水浸渍,由于土壤中含盐量很高,仍属滨海盐土土类,但为了与未围海涂相区别,把它定为典型滨海盐土亚类。新围涂地如用来晒盐,在长期引灌海水的情-1况下,盐分向表土积聚,0—3cm表土盐分含量可达20~30g·kg,以至地面发白,寸草不生,群众称为“盐白地”,主要分布在庵东镇七塘至九塘之间。到近期调查时,这些盐白地已不再晒盐,但部分仍在弃荒之中。

滨海盐土经开沟洗盐,长期种植绿肥,增施有机肥料,土壤盐分-1可降低至0.5~1.0g·kg,作物无盐害,但表土仍有石灰性反应,夜潮性明显,就演变为潮土土类,群众称之为“夜阴地”,主要分布在四塘至七塘之间。夜阴地经长期耕作,土壤基本脱盐(全盐含量0.5g·-1kg以下),已无夜潮性或夜潮性很弱,表土已无石灰性反应,有机质含量不高,质地轻松,带“翘”性(即土质疏松的意思),通透性良好,因此群众把这类土壤称为“黄泥翘”。这是植棉历史最久的老棉地,但到2003年已不种棉花,多为蔬菜地。

黄泥翘如改种水稻,且轮种水稻时间长于轮种棉花的时间,形成了水稻土特有的土层——渗育层,就由潮土土类转变为水稻土土类淡涂泥田土种,但到2003年有部分已改种蔬菜。

现将杭州湾南岸历代围垦、土壤演变及开发利用列于表2-1,从上述土壤演变可以看出,在地形、母质和气候相似条件下,人们的围垦和开发利用,即人为因素对土壤演变起了决定性作用,而时间因素贯穿在这一系列演变之中。

第三节 土壤分类与命名

土壤分类是根据土壤发生规律系统地认识土壤,按照一定的分类原则和分类标准来划分土壤类别。土壤分类是建立土壤信息系统、数字农业乃至数字地球的基础,是土壤科学交流的媒介,也是土壤科学发展水平的重要标志。耕地地力的调查与评价,测土配方施肥,合理利用土壤资源和改良培肥土壤,都离不开土壤分类。

一、土壤分类历史

宁波市近代土壤分类工作始于20世纪40年代,老一辈土壤学家朱莲青、宋达泉、刘海蓬等对浙江鄞绍区的土壤进行调查,采用当时的美国分类(马伯特分类),将鄞绍区(包括萧山、绍兴、上虞、余姚、慈溪、鄞州、镇海及定海等8县)土壤分为灰棕壤、红壤、紫棕壤、石灰质湿土、无石灰质湿土及盐渍土等6个土类。

20世纪50年代初,浙江省农科所吴本忠、俞震豫等前辈们进行了“钱塘江口两岸棉麻土壤调查(包括余姚、慈溪、镇海),将土壤分为红壤、黄壤、石质土、盐土、冲积土和湿土等6类,并将棉麻区土壤(盐土和冲积土)分为13个土系(宁波5个);湿土(水稻田)分为20个土系(宁波3个)。

1958—1959年,原宁波专区范围内(包括现绍兴市、舟山市及台州市的天台县)开展了第一次土壤普查。当时对土壤类型的划分,首先是根据农民群众区分土壤的方法,即抓住土壤的耕作特性、生产特性以及对作物的生长的影响,将具有不同特性的每种土壤定出名称,这种土壤名称具有重要的生产意义和实践作用;然后根据群众土壤名称对全专区土壤从下到上依次建立了土种、土组、土科三级分类制。土种是该土壤分类系统中的最基层单位,然后归纳为土组,土组是在同一地形区域、农业区域及母质类型条件下,具有共同肥力特征(包括地形位置、水利条件、剖面发育等)及改良利用等特点的土种的集合。土科则是土组特征的进一步归纳,是按照地形区域、农业区域和母质类型加以划分的。当时全专区土壤共划分为137个土种,归纳成53个土组和17个土科。这17个土科可概括地分属四个土区,即滨海地区、水网平原地区、河谷地区和丘陵山区。实践证明,以农业土壤为主要对象的我市第一次土壤普查土壤分类系统,对发展农业生产和土壤分类作出了一定的贡献。

1979—1985年进行了宁波市第二次土壤普查。这次普查将全市土壤按土类、亚类、土属、土种进行归纳,全市共划分了11个土类、20个亚类、58个土属、134个土种。目前采用的宁波土壤分类系统即以宁波市第二次土壤普查的土壤分类为基础,参照中国土壤分类与代码(GB/T 17296—2009),结合浙江省土壤分类系统,经过多次修订而成。其分类原则和依据、具体命名与分类在后续段落分述。

二、土壤分类的原则和依据

(一)土壤分类的原则

1.发生学原则

土壤分类的理论基础就是土壤发生学理论。如前所述,土壤是在五大成土因素(母质、生物、气候、地形、时间)和人为因素影响下变化着的客体。所谓变化着的客体是指其不断演化发展,包括空间和时间范畴的演变。土壤发生、发育、演变可高度概括为一句话:土壤与其环境相统一。土壤发生学原则是土壤分类的基本原则。

2.统一性原则

土壤是一个整体,耕种土壤是在自然土壤基础上发展起来的,具有发生上的联系,坚持土壤统一形成观点,用统一性原则来制定统一的分类系统。由于对水稻土的发生分类已有较好的基础,故作为一个独立的土类纳入土壤分类系统中。

3.综合指标原则

自然界存在的土壤实体是土壤演变的历史长河中相对静止片刻的具体反映。因此,土壤类型是可以实际进行观察测定的实体,而并不是凭借成土因素的影响,或成土过程等抽象概念推断得来的。这就是说土壤分类必须根据土壤实体所反映的种种标志,进行测定研究,采用综合指标原则加以区别鉴定。

土壤实体中的种种标志是土壤发生、发育的方式或程度的外在反映,是由成土因素和成土作用产生的。它反映了基本土体同外界的物质和能量的交流和交换的结果,也就是物质和能量的迁入(加入)和迁出(流出),移动和固定,分解和合成,分散和集中,蚀变和更新等,这些变化都是可以测定的。因此,建立在土壤标志的系统研究基础上的土壤分类,可以找到比较具体的分类指标。为了正确处理“中心概念”和“边界概念”之间的关系,既要考虑成土因素、成土过程和土壤属性的分类指标,又要考虑特征层和其特性的分类指标;既要考虑分类的定性指标,又要考虑分类的定量指标及其变幅。这样在一定程度上能防止分类的随意性或主观性,增强科学性。(二)土壤分类依据

土壤是成土因素和人为因素综合影响下不断演变发展着的实体,因此,土壤分类应能确切地反映土壤本身发生、发育和分布的规律,以及土壤肥力的特征或状况。所以,综合考虑成土条件(自然的和人为的)、成土过程及其属性(包括剖面形态和理化性质等),作为土壤分类的依据。全国及浙江省第二次土壤普查分类方案中普遍采用了土纲、亚纲、土类、亚类、土属和土种六级分类制,且沿用至今。宁波市土壤分类只涉及土类、亚类、土属和土种四级。现分述如下:

1.土类

土类是高级分类的基本单元。它是在一定的生物气候条件下,或在受某些特殊的自然因素和人为因素的强烈影响下,产生了独特的成土过程,形成了独特的剖面形态,各个土类分别具有独特的肥力特征以及改良利用的方向。同一土类的属性在较大区域范围内反映了特定的相似性,而不同土类则具有明显的质的差异。例如,红壤是在中亚热带的生物气候条件下,经过富铝化和生物富集两个过程的长期作用,形成的以“酸、瘦、黏”为特征的地带性土类。水稻土土类是各种起源土壤(母土)或其他母质经过人为的长期水耕熟化作用,在各种渍水类型的强烈影响下,产生了独特的物质和能量的交换和迁移,形成有由特定发生层构成的剖面形态的独立土类。

2.亚类

亚类是土类范围内的变异,主要体现同一土类成土过程中的不同发育阶段。它既有典型的亚类,也有土类间的过渡性亚类,即在土类的主导成土过程中附加次要成土过程的土壤类型。一个土类中各亚类的成土过程大体是一致的,这主要受土类的主导成土过程所制。例如,水稻土土类根据渍水的类型或不同发育阶段的土体构型,分为淹育、渗育、潴育、脱潜和潜育五个亚类。

3.土属

土属是过渡性的划分单元。它是亚类的续分,也是土种的归纳。土属之间具有发生学上的相互联系。在整个分类体制中,土属是具有承上启下意义的土壤分类单元。它是在区域性因素的具体影响下,使综合的、总的成土因素产生了区域性的差异。这些区域性因素一般包括:成土母质或母岩类型、地形部位特征、区域水文地质条件等。在这些因子中,以母质或母岩类型能比较全面地反映地形地貌、侵蚀程度、盐分组成与水文地质等因子给予的影响。土属的划分,除区域性的变异外,还考虑土壤发育度,以及有过去土壤过程遗迹而尚未形成独特的土类与亚类,均列为土属。例如水稻土亚类中,各土属的划分主要根据起源母土的类型,同时也考虑地形部位特征、区域水文地质条件和土壤发育度等因素。

4.土种

土种是基层分类单位。它处于一定景观部位,是在相同类型的母质的基础上,具有类似的发育程度和土体构型的一群土壤实体。土种具有一定的稳定性,在短期内不为人为耕作措施等改变。它主要反映了土属范围内量上的差异。在土种具体划分时,须因土制宜地分别考虑以下一些特性,并在土种名称上予以反映。

