張，李若晗，唐祥云，劉舒馨

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢湖北430079）

崇陽縣耕地后備資源的質(zhì)量潛力測算

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢湖北430079）

準(zhǔn)確分析評價和測算耕地后備資源的潛力是對其進(jìn)行開發(fā)利用的前提。以湖北省崇陽縣為研究區(qū)，參照農(nóng)用地分等定級的技術(shù)方法，確定分等的因素指標(biāo)和權(quán)重，計算崇陽縣耕地后備資源自然質(zhì)量等指數(shù)，劃分自然質(zhì)量等別，并借助湖北省二級區(qū)的耕地產(chǎn)能核算模型計算其理論產(chǎn)能，以此來測算耕地后備資源的質(zhì)量潛力。通過計算結(jié)果可知，崇陽縣耕地后備資源總潛力產(chǎn)量為3986.0205×104kg，在空間分布上大體呈現(xiàn)從西北向東南遞減的趨勢。

耕地后備資源；潛力測算；產(chǎn)能核算模型；崇陽縣

引言

耕地后備資源是耕地占補平衡的主要來源，是重要的土地開發(fā)整理對象，是實現(xiàn)糧食安全的重要手段。在對耕地后備資源進(jìn)行開發(fā)利用之前，有必要對其潛力進(jìn)行評價和測算，掌握區(qū)域內(nèi)待開發(fā)、整理、復(fù)墾土地的質(zhì)量及存在問題，為區(qū)域土地整理規(guī)劃制定、土地整理工程項目實施、中低產(chǎn)田改造與農(nóng)用地宏觀管理提供技術(shù)依據(jù)［1］，防止貿(mào)然開發(fā)對區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟等各方面帶來的不利影響。

目前，國內(nèi)學(xué)者在研究耕地質(zhì)量潛力時主要是將農(nóng)用地分等定級中的自然質(zhì)量等指數(shù)作為質(zhì)量潛力測算的依據(jù)，尋找自然質(zhì)量等指數(shù)與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系［2］。也有不少學(xué)者把研究區(qū)內(nèi)的土地等級最大值作為土地整治后需達(dá)到的目標(biāo)，依此進(jìn)行潛力測算［3］。但是，張瑞娟［4］等學(xué)者認(rèn)為這種方法可能會忽略土地整治活動對耕地限制因素可改造程度的差異，其測算結(jié)果將夸大土地潛力提升的能力。綜觀已有的研究成果，對于耕地后備資源潛力測算的研究還較少，大部分都停留在適宜性評價和等級劃分的層面［5-8］。由于耕地后備資源屬于未利用地，如何確定耕地后備資源在開發(fā)后的耕地質(zhì)量是其潛力測算的重點。本文以湖北省崇陽縣為研究區(qū)，引用湖北省二級區(qū)的耕地產(chǎn)能核算模型，將耕地后備資源經(jīng)過開墾和復(fù)墾后的理論產(chǎn)能作為衡量其潛力的標(biāo)準(zhǔn)，對耕地后備資源的潛力進(jìn)行量化。

1　研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

崇陽縣隸屬湖北省咸寧市，位于湘、鄂、贛三省交界處。地處北緯29°12'-29°41'，東經(jīng)113°43'-114°21'之間。東至通山，南鄰?fù)ǔ羌敖餍匏鹘油ǔ呛秃鲜∨R湘，北連赤壁、咸安。縣境東西最長61公里，南北最寬52公里，國土面積為1968平方公里，折合295.2萬畝。崇陽縣下轄8個鎮(zhèn)，4個鄉(xiāng)，分別為天城鎮(zhèn)、石城鎮(zhèn)、桂花泉鎮(zhèn)、白霓鎮(zhèn)、青山鎮(zhèn)、金塘鎮(zhèn)、路口鎮(zhèn)、沙坪鎮(zhèn)、肖嶺鄉(xiāng)、銅鐘鄉(xiāng)、港口鄉(xiāng)和高枧鄉(xiāng)。2011年崇陽縣人口為47.13萬人，其中常住人口為39.74萬人。崇陽縣在全國耕地后備資源調(diào)查分區(qū)中屬于江南區(qū)，截至2012年年底，該縣共有耕地后備資源12240.06hm2，其中包括其他草地11370.61hm2，內(nèi)陸灘涂449.20hm2，裸地96.38hm2，采礦用地323.87hm2。由以上數(shù)據(jù)可知，崇陽縣的耕地后備資源各地類中其他草地所占面積最大，其次是內(nèi)陸灘涂和采礦用地，裸地面積最小。

