本文關(guān)鍵詞：黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第 25 卷 第 7 期 2009 年 7月

農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) Transactions of the CSAE

Vol.25 No.7 Jul. 2009

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黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)
雷國(guó)平，代 路，宋 戈
（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱

150030） 摘 要：黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)黑土的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。該文在已有研究的基礎(chǔ)上，從宏觀和中觀 角度，以黑龍江的嫩江縣、克山縣、五大連池市和海倫市作為研究的評(píng)價(jià)區(qū)；依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，主要運(yùn)用分 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比例法、德?tīng)栰撤ê湍：C合評(píng)價(jià)法，綜合考慮影響黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的因素，結(jié)合評(píng)價(jià)區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境的 現(xiàn)狀，構(gòu)建了黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，該體系從土壤侵蝕、土壤污染和土壤肥力退化三大評(píng)價(jià) 因子共 13 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，對(duì) 4 個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)的土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)與比較。結(jié)果表明，目前黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生 態(tài)環(huán)境質(zhì)量存在一定差異，嫩江縣、五大連池市、克山縣為中等偏差，海倫市則為較差，最后從土地管理、工程措施、 農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)三方面提出針對(duì)性措施。 關(guān)鍵詞：土壤，生態(tài)，環(huán)境質(zhì)量，黑土，黑龍江省 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.07.044 中圖分類號(hào)：X825 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-6819(2009)-7-0243-06 雷國(guó)平，代 路，宋 戈. 黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(7)：243－248. Lei Guoping, Dai Lu, Song Ge. Evaluation of soil ecological environment quality of typical black soils in Heilongjiang Province[J]. Transactions of the CSAE, 2009,25(7)：243－248.(in Chinese with English abstract)

0

引

言?

的“破皮黃” ，按現(xiàn)時(shí)每年平均減少 0.3～1.0 cm 計(jì)算， 再過(guò) 20～50 a，黑土區(qū)將不復(fù)存在[3]。

黑土有機(jī)質(zhì)含量大約是黃土的十倍，是肥力最高、 最適宜農(nóng)耕的土地。黑土在世界上僅有三大塊，除美國(guó) 密西西比河流域和烏克蘭大平原外，中國(guó)黑土區(qū)主要分 布在東北，其中以黑龍江省為主。黑龍江省黑土主要分 布在中北部，在濱北及濱長(zhǎng)鐵路線兩側(cè)，北至黑龍江右 岸，南界由雙城，五常一帶延伸到吉林�。▓D 1）[1]，黑 土主要分布總面積大約有 4 824 727 hm2。黑龍江省黑土 占黑龍江省總耕地面積的 31.24%[2]，是中國(guó)的重要商品 糧生產(chǎn)基地和糧食戰(zhàn)略后備基地，自古以來(lái)就有“谷物 倉(cāng)庫(kù)”之稱。處于此地帶的黑土同樣也因土壤肥沃，腐 殖質(zhì)深厚，有機(jī)質(zhì)含量高，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)好等得天獨(dú)厚的自 然優(yōu)勢(shì)而成為重要的農(nóng)業(yè)土壤，是寶貴的土地資源。新 中國(guó)成立以來(lái)，黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量受自然因素、 社會(huì)因素、生態(tài)因素、自然災(zāi)害、管理因素、技術(shù)等因 素的影響，水土流失日趨嚴(yán)重，發(fā)展速度十分驚人，水 土流失面積已由 20 世紀(jì) 50 年代初期的 2.46 萬(wàn) km2，增 加到 1998 年的 4.47 萬(wàn) km2。據(jù) 1999 年全國(guó)第二次土壤 侵蝕遙感調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，水土流失面積已達(dá) 7.43 萬(wàn) km2， 占黑土區(qū)總面積的 36.7%。同時(shí)，長(zhǎng)期的水土流失和掠奪 式經(jīng)營(yíng)等人為的干擾已經(jīng)使黑土層越來(lái)越薄，黑土層已 由開(kāi)墾之初的 50～100 cm 減至 10～20 cm，有的農(nóng)田高 處，黑土層已全部流失，露出黃土母質(zhì)，被稱為不打糧
收稿日期：2008-10-21 修訂日期：2009-04-08

Fig.1

圖1 黑龍江省黑土分布格局 Black soils distribution map in Heilongjiang Province

基金項(xiàng)目： 黑龍江省耕地及后備資源調(diào)查與潛力評(píng)價(jià)與黑龍江省青年學(xué)術(shù)骨 干項(xiàng)目（1154G45）及黑龍江省黑土實(shí)驗(yàn)室資助 作者簡(jiǎn)介：雷國(guó)平（1963－） ，男，黑龍江人，院長(zhǎng)，博士生導(dǎo)師，中國(guó)農(nóng) 業(yè)工程學(xué)會(huì)會(huì)員（E041200358S） ，主要研究方向：土地利用。哈爾濱 北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，150030。Email: guopinglei@126.com 東