1)土壤质地。一般分为砂(砂质及壤质)、泥(黏壤质及壤黏质)、黏(黏土质)三级。例如黄泥土土属中有黄泥土、黄泥砂土和黄砾泥三个土种。淡涂泥田土属中划分有淡涂砂田、淡涂泥田和淡涂黏田等土种。

2)障碍土层及层位。主要障碍层有白土层、砾石层、砂层、泥炭层、青泥层或腐泥层、铁钙结核层(泥汀)和焦砾层(铁锰结核与砾石胶结硬盘层)等。在土壤剖面中层位(障碍层出现部位)在0—40cm范围内的称为“塥”;在40cm以下的称为“心”。例如泥质田土属中有泥质田、白塥泥质田、青塥泥质田、砂心泥质田等土种;黄泥砂田土属中有焦砾塥黄泥砂田和白心黄泥砂田土种。

3)土壤颜色。以颜色描述土种,例如红粉泥土土属中有红粉泥土和紫粉泥土等土种。

4)盐分含量。按盐分含量划分土种,如咸泥土土属中,按土体含盐量从低到高而依次划分为轻咸泥土、中咸泥土、重咸泥土。

5)母质来源。土壤剖面常有两种不同来源的母质相叠加的情况,它通常能体现出土壤类型之间的过渡关系。以40cm厚度为界限,即上层覆盖厚度不足40cm称为“头”,而以下层母质类型确定其土属;如果覆盖厚度超过40cm,则以覆盖层母质类型确定为土属,而将其下垫母质层类型称为“心”。异源母质都作为一种土种,冠以“头”或“心”区别于统一土属中的其他土种。例如,青紫泥田土属中黄心青紫泥田(下段为黄斑土层)、粉心青紫泥田(下段为小粉土层)和砂泥头青紫泥田(上段为泥砂土层或黄泥沙土层)。

6)某些土壤化学性状的差异。土属中出现某些化学性质的量变而影响土壤改良利用或土壤发育程度时,则区分为不同土种。例如,江涂泥田土属中,全剖面呈碳酸钙反应的为江涂泥田土种,而剖面上段土层已脱除游离碳酸钙,下段尚未脱除碳酸钙的为脱钙江涂泥田土种等。

三、土壤命名和土层符号

(一)土壤命名

宁波市土壤分类与命名系根据浙江省土壤分类系统,在县级土壤分类、命名的基础上,加以整理、归并而成。土类属高级分类单位,主要沿用文献资料中的惯用名称,以便汇总和交流,如红壤、黄壤、水稻土等。也可来自于群众名称,如潮土等。亚类采用连续命名法,即在土类名称前加上一定的修饰词,表示附加成土过程或属性的影响,如红壤土类的黄红壤亚类,具有向黄壤过渡的特点;而水稻土类中的淹育、渗育、潴育、脱潜和潜育水稻土亚类,是按受水分影响过程或水分类型加以修饰区别的。

土属与土种属基层分类单元,可以直接采用群众名称或经过整理提炼的名称来命名,故具有一定的地方色彩,土属名称可从土种名称中选择代表性土种或面积最大的土种名称来命名。例如,黄筋泥土属有黄筋泥和褐斑黄筋泥土种,用代表性土种黄筋泥作为其土属名称。土种的命名以习惯名称与群众名称并用,以群众名称为主,并结合采用连续命名法而形成土壤命名体系。其主要特点是:

1.地带性土壤和非地带性土壤的土种名称,其词根用“泥”或“土”表示,但二词无本质区别;水稻土的土种名称,其词根用“田”表示,以便区别于其他土壤。

2.在土属或土种的名称中反映土壤区域分布特征。例如,发育在凝灰岩类母质的各种土壤,自丘陵坡麓向上到山地的不同地段,可顺次出现下列各土属,即红泥土(红壤亚类)—黄泥土(黄红壤亚类)—山黄泥土(黄壤亚类)等一系列土壤,它们构成了凝灰岩丘陵山区的“地形土链”。在水网平原内,发育于湖相沉积物深受水成作用影响的水稻土,由于微地形的差异,由洼地到平畈,可顺次出现烂青紫泥田(潜育水稻土亚类)—青紫泥田(脱潜水稻土亚类)—黄斑青紫泥田(脱潜水稻土亚类)—黄斑田(潴育水稻土亚类)等土属,反映了水网平原水稻土的各发育阶段,规律性明显。

3.在土种名称中冠以“头”、“塥”、“心”等词头,以表示土壤剖面中出现特殊层次及异源母质,以反映土种的“中心概念”与“边界概念”之间的主从关系。

4.土种命名中采用“红”、“黄”、“青”、“紫”、“黑”、“白”、“灰”、“棕”等颜色,“砂”、“砾”、“泥”、“黏”、“粉”等质地以及“黄斑”、“筋”、“烂”等理化状态来组合命名,表明能反映各土种间突出的属性和生产性能。(二)土层符号

土壤剖面是一个具体土壤的垂直断面,其深度一般达到基岩或地表沉积体相当深度为止(农业土壤1~2m)。一个完整的土壤剖面应包括土壤形成过程中所产生的发生学层次和母质层。土层及符号表示如下:

1.一般土壤

A0:半分解枯枝落叶层

A:地表矿质土层或淋溶层

B:淀积层

〔B〕:铁、铝残余积聚层(红壤与黄壤)

C:母质层

R:基岩

2.水稻土

A:耕作层

Ap:犁底层

P:渗育层

W:潴育层

Gw:脱潜层(脱潜潴育层)

G:潜育层

M:腐泥层

3.土层后缀符号

a:腐殖质层;b:埋藏层;g:潜育特征;k:石灰积聚;mo:铁锰胶膜;

u:锈色斑纹;v:网纹特征;z:易溶盐积聚。(三)剖面构造(土体构型)

指土壤剖面中各发生层在垂直方向上有规律的组合和有序的排列状况。不同的土壤类型有不同的剖面构造(表2-2)。因此,剖面构造是识别土壤的最重要特征。

四、宁波市土壤分类

宁波市第二次土壤普查土壤分类遵循了当时的全国和浙江省土壤普查办公室的土壤分类系统的,以后全国和浙江省土壤普查办公室对土壤分类进行了多次修订。为了和浙江省乃至全国的土壤分类接轨,本书根据1994年浙江省土壤普查办公室所编著的《浙江土壤》一书中浙江省土壤分类及中国国家标准《中国土壤分类与代码》(GB/T 17296-2009),对1986年宁波市土壤普查办公室所编的《宁波土壤》中宁波市第二次土壤普查土壤分类表进行了修订将宁波市土壤分为9个土类,18个亚类,48个土属,87个土种,其名称及与各县(市、区)土种对照见表2-2。

修订后的土壤分类系统与《宁波土壤》中的土壤分类表相比,增加了二个土类——粗骨土(即原红壤中侵蚀型红壤亚类和黄壤中侵蚀型黄壤亚类)和石质土(原红壤土类红壤性土亚类红粉泥土属)。

潮土中潮土亚类改为灰潮土亚类,并将滨海盐土的中咸泥划为盐化潮土亚类。

水稻土增加了1个亚类——淹育水稻土亚类,加上原有的渗育、潴育、脱潜和潜育水稻土四个亚类,共有5个亚类。

第四节 土壤分布

宁波市土壤分布受地形、气候、母质、水文等自然条件和人类生产活动的影响,有着明显的区域分布特征。全市土壤可概括为滨海地区、水网平原地区、河谷地区和丘陵山区等四个土区。

一、滨海平原土壤分布规律

滨海平原地区是指杭州湾南岸的北部地区和甬江口以南的东部地区等海边涂地发育的土壤区域,由新近的海相沉积物形成的,发育年龄较短。它是全市棉花,蔬菜和瓜果等经济作物的主要生产基地。其分布地形呈狭条状,与海岸线平行,地势平坦。北部滨海地区的内侧紧接水网平原;东部滨海地区则紧邻山脚,构成独立的小片海涂,面积较小。

滨海地区土壤因成陆年代的长短和耕垦历史的久暂而呈现由海边向内地逐渐演变的规律。从海边到内侧,依次分布着滨海潮滩盐土→典型滨海盐土→灰潮土→(淹育水稻土)→渗育水稻土→(潴育水稻土)。经过长期的精耕细作,越靠内侧的土壤,其脱盐、脱钙及潴育化的水平越高,熟化程度越好。

滨海平原土壤质地也具有明显的区域性。自江河出口附近向内陆伸展,土壤质地黏性逐渐增强,农业利用有由旱作转为水田的趋势。北部地区的土壤以粉砂质壤土为主;而东部地区则偏黏重,以粉砂质黏土或黏土为主,适宜栽培水稻,棉花产量一般较北部低。

二、水网平原土壤分布规律

水网平原地区是指各主要河流下游的广阔冲积平原的土壤区域。其土壤母质主要以浅海沉积物和河流冲积物为主,部分为湖积体。其所处位置,外侧与滨海地区毗邻,内侧邻接河谷地区或丘陵山区土壤。地形平坦,自然条件优越,河流交错,水源丰富,便于灌溉,故水网平原地区土壤土层深厚,土地肥沃,复种指数较高,是宁波的主要粮食基地,素有“鱼米之乡”的美誉。

水网平原地区的土壤因所处地段、地势、地下水位、河流分布、耕作栽培及施肥水平的不同,形状各有特点,但分布则表现为一定的规律性。该土区土壤的耕垦历史较长,受人类生产活动影响也较为深刻。随着水利条件的不断改善,农业利用上旱地可演变为水田。