1.2數(shù)據(jù)來源與處理

按照實事求是的原則，參照《湖北省耕地后備資源調(diào)查與評價技術(shù)規(guī)程》，從崇陽縣國土局搜集二次調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)時點數(shù)據(jù)庫、耕地質(zhì)量等級信息數(shù)據(jù)庫，有關(guān)法律法規(guī)，基本農(nóng)田保護相關(guān)資料，土地開發(fā)整理項目資料，全國農(nóng)用地質(zhì)量等級更新調(diào)查評價與監(jiān)測成果資料，2009年以來變更調(diào)查資料，土地整治規(guī)劃，生態(tài)保護區(qū)規(guī)劃成果和資料等，以2012年的衛(wèi)星影像圖、二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫和2012年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以ArcGIS為技術(shù)手段，以內(nèi)業(yè)室內(nèi)預(yù)判處理為主，外業(yè)調(diào)查核實為輔，獲取評價指標(biāo)的屬性數(shù)據(jù)，制作各評價指標(biāo)圖層。

表1　各類耕地后備資源的限制性評價指標(biāo)

表2　分等因素及權(quán)重

2　研究方法

本次耕地后備資源潛力測算是在對研究區(qū)內(nèi)各分等單元調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程（TD/T1004-2003）》［9］中的技術(shù)方法，選取農(nóng)用地自然質(zhì)量等指數(shù)的分等因素及指標(biāo)權(quán)重，計算耕地后備資源各分等單元的自然質(zhì)量等指數(shù)，劃分自然質(zhì)量等別，再借助湖北省二級區(qū)的耕地產(chǎn)能模型，測算耕地后備資源的潛力。

2.1確定評價單元

本次研究中采用各評價指標(biāo)圖層與未利用地的土地利用現(xiàn)狀圖斑疊置形成的同質(zhì)單元作為評價單元。由于耕地后備資源是指未利用地中具有較好的土地質(zhì)量，可以開墾為耕地的那一部分特定區(qū)域。因此，需要依據(jù)湖北省耕地后備資源調(diào)查規(guī)程中規(guī)定的技術(shù)路線和評價指標(biāo)體系進(jìn)行限制性評價，以確定哪些未利用地為耕地后備資源。

根據(jù)湖北省耕地后備資源調(diào)查評價技術(shù)方案及規(guī)定，崇陽縣所屬的江南區(qū)各類耕地后備資源的限制性評價指標(biāo)如表1所示。

通過內(nèi)外業(yè)調(diào)查收集評價指標(biāo)資料，并通過數(shù)字化勾劃得到評價指標(biāo)矢量圖層，然后利用GIS空間疊加獲取各評價單元的限制性評價結(jié)果。最后得到宜耕耕地后備資源共計2049.66公頃，2338個圖斑。

2.2確定分等因素和權(quán)重

崇陽縣屬于江南區(qū)，按照《農(nóng)用地分等規(guī)程（TD/T1004-2003）》及崇陽縣的農(nóng)用地分等定級項目，選取八個分等因素，即地形坡度、地表巖石露頭度、有效土層厚度、表層土壤質(zhì)地、土壤有機質(zhì)含量、土壤PH值、灌溉保證率和土壤侵蝕程度，指標(biāo)體系及權(quán)重見表2。

2.3確定分等因素分級規(guī)則及分值

崇陽縣農(nóng)用地分等定級中指定作物為中稻和油菜，按照農(nóng)用地分等規(guī)程，結(jié)合崇陽縣的實際情況，將八個分等因素指標(biāo)細(xì)化分級，每一級根據(jù)指定作物的不同分別賦予分值（表3）。

2.4計算耕地后備資源自然質(zhì)量分

采用加權(quán)平均法，計算各評價單元指定作物的分等因素指標(biāo)分值。計算公式為：

式中：CLij為分等單元指定作物的農(nóng)用地自然質(zhì)量分；Wk為第k個分等因素的權(quán)重；i為分等單元編號；j為指定作物編號；k為分等因素編號；m為分等因素的數(shù)目；fijk為第i個分等單元內(nèi)第j種指定作物第k個分等因素的指標(biāo)分值。

計算結(jié)果見表4。表中列出了崇陽縣12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的自然質(zhì)量分的最高分、最低分和平均分。

2.5計算耕地后備資源自然質(zhì)量等指數(shù)

2.5.1查找指定作物光溫（氣候）生產(chǎn)潛力指數(shù)αtj

光溫生產(chǎn)潛力是在一定的光溫條件下，其它環(huán)境因素和作物群體因素處于最適宜狀態(tài)，作物利用當(dāng)?shù)氐墓鉁刭Y源的潛在生產(chǎn)力。通過查閱農(nóng)用地分等規(guī)程，指定作物的光溫生產(chǎn)潛力指數(shù)見表5。

