沿海经济发达区种植业结构变动对土壤质量的影响——以山东省寿光市为例

摘要

土壤是人类赖以生存和发展最基本的自然资源之一。土壤质量不仅是影响农业、种植业可持续发展和国家粮食安全的重要因素，也是影响生态环境可持续性、农产品质量安全和人类健康的重要因素。土壤质量演变、土壤质量保持和提高已日益成为当今国际土壤学界、农学界及环境科学界共同关注的研究课题。20世纪90年代以来，我国也对有关土壤质量的研究给予高度重视，有关土壤质量与持续环境的研究已成为当前我国学者关注的热点。 土壤质量演变是自然过程与人类活动共同作用的结果。土壤质量演变的自然过程是漫长的和相对稳定的，而人类活动对土壤质量的影响则是更为强烈的因素。种植业与土壤等自然环境有着密切的关系，种植业强烈影响土壤质量。无论是研究种植业的健康持续发展；还是研究土壤的质量演变和可持续利用，都需要研究种植业与土壤质量的关系、种植业对土壤质量的影响及其作用机制。 20世纪80年代以来，我国东部沿海经济发达区种植结构发生重大变动，其主要标志是粮食作物种植面积逐渐减少，蔬菜等经济作物种植面积逐渐增加；同时，该区种植业资本和技术投入也大幅度增加，种植业结构集约度不断提高。所以，研究该区种植业结构与土壤质量之间的时空演变规律、种植业结构变动对土壤质量演变的影响与作用机制，具有典型意义。 本文的主要研究目的在于，探讨种植业结构变动与土壤质量演变的关系，种植业结构变动对土壤质量演变的影响及其作用机制。运用理论与实证相结合的研究方法，通过相关理论总结，提出理论假设；采用从具体到抽象、历史与逻辑相统一、理论与实践相结合、定量分析与定性分析相结合的方法，验证这一理论假设。通过研究，建立一个种植业结构变动对土壤质量演变影响的分析框架；把种植业作为一个产业，探讨种植业整个产业投入产出等结构变动对土壤质量演变的影响和作用机制；建立种植业结构与土壤质量耦合关系协调度评价方法；提出区域种植业结构调整、土壤资源合理利用和保护、农业可持续发展的政策建议。 本研究以山东省寿光市作为研究区进行实证研究，选取农村人口人均农地面积、复种指数、粮经比、单位面积农地有机肥施用量、单位面积农地化肥总施用量、单位面积农地农药使用量、单位面积农地拥有机井数、单位面积农地拥有农机总动力、单位面积农地消耗农村用电量、单位面积农地拥有农业科技人员数、单位面积农地产量水平等11个种植业结构指标，选取土壤有机质和碱解氮、速效磷、速效钾含量等4个土壤肥力质量指标和地下水埋深及水质、土壤盐分含量及pH等4个土壤环境质量指标，利用寿光市1980～2004年农业统计数据和1980年、2004年两期土壤质量指标实验和收集数据，通过分析该研究区种植业结构和土壤质量时空变动趋势、不同种植方式种植业结构和土壤质量差异，利用寿光市相关样本材料进行典型相关分析，定性定量分析了1980年以来种植业结构因素变动对土壤质量演变的影响，基本验证了提出的主要理论假设。 实证研究结果表明，寿光市1980～2004年种植业结构¨个考察指标集约化程度全面提高。随着种植结构调整和种植业结构变动，寿光市土壤肥力质量总体得到提高；在总体提高的同时，表现出区域不同土壤单元之间土壤肥力质量的差异加大。随着种植结构调整和种植业结构变动，土壤环境质量也发生了较大变动；在总体变动的同时，也表现出时间变动的空间差异。种植结构等种植业结构因素发生的变动和差异，是导致寿光市土壤肥力质量和土壤环境质量总体变动和空间差异的重要原因。施肥量和抽取地下水灌溉量变动和差异，是种植业结构变动及其差异导致不同时期不同种植方式之间土壤肥力质量和环境质量差异的主要原因，随着肥水使用量大的蔬菜等经济作物种植面积的急剧扩大，导致了寿光市土壤肥力质量和环境质量的变动和差异。