三、河谷地区土壤分布规律

河谷地区是指各主要河流的河滩地带,其母土起源于不同时期的河流冲积物。受流水动力搬运沉积的影响,其冲积物由上游到下游从河床到谷地边缘呈明显的规律性分布。一般贴近河道两岸的为最新的砂质冲积物,成土年代短,质地较疏松,剖面分化较差,常受洪水泛滥影响,分布以卵石清水砂、培泥砂土、培泥砂田等土属为主;河谷两侧或中间位较古老的冲积层,土壤剖面发育较好,以泥质土、泥质田为主。但由于河流改道,在河流的支流与主河道汇合处,常可形成条带状的有半砂田与泥质田交错分布的土壤组合。在河漫地与山地交界处,土壤质地匀细,耕性较差,常发育成泥筋田或烂泥田。故河谷地区土壤分布规律可概为清水砂→培泥沙土(田)→泥质田→泥筋田(烂泥田)→红壤(基岸)。它们从溪边到山脚,邻接着分布,并与河岸平行,形成带状分布,且分界较为明显。其中,除清水砂外,大部分为农业用地,且多为水田。

河谷地区土壤质地因与土壤分布有关,也呈现出明显的规律性。在河流上流,河床比降大,水流较急,河谷较狭,沉降的颗粒较粗,土体中粗砂、砾石夹杂,以砂土为主;渐次向内,水流渐减,沉降的颗粒渐细,则转变为以砂壤土或壤黏土为主。但因土壤质地受所在地形、河谷宽狭以及泛滥时洪峰大小和水流速度等因素的影响而有较大变化,故河谷地区土壤,不同地段也会存在若干差异。

由于河流的大小或上、下游的不同,冲积物亦有粗细厚薄之分。大江下游,冲积物匀细而深厚;小溪及河流上流,沉降的颗粒较粗,层次也较薄。

河谷地区的各土壤之间亦可相互演变,演变方向取决于不同的耕作措施和利用方式。例如,泥筋田经过整理灌排系统、改善排水条件,培育绿肥、增施有机肥料,精耕细作、提高耕作质量等措施后,可逐渐演变为泥质田。

四、丘陵山区土壤分布规律

丘陵山区地形起伏较大,常有狭谷和较平缓的山坡或山垄穿插其间。其母质以岩石风化的残积体及坡积体为主,其中以流纹岩和凝灰岩等喷出岩的风化物最多;其次为紫色砂岩等沉积岩和花岗岩的风化物。这些母质除石灰岩风化物接近中性及部分紫色砂岩风化物呈中性或微碱性反应外,大部分呈弱酸性反应。其间的大部分耕地,主要分布于缓坡及山垄中,成土母质的堆积大于侵蚀,故母质层较厚。丘陵山区土壤受海拔高度、坡度坡向、岩石种类、自然植被、人类生产活动等的影响形成不同的特性,但其分布仍具一定规律性。一般黄壤分布在海拔500~600m以上山地,大多呈水平带状分布;而在陡坡处多为粗骨土。

第五节 土类简介

一、红壤和黄壤

(一)红壤

红壤土类是湿热气候条件下经过强风化、强淋溶发育的地带性土壤。由于宁波地处亚热带,水平地带性土壤以红壤为主,并一般分布于宁波海拔低于550~600m的丘陵山区。在山区,随着海拔升高,气温降低,雨量增加,湿度增大,土壤类型也逐渐由红壤亚类向黄红壤亚类过渡,直至黄壤土类。

红壤形成过程主要包括脱硅富铝化、淋溶作用和赤铁矿化等特点。首先,脱硅富铝化作用指在湿热的气候条件下,丘陵山地的岩石矿物,除石英外,均受到强烈的风化,溶解于风化液的钾、钠、钙、镁等盐基离子和硅酸,逐渐向下淋洗或随地表径流流失而使其在土壤中的含量不断降低;同时溶解度较小的铁、铝等元素的含量相对增加,积累了大量的铁铝氧化物以及较为稳定的高岭类1:1型矿物,致使土壤黏粒的硅铝率变低。其次,红壤具有强烈的淋溶作用。在土壤交换性阳离子中,由于盐基离子的淋失,使土壤盐基饱和度较低,一般均低于35%。再次,红壤的赤铁矿化过程为大量铁从铝硅酸盐原生矿物中分解游离后而形成游离氧化铁。一般红壤中游离氧化铁占全铁的百分数(即铁的游离度)达69.2%。在季节性干旱明显的气候条件下,游离氧化铁脱水成为赤铁矿。但在同一地区的红壤中,由于母质类型或成土条件的不同,赤铁矿化系数亦不同。

红壤的剖面发育类型为A-〔B〕-C型。A层为淋溶层或腐殖质积聚层,受森林植被的破坏和侵蚀的影响,红壤的A层较薄,一般仅14cm。〔B〕层非淀积发生层,因盐基、硅酸(矿物风化释放的)遭到强淋溶,使得该土层的游离铁铝氧化物相对积聚,称之为“残余积聚层”。〔B〕层是红壤剖面中的典型发生层,颜色介于红、红棕、橙色之间,变化较大,这主要与土壤发育度及其母质类型有关。土壤的母质类型不同,其铁锰氧化物的含量也不同。C层为母质层或红色风化层,由于风化度不高,故母岩或母质的某种影响在C层中较易识别,一般具有长石、云母等可风化矿物。但遭侵蚀后,红壤的红色心土层被冲刷,在富铝风化壳的表面,将再形成浅薄的腐殖质层,成为A-〔B〕-C型。故红壤的土体厚度变化较大。部分红壤剖面中具有红黄交错的网纹和铁锰结核尤以第四纪红土发育的红壤剖面下部网纹较多,这可能也在古代湿热气候条件下,通过水成作用的氧化还原过程生成,而非现代风化淋溶的红壤化过程的产物。

一般说来,红壤的酸性或潜性酸很强,而盐基饱和度、有机质含量及其碳氮比(C/N)和胡敏酸/富里酸比较低。红壤黏粒矿物中,主要以高岭石为主,伴有绿泥石、伊利石和石英等,其中土体中的铁多以游离氧化铁形式存在,且结晶好,晶化度高。红壤质地较为黏重,多为壤质黏土,这主要与岩石矿物所遭到的强烈风化作用有关。但因母质类型的不同,土壤质地也有所差异。由第四纪红土或玄武岩、石灰岩等风化发育而成的土壤黏粒含量较高,而由凝灰岩等形成的则较低。红壤的田间持水量较小,凋萎系数大,有效水少,这主要由其腐殖质含量较低所致。在旱季,红壤的保水能力很差,不适应作物高产。

根据红壤发育程度的不同,可分为若干亚类。宁波市涉及红壤土类中红壤和黄红壤2个亚类(表2-2),面积约25万公顷,占全市土壤面积的28%左右。(二)黄壤

黄壤是在山地特定的生物—气候条件下形成的强风化、强淋溶的富铝化土壤。它同红壤在垂直带上逐渐过渡而属于同一发生学系列,主要分布在宁波500~600m以上的低山中上部,如余姚的芦山、屏风山、华山、东岗山,鄞州的杖锡山、福泉山、太白山,奉化的东岙、商量岗,宁海的望海尖,象山的东搬山等山地。

黄壤的剖面发生类型也为A-〔B〕-C型。但在森林植被茂密的地方,A层之上常有枯枝落叶层存在,而成A00-A0-A-〔B〕-C型。其中,〔B〕层颜色偏黄,多呈淡黄或浅黄色,如上述,这是由于土壤中游离氧化铁水化之故。因此,剖面中A层向〔B〕层过渡明显。土体比较紧实,缺乏多孔性和松脆性,铁胶结的微团聚体较不发达;土体厚度也较红壤薄。母质层风化较差,母岩的特性更为明显,且时常夹有未风化的砾石。

黄壤因遭受强烈的风化淋溶作用而呈酸性至强酸性反应,且全剖面的盐基饱和度较低,有机质含量丰富,但由于分解转化不彻底常呈泥炭化特征,且C/N比高于红壤。黄壤中黏粒矿物组成以蛭石、绿泥石、高岭石为主,伴有伊利石和石英,并有三水铝石出现,但未见蒙皂石。黄壤的质地因母质而异,一般多为粉砂质壤土或黏壤土。较典型红壤相比,其质地较粗,粉砂性较显著,黏粒含量较少。由于黄壤终年地处湿润气候条件下,水分供应则相对充足。

宁波市黄壤土类划为典型黄壤、黄壤性土2个亚类(表2-2),面积约占37万亩,占全市土壤总面积2.8%左右。二、水稻土

水稻土是各种起源土壤(母土)或其他母质在长期人工灌溉耕种的条件下形成的具有水耕表层和水耕氧化还原层的土壤,亦称人为水成土。作为宁波最重要的耕作土壤,广泛分布于全市的水网平原、滨海平原、河谷地区的谷地及丘陵山区的缓坡等地,面积约384万亩,占全市土壤总面积的29%。

在水稻土形成过程中,最显著的成土作用是耕作层强烈的氧化还原交替所形成的“假潜育过程”。假潜育是指当耕作层位于淹水层之下时,土体中的有机肥及根系等有机物嫌气分解而呈强烈还原,致使亚铁反应显著,同时有缓慢的还原淋溶作用产生;当耕作层排水落干后,则强烈的氧化过程随即发生,低价铁、锰离子和络合态铁、锰在耕作层裂隙中储积而被氧化,并形成锈斑、褐点等。因此,假潜育使水稻土耕作层的水肥(有机肥)规律运动引发土壤物质转化和迁移,是区别于天然水成土的关键所在。