2.5.2確定產(chǎn)量比系數(shù)βj

產(chǎn)量比系數(shù)是當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)作物最高理論單位面積產(chǎn)量與各指定作物最高理論單產(chǎn)面積產(chǎn)量之比，即各指定作物的標(biāo)準(zhǔn)糧折算比率，其計算公式如下：

表3　分等因素分值

表4　崇陽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自然質(zhì)量分

表5　指定作物光溫生產(chǎn)潛力指數(shù)

表6　指定作物產(chǎn)量比系數(shù)

崇陽縣的基準(zhǔn)作物為中稻，指定作物的產(chǎn)量比系數(shù)見表6。

2.5.3計算自然質(zhì)量等指數(shù)

第i個分等單元第j種指定作物的自然質(zhì)量等指數(shù)計算公式如下：

式中：Rij為第i個分等單元第j中指定作物的自然質(zhì)量等指數(shù)；αtj為第j中作物的光溫（氣候）生產(chǎn)潛力指數(shù)；CLij為第i個分等單元內(nèi)第j種指定作物的農(nóng)用地自然質(zhì)量分；βj為第j種作物的產(chǎn)量比系數(shù)。

農(nóng)用地自然質(zhì)量等指數(shù)的計算公式如下：

式中：Ri為第i個分等單元的農(nóng)用地自然質(zhì)量等指數(shù)；其他符號的含義同公式（3）。

崇陽縣的基本耕作制度為一年兩熟，因此其自然質(zhì)量等指數(shù)計算公式為：

根據(jù)公式5，崇陽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)后備耕地資源自然質(zhì)量等指數(shù)計算結(jié)果見表7。

表7　各鄉(xiāng)鎮(zhèn)后備耕地資源自然質(zhì)量等指數(shù)

2.6劃分自然質(zhì)量等別

崇陽縣農(nóng)用地劃分自然質(zhì)量等別時按照自然質(zhì)量指數(shù)大小每隔400劃分一個等別，具體等指數(shù)與等別對應(yīng)關(guān)系見表8。崇陽縣耕地后備資源自然質(zhì)量等指數(shù)范圍為3149-4609，按照表8中的分等規(guī)則進(jìn)行劃分，對應(yīng)的自然質(zhì)量等別為4-8等。

2.7耕地后備資源潛力測算

理論產(chǎn)能是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到充分保證，其他環(huán)境因素均處于最優(yōu)狀態(tài)時，在當(dāng)?shù)貙嶋H的光、熱、水、土等資源條件下農(nóng)作物所能達(dá)到的最高產(chǎn)量。本次研究將耕地后備資源的潛力定義為開墾或復(fù)墾后所能達(dá)到的理論產(chǎn)能，通過計算理論產(chǎn)能來進(jìn)行潛力測算。

2.7.1測算潛力單產(chǎn)

聶艷在《湖北省耕地產(chǎn)能核算及空間變異規(guī)律》一文中，基于農(nóng)用地分等成果和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立產(chǎn)能核算模型對湖北省耕地產(chǎn)能進(jìn)行測算［10］。該模型以湖北省二級指標(biāo)區(qū)為單位，反映了理論單產(chǎn)與自然質(zhì)量等指數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)過數(shù)理分析和論證檢驗，確定各二級區(qū)理論單產(chǎn)核算模型。本研究借助該模型來進(jìn)行崇陽縣耕地后備資源潛力單產(chǎn)的測算。崇陽縣所在二級區(qū)的產(chǎn)能核算模型為：

式中：x為分等單元自然質(zhì)量等指數(shù)，y為分等單元理論單產(chǎn)。

由公式6，崇陽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)理論單產(chǎn)計算結(jié)果見表9。

2.7.2測算總潛力產(chǎn)量

總的潛力產(chǎn)量計算公式如下：

式中：G理論i為第i個分等單元的理論潛力；Si為第i個分等單元的面積；yi為第i個分等單元的理論單產(chǎn)。

總潛力產(chǎn)量計算結(jié)果見表10。

表8　自然等指數(shù)與自然質(zhì)量等對應(yīng)關(guān)系

表9　各鄉(xiāng)鎮(zhèn)理論單產(chǎn)（kg/畝）

表10　崇陽縣耕地后備資源總潛力產(chǎn)量

3　結(jié)果與分析

3.1從總潛力產(chǎn)量計算結(jié)果可知，崇陽縣耕地后備資源潛力產(chǎn)量總值為3986.0205×104kg。其中潛力產(chǎn)量最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是石城鎮(zhèn)881.4819×104kg，占全縣潛力總量的22.1%；潛力產(chǎn)量最小的是高枧鄉(xiāng)，占總量的1.4%。具體情況見圖1。