目前，黑龍江省有 60%以上的耕地存在不同程度的 水土流失，黑土區(qū)坡耕地每年流失 6～7 mm 厚的表層黑 土，全省共有 104.73 萬(wàn) hm2 坡耕地表層黑土流失殆盡。 20 世紀(jì) 60 年代水土流失面積是 500 萬(wàn) hm2，到了 20 世 紀(jì) 80 年代就達(dá)到了 133 萬(wàn)多 hm2，20 年增加了近兩倍。

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另外，全省目前有 10 萬(wàn)多條大型侵蝕溝，吞占耕地 7 萬(wàn) 多 hm2。全省坡耕地每年跑水總量是 37～40 億 m3，這是 造成崗地旱、洼地澇的重要因素；跑土總量是 2 ～ 3 億 m3，相當(dāng)于全省每年農(nóng)田水利基本建設(shè)完成的土方總 量；黑龍江省每年流失掉的土壤氮磷鉀養(yǎng)份折合成標(biāo)準(zhǔn) 噸化肥達(dá) 500～600 萬(wàn) t，相當(dāng)于 5 個(gè)年產(chǎn)百萬(wàn)噸的大慶 化肥廠一年的生產(chǎn)總和；每年因水土流失少收糧食 20～ 25 億 kg[4]。這樣發(fā)展下去，黑龍江省很有可能變成寸草 難生的第二黃土高原。因此關(guān)注和保護(hù)寶貴黑土已經(jīng)迫 在眉睫。學(xué)者對(duì)黑土土壤生態(tài)環(huán)境的研究大致可分為兩 大類，一部分學(xué)者大多通過(guò)測(cè)量衡量土壤生態(tài)環(huán)境某一 個(gè)體系中的某些指標(biāo)，反映黑土地物理、化學(xué)和肥力性 質(zhì)上的變化，從而反映黑土土壤生態(tài)環(huán)境；另一部分學(xué) 者則通過(guò)土壤生態(tài)環(huán)境變化表現(xiàn)出來(lái)的外部特征來(lái)研究 土壤生態(tài)環(huán)境變化。本文主要從宏觀和中觀角度綜合考 慮影響黑土土壤生態(tài)環(huán)境的因素，采取適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)黑 土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，找出黑土土壤生態(tài)惡 化的根源，以便有針對(duì)性的解決問(wèn)題，這是中國(guó)人民生 存的基本需要，是保證糧食安全的需要，是人多地少國(guó) 情的需要，是國(guó)家長(zhǎng)治久安的基本需要。

60%； 全磷下降了 16%～24%； 土壤供肥、 供水能力減弱， [3] 土壤養(yǎng)分庫(kù)容不斷降低 。 海倫市位于黑龍江省的中部，位于北緯 46° 58' ～ 47° 52' ，東經(jīng) 126° 14' ～127° 45' ，全境總面積 4 546 km2， 海拔為 147～471 m， 一般為 200 m， 年平均氣溫為 1.5℃， 年 降 水 量 550 mm[8] 。 水 土 流 失 面 積 已 經(jīng) 達(dá) 到 16.47 萬(wàn) hm2，占總土地面積的 35.3%。腐殖質(zhì)層厚度漸趨淺 薄，自然黑土腐殖質(zhì)層厚度一般多在 30～70 cm 之間， 小于 30 cm 的比較少見(jiàn)。目前由于多年耕種和土壤侵蝕 的發(fā)展，第 2 次普查結(jié)果已有近 40%的面積腐殖質(zhì)層厚 度不足 30 cm，黑土層已漸淺薄[9,10]。

2
2.1

黑土生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建
評(píng)價(jià)因子和指標(biāo)的確定

1

研究區(qū)概況

本文選取最具代表性的嫩江縣、克山縣、五大連池 市和海倫市 4 個(gè)區(qū)縣作為評(píng)價(jià)區(qū)，對(duì)此地域的黑土土壤 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量做出評(píng)價(jià)（如圖 1） 。評(píng)價(jià)區(qū)黑土的干燥度 ≤1，氣候比較濕潤(rùn)，年降雨量一般是 450～550 mm 左 右，絕大部分集中于暖季，年平均氣溫為 0～6.7℃。評(píng) 價(jià)區(qū)的地形大部分是在現(xiàn)代新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中間歇上升并受 不同程度切割的高平原、臺(tái)地和階地地貌，地勢(shì)平緩遼 闊。目前評(píng)價(jià)區(qū)多開(kāi)墾為農(nóng)田，地表覆蓋物多為農(nóng)作物 植株。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，黑龍江省黑土區(qū)已經(jīng)成為著名 的商品糧基地和黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，對(duì)于糧食安全和 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定有著重要的作用[5]。 嫩江縣位于北緯 48° 43' ～ 51° 00' ，東經(jīng) 124° 45' ～ 2 126° 50'，全境總面積 15 107 km ，年平均氣溫為 1～2℃， 年降水量平均為 450～550 mm。土壤污染是嫩江縣土壤 生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。據(jù)省農(nóng)業(yè)科學(xué)院測(cè)定，污染 區(qū)小麥、玉米、大豆等殘留 666 檢出率達(dá) 95%～100%， 蔬菜中有機(jī)氯殘留檢出率達(dá) 100%。 克山縣位于北緯 47° 51' ～ 48° 34' ，東經(jīng) 125° 11' ～ 126° 8' ，全境總面積 3 053 km2，年平均氣溫為 1.1℃，年 降水量平均為 497.8 mm[6]。克山縣土壤生態(tài)環(huán)境惡化主 要由于土壤侵蝕。據(jù)有關(guān)研究表明，克山縣 1995 年土壤 侵 蝕 面 積 為 2 010.92 km2 ， 2000 年 土 壤 侵 蝕 面 積 2 090.22 km2，增加了 89.3 km2[7]。 五大連池市位于北緯 48° 30' ～48° 50' ，東經(jīng) 126° 00' 2 ～126° 25' ， 全境總面積 7 050 km ， 平均海拔 250～300 m， 年平均氣溫為 1～2℃，全年降水平均在 468 mm。土壤肥 力退化是五大連池市土壤環(huán)境惡化的主要原因。據(jù)監(jiān) 測(cè)，由于重種輕養(yǎng)、重化肥輕有機(jī)肥，黑土耕層有機(jī)質(zhì) 仍在以平均每年 0.1% 的速度下降。全氮下降了 30% ～

黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的影響因素既為評(píng)價(jià)因 子。根據(jù)黑龍江省黑土生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)分析 識(shí)別，篩選其中 3 類評(píng)價(jià)因子，分別為土壤侵蝕（a） ， 土壤污染（b）和土壤肥力退化（c） ，并選擇 13 個(gè)評(píng)價(jià)指 標(biāo)，將評(píng)價(jià)因子根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》分為優(yōu)、良、 中、差、劣 5 個(gè)級(jí)別，評(píng)價(jià)因子經(jīng)具體分級(jí)就形成了評(píng) 價(jià)的指標(biāo)體系。若用 M 代表評(píng)價(jià)因子，那么 Mi 為評(píng)價(jià)指 標(biāo)， Mij 為指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值， 其中 M∈{a、 b、 c }， i∈[1,3]， j∈[1,5]，且在標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)中，Mij 是兩種走向，一種為 Mij ＞Mi(j+1)，另一種為 Mij＜Mi(j+1) [11]。指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)情 況見(jiàn)表 1[12]。
Table 1
指 標(biāo) Ⅰ a 1： 年均降水量/mm (400,450] a 2： 坡度/(°) a 3： 植被覆蓋度/% b 1： 鋅 Zn/mg·kg-1 b 2： 銅 Cu/mg·kg-1 b 3： 鉛 Pb/mg·kg-1 b 4： 鎘 Cd/mg·kg-1 c1： 有機(jī)質(zhì)/g·kg-1 c2： 全氮/g·kg-1 c3： 全磷/g·kg-1 c4： 速效磷/mg·kg-1 c5： 速效鉀/mg·kg c6： pH 值
-1

表 1 指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) Indicators and grading standards
分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) Ⅱ (450,500] (5,7] (40,60] Ⅲ (500,550] (7,10] (20,40] Ⅳ (550,600] (10,15] (10,20] (34.6,51.9] (0.16,0.24] Ⅴ ＞600 ＞15 ≤10 ＞51.9 ＞0.24

(3,5] (60,80]

≤82.59 (82.59,97.9] (97.9,195.8] (195.8,293.7] ＞293.7 ≤15.83 (15.83,17.3] (17.3,34.6] ≤0.061 (0.061,0.08] (0.08,0.16] ＞46.4 ＞3.91 ＞1.0 ＞30 ＞200 7.0 (40.6,46.4] (3.45,3.91] (0.7,1.0] (20,30] (150,200] (6.0,6.5] (34.8,40.6] (2.97,3.45] (0.6,0.7] (10,20] (110,150] (5.5,6.0] ≤12.14 (12.14,13.76] (13.76,27.52] (27.52,41.28] ＞41.28 (29.0,34.8] (14.5,34.8] (2.53,2.97] (1.38,2.53] (0.5,0.6] (5,10] (80,110] (5.0,5.5] ≤0.5 ≤5 ≤80 ≤5.0

本文在已有研究的基礎(chǔ)上，綜合各指標(biāo)實(shí)測(cè)值，從 宏觀和中觀的角度，對(duì) 4 個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì) 量進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。土壤樣品于 2002 年 5 月采自黑龍江 省嫩江市（115 個(gè)樣點(diǎn)） 、五大連池市（75 個(gè)樣點(diǎn)） 、克 [6,13] [10,13-15] 山縣（83 個(gè)樣點(diǎn)） 和海倫市（75 個(gè)樣點(diǎn)） ，采 樣深度為 0～20 cm，每個(gè)樣點(diǎn)均采用 GPS 進(jìn)行野外定 位。土壤全量鋅、銅、鉛和鎘的測(cè)定采用王水-高氯酸消 化-原子吸收分光光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷采用 元素分析儀（Elementar verio III，德國(guó)）測(cè)定；pH 值采

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雷國(guó)平等：黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