水稻土可起源于各种母土,但同母土又有着明显区别,主要体现在以下几个方面:首先,水稻土耕作层同母土的表土相比,其有机质含量趋于稳定且有所增加。耕作层碳氮比均趋于10,游离铁的活化度(无定形铁/游离铁)很高,晶胶比(晶质铁/无定形铁)变化小,而铁的络合度(络合铁/游离铁)大。这均与水稻土耕作层强烈的假潜育过程有关,是由其所推动的土体内物质独特的转化和移动所致。其次,水稻土剖面具有铁锰分层和斑纹化现象。受土体中氧化还原序列的制约,水稻土剖面上有氧化锰迁移淀积在下层,而氧化铁迁移淀积在上层的“铁锰分层”的现象。氧化态的铁、锰化合物淀积在心、底土的棱柱状结构面上可造成局部层段的土壤“斑纹化”。再次,水稻土的酸碱度近中性。红壤等酸性土壤种水稻后,在渍水条件下,土壤中的铁、锰氧化物被还原,H+浓度下降,因而pH值有所升高。

根据水稻土土体内的水分状况(水分类型和运动方式)及其发育阶段,可将水稻土划分为淹育、渗育、潴育、脱潜和潜育等五个亚类。(一)淹育水稻土

淹育水稻土主要分布在低丘的缓坡和岗背上,多系梯田,其次分布在滨海平原的外侧,水网平原和河谷地区也有零星分布。其起源母土主要为丘陵山地的自型土,少数为平原地区的潮土与滨海盐土。因多系梯田,土体内水分主要以降水或灌溉水的自上而下的单向渗透淋溶为主,不受地下水的影响。处于平原的土体虽受地表水和地下水的双重影响,但尚有脱盐脱钙过程,氧化还原反应较弱,铁锰斑纹少,土壤剖面层次不明显,处于初步分化发育阶段,属幼年水稻土。其土体构型为A—Ap—C型,土壤反应大多呈微酸性。(二)渗育水稻土

渗育水稻土主要分布在河谷地区的河漫滩及低丘阶地上,其次分布在滨海平原及水网平原地势稍高处,起源于浅海沉积物及河海相沉积物。种稻历史较淹育水稻土长,水耕熟化程度较好。土体内受降水或灌溉水的自上而下的渗透淋溶影响,氧化还原作用较为频繁,使土壤剖面分化明显,形成上铁下锰、以锰为主的渗育层(P层),且发育较好,约占土体的5%~10%。其土体构型为A—Ap—P—C型,质地以粉砂质黏壤土为主,呈块状结构,土体裂隙中覆盖着灰色胶膜,基色较淡。(三)潴育水稻土

潴育水稻土是良水型水稻土,主要分布在水网平原及滨海平原,其次分布在河谷地区溪流谷地及洪积扇上。该类土壤所处地势平坦,水利设施较完善,种稻历史悠久,水耕熟化程度较高,是宁波的粮食生产基地。其土壤剖面分化明显,具有完整的发生层。这主要由于土体中蕴有的充足的灌溉水和地下水资源诱发了氧化还原作用剧烈而频繁地交替发生,进而使铁锰物质的迁移和淀积明显,并在土体中下层形成了绣纹、锈斑交互迭合的潴育层(W层)。此层段是潴育水稻土中发育最完善、性状最典型的特征层,约占土体的20%~50%。其土体构型为A—Ap—P—W—C型或A—Ap—W—C型,其中只有部分剖面中有渗育层分化,且发育度较渗育水稻土弱,呈棱柱状结构,结构面上多灰色胶体。(四)脱潜水稻土

脱潜水稻土为沼泽型起源土壤,母质为湖相或湖海沉积物。主要分布于水网平原内地势稍低处,以及水网平原与滨海平原过渡地带的较低处。因所处地势较低,地表排水困难,且地下水位较高,土壤长期处于潜育化过程,后经人工改良,河网整治,开沟排水,防涝排渍,降低地下水位,改善了土体内水分状况和通气条件,逐渐向脱潜过程发展。土壤剖面分化明显,原潜育层下移,中上层的脱潜层发育较好,约占土体的10%~30%,铁锈斑纹密集,显叠加淀积,呈棱柱状结构,在下层青灰色土体的结构面上呈锈色胶膜。其土体构型为A—Ap—Gw—G型,部分剖面底层为腐泥层或泥炭层。质地以细粉砂及黏粒为主,耕作层有机质含量较高。(五)潜育水稻土

潜育水稻土主要分布在水网平原、滨海平原和河谷地区地势低洼处,其次在丘陵山区山岙的低洼处。母质为黄、红壤的再积物、冲积物、湖海相或湖沼相沉积物等。因所处地势低洼,表面排水困难,地下水位较高,或受冷泉水和侧渗水的影响,以及山区人为冬浸蓄水等,使土壤长期处于潜育化过程。虽经一系列排渍措施,但排涝脱潜的区域治理尚有难度。土壤发生以潜育化为主,土体软糊,基本无结构发育。其剖面中,除耕作层和发育较弱的犁底层外,以潜育层占优势,有时有腐泥层或泥炭层出现,故土体构型为A—Ap—G型或A—G型。土体中亚铁反应强烈,氧化铁的蚀变和迁移现象不明显。虽然其耕作层有机质含量较高,但因这类土壤的水、肥、气、热各因素的不协调而使水稻生长迟缓,产量不高。

三、滨海盐土和潮土

(一)滨海盐土

滨海盐土由近代海相或河海相沉积物发育而成。该沉积物受河流、海流、潮汐和风浪等动力因素的影响,向沿岸运移和沉积淤高。

在滨海盐土形成过程中,盐渍化为其独特的成土过程。在海水涨、落潮时土壤受到间歇性浸渍,其间尚有脱盐过程存在。因海水不断补充土体盐分,脱盐过程较弱。当土体淤高而不受海水浸淹或筑堤围垦后,土壤由盐渍化过程变为脱盐过程。

滨海盐土因成土历史短,剖面的层次分化不明显,故其剖面发生类型为A—C型。因受不同沉积环境和海水动力条件的影响,其质地变化较大,从砂质壤土至黏土不等,而同一剖面土体上下层则较为均一。滨海盐土中黏粒矿物类型变化不大,均以伊利石为主,伴有高岭石、蒙脱石、蛭石和绿泥石等,含量稍有高低,但差异不大。滨海盐土含盐量高,但因受到成土过程中积盐和脱盐强度的影响而相差较-1大。在积盐为主时,全土层含盐量介于6.0~17.1 g·kg;在脱盐为主-1时,全土层含盐量<5.0g·kg。其盐分组成同海水一样,以氯化物为主。滨海盐土呈碱性反应,pH介于7.5~8.5之间。该土类有机质含量较低,这主要与围垦前高等植物长势差,而围垦后耕作培肥历史不长有着密切的关系。

根据土壤脱盐及盐渍化程度的差异,宁波市滨海盐土划为典型滨海盐土和滨海潮滩盐土2个亚类(表2-2)。面积约200万亩,占全市土壤总面积15%。(二)潮土

潮土是指土壤剖面处于周期性的渍水影响土体内伴有氧化还原交替过程的一类土壤,属半水成土壤。其在发育过程中受到丰富的降水(湿润气候)和徐缓的地表排水(平原及长坡缓坡地形)以及人为灌溉作用的影响。母质多为洪积物、河流冲积物、河湖沉积物以及河海、浅海沉积物,主要分布在宁波滨海平原、河谷平原,水网平原高墩处也有零星分布。其在河谷地区的分布多呈带状,而在滨海平原则连片分布,且较为集中。

潮土的形成过程主要包括脱盐淡化、潴育化及耕作熟化等特点。首先,脱盐淡化多体现在滨海地区。海涂经围堤挡潮后,在自然降雨、人工灌溉、开沟排水等作用下,滨海盐土开始脱盐淡化。据推算,从-1滨海盐土演变为灰潮土(含盐量<1g·kg),需经历50年左右。一般质地黏重的时间长些,质地轻的时间短些。在脱盐淡化过程中常伴有脱碳酸盐作用,但进展相对缓慢,远迟于脱盐过程。其次,潴育化过程亦称草甸化过程。潮土受到由降水的季节性差异引起的地下水上下移动的影响,土体内氧化还原作用交替频繁,潴育化过程明显,使剖面中下部逐渐形成铁锰斑纹或结核。再次,潮土作为旱作土壤,耕作熟化过程是潮土形成的主要特点之一。通过长期的耕作利用,潮土表土的结构、耕性及蓄水保肥能力均得到改善。

耕作历史较长的潮土剖面层次可分为耕作层、亚耕层、心土层和底土层,而发育较差一般只分为耕作层、心土层和底土层。据典型剖面观察,耕作层一般厚10~15cm;颜色因有机质多少而异,湿时呈浊黄棕色、棕色、暗棕色,干时呈浊黄橙色、浊黄棕色、棕灰色;土体疏松,多根系,团块状。亚耕层一般厚8~10cm,土色较耕层暗淡,土体紧实,少根系,块状结构。心土层一般厚30~40cm,干土颜色因母质不同而异,如在滨海地区呈浊黄棕色,在河谷冲积物呈橙色,并有少量至中量的铁锰斑纹,沉积层理明显。底土层厚40~50cm,颜色同心土层,土体较疏松,沉积层理较心土层更为明显,有少量铁锰斑纹。

