馮備戰(zhàn),吳永強(qiáng),劉文輝,王翔,李春亮

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

農(nóng)用地分等定級是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性、公益性和戰(zhàn)略性工作，可以全面掌握和科學(xué)量化農(nóng)用地質(zhì)量和價值狀況，在全國范圍內(nèi)建立科學(xué)的農(nóng)用地分等、定級、評價體系，為國家、地方在征地制度改革及耕地占補(bǔ)平衡、土地生產(chǎn)力核算和農(nóng)用地流轉(zhuǎn)等方面提供依據(jù)。本次農(nóng)用地等級綜合評價方法的建立，是應(yīng)用在區(qū)域性土地分等定級方面的一次探索性研究，其方法技術(shù)全面反映了土地分等定級的實(shí)際意義，為農(nóng)用土地分等定級增加了內(nèi)涵，為政府的管理決策提供了科學(xué)依據(jù)。

臨夏地區(qū)是國家“三區(qū)三州”深度貧困區(qū)之一，也是國家耕地占補(bǔ)平衡政策跨地區(qū)補(bǔ)充耕地的重要地。農(nóng)用地等級綜合評價的建立，將在地方脫貧和新開墾補(bǔ)充耕地進(jìn)行耕地等級判定、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、土地規(guī)劃、堅(jiān)守耕地紅線、保護(hù)基本農(nóng)田等方面發(fā)揮重要的作用。筆者采用影響農(nóng)用地分等定級的綜合產(chǎn)能、耕作條件、土壤環(huán)境和養(yǎng)分等指標(biāo)因素，建立了綜合評定體系，其方法能更好地表達(dá)出土地質(zhì)量實(shí)際狀況，更準(zhǔn)確地劃分出土地質(zhì)量等級，在新開墾耕地等級判定、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、土地規(guī)劃、堅(jiān)守耕地紅線、保護(hù)基本農(nóng)田等方面發(fā)揮重要的作用。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理與社會經(jīng)濟(jì)概況

研究區(qū)位于甘肅省中部西南黃河上游段，東臨洮河，與定西市相望，西倚積石山，與青海省毗鄰，南靠太子山，與甘南藏族自治州搭界，北瀕湟水，與蘭州市接壤，地處東經(jīng)102°39′～103°52′，北緯34°53′～36°14′之間。東西長136 km，南北長183.6 km，涵蓋縣域均為國家深度扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣。

近年來，臨夏立足資源優(yōu)勢，積極實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品品牌戰(zhàn)略，大力扶持農(nóng)業(yè)無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品、有機(jī)食品建設(shè)，增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)競爭力，農(nóng)產(chǎn)品品牌建設(shè)初顯成效。在全力推進(jìn)精準(zhǔn)扶貧的政策下，經(jīng)濟(jì)逐年穩(wěn)定增長，但農(nóng)業(yè)發(fā)展依然滯后，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，糧食作物主要有小麥、玉米、馬鈴薯、蠶豆、青稞五大類，經(jīng)濟(jì)作物主要有亞麻、甜菜、瓜果、花椒、中藥材等。

1.2 農(nóng)用土地概況

研究區(qū)地處青藏高原與黃土高原過渡地帶，區(qū)內(nèi)山嶺起伏，水系發(fā)育，地勢總體上南高北低，由西南向東北遞降，呈傾斜盆地狀態(tài)，北部為典型黃土高原特征的黃土丘陵溝壑區(qū)。區(qū)內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)以農(nóng)用地為主，農(nóng)用土地占總面積的90.58%，具有利用程度高、地域差異明顯、利用水平不均衡等特點(diǎn)。隨著社會的發(fā)展，開墾坡地等措施是彌補(bǔ)移民、新農(nóng)村建設(shè)、工況占地和跨區(qū)域占補(bǔ)耕地的主要途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015～2019年臨夏地區(qū)新增耕地2 780 hm2，這些耕地等級評定亟待解決。