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用電位法測(cè)定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法 測(cè)定；速效鉀采用 NH4Ac 浸提，火焰光度法測(cè)定[16]。評(píng) 價(jià)區(qū)各指標(biāo)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表 2。
表2 2002 年嫩江縣、五大連池市、克山縣和海倫市 的指標(biāo)實(shí)測(cè)值 Table 2 Measured values of index in Nenjiang county, Wudalianchi city, Keshan county and Hailun city in 2002
采樣區(qū) 指標(biāo) 嫩江縣 a1：年均降水量/mm a2：坡度/(°) a3：植被覆蓋度/% b1：鋅 Zn/mg·kg-1 b2：銅 Cu/mg·kg-1 b3：鉛 Pb/mg·kg-1 b4：鎘 Cd/mg·kg-1 c1：有機(jī)質(zhì)/g·kg-1 c2：全氮/g·kg-1 c3：全磷/g·kg-1 c4：速效磷/mg·kg-1 c5：速效鉀/mg·kg-1 c6：pH 值 500 5 31.7 49.51 20.66 18.28 0.097 59.56 3.15 2.27 24.71 220.68 5.87 五大連池市 468 6 31.9 42.95 18.89 15.79 0.110 58.72 3.15 2.35 25.52 199.72 5.60 克山縣 497.8 7 30.8 49.74 24.56 14.64 0.107 44.16 2.48 1.48 24.72 208.67 6.14 海倫市 550 7 28.5 103.2 15.5 22.1 0.32 50.64 2.56 0.61 9.45 229.8 6.80

2.3

隸屬度的計(jì)算 鑒于土壤生態(tài)環(huán)境與其組成要素（即評(píng)價(jià)因子）成 正相關(guān)關(guān)系，故采用線性函數(shù)為隸屬度函數(shù)，即

1 x=x1 ? ? ? x ? x0 x 0 <x<x1 ? x1 ? x 0 ? Rm ? y ? ? ? x2 ? x x1<x<x 2 ? x 2 ? x1 ? ? x ? x 0 ,x ? x 2 ? 0 該方法分別計(jì)算每個(gè)指標(biāo)在每一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下的隸屬 度，進(jìn)而得到隸屬度模糊矩陣 Rm。其中，m∈[a,b,c]，x 為各指標(biāo)實(shí)測(cè)值， x1 分別為規(guī)定的各指標(biāo)的 5 個(gè)級(jí)別的標(biāo) 準(zhǔn)數(shù)值， x0 和 x2 是與 x1 相鄰的 2 個(gè)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)值， Rm （即 y 值） 是實(shí)測(cè)指標(biāo) x 對(duì)應(yīng)于 x1 所規(guī)定的那一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的隸 屬度。由此，可計(jì)算出各指標(biāo)實(shí)際值的隸屬度，并得到 隸屬度模糊矩陣： 嫩江：

2.2

指標(biāo)權(quán)重的確定 各評(píng)價(jià)因子對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度是不同 的，在評(píng)價(jià)中必須確定各指標(biāo)的權(quán)重值。為減少人為因 素的干擾，在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比例法，即 采用各指標(biāo)的 5 個(gè)級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的平均值為基準(zhǔn)值 Sl， 且 有 Sl =

1 5

?M
j ?1

5

ij

。假設(shè)實(shí)際指標(biāo)為 xl，當(dāng) Mij＞Mi(j+1)時(shí)，

Sl xl 取 Wl = x ；當(dāng) Mij＜Mi(j+1)時(shí)，取 Wl = S ，將 Wl 歸一化 l l
后得到各指標(biāo)的權(quán)重 Kl =

Wl

?W
l ?1

n

，其中 l∈[1,n]。
l

0 0? 0.194 0 0? ?； 0.328 0 0? ? 0.213 0 0? 0 0 0 ? 1 ? 0 0 . 375 0 . 625 0 ? ? 1 0 0 0 Rc? ? 0 0 ?0.472 0.528 ? 1 0 0 0 ? 0 0.74 0.26 ? ? 0 五大連池： 0

0 ? 0 ? Ra ? ? 0 1 ? ?0.31 0 0 ?1 ?0 0.806 Rb ? ? ?0 0.672 ? ?0 0.788

1 0 0 ? 0 0 0 ? ?； 0.585 0.415 0.69? ?

0? ? 0? 0? ? 0? 0? ? 0? ?

Kl 則為評(píng)價(jià)因子各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過(guò)計(jì)算便可 得到各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重集， 即： Ka=(Ka1, Ka2, Ka3)； Kb=(Kb1, Kb2, Kb3, Kb4) ；Kc =(Kc1, Kc2, Kc3, Kc4, Kc5, Kc6)。 經(jīng)計(jì)算可求得 4 個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重集： 嫩江： Ka =(0.34， 0.21， 0.45)； Kb =(0.12， 0.28， 0.31， 0.29)； Kc =(0.14，0.23，0.08，0.15，0.14，0.26) 五大連池： Ka =(0.31， 0.25， 0.44)； Kb =(0.11， 0.27， 0.28， 0.34)； Kc =(0.14，0.23，0.07，0.14，0.15，0.27) 克山： Ka =(0.31， 0.27， 0.42)； Kb =(0.12， 0.33， 0.24， 0.31)； Kc =(0.17，0.25，0.1，0.13，0.13，0.22) 海倫： Ka =(0.32， 0.25， 0.43)； Kb =(0.14， 0.12， 0.21， 0.53)； Kc =(0.11，0.19，0.19，0.26，0.10，0.15)