因潮土母质来源较广,质地变幅大,从砂质壤土至黏土不等;土壤酸碱度在地域之间跨度也较大,从微酸性至微碱性均有之;盐基饱和度均大于80%;有机质含量因土壤熟化程度和培肥的不同而异,一般来说,耕作年代久远,培肥好,有机质积累多。

宁波市潮土划分灰潮土和盐化潮土二个亚类(表2-2)。面积为94万亩,占土壤总面积7%。

四、其他土类

(一)粗骨土

粗骨土的母质是酸性岩浆岩、沉积岩和变质岩风化物,主要分布于宁波各县(市、区)丘陵山地坡度较陡处,常与黄、红壤交错分布。因其在形成过程中不断遭到强烈侵蚀,表层细黏风化物被大量冲刷,致使土层浅薄,粗骨性显著,剖面分化极差,始终处于初育阶段。

粗骨土的发生剖面,多呈A—C型。A层浅薄,仅含少量有机物,与初风化的C层或母岩直接相连,且绝大部分无B层发育。土体中含大量石砾,一般含量在30%以上。其颜色随母岩风化物发育的基色不同而异。由凝灰岩风化物的石砂土,以浊橙色为主;由花岗岩风化物发育的白岩砂土,以棕色为主;由红砂岩风化物发育的红砂土,呈红棕色至红橙色;而乌石砂土则呈灰棕色、黑棕色。粗骨土的反应呈强酸性、酸性,少数为微酸性,pH值介于4.5~5.9之间。土体养分含量较为贫乏,但细土部分有机质含量较丰富。

宁波市粗骨土有酸性粗骨土、中性粗骨土两个亚类,见表2-2。面积约226.63万亩,占全市土壤总面积的17.1%。(二)紫色土

紫色土由第三纪白垩纪紫红色砂岩、砂页岩和砂砾岩风化体发育而成。主要分布于余姚、奉化及宁海等地。紫色土一般处于550米以下的丘陵地上,因受山体形状的影响,多呈条带状分布。

因紫色土的母岩岩性软弱,极易崩解,故所形成的土壤砂砾含量高。剖面分化不明显,为A—C型。表土易遭冲刷,因而A层浅薄。土体中含有大量的石英及长石、云母等原生矿物碎屑,其黏粒矿物类型主要以伊利石为主,伴有少量的蒙脱石和高岭石。土壤质地随母岩种类而异,变幅较大,从砂质壤土至壤质黏土均有之。土壤酸碱度、盐基饱和度亦因母质而异,pH值变动于4.6~8.9之间,盐基饱和度平均为35.5%。微生物活动旺盛,有机质积累较快。因受母岩岩性及侵蚀的影响,这类土壤理化性状仍保留母岩的某些特性,故其土体尚停留在初育阶段。

宁波市紫色土仅有酸性紫色土1个亚类(表2-2)。面积约11.18万亩,占土壤总面积0.84%。(三)石质土

石质土母质为凝灰岩的新风化体,剖面分化不明显,全剖面颜色浅淡或呈紫色。主要分布在慈溪、镇海、象山,其所处地形部位多为陡坡及岗背,山势陡峭,土壤冲刷严重。土体砾石含量达23%,pH5.0~6.0,土体养分含量较为贫乏。

宁波市石质土有1个亚类,见表2-2,面积约0.84万亩。(四)山地草甸土

山地草甸土零星分布于余姚东岗山上的凹陷地,海拔750m左右,与黄壤交叉分布。

山地草甸土的形成过程主要包括潴育化、富铝化和有机质积聚过程等。首先,山地草甸土处于较凉湿的气候条件,茂密的灌丛草甸的残体由于矿化过程较为缓慢而使得有机质大量积聚。其次,因山地草甸土所处地形平缓,易造成积水,使土体内产生氧化还原作用,潴育化过程明显,使心土层逐渐形成铁锰锈斑,甚至在底土层有潜育现象。再次,山地草甸土的母质多为富铝风化物的再积物,故具有富铝化的特征。表土层因生物富集作用,盐基饱和度只有20%左右,心土层和底土层更低。山地草甸土的土体构型为A—Bu—C型。

这类土壤只有山地灌丛草甸土一个亚类(表2-2),面积仅约50亩。

3 耕地地力演变及其评价

早在中国古代,《尚书·禹贡》中已按土质的优劣将九州的田地划为三等九级,这是历史上最早的关于土地质量评价的记载。近年来,随着可持续发展意识的增强,人们开始重视土地资源状况,而耕地地力评价作为生态、环境、经济和社会可持续发展评价的的重要基础,已体现出非常重要的现实意义。通过对耕地进行合理评价,可为粮食安全发展规划、农业结构调整规划、耕地质量保护与建设、无公害农产品生产、科学施肥以及退耕还林还草、节水农业、生态建设等提供科学依据,从而有力地推进农业可持续发展。

第一节 耕地地力

一、耕地和地力的概念

(一)土地、土壤和耕地的概念

1.土地的概念

目前,比较公认的土地定义是:地球陆地表面由地貌、土壤、岩石、水文、气候和植被等要素组成的自然历史综合体,它包括人类过去和现在的种种活动结果。这一定义包括以下几层含义。(1)土地是综合体。组成土地各要素,在一定的时间和空间内,相互联系、相互作用、相互依存而组成具有一定结构和功能的有机整体。土地的性质和用途取决于全部构成要素的综合作用,而不取决于任何一个单独的要素。(2)土地是自然的产物,不是人类劳动的产物,但人类活动可以引起土地有关组成要素的性质变化,从而影响土地性质和用途的变化。(3)土地是地球表面的陆地部分,陆地是突出于海洋面上的部分,包括内陆水域、海洋滩涂与岛屿。(4)土地是立体的垂直剖面,按密度差异和性质的不同,可分为三层,即以地球风化壳和地下水为主的地下层,以生物圈和地貌为主的地表层,以近地面气候为主的地上层。

2.土地与土壤

土壤是指能够生长植物的陆地疏松表层,它是在气候、母质、生物、地形和时间等成土因素综合作用下形成的独立的自然体。从相互关系上看,土壤仅仅是土地的一个组成要素,即土地包含土壤。从形态结构上看,土壤是处在地球风化壳的疏松表层,而土地是由地上层、地表层和地下层组成的立体垂直剖面,土壤只是其地表层的一部分。

3.土地与耕地《中华人民共和国土地管理法》第四条规定:“国家实行土地用途管制制度。国家编制土地利用总体规划,规定土地用途,将土地分为农用地、建设用地和未利用地。严格限制农用地转为建设用地,控制建设用地总量,对耕地实行特殊保护。前款所称农用地是指直接用于农业生产的土地,包括耕地、林地、草地、农田水利用地、养殖水面等;建设用地是指建造建筑物、构筑物的土地,包括城乡住宅和公共设施用地、工矿用地、交通水利设施用地、旅游用地、军事设施用地等;未利用地是指农用地和建设用地以外的土地。”

国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会2007年8月10日发布实施的《土地利用现状分类》(GB/T21010-2007)将耕地定义为“种植农作物的土地,包括熟地、新开发、复垦、整理地,休闲地(含轮歇地、轮作地);以种植农作物(含蔬菜)为主,间有零星果树、桑树或其他树木的土地;平均每年能保证收获一季的已垦滩地和海涂。耕地中还包括南方宽度<1.0米,北方宽度<2.0米固定的沟、渠、路和地坎(埂);临时种植药材、草皮、花卉、苗木等的耕地,以及其他临时改变用途的耕地。”耕地的二级地类分为水田、水浇地、旱地。水田指用于种植水稻、莲藕等水生农作物的耕地;水浇地指有水源保证和灌溉设施,在一般年景能正常灌溉,种植旱生农作物的耕地;旱地指无灌溉设施,主要靠天然降水种植旱生农作物的耕地。(二)土地生产力、土壤肥力和耕地地力的概念

土壤肥力是土壤供应和协调植物正常生长发育所需养分以及水、气、热的能力,是土壤的基本属性和本质特征。由自然因素形成的土壤所具有的肥力称为自然肥力;由耕作、施肥、灌排、改土等人为因素形成的土壤所具有的肥力称为人为肥力;自然肥力与人为肥力的总和称为有效肥力或经济肥力;由于受环境条件和科学技术水平限制暂不能被植物利用,但在一定条件下可转化为有效的那部分肥力称为潜在肥力。

土地生产力是土地的本质特征,它是在特定的管理制度下,对某种(或一系列)用途的生产能力。对于农业用地,土壤肥力仅仅是形成土地生产力的基础,土壤肥力必须与土地的其他组成要素(如气候、水文等)有机结合才能充分发挥其作用。对于城市用地,土地生产力(效益)主要取决于区位要素,而与土壤肥力几乎没有直接联系。

本书中,耕地地力是指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。它是耕地内在的、基本素质的综合反映。因此,耕地地力也就是耕地各自然要素和人为因素相互作用所表现出来的综合生产能力。

二、耕地地力调查方法

地力调查是地力评价的重要组成部分。调查内容的选择、采样地点的确定与采样点数量的多少,直接关系着总体评价的精确度。熟练掌握布点、采样等调查技术,既能满足地力评价对采样数量、样品代表性的要求,又可减少野外调查、采样的工作量,节省大量的时间和经费。(一)调查原则