种植业结构与土壤质量耦合关系协调度评价结果表明，2004年寿光市种植业结构与土壤质量耦合关系协调度和持续性总体处于优质水平。但也存在一定问题和矛盾，主要是种植业结构集约度发展相对超前，具体来说主要是化肥、农药使用量和抽取地下水灌溉量过高；而土壤质量相对滞后，主要是土壤环境质量相对滞后。 实证研究结果还表明，寿光市种植业结构变动与土壤质量演变之间存在明显的相关关系。施肥量、抽取地下水灌溉量及农药使用量等物质投入变动与土壤肥力质量呈正相关关系，与土壤环境质量呈负相关关系。农地资源禀赋的多寡与土壤肥力质量呈负相关关系，与土壤环境质量呈正相关关系。复种指数大小与土壤肥力质量呈正相关关系，与土壤环境质量呈负相关关系。作物种植结构中，粮经比与土壤肥力质量呈负相关关系，与土壤环境质量呈正相关关系。机械化、电气化水平与土壤肥力质量呈负相关关系，与土壤环境质量呈正相关关系。农业科技水平与土壤肥力质量呈正相关关系，与土壤环境质量呈负相关关系。作物产量水平与土壤肥力质量呈正相关关系，与土壤环境质量呈负相关关系。 本研究通过理论与实证研究，得出的基本结论主要是，种植业结构变动与土壤质量演变之间存在明显的相关关系，土壤质量演变是除自然因素以外的多种种植业结构因素变动共同影响的结果。寿光市种植业结构与土壤质量耦合关系协调持续性总体处于优质水平，但也存在一定的问题和矛盾，主要是化肥和农药使用量、抽取地下水灌溉量过高和土壤环境质量建设相对滞后。 为此在政策建议方面提出，必须树立种植业多功能和绿色产业的发展理念和目标，努力把种植业建成绿色产业，使其经济、生态、社会三大效益相统一；种植业结构调整必须立足于当地的土壤资源环境基础，必须切实保护生态环境；建立资源节约型和环境友好型种植业生产体系，在不降低生产经济效益的情况下，节约高效使用和逐步减少肥水等农业生产资料投入；通过加大投入，改善结构，全面提高农业科技水平，加强节肥节水和节约农业资源、土壤资源环境保护、无害化肥料及农药生态环保战略性技术的研究和推广；建立生态环境宣传教育和培训保障体系，全面提高农民和农业管理人员生态环境保护意识、生态环境建设管理能力和综合素质。 本文的创新之处在于，把种植业作为一个产业，探讨种植业整个产业投入产出等结构变动对土壤质量演变的影响和作用机制，提出了一个种植业结构变动对土壤质量演变影响的理论分析框架；借鉴国内外比较成熟的指数和法，建立了种植业结构集约度评价指标体系、分级评分标准和评价方法；运用GIS插值分析技术研究种植业结构时空变动对土壤质量时空演变的影响，比较不同种植方式下土壤质量的差异，尝试性地把典型相关分析方法引入土壤质量演变与其影响因素之间的关系研究，通过定性定量分析，揭示了种植业结构变动与土壤质量演变之间的关系和种植业结构变动对土壤质量演变的影响机制；把协调度评价引入种植业结构与土壤质量耦合关系协调性评价，建立了种植业结构与土壤质量耦合关系协调度评价方法，对寿光市种植业结构与土壤质量耦合关系协调度进行了评价；通过把土壤质量分成解土壤肥力质量和土壤环境质量，考察其时空变化，比较具体地摸清了寿光市土壤质量现状、存在的主要问题和原因。

目录

论文说明：图表索引

关于学位论文原创性声明和使用授权的声明

1引言

2文献综述

3理论框架、研究区确定和数据来源

4寿光市种植业结构时空变动趋势

5寿光市土壤肥力质量时空演变趋势

6寿光市土壤环境质量时空演变趋势

7寿光市种植业结构与土壤质量关系定量分析及协调度评价

8结论及政策建议

主要参考文献

致谢

在读期间发表论文情况