3.2從潛力單產(chǎn)的計算結(jié)果可知，雖然天城鎮(zhèn)的理論總潛力很高，但是其理論單產(chǎn)較低。這是由于天城鎮(zhèn)耕地后備資源總量較大，但是其土地質(zhì)量并不高。

3.3從耕地后備資源的空間分布來看，崇陽縣西北部的天城鎮(zhèn)、石城鎮(zhèn)和沙坪鎮(zhèn)的耕地后備資源面積較大，潛力總量較大，全縣耕地后備資源潛力整體呈現(xiàn)西北向東南遞減的趨勢。具體分布情況見圖2。

3.4綜合上文的計算過程可知，耕地后備資源質(zhì)量潛力的提升關(guān)鍵在于其自然質(zhì)量分的提升。耕地后備資源開墾、復(fù)墾的過程主要是對未利用地及可復(fù)墾采礦用地中地勢高低不平的土地進(jìn)行平整，改良土壤狀況，修建道路溝渠等農(nóng)業(yè)配套工程。根據(jù)耕地后備資源的分等指標(biāo)，可以從降低地形坡度，增加有效土層厚度，改善土壤PH值，提高灌溉保證率這幾個方面來提高其自然質(zhì)量分。此外，還可以修建配套的道路系統(tǒng)提高耕作便利度，經(jīng)過土地整理增強田塊規(guī)整度和耕地連片度等。

3.5本次耕地后備資源的潛力測算忽略了在土地開墾和復(fù)墾過程中由于耕地后備資源面積變化導(dǎo)致的潛力誤差，且忽略了除耕地質(zhì)量外其他因素對糧食產(chǎn)量的影響，這些可在以后的研究中進(jìn)一步探討。

圖2　各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地后備資源潛力產(chǎn)量空間分布

［1］劉連勝.高要市耕地后備資源監(jiān)測調(diào)查評價與開發(fā)研究［D］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［2］姬洪飛.基于農(nóng)用地分等的耕地開發(fā)整理潛力研究為以盧龍縣為例［D］：［碩士］.保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008：5-16.

［3］陳茜.北京市基本農(nóng)田保護區(qū)內(nèi)耕地數(shù)量和質(zhì)量提升潛力評價研究［D］.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［4］張瑞娟，姜廣輝，周丁揚，等.耕地整治質(zhì)量潛力測算方法［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（14）：238-244.

［5］方月.基于GIS技術(shù)的新疆耕地后備資源潛力評價與分析［D］.太原理工大學(xué)，2011.

［6］朱博融.基于GIS的延安市吳起縣耕地后備資源開發(fā)潛力評價［D］：［碩士］.西安：長安大學(xué)，2013：8-9.

［7］朱蕾，黃敬峰，王秀珍.基于GIS的縣級耕地開發(fā)整理潛力分析及評價—以浙江省仙居縣為例［J］.地理與地理信息科學(xué)，2003（05）：55-60.

［8］李亨偉，田瑩瑩，李濤，等.達(dá)州市宜耕土地后備資源潛力評價分析［J］.四川農(nóng)業(yè)科技，2015（04）：40-43.

［9］中華人民共和國國土資源部.TD/T1004-2003《農(nóng)用地分等規(guī)程》［S］.2003.

［10］聶艷，吳西子，孫軼，等.湖北省耕地產(chǎn)能核算及空間變異規(guī)律［J］.湖北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，36（1）：1-6.

（2016-07-15收稿劉曉佳編輯）

Potential Quality Calculation of Reserve Resources of Cultivated Land of Chongyang County

ZHANG Yi et al
（School of Resource and Environmental Sciences，Wuhan University，Hubei Wuhan 430079，China）

Accurate analysis and calculation is a prerequisite for the development and utilization of the reserve resources of cultivated land.This paper studies on Chongyang County，Hubei Province，chooses classification factors and weighs according to the Rules for classification of agricultural land.Then calculates the natural quality of cultivated land reserve resources in Chongyang County and divides natural quality levels.And then calculates the theoretical capacity by the model of cultivated land productivity，in order to calculate the potential quality of reserve resources of cultivated land.The calculation results show that the total theoretical potential of arable land reserve resources in Chongyang County is 3986.0205×104kg and the potential quality decreases from northwest to southeast in space distribution.

Reserve resources of cultivated land；Potential quality calculation；Themodel of cultivated land productivity；Chongyang County

F301.2

A

1003-7853（2016）04-0026-05

張（1991-），女，河南駐馬店人，碩士研究生，主要研究方向為土地利用與評價。