1.应用已有成果

新中国成立以来,宁波市于1958年和1979年先后开展了第一次和第二次土壤普查,查清了全市土壤的类型、数量、分布及各种类型土壤的基本性状,形成了一大批成果。这些成果为当前地力调查工作提供了大量的文字、图件及数据资料。尽可能利用已有的成果资料,对高效地开展耕地地力评价工作有着积极作用。

2.应用高新技术

近20年来,随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)等高新技术的迅猛发展,地力调查工作的思路和技术也得到了进一步的优化和拓展。故在目前的调查实施过程中,转变了传统的调查观念,突出信息技术的应用,最大可能地提高调查质量和数据汇总效率,进一步为成果的表达提供新的途径。

3.严格质量控制

为了确保调查质量,在田间调查时,尽可能参考国家或行业标准和技术规范,针对性地实施标准化管理。填写调查表要注意相关名称的规范化,防止同一土壤类型、地形地貌或成土母质出现不同的表述,避免人为因素的影响。(二)调查内容

地力调查内容包括自然属性和社会属性两大类型。自然属性有气候、地形地貌、水文地质、植被等自然成土因素和土壤剖面形态等;社会属性有地理交通条件、农业经济条件、农业生产技术条件等。这些数据的获得,可采用两种方式,一是收集整理和数字化第一、二次土壤普查和近年土地利用调查等现有的成果资料;二是通过野外调查,采集代表性土样,并通过分析检测获得相关数据。(三)调查方法

1.布点方法

样点的数量,直接影响着工作量的大小,而布点的合理性则直接影响着评价的结果。因此,在开展调查之前必须进行样点选择和优化。主要通过综合分析土壤图、农田基础设施建设状况、土壤利用类型、行政区划图等资料生成评价单元图并进行优化布局,以满足评价要求。确定的点位要有代表性、均匀性,并尽可能选取第二次土壤普查时的采样点位。采样点不宜选在住宅周围、路旁、沟渠边等人为干扰较明显的地点。本书中对宁波市耕地地力现状进行了评价,是以2005年宁波市耕地面积和分布为基础,按每500~1000亩采集一个代表土样,共布设采样点5700余个。

2.采样方法

为保证采样质量,采集的样品应具有典型性和代表性。采样时间统一在作物收获后,以避免施肥的影响。采样时,根据图件上标注的点位,向当地农技人员或农户了解点位所在村的农业生产情况,确定具有代表性的田块,并按调查表的内容逐一填写数据信息,如表3-1采样地块基本情况调查表。采用GPS定位,在登记表上填写好取样点的经纬度,精确到0.1″,以便于今后查对和信息化管理。采用“X”法、“S”法或棋盘法,通过使用木铲、不锈钢土钻等工具,随机均匀的采集15个左右的耕层土样,采样深度旱地0~20cm、水田0~15cm,且每个样点的采土部位、深度、数量力求一致,土样上层与下层的比例相同。各样点土壤充分混合后,四分法留取1kg左右,放入统一的样品袋,内外各一张标签。标签主要内容为:样品野外编号、采样深度、采样地点、采样时间和采样人等。如要测土壤容重,另取土样。

三、土壤理化分析方法

土壤理化分析是耕地地力评价的重要手段,也是测土配方施肥的前提。土壤理化分析可测定土壤有效养分含量,然后根据作物对养分的需要,确定施用的肥料种类和数量,全面协调作物营养状况,达到高产、优质、高效的目的,同时减少了化肥的施用,保护了生态环境,因此,土壤理化分析也是构建节约型社会的科学保证。(一)样品制备及保存

从野外采回的土壤样品应及时放在样品盘上,掰成小块,摊成薄层,置于干净整洁的室内通风处自然风干,严禁曝晒,并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染。样品风干时,经常对风干样品进行翻动,同时将大土块捏碎,除去作物根系,以加速干燥。样品风干后,平铺在制样板上,用木棍或塑料棍碾压,并将植物残体等剔除干净。细小已断的植物须根,可采用静电吸附的方法清除。

研磨后的土样按照不同的分析要求过筛,通过2mm孔径尼龙筛的土样可供土壤机械组成、水分、pH、有效磷、速效钾、阳离子交换量、水溶性盐总量、有效态微量元素等项目的测定。未通过2mm孔径尼龙筛的砾石用水冼去黏附的细土,烘干后称重,计算砾石的比例。用四分法分取50g左右的通过2mm孔径的土样,继续碾磨,使之完全通过0.25mm孔径筛,用于有机质、全氮、全磷和金属元素全量等项目的测定。分析微量元素的土样,应注意在采样、风干、研磨、过筛、运输、贮存等诸环节,严禁接触容易造成样品污染的铁、铜等金属器具,以避免污染。

过筛的土样充分混匀后,装入样品瓶中备用。瓶内外各放标签一张,写明编号、采样地点、土壤名称、采样深度、样品粒径、采样日期、采样人及制样时间、制样人等项目。制备好的样品要妥为贮存,避免日晒、高温、潮湿和酸碱等气体的污染。样品按编号有序分类存放,以便查找。分析工作全部结束,分析数据核实无误后,试样一般还应保存三个月至一年,以备查询。少数有价值需要长期保存的样品,须保存于磨口的广口瓶中。(二)检测方法

从宁波市耕地以水田为主来考虑,选择了对水稻产量和品质影响较大的容重、质地、酸碱度、有机质、有效磷、速效钾、阳离子交换量、水溶性盐总量、有效硅、钙、镁、铜和锌等项目进行分析评价。检测方法主要遵照《浙江省标准农田地力调查技术规范》的规定,部分测试方法引用教科书的经典方法,见表3-2。

1.土壤容重

土壤容重指单位体积自然状态土壤(包括孔隙)的干重,单位为克/立方厘米。测定土壤容重的方法为环刀法(图3-1)。此法在野外调查时取样,利用一定容积的环刀切割未搅动的自然状态的土壤,使土壤充满其中,烘干后称量计算单位体积的烘干土壤质量。一般适用于除坚硬和易碎的土壤以外各类土壤容重的测定。一般表层土壤容重做5个平行测定,底层做3个。图3-1 环刀及采样示意图

2.土壤质地

土壤质地指土壤矿质颗粒大小及其组合比例,也就是土壤的粗细、砂黏状况。分析方法目前最常用的为比重计法,其操作较为简便,且适于大批测定。目前我国土壤质地分类采用1930年第二届国际土壤学会上通过的国际制,该制按砂粒(2~0.02mm)、粉粒(0.02~0.002mm)和黏粒(<0.002mm)的质量百分数组合将土壤质地分为四类十二级,如表3-3。

3.土壤含水量

土壤含水量指存在于土壤孔隙中水分。土壤含水量对作物生长十分重要,对降雨产流也起着控制作用。土壤全量分析时,其含量是以干土重为基数计算的,因此要测定土壤含水量。土壤含水量的测定方法有很多,烘干法是目前国际上最常用的标准方法。将土壤样品于105℃±2℃烘至恒重,计算土壤失水重量占烘干土重的百分数,即为土壤含水量。对于有机质含量高的水稻土,由于风干土的吸湿水含量高,测定有效养分时也要测定含水量,进行校正。

4.土壤酸碱度

土壤酸碱度又称“土壤反应”,反映土壤酸性或碱性的程度。主要决定于土壤溶液中氢离子(H+)或氢氧离子(OH-)浓度,通常以pH值表示,pH值等于7为中性;7以下为酸性,数值愈小,酸度愈大;7以上为碱性,数值愈大,碱度愈大。土液中H+的存在形态可分为游离态和交换态两种。由游离态H+所引起的酸度为活性酸度,即水浸pH;由土壤胶体吸附性H+、Al3+被盐溶液交换至溶液中所引起的酸度为交换性酸度,即盐浸pH。一般只测水浸pH,酸性土(pH6.5以下)才有必要测盐浸pH,以计算石灰施用量。pH值的测定方法有电位法和比色法。电位法因精密度较高,且快速、简易而被普遍采用。

5.有机质

土壤有机质是土壤中来源于动植物体的所有有机物质,包括动植物体残体、腐殖质及各种简单的有机物质。测定土壤有机质的方法很多,但应用最为广泛的属油浴加热重铬酸钾氧化—容量法。其特点是可获得较为准确的分析结果而又不需特殊的仪器设备,操作简捷,且不受土样中的碳酸盐的干扰。盐土的有机质测定时可加入少量硫酸银,以避免因氯化物的存在而产生的测定结果偏高的现象。对于水稻土及一些长期渍水的土壤,因土壤中有较多的还原性物质存在,易使结果偏高,故测定时必须采用风干样品。

6.有效磷

在同一土壤上应用不同的测定方法可得到不同的有效磷测定结果,因此土壤有效磷浸提剂的选择应根据土壤性质而定。一般来说,碳酸氢钠法的应用最为广泛,它适用于中性、微酸性和石灰性土壤;而盐酸-氟化铵法在酸性土壤上的应用效果良好。根据宁波土壤性质,对有效磷的测定主要采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法,即Olsen法。研究表明,土壤浸出的磷量与土液比、液温、振荡时间及方式有密切关系。水土比例愈大,振荡频率愈高,振荡时间愈长,浸出的磷量则愈多。为保证浸出的磷与作物吸收的磷有较好的相关性,因此必须严格控制土液比、液温、振荡频率及振荡时间等因素。该法规定土液比为1:20,浸提液温度为(25±1)℃,振荡频率160±10次/分钟,振荡时间为30分钟。

