基于最小数据集的黄土丘陵区耕地土壤质量评价

来源：农业机械学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：司瑞，孙军刚，赵子豪，李新斌，康成鑫，常亮，喜俊生，张姚，权国荣，赵荣昌

单位：中国地质调查局西安矿产资源调查中心;中国地质调查局黑河流域水循环野外站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局西安矿产资源调查中心;秦岭-黄土高原过渡带水土要素耦合与生物资源保育野外观测研究站,中国地质调查局黑河流域水循环野外站,

摘要：土壤质量评价是精细化农业生产和土地科学管理的关键依据，对保障国家粮食安全具有重要意义。为明确黄土丘陵区耕地土壤质量，以黄土高原南缘韩城市为研究区，采集土壤表层（0～20cm) 134个土壤样品，测定了涵盖土壤物理、养分和环境特征的27项指标，基于主成分分析和Norm原则构建最小数据集（Minimum data set，MDS），同时结合土壤质量指数（Soil quality index，SQI）法和地统计分析，对研究区土壤质量进行评价。结果表明：研究区土壤偏碱性（pH平均值为8.31），质地属于粘壤土，土壤环境处于轻度生态风险，环境质量良好，土壤养分中碱解氮含量较缺乏，有机碳和有效磷含量处于适中水平，全磷和速效钾含量较为丰富。黄土高原南缘韩城地区土壤质量评价最小数据集由土壤含水率、比重、毛管孔隙度、有机碳含量、锌含量、镍含量和粗砂粒含量7项指标构成，其中有机碳含量在土壤质量评价指标中权重最大，即有机碳含量为控制该区域土壤质量的关键因子。最小数据集土壤质量指数（SQI-MDS）均值（0.522）与全量数据集土壤质量指数（SQI-TDS）均值（0.537）相差较小，在土壤质量分级上均属于同一等级。SQI-MDS的变化区间和变异系数均高于SQI-TDS，且SQI-MDS与SQI-TDS拟合决定系数R2为0.812。因此，基于最小数据集的土壤质量评价法在该区域具有更好的适用性，且评价准确度较高。半变异函数为高斯函数时，预测精度最高，土壤质量在空间上呈现一定的分布规律，靠近河流区域，土壤质量指数越高，土壤质量越好。最小数据集和土壤质量指数评价法相结合可以准确高效全面反地映土壤质量，为解决土壤质量评价过程中土壤指标多、测试成本高和计算复杂等问题提供了新方法。

关键词：黄土丘陵区;土壤质量评价;最小数据集;主成分分析;地统计分析

基金资助：自然资源综合调查指挥中心科技创新基金项目（KC20240010）和中国地质调查局项目（WCSHR-2024-05、DD20242461、DD20220882、DD20242563）