0 0? ?0 0.64 0.36 ? R a ? ?0 0.5 0.5 0 0? ?； ? 0 0.595 0.405 0? ?0 ?
0 0 0 ?1 ?0 0.91 0.09 0 Rb ? ? ?0 0.85 0.15 0 ? ?0 0.625 0.375 0 0 0 ? 1 ? 0 0 . 375 0 . 625 ? ? 1 0 0 Rc ? ? 0 ?0.552 0.448 ?0.994 0.006 0 ? 0.1 0.9 ? ? 0
克山：

0? 0? ?； 0? ? 0? 0 0? 0 0? ? 0 0? ? 0 0? 0 0? ? 0 0? ?

0 0? ?0 0.044 0.956 ? R a ? ?0 0 1 0 0? ?； ? ? 0 0 0 . 54 0 . 46 0 ? ?

246

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)

2009 年

0 0 ?1 ?0 0.58 0.42 Rb ? ? ?0 0.94 0.06 ? ?0 0.66 0.34

0 0? 0 0? ?； 0 0? ? 0 0?

嫩江：

0 0 0 ? ? 0.61 0.39 ? 0 0 0 0.957 0.043? ? ? ? 1 0 0 0 0 ? Rc ? ? ? 0 0 0 ? ?0.472 0.528 ? 1 0 0 0 0 ? ? ? 0.64 0.36 0 0 ? ? ? 0 ? 海倫：

0.19 0.42 0.39 0? ? 0 ? U ? ?0.16 0.42 0.42 0 0? ? ? 0 0? ?0.22 0.39 0.39 ? 五大連池： 0.27 0.38 0.35 0? ? 0 ? U ? ?0.14 0.43 0.43 0 0? ? ? 0 0? ?0.23 0.35 0.42 ? 克山： 0.04 0.48 0.48 0 ? ? 0 U ?? 0 . 16 0 . 42 0 . 42 0 0 ? ? ? ? ?0.19 0.24 0.24 0.28 0.05? ? 海倫： 0 0 .5 0 .5 0 ? ? 0 ? U ? ?0.112 0.196 0.196 0 0.496? ? ? ? 0 . 2 0 . 2 0 . 35 0 . 25 0 ? ? 根據(jù)實(shí)際情況及德?tīng)柗品�，通過(guò)專家答卷，確定 a、 b 、 c 3 個(gè)評(píng)價(jià)因子在總評(píng)價(jià)中的權(quán)重為： Na= 0.35 ， Nb=0.33 ， Nc=0.32 。 于 是 ， 得 到 綜 合 評(píng) 價(jià) 的 權(quán) 重 矩 陣 N=(0.35，0.33，0.32)。最后，進(jìn)行模糊合成和歸一化， 得到各評(píng)價(jià)區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)矩陣 V： ?U a ? ? V ? N 0U ? (Va , Vb , Vc , Vd , Ve ) ? ( N a , N b , N c ) ? ?U b ? ? ?U c ? ?
分別為： 嫩江：V=（0.176，0.264，0.28，0.28，0） 五大連池：V=（0.18，0.26，0.28，0.28，0） 克山：V=（0.15，0.26，0.28，0.28，0.03） 海倫：V=（0.139，0.139，0.245，0.245，0.232） 2.5 評(píng)價(jià)結(jié)果 按最大隸屬度原則和次大值貼近原則，分別對(duì) 4 個(gè) 評(píng)價(jià)區(qū)的黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到：嫩江 縣、五大連池市、克山縣的黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為中 等偏差，海倫市則為較差�？偟目磥�(lái)，目前評(píng)價(jià)區(qū)黑土 土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量屬于中等偏差，問(wèn)題主要表現(xiàn)為土壤 侵蝕、土壤污染和土壤肥力退化，實(shí)現(xiàn)黑土資源的可持 續(xù)利用任重道遠(yuǎn)。 黑土區(qū)是重要工業(yè)和商品糧基地，然而長(zhǎng)期以來(lái)該 區(qū)的發(fā)展卻是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的，由于自然因素 影響及人為不合理生產(chǎn)活動(dòng)的破壞，導(dǎo)致土壤侵蝕比較 嚴(yán)重，不少地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了成土母質(zhì)露于地表的現(xiàn)象。 評(píng)價(jià)區(qū)的侵蝕主要包括風(fēng)蝕和水蝕。據(jù)松遼委 2002 年統(tǒng) 計(jì)報(bào)告，黑龍江省黑土侵蝕面積 9.55 萬(wàn) km2，其中水力 侵蝕 8.53 萬(wàn) km2，風(fēng)力侵蝕 1.02 萬(wàn) km2。目前嚴(yán)重的土 壤侵蝕已經(jīng) 104.7 萬(wàn) km2，黑土失去了原有的風(fēng)采，使墾 初的“黑土地，油汪汪，不上糞，也打糧”變成了今日 的“火燒崗，破皮黃” ，自然災(zāi)害十分嚴(yán)重。 評(píng)價(jià)區(qū)是該省工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，工業(yè)， “三廢”的 排放，污水灌溉加上不合理的使用農(nóng)藥和化肥，使黑土

0 1 0? ?0 0 ? R a ? ?0 0 1 0 0? ?； ? ? 0 0 0 . 425 0 . 575 0 ? ?
?1 0.95 0.05 ?1 0 0 Rb ? ? ?0 0.39 0.61 ? 0 0 ?0 0 0? 0 0? ?； 0 0? ? 0 1?