7.速效钾

土壤速效钾包括水溶性钾和交换性钾。土壤交换性钾是指由于静电引力而吸附在土壤胶体表面并能被盐溶液中的阳离子在短时间内交换的那部分钾。土壤速效钾浸出量随浸提剂的不同而异。目前国内外-1最常用的浸提剂为1mol·L乙酸铵,它能将土壤交换性钾和黏土矿物固定(非交换钾)的钾截然分开,且浸出量不因淋洗次数或浸提时间的增加而显著增加。由于离子间交换作用的存在,故须严格规定土液比和振荡时间。该法设定的土液比为1:10,振荡时间为15分钟,而火焰光度法最适合速效钾的测定。

8.有效钙和镁

土壤有效钙和镁包括水溶性钙和镁及交换性钙和镁,与速效钾一-1样,浸提剂为1mol·L乙酸铵,稀释后加拮抗剂氯化锶,采用乙炔-空气火焰的ASS法测定。ASS法是应用原子吸收光谱来进行分析的一种方法。该法具有灵敏度高、干扰较少、选择性好、操作简便、快速、准确性高等优点,能测定近乎所有的金属元素和一些类金属元素。

9.有效硅

植物对硅素的吸收界于大量元素与微量元素之间,故硅被称为中量元素。禾本科植物,尤其是水稻,每千克茎秆中二氧化硅含量可高达130g以上,对硅的吸收甚至大于氮磷钾的吸收量。土壤有效硅含量采用pH4.0乙酸-乙酸钠浸提、硅钼蓝比色法测定。

10.阳离子交换量

阳离子交换量简称“交换量”,指一定量的土壤吸附交换性阳离子的总量。通常用pH值7时每千克干土所吸附阳离子的厘摩数表示-1(cmol·kg土)。目前,中性乙酸铵法是最普遍采用的常规分析方法。

11.水溶性盐总量

土壤水溶性盐的测定主要分为两步:即水溶性盐的浸提和水溶性盐总量的测定。

浸提时土液比和振荡时间对土壤水溶性盐的测定结果都有一定的影响。宁波采用的土液比为1:5,振荡时间15分钟。

测定水溶性盐总量的方法有电导法和质量法。由于电导法简便、快速,适合批量分析,故多采用。土壤中水溶性盐属强电解质,其溶液导电能力的强弱称为电导率。在一定浓度范围内,溶液的含盐量与电导率呈正相关。因此,土壤浸出液的电导率数值能反映土壤含盐量的高低,但不能反映混合盐的组成。如果土壤溶液中几种盐类彼此间的比值比较固定时,则用电导率值测定总盐分浓度的高低是相当准确的。土壤浸出液的电导率可用电导仪测定,然后通过盐度电导曲线来求得土壤全盐量。不同地区不同盐分类型的盐度电导曲线(y=bx+a)是不同的,可用质量法测得的土壤含盐量与对应的电导率作线性回归分析求得。

12.有效铜、锌

土壤有效态铜包括水溶态铜和交换态铜。水溶态铜主要是有机酸所形成的可溶络合物,含量甚微。交换态铜是土壤胶体所吸附的铜离-1子和含铜的配合离子。酸性和中性土壤常用0.1mol·L盐酸溶液浸提,而石灰性土壤用DTPA溶液浸提。

土壤中的水溶态锌和交换态锌之和统称为有效态锌。土壤有效锌-1的浸提方法与土壤有效铜相同,酸性和中性土壤常用0.1mol·L盐酸溶液浸提,而石灰性土壤用DTPA溶液浸提。-1

由于0.1mol·L盐酸或DTPA浸提是一个非平衡体系,所以土样的粉碎程度、振荡时间、振荡强度、提取液的酸度、提取温度等提取条件必须标准化,否则测定的结果没有可比性。DTPA提取液的pH值应控制在7.30,为了准确控制提取液的酸度,在调节溶液pH时使用酸度计校准。

土壤微量元素的测定方法有很多,目前,应用较为普遍的应属ASS法。宁波土壤有效铜、锌测定即采用此分析方法。(三)检测质量控制

为保证土壤肥料评价结果的真实性和有效性,对检测质量的控制尤为重要,要把影响因素控制在容许限度内,使检测结果达到给定的置信水平下的精密度和准确度。检测质量控制主要体现在两个方面,即实验室内检测质量控制和实验室间检测质量控制。实验室内检测质量控制的主要内容包括:加强样品管理,严防样品在制样、贮存、检测过程中错样、漏样、不均匀、不符合粒径要求、污染及损坏等,以确保样品的唯一性、均匀性、真实性、代表性、完整性;选择适宜的、统一的、科学的检测方法,应尽可能与第二次土壤普查时所用方法一致,确保检测结果的可比性;严格执行标准或规程,操作规范;改善检测环境,加强对易造成检测结果误差的环境条件的控制;加强计量管理,确保仪器设备的准确性;通过采用平行测定及添加标准样或参比样的方法,尽量确保检测结果的准确性及精密度。实验室间的质量控制是一种外部质量控制,通过采用发放标准物质的方法,可消除系统误差,保证各县(市、区)实验室间数据的可比性,是一种有效的质量控制方法。

四、耕地地力评价方法

耕地地力评价大体可分为以气候要素为主的潜力评价和以土壤要素为主的潜力评价两个方面。在宁波市的区域范围内,气候要素相对一致,所以可根据所在地的地形地貌、成土母质、土壤理化性状、农田基础设施等土壤要素相互作用表现出来的综合特征来进行评价。耕地地力评价的实质是对耕地生产力高低的鉴定。

综合指数法是耕地地力评价的一种表达方法,也是当前土壤质量评价体系中最常用的方法之一。它采用耕地自然要素评价的指数来表示,其关系式为:

IFI=钞(Fi×Ci)

式中IFI——耕地地力综合指数(Integrated Fertility Index);

Fi——第i个评价因子的隶属度(或生产能力赋值);

Ci——第i个评价因子的组合权重。

根据IFI的大小及其组成,除可了解耕地地力的高低外,还可揭示影响耕地地力的障碍因素及其影响程度。采用合适的方法,也可将IFI值转换为单位面积产量,以便直观地反映耕地地力情况。(一)技术流程

耕地地力评价应充分考虑被评价地区的特殊情况,立足于研究区域的背景资料,确定该区域存在的主要问题,尽可能做到有的放矢。根据国内外的大量相关项目和研究,并结合当前宁波市资料和数据的现状,采用以下步骤开展耕地地力评价:

第一步:利用3S技术,收集整理包括第二次土壤普查成果相关历史数据资料和近年实施测土配方施肥项目获取的数据资料,采用各种方法和技术手段,建立以县(市、区)为单位的耕地资源基础数据库然后交市级审核汇总。

第二步:从国家和省级耕地地力评价指标体系中,结合宁波实际,选择宁波的耕地地力评价指标。

第三步:利用已经数字化的宁波土壤图和土地利用现状图,确定评价单元。

第四步:建立市域耕地资源管理信息系统。按照统一的规范要求,将相关的图件资料和数据资料数字化建立数据库,并将空间数据库和属性数据库建立连接,用相应的平台软件进行管理。

第五步:对每个评价因素进行赋值、标准化和计算每个因素的权重。不同性质的数据,赋值的方法也不同。数据标准化主要采用隶属函数法,并结合层次分析法确定每个因素的权重。

第六步:进行综合评价并纳入浙江省耕地地力等级体系中。

为了更清晰地表述,概括耕地地力评价技术流程如下图(见图3-2)。图3-2 耕地地力评价技术流程图(二)选择评价指标的原则

耕地地力评价实质是评价地形、土壤理化性状等自然要素对农作物生长限制程度的强弱。评价指标的选取直接关系着评价结果的客观性和准确性,在总体评价中起着关键作用。因此,在建立耕地地力评价体系时,必须遵循下列原则,从耕地地力评价因子总集(见表3-4)中选取评价指标。

1.主导性原则

在各种土壤特性中,有些特性起着主导作用,而其他性质因其变化而变化。因此,所选的指标应是对耕地地力影响较大的因子,且指标之间相关程度较小。若将主导因素作为诊断指标,将有效地避免重复计算造成的不便。一般情况下,在土壤物理指标中,土壤黏粒含量是主要指标,决定着质地、剖面结构、容重、空隙状况等性质;在土壤化学指标中,pH值和有机质是主导性指标,pH值决定着作物生长的好坏和土壤微量元素的有效性,而有机质则决定着土壤的氮、磷、钾等养分含量及阳离子交换量等。通过采用相关分析、主成分分析等数学方法研究显示,土壤有机质含量与全氮含量和阳离子交换量之间呈显著性正相关。因此,土壤有机质可作为主导性评价指标参与评价。

2.生产性原则

根据农业生产实践,选取与土壤生产性能密切相关的评价指标。由于不同作物对生态的要求不尽相同,即同一因素对不同作物生长发育的影响程度不同,表现出其所选的评价指标也不同。因此,需根据具体作物对生态的要求来确定评价指标。

3.综合性原则

土壤是由各自然要素组成的自然综合体。因此,建立评价体系时应从整体出发,综合考虑土壤的诸多基本特性,而非着眼于个别因素。单一土壤特性在评价体系中的作用是十分有限的,通常须将多个变量转化为统一的指标体系,以便通过不同层次指标的有机组合来更好地体现影响因子的多元性。一般说来,可从土壤属性、环境条件和农田排灌条件三方面来选择评价指标,但以土壤属性为主。