2 研究內(nèi)容及方法

本次農(nóng)用地等級主要通過1∶25萬農(nóng)用地土壤地球化學(xué)調(diào)查來評定，按照中國地質(zhì)調(diào)查局《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》(1∶250 000)(DZ/T 0258—2014)、《土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)規(guī)范要求，采集表層和深層土壤樣品。表層土壤采樣密度為1個樣/km2，采樣深度0～20 cm；深層土壤采樣密度為1個樣/4 km2,采樣深度150 cm以下。表層土壤每4 km2組成一個分析樣，深層土壤每16 km2組成一個分析樣,取得關(guān)于土壤性狀、土壤肥力、土壤微量元素、土壤環(huán)境及生命健康元素等分析數(shù)據(jù)和指標(biāo)參數(shù)(統(tǒng)稱微觀指標(biāo)),結(jié)合農(nóng)田地貌和平均單位面積產(chǎn)量 (統(tǒng)稱宏觀指標(biāo)),賦予各子指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重，采用隸屬度函數(shù)綜合評價做出等級評定[1]。

3 等級評定

等級評價思路是把影響土地環(huán)境的所有因素整合起來，方法是將這些因素分解、量化、賦值以便綜合，目的是通過評價，建立能夠全面反映農(nóng)用地土地質(zhì)量調(diào)查的地籍檔案，為土地管理決策服務(wù)[2]。

3.1 全要素整合評價體系的建立

全要素整合評價指標(biāo)體系包括宏觀指標(biāo)和微觀指標(biāo)體系。宏觀指標(biāo)所構(gòu)建的土地環(huán)境要素包括耕地坡度、土壤含水率、機(jī)耕條件、土地農(nóng)業(yè)綜合產(chǎn)能。評價數(shù)據(jù)除畝產(chǎn)量為“臨夏地區(qū)1∶25萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目獲取外，其他指標(biāo)收集于臨夏回族自治州自然資源局和農(nóng)業(yè)農(nóng)村局[2]。微觀指標(biāo)所構(gòu)建的土地環(huán)境要素包括土壤性狀、土壤養(yǎng)分、土壤微量元素、土壤環(huán)境和生命健康元素[3]，評價數(shù)據(jù)均來自“臨夏地區(qū)1∶25萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目；土地環(huán)境要素又進(jìn)一步分解量化，細(xì)分為幾個方面若干組指標(biāo)，按照不同等級進(jìn)行單指標(biāo)劃分。這樣就構(gòu)成了宏觀指標(biāo)用以土地分等，微觀指標(biāo)作為定級的全要素整合評價體系。研究區(qū)評價指標(biāo)體系由宏觀和微觀2大類、7小類、24組、72個指標(biāo)變量構(gòu)成[4-5](表1)。

表1 研究區(qū)農(nóng)用地環(huán)境質(zhì)量全要素整合評價指標(biāo)體系

(續(xù)表1)

3.2 選定和劃分評價單元

評價單元是土地質(zhì)量評價的最小單位，本次評價以土壤類型、土地利用類型、地貌景觀等圖件綜合疊加后，獲得新的土地資源圖斑作為評價單元(1 km2為1個單元)。

根據(jù)臨夏地區(qū)基本農(nóng)田實(shí)際利用情況和成果資料的實(shí)際精度，確定以鎮(zhèn)、鄉(xiāng)為統(tǒng)計(jì)單位，以基本田塊(二調(diào)圖斑)為依據(jù)，劃分基本評價單元，一個基本評價單元(圖斑)不能跨越兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但可以包含有若干個性質(zhì)相近而大小不等的自然田塊。

3.3 多指標(biāo)全要素整合評價

全要素整合就是從大區(qū)域(臨夏地區(qū))進(jìn)行可比性角度分等，遵循宏觀可操作性、代表性、差異性、綜合性和系統(tǒng)性原則，結(jié)合調(diào)查區(qū)土地資源類型和空間分布特點(diǎn)開展整合評價。從權(quán)重指標(biāo)入手，利用權(quán)重差異性來判定大的等差，并結(jié)合地塊的現(xiàn)狀和變化特征、不同等級地塊之間的質(zhì)量狀況、農(nóng)用土地內(nèi)在屬性以及多種指標(biāo)的系統(tǒng)性串成一個完整的體系，融合相關(guān)聯(lián)外部環(huán)境指標(biāo)對土地質(zhì)量進(jìn)行評價[6-8]。