0 0 0 ?1 ?0 0 0 . 068 0 . 932 ? ? 0 0.1 0.9 0 Rc ? ? 0 0.89 0.11 ?0 ?1 0 0 0 ? 0 . 6 0 . 4 0 0 ? ?
2.4

0? 0? ? 0? ? 0? 0? ? 0? ?

黑土生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指標(biāo)值的確定 這是各因子的單項(xiàng)評(píng)價(jià)，即表明該系統(tǒng)的某一生態(tài) 問(wèn) 題 處 于 何 等 級(jí) 別 。 運(yùn) 用 模 糊 合 成 公 式 Um= V ( Km∧Rm)，其中 Km 為各指標(biāo)的權(quán)重行陣，Rm 是
m? A E

某單項(xiàng)評(píng)價(jià)的各指標(biāo)隸屬度矩陣，Um 為 Km 和 Rm 兩矩陣 的模糊乘積，經(jīng)過(guò)歸一化即得某一評(píng)價(jià)因子的土壤生態(tài) 環(huán)境矩陣 Um∈（Ua，Ub，Uc） 。分別為： 嫩江： Ua =（0，0.19，0.42，0.39，0） ；Ub =（0.16，0.42， 0.42，0，0） ；Uc =（0.22，0.39，0.39，0，0） 五大連池： Ua =（0，0.27，0.38，0.35，0） ；Ub =（0.14，0.43， 0.43，0，0） ；Uc =（0.23，0.35，0.42，0，0） 克山： Ua =（0，0.04，0.48，0.48，0） ；Ub =（0.16，0.42， 0.42，0，0） ；Uc =（0.19，0.24，0.24，0.28，0.05） 海倫： Ua = （0 ， 0， 0.5，， 0.5， 0） ； Ub = （0.112， 0.196， 0.196， 0，0.496） ；Uc =（0.2，0.2，0.35，0.25，0） 在上述各單項(xiàng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，形成綜合隸屬度矩陣：
?Ua ? ? 分別為： U ?? ?Ub ? ? ?Uc ? ?

第7期

雷國(guó)平等：黑龍江省典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

247

污染問(wèn)題比較嚴(yán)重。近年來(lái)，哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、 黑河市等 6 個(gè)城市年排污水量 6.5 億 t，土壤受污染面積 達(dá) 2.7 萬(wàn)多 hm2。 另外，研究區(qū)黑土有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量明顯下降，耕 層有機(jī)質(zhì)含量明顯減少。黑土一經(jīng)開(kāi)墾耕種，由于生態(tài) 條件的急劇變化，有機(jī)質(zhì)迅速礦化，含量不斷下降[17]。 自然黑土墾前表層有機(jī)質(zhì)含量多在 3%～6%之間， 目前評(píng) 價(jià)區(qū)耕地有機(jī)質(zhì)含量基本在 1.5%～3%之間。 由此可以看出，土壤侵蝕、土壤污染和土壤肥力退 化對(duì)黑龍江省黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影 響，保護(hù)和改善黑土土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量迫在眉睫，要在 改造自然條件的基礎(chǔ)上，從土地規(guī)劃，工程措施等幾個(gè) 方面采取措施。

供了理論支撐。根據(jù)黑龍江省黑土生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，我們 建議編制科學(xué)合理的土地利用規(guī)劃，加大土地管理力度； 完善工程措施；改善農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。 本文的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符合，說(shuō)明該評(píng)價(jià)方 法具有適用性、簡(jiǎn)潔性、實(shí)用性和可操作性，有一定的 推廣作用。
[參 [1] [2] [3] [4] 考 文 獻(xiàn)]