4.空间变异性原则

为能较好地反映土壤质量的空间变化,并区分出不同土壤类型,所选指标必须是在空间上的变异性良好且具有突变阈值的土壤特性。例如,坡度、质地、土层厚度、pH、盐渍化程度等均为空间变异较大的土地质量影响因子。

5.稳定性原则

不同土壤特性其变化的时间尺度是不相同的,为保证评价结果在一段时期内有效,必须选择相对稳定的土壤性状作为评价指标。选择易变的土壤性状,会使划分的等级处于不断变化之中,而失去了评价的意义,故易变的因子基本上不处于考虑范畴之内。一般说来,土壤性质随时间的可变性可通过特征响应时间(Characteristic Response Time, CRT)来表示,即当外界环境条件变化时,某一土壤性质达到准平衡态所需要的时间。CRT>10年的土壤性质具有一定的稳定性,而CRT<10年的被认为是相对易变的,故所选指标必须满足CRT>10年。但在诸多评价体系中,所选的评价指标主要为介于两个极端之间的中等稳定性的土壤特性,如容重、有机质、总氮、速效氮、总磷、有效磷、速效钾等。这些特性之间具有一定的相关性,故可以选择些易于检测且差异性明显的特性作为评价指标。其中,有效磷虽易变,但其变化规律明显,且与土壤肥力、熟化程度及耕作方式关系密切,较全磷更能反映土壤的供磷能力,因此仍应作为参评指标。

6.区域性原则

因不同作物对土壤和自然环境条件的要求不同,土壤适应性程度无法用同一尺度来衡量,故其评价指标应根据不同地区、不同土壤类型、不同利用方式和不同土壤功能来制定。且在分级赋值和权重确定等方面也必须体现不同区域的土壤特征。

7.最小数据集原则

因可选用的评价指标的繁复性,且生产上应用性较差,为简化评价体系,可采用土壤参数的最小数据集(Minimum Data Set, MDS)原则。MDS中的各个指标必须易于测定且重现性良好。MDS可包括土壤物理、化学和生物三方面表征土壤状况的最低数量的指标。其中,有关土壤化学的数据较多,而土壤物理的数据较少,土壤生物的数据则更为鲜见。土壤物理指标因其具有较好的稳定性,在评价体系中起着重要的作用。常见的土壤物理指标有土层深度、耕层厚度、质地、结构、容重等。(三)确定评价单元

评价单元是由具有专门特征的耕地构成因素组成的综合体,是耕地地力评价的基础。确定评价单元的方法有几种,一是以土壤图为基础,将农业生产影响一致的土壤类型组合成为一个评价单元;二是以土地利用现状图为基础确定评价单元;三是采用网格法确定评价单元。但上述方法各有利弊,故当前调查采用比例尺均为1:5万的土壤图与土地利用现状图(或基本农田保护区划图)叠加产生图斑的方法确定评价单元。经过多种图件叠加形成的评价单元,同一评价单元内土壤类型相同、土地利用类型相同,评价单元空间界限及行政隶属关系明确,便于农业结构调整规划及耕地利用与管理。(四)评价单元获取数据

评价单元图的每个图斑都必须有参与评价指标的属性数据。根据不同类型数据的特点,可采用以下几种途径为评价单元获取数据:(1)对于点分布图,先进行插值形成栅格图,与评价单元图叠加后采用加权统计的方法为评价单元赋值。如土壤速效钾点位图、有效磷点位图等。(2)对于矢量图,直接与评价单元图叠加,再采用加权统计的方法为评价单元赋值。如土壤质地、容重等较稳定的土壤理化性状,可用全市范围内同一个土种的平均值作为评价单元赋值。(3)对于等值线图,先采用地面高程模型生成栅格图,再与评价单元图叠加后采用分区统计的方法为评价单元赋值。如等高线、积温、降雨等。(五)计算单因素评价评语

1.特尔菲法

特尔斐法又称专家打分法,是美国兰德公司(Remington Rand)于1964年首先提出的,它是一种客观的综合多数专家经验与主观判断的技巧,可以用于各种领域的决策和判断过程。该法关键在于它能对大量非技术性的无法定量分析的要素作出概率估算,并充分发挥专家对问题的独立看法,通过归纳、反馈,逐步收缩、集中,使分散的评估意见逐次收敛,最终产生评价与判断。

2.隶属函数及隶属度

评价指标是连续渐变的,也就是模糊的,其等级的划分是人为的,不存在明确的界限。因此,通过模糊评价法可使大量定性指标转化为定量的表达。

评价指标可分为两种类型:一类是连续型指标,通常用数值表示,大多数土壤特性属于连续型变量;另一类是离散型指标,通常用文字表示,如土壤母质、土体构型等。对离散型指标可采用特尔斐法直接给出相应的隶属度;而对连续型指标需采用特尔斐法与隶属函数法结合的方法确定其隶属函数,并将各评价因子的值代入隶属函数,计算相应的隶属度。(六)计算单因素权重

权重是指评价因子对评价对象的影响程度或贡献率。由于各评价指标在耕地地力中的作用和地位不同,以致其对地力的影响程度也各不一样。如何确定各单因素指标的权重系数,这是整个评价体系中的一个关键问题。目前确定权重系数的应用较为广泛的方法为层次分析法(the Analytical Hierarchy Process, A HP),该法是著名运筹学家Saaty在20世纪70年代提出的。它将决策分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。AHP法将复杂问题的各个因素划分为相互联系的有序层次,使之条理化,然后客观地判断每一层次各因素的相对重要性,并确定其权重值加以排序。A HP法的具体步骤是:首先建立层次结构模型。在深入分析实际问题的基础上,将有关的各因素按不同属性自上而下的分解为目标层、准则层、指标层、方案层、措施层等,用框图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系;然后构造比较矩阵,计算各单因素的权重值。采用和积法计算出各矩阵的最大特征值λmax及对应的特征向量W,并用一致性指数CR进行一致性收敛判断(检验)。当CR<0.1时,认为比较矩阵的不一致程度在容许范围之内,否则必须重新调整矩阵的元素取值。

五、宁波市耕地地力评价指标体系的建立

2008年浙江省开展标准农田地力调查和分等定级时,浙江省土肥站制定了《浙江省标准农田地力调查与分等定级技术规范》,其中确定的标准农田地力评价指标体系在省内耕地地力评价工作中被广泛采用。考虑到要将宁波市耕地地力评价结果纳入浙江省耕地地力等级体系,因此,近年的宁波市耕地地力评价也沿用了省定的地力评价指标体系。即首先选取地貌类型、坡度、冬季地下水位、地表砾石度、剖面构型、耕层厚度、耕层质地、容重、pH值、阳离子交换量、水溶性盐总量、有机质、有效磷、速效钾、排涝(或抗旱)能力等15个因子作为耕地地力评价指标;然后根据各指标等级状况,确定不同水平分值,最好的为1,最差的为0.1(表3-5);再根据各指标对地力的影响程度确定其权重,各指标权重总和为1.0(表3-6)。

在评价指标等级确定中,根据指标值变化与耕地质量变化的关系,将指标值划分为若干个等级,一般划分为3—5级。为了使各指标间有可比性,再对划分的指标等级赋予分数。耕地地力指标分值是根据评价指标的级别确定的对于耕地质量而言的分数,其值越大,说明该农田的质量越好;其值越小,则质量越差。评价指标在数值上的变化,可用来反映其质量上的差异。倡相关单位参见表3-6。

应用加法与乘法结合模型,计算各评价单元的生产性能综合指数;应用等距法确定耕地地力综合指数分级方案,将宁波市耕地质量评定为三等六级,其中,一、二级为一等田;三、四级为二等田;五、六级为三等田。根据各评价单元的各指标权重和生产能力分值,将计算得出生产性能综合指数套入耕地地力分级表(表3-7),即可得出评价单元地力等级状况。

土壤主要障碍因子是指影响农作物正常生长,导致单位面积产量明显下降的生产能力限制因子,如农田地下水位高、排水不.,或耕层中微量元素缺乏,或农田耕层瘠薄、有机质含量低,或土壤酸化、盐渍化比较严重,或土壤污染,或土壤污染,或土体构型中因砂砾、黏塥、漂洗、腐泥等障碍层导致漏水漏肥或渍水等。若评价单元存在土壤主要障碍因子,降一个等级。

第二节 耕地地力演变及其评价

随着宁波农业耕作制度、种植利用目标、农用肥料结构和农产品生产格局的改变,耕地地力也发生着变化。鉴此,本书在结合20世纪50年代末的第一次土壤普查和80年代初期的第二次土壤普查等相关资料的基础上,利用宁波市2007—2010年间的5700多个区域性土壤样本的调查分析数据,根据第三章建立的耕地地力评价指标体系,从时空两个层面上对宁波耕地地力现状及其变化作出评估,以期为宁波耕地地力培育与利用管理提供依据。

一、土壤有机质

土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳的有机物质,包括土壤中各种动、植物残体,微生物体及其分解和合成的各种有机物质。有机质是土壤固相中最活跃的部分,对土壤性质和植物生长有多方面的作用,不仅能提供作物生长所需的各种营养元素,而且通过影响土壤物理、化学和生物学性质而改善土壤肥力特性。气候条件、地理差异、土壤类型、耕作制度、施肥方法等诸多因素都将影响土壤有机质积累和周转。因此土壤有机质含量是土壤肥力的重要指标之一,在一定程度上决定了土壤肥力水平。(一)耕地土壤有机质现状

1.总体评述

对全市耕地5704个代表土样分析统计结果表明,土壤有机质平

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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