3.3.1 指標(biāo)權(quán)重賦值

土地質(zhì)量不同要素的評價指標(biāo)，其權(quán)重賦值原則為:① 按土壤養(yǎng)分元素、微量元素的豐缺度劃分等級，比例越小，越缺乏，權(quán)重越大，反之則權(quán)重越小;② 生命健康元素含量按大小劃分，含量越低，越缺乏，權(quán)重越大，反之則權(quán)重越?。虎?土壤環(huán)境(有害元素或有害有機(jī)物)中指標(biāo)含量越高，污染越嚴(yán)重，權(quán)重越大，反之則權(quán)重越??；④ 評價指標(biāo)含量特征相近時，其變異性越大，權(quán)重賦值越大；⑤ 綜合評價中各要素(或因子)的權(quán)重，采用經(jīng)驗(yàn)法、專家咨詢法、層次分析法予以賦值，其中土地農(nóng)業(yè)綜合產(chǎn)能(畝產(chǎn)量)和清潔度指標(biāo)賦權(quán)最重。各要素的權(quán)重之和為100。

3.3.2 隸屬度函數(shù)計(jì)算

依據(jù)各類評價指標(biāo)與土地環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，可分為戒上型、戒下型和峰值型3種基本函數(shù)類型[9-10]。戒上型隸屬度函數(shù)主要針對土壤中氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)和微量元素鍺、鉬、硼等元素指標(biāo)；戒下型隸屬度函數(shù)主要針對農(nóng)業(yè)有害元素，如砷、鎘、汞、鉛等重金屬污染元素；峰值型函數(shù)通常指宏觀指標(biāo)，即地貌、水文、氣候、土壤特性等。

3.3.3 縮合指數(shù)取值

采用加法模型，對評價單元各參評指標(biāo)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重賦值和隸屬度計(jì)算，最好進(jìn)行累加獲得評價指數(shù)。綜合指數(shù)計(jì)算公式為

P=∑fi×Ci，i=1，2，3，…，n。

式中:fi為第i個評價指標(biāo)的隸屬度函數(shù)值；Ci為第i個評價指標(biāo)的權(quán)重[11]。

3.4 土地質(zhì)量等級劃分

由于各評價指標(biāo)的隸屬度是消除了量綱差別、值域?yàn)?～1的歸一化數(shù)值，因此利用各評級指標(biāo)的幾何均值便構(gòu)成了土地環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)評價模型。根據(jù)計(jì)算獲得綜合指數(shù)P，對P值以等間距確定界限，將區(qū)域土地環(huán)境質(zhì)量等級分為優(yōu)等、良好、中等、較差和劣等[12]，其綜合性分布模型依次確定為 0.72、0.67、0.62和0.57五級土地環(huán)境質(zhì)量(表2)。

表2 臨夏地區(qū)農(nóng)用地分等定級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3.4.1 分等原則

依據(jù)土地質(zhì)量分等按照綜合指數(shù)值(P)劃分的優(yōu)等、良好、中等、較差和劣等[13]，確定土地質(zhì)量定級依次為一等、二等、三等、四等、五等。其含義為：一等地，地勢平坦，田塊方正平整度高；耕層深厚，土壤質(zhì)地適中，成熟度高，基礎(chǔ)肥力好；光溫水熱氣候條件好，基礎(chǔ)設(shè)施完善，大型機(jī)耕條件好；耕作士壤層潔凈；農(nóng)業(yè)利用沒有明顯的限制性因素[14]。二等地，田塊規(guī)模適中；耕作層厚度變化輕微，肥力較好，光溫水熱氣候條件良好，農(nóng)田基礎(chǔ)沒施基本完善，具中小型機(jī)耕條件；耕作土壤層較清潔；需稍加改造方能建成為基本農(nóng)田或標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。三等地，田塊規(guī)模中等，平整度中等；耕作層厚度變化大，土壤沙性明顯或過于黏重，肥力中等，光溫水熱氣候條件較好，農(nóng)田基礎(chǔ)沒施基本完善，具中小型機(jī)耕條件；耕作土壤層較清潔；農(nóng)業(yè)利用有一定限制，或需加以改造方能建成為基本農(nóng)田或標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。四等地，田塊規(guī)模較小，多為坡地，機(jī)耕條件差；土壤質(zhì)地較差，保水能力弱，肥力低；農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，耕作土壤層較差；農(nóng)業(yè)利用限制多，需重點(diǎn)改造建造可成為基本農(nóng)田或標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。五等地，耕層淺化明顯，40 cm土層內(nèi)可見明顯的障礙層，土壤性狀大多過于黏重；基礎(chǔ)設(shè)施不完善，排灌不通暢，水氣通透性較差，大多為“鹽堿地、冷浸地、漬害地、腐泥地、紅壤地”，不利機(jī)耕，早澇保收比率低，這等地受地質(zhì)地貌條件影響大，一般都為低產(chǎn)田[15-17]。