黑龍江省地方志編纂委員會(huì)．黑龍江省志，第八卷：土地 志[M]．哈爾濱：黑龍江人民出版社，1997． 黑龍江省土地管理局，黑龍江省土壤普查辦公室編．黑龍 江土壤[M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992：149－152． 黑龍江省土地管理局，黑龍江省土壤普查辦公室．黑龍江 土壤[M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992． 王其存，齊曉寧，王 洋，等．黑土的水土流失及其保育 治理[J]．地理科學(xué)，2003，23(3)：361－365． Wang Qicun, Qi Xiaoning, Wang Yang, et al. Erosion of black soils and its reclamation[J]. Scientia Geographica Sinica，2003，23(3)：361－365．(in Chinese with English abstract) 于磊，張柏．基于 GIS 的黑土區(qū)土壤相對(duì)環(huán)境容量空間分 異特征研究[J]．土壤學(xué)報(bào)，2004，41(4)：511－516． Yu Lei, Zhang Bai. Spatial characteristics of environmental capacity in black soil area based on GIS[J]. Acta Pedologica Sinca，2004，41(4)：511－516．(in Chinese with English abstract) 史文嬌，汪景寬，邊振興，等．黑龍江北部土壤中主要重 金屬和微量元素狀況及其評(píng)價(jià)[J]． 土壤通報(bào)， 2005， 36(6)： 880－883． Shi Wenjiao, Wang Jingkuan, Bian Zhenxing, et al. Distribution and evaluation of main heavy metals and available microelements in soils in the northern area of Heilongjiang province[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2005，36(6)：880－883．(in Chinese with English abstract)

4
4.1

黑龍江省黑土土壤生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)策

加大土地管理力度 依據(jù)土地規(guī)劃和城市總體規(guī)劃，嚴(yán)格控制農(nóng)用地向 非農(nóng)用地轉(zhuǎn)化，宅基地和經(jīng)濟(jì)建設(shè)避開(kāi)黑土區(qū)，將以黑 土為耕作土壤的農(nóng)業(yè)用地劃定為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，并根 據(jù)黑土的退化程度，對(duì)實(shí)施保護(hù)的黑土區(qū)按標(biāo)準(zhǔn)劃定保 護(hù)等級(jí)，以便因地制宜地制定保護(hù)措施。 4.2 完善工程措施 營(yíng)建農(nóng)田防護(hù)林。通過(guò)加密農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)和加寬防 護(hù)林帶，改善黑龍江省局地小氣候，減輕部分地區(qū)風(fēng)力 作用對(duì)土壤的侵蝕，提高農(nóng)田土壤涵養(yǎng)水分的能力，同 時(shí)加強(qiáng)農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)，提高黑龍江省黑土區(qū)農(nóng)業(yè)抵 抗旱災(zāi)和澇災(zāi)的能力。對(duì)五大連池市和嫩江市擴(kuò)大植被 種植面積、種植牧草，對(duì)克山縣和海倫縣營(yíng)造防火林， 減少耕地裸露面積，更好的保護(hù)黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境。 4.3 改善農(nóng)業(yè)耕作技術(shù) 改變?cè)瓉?lái)不合理的耕作習(xí)慣，可以隔年交替耕翻， 減少開(kāi)壟；采用用養(yǎng)結(jié)合的輪作體系，調(diào)整土壤營(yíng)養(yǎng)元 素的平衡[18]。在類似克山縣和海倫市的坡耕地采用橫壟 進(jìn)行等高種植，并且改良耕翻制度，調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)， 在耕作中盡量避免在春季起壟，改在上年的秋天進(jìn)行， 并及時(shí)鎮(zhèn)壓，防止風(fēng)蝕[19]。 改變?cè)瓉?lái)粗獷經(jīng)營(yíng)方式，注重有機(jī)肥的施用和農(nóng)作 物秸稈還田，改變?cè)瓉?lái)單一種植為多種作物輪作、輪耕 制度，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，科學(xué)施肥。除了加強(qiáng)農(nóng)村有機(jī)肥 農(nóng)戶分散的積造之外，還要實(shí)現(xiàn)大型養(yǎng)殖企業(yè)有機(jī)肥產(chǎn) 業(yè)化，以推動(dòng)有機(jī)肥料的使用。黑龍江省目前可利用造 肥的各種作物秸稈及根茬 4000 萬(wàn) t/a、人畜糞便 3300 萬(wàn) t/a、褐煤、草炭 20 億 t。在有機(jī)肥使用上，采取有機(jī) 無(wú)機(jī)相結(jié)合技術(shù)路線，一方面可保證提高作物產(chǎn)量，另 一方面可以保護(hù)黑土資源，提高土壤肥力，降低化學(xué)肥 料的使用量，減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

[5]

[6]

[7]

楊小垂，王玉璽，解運(yùn)杰．黑土區(qū)土壤侵蝕與土地利用關(guān) 系分析： 以黑龍江省克山縣為例[J]． 水土保持研究， 2009， 16(1)：55－58． Yang Xiaochui, Wang Yuxi, Xie Yunjie. Relationship between land use change and soil erosion in black soil: Taking the county of Keshan,Heilongjiang province as an example[J]. Research of Soil and Water Conservation，2009，16(1)：55 －58．(in Chinese with English abstract)

[8]

趙軍，孟凱，隋躍宇，等．海倫黑土有機(jī)碳和速效養(yǎng)分空 間異質(zhì)性分析[J]．土壤通報(bào)，2005，36(4)：487－491． Zhao Jun, Meng Kai, Sui Yueyu, et al. Analysis for spatial heterogeneity of organic carbon and available nutrients in black soil region of Hailun county[J]. Chinese Journal of soil science，2005，36(4)：487－491．(in Chinese with English abstract) 汪景寬， 王鐵宇， 張旭東， 等． 黑土土壤質(zhì)量演變初探Ⅰ． 不 同開(kāi)墾年限黑土主要質(zhì)量指標(biāo)演變規(guī)律[J]． 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)報(bào)，2002，33(1)：43－47． Wang Jingkuan, Wang Tieyu, Zhang Xudong, et al. An approach to the changes of black soil quality(Ⅰ)—changes of the indices of black soil with year(s) of reclamation[J].

[9]

5

結(jié)

論

本文采用了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比例法、德?tīng)栰撤ê湍：C合 評(píng)價(jià)法對(duì)黑龍江省 4 個(gè)典型黑土區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn) 行了評(píng)價(jià)，為保護(hù)和改善黑龍江省黑土土壤生態(tài)環(huán)境提

248

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)

2009 年

Journal of Shenyang Agricultural University，2002，33(1)： 43－47．(in Chinese with English abstract) [10] 汪景寬， 張旭東， 王鐵宇， 等． 黑土土壤質(zhì)量演變初探Ⅱ． 不 同地區(qū)黑土中有機(jī)質(zhì)，氮，硫和磷現(xiàn)狀及變化規(guī)律[J]．沈 陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，33(4)：270－273． Wang Jingkuan, Zhang Xudong, Wang Tieyu, et al. An approach to the changes of black soil quality(Ⅱ)—the status and changes of organic matter,total N,total S and total P in black soils(isohumosols) in different areas[J]. Journal of Shenyang Agricultural University，2002，33(4)：270－273. (in Chinese with English abstract) [11] 謝季堅(jiān)．模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M]．武漢：華中科技大 學(xué)出版社，2005． [12] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局． GB 15618-1995 ，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版，1995． [13] 黑龍江省統(tǒng)計(jì)局．黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒（2006）[M]．北京： 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2006． [14] 孟凱，張興義，隨躍宇，等．黑龍江海倫農(nóng)田黑土水分特 征[J]．土壤通報(bào)，2003，34(1)：11－14． Meng Kai, Zhang Xingyi, Sui Yueyu, et al. Black soil water characteristic in Hailun, Heilongjiang[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2003， 34(1)： 11－14． (in Chinese with English abstract) [15] 汪景寬， 張旭東， 王鐵宇， 等． 黑土土壤質(zhì)量演變初探Ⅲ． 不 同地區(qū)黑土中主要微量元素狀況及其評(píng)價(jià)[J]． 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào)，2002，33(6)：420－424．

Wang Jingkuan, Zhang Xudong, Wang Tieyu, et al. An approach to the changes of black soil quality(Ⅲ)— distribution and evaluation of micronutrients in black soils in different areas[J]. Journal of Shenyang Agricultural University， 2002， 33(6)： 420－424． (in Chinese with English abstract) [16] 魯如坤．土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技 出版社，1999． [17] 辛剛，顏麗，汪景寬，等．不同開(kāi)墾年限黑土有機(jī)質(zhì)變化 的研究[J]．土壤通報(bào)，2002，35(5)：332－335． Xin Gang, Yan Li, Wang Jingkuan, et al. Changes of organic carbon in black soils with the different reclamation years[J]. Chinese Journal of soil science， 2002， 35(5)： 332－335． (in Chinese with English abstract) [18] 王占哲，韓秉進(jìn)．松嫩平原黑土區(qū)用養(yǎng)結(jié)合高產(chǎn)高效輪作 制研究[J]．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，28(1)：9－14． Wang Zhanzhe, Han Bingjin. Study on crop rotation system of utilization combined with maintenance,high yield and high efficiency in black soil region of Songnen plain[J]. Journal of Northeast Agricultural University，1997，28(1)：9－14．(in Chinese with English abstract) [19] 吳國(guó)慶． 區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)安全及其評(píng)價(jià)探析 [J]．生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2001，(8)：22－25． Wu Guoqing. Ecological safety and assessment of regionally sustainable agriculture development[J]. Ecological Economy, 2001，(8)：22－25．(in Chinese with English abstract)

Evaluation of soil ecological environment quality of typical black soils in Heilongjiang Province
Lei Guoping, Dai Lu, Song Ge
(College of Resource and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract: Evaluation of soil ecological environment quality is the key foundation of the development, utilization as well as protection of the black soils. On the basis of previous research, Nenjiang county, Keshan county, Wudalianchi city and Hailun city of Heilongjiang Province were selected as the research region at macro and mesoscale, considering the influence factors and the existing status of soil ecological environment quality under the guidance of the standard of evaluation of soil environment, and using grading standards proportional, Delphi method and fuzzy comprehensive assessment were used to establish evaluation system of black soil ecological environment quality in the research region. The system included 13 factors related to soil erosion, soil pollution and degradation of soil fertility. The results indicated that there were some differences in soil environment of Heilongjiang Province. Specifically, the soil quality in Nenjiang, Wudalianchi and Keshan areas was slightly lower tham the mediumlevel, however the soil quality of Hailun was worse than that of three other cities. In the end, a series of measures including land management, engineering and farming technology were taken to improve the soil quality. Key words: soil, ecology, environment quality, black soils, Heilongjian Province



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