3.4.2 定級標(biāo)準(zhǔn)

農(nóng)用地等級的劃分主要在各單項(xiàng)指標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行分等，定級的指標(biāo)體系主要由除去土地清潔度以外的其余微觀指標(biāo)構(gòu)成[18]。選取土地肥力、微量元素、生命健康元素等指標(biāo)，經(jīng)賦值量化、計(jì)算綜合指數(shù)得分來確定該單元在等內(nèi)的具體級別[19]。其土地質(zhì)量級的主要劃分依據(jù)為：

一級地，既要滿足相應(yīng)等別劃分的宏觀指標(biāo)條件，還要具備定級的微觀指標(biāo)要求。土壤酸堿度適當(dāng)，養(yǎng)分元素(N、P，K，Orgc)協(xié)調(diào)充足；微量元素(Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，B，Zn，S，Mo)豐富；健康元素較豐富；土壤潔凈無污染，正常條件下，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保證率在90%以上。

二級地，土壤微酸性或偏堿性，養(yǎng)分元素(N、P、K、Orgc協(xié)調(diào)充足)、微量元素和健康元素較豐富；土壤潔凈無污染，農(nóng)作灌溉水質(zhì)符合地面水環(huán)境要求；要求優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保證率在80%以上。

三級地，土壤微酸性或偏堿性，養(yǎng)分水平高但不協(xié)調(diào)，如常見的缺磷少鉀，微量元素有缺有豐，最常見的缺硼等；通常情況下，有選擇地種植或采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)指施，仍能保持土地較高的生產(chǎn)能力；要求優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保證率在70%以上。

四級地，土壤偏酸性或偏堿性，養(yǎng)分含量較為缺乏，但基本能滿足農(nóng)作物所需，其微量元素含量略微不足；土壤存在個別重金屬元素超標(biāo)，但其有效度較低，生物危害性不大，通常情況下，加以整改合理施肥以及選擇性的種植，可保持土地的生產(chǎn)能力；要求優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的保證率在60%以上。

五級地，土壤酸性強(qiáng)或偏堿性高，養(yǎng)分元素大部分缺乏；常見氮高，有機(jī)質(zhì)低，缺磷少鉀現(xiàn)象普遍，肥力低下，微量元素大多數(shù)缺乏；某些重金屬含量超標(biāo)，長期采用污水灌溉，土壤污染明顯，局部地段或個別種類農(nóng)作物可出現(xiàn)毒性反映。

3.5 土地質(zhì)量等級的分布特征

3.5.1 宏觀指標(biāo)分布特征

宏觀指標(biāo)的權(quán)重占比50%，主要包括農(nóng)田地貌和畝產(chǎn)量2個環(huán)境要素，其中農(nóng)田地貌又劃分了坡度、含水率和耕作條件3個小類型，占比20%；畝產(chǎn)量在宏觀指標(biāo)中占主導(dǎo)作用，達(dá)到30%。對宏觀指標(biāo)中12個小指標(biāo)按照指標(biāo)狀態(tài)對應(yīng)的分值進(jìn)行單指標(biāo)隸屬度計(jì)算，將計(jì)算后的單指標(biāo)數(shù)據(jù)疊加形成宏觀指標(biāo)的綜合指數(shù)。利用GeoChem Studio軟件對宏觀綜合指數(shù)成圖(圖1)。

宏觀指標(biāo)分等特征為：臨夏地區(qū)農(nóng)用地耕作條件和畝產(chǎn)量基本呈西南高、東北低的形態(tài)展布，大致劃分了一、二、三等土地。一等土地主要在研究區(qū)西南部大骨臺山一帶，土壤類型以黑鈣土為主，谷地、坡地相間分布，降雨量充沛，單位畝產(chǎn)量較高；二、三等土地分等大致沿大河家—東鄉(xiāng)族自治縣—三甲集一帶為分界線，二等區(qū)土壤類型以黑壚土和紅黏土為主，少量的黑鈣土，耕地以坡地為主，降雨量相對充沛，單位畝產(chǎn)量一般；三等土地土壤類型以灰鈣土和黑壚土為主，少量的灰褐土，耕地大部分為坡地，降雨量較少，單位畝產(chǎn)量較少；四等土地較少，主要分布在基巖裸露的高山地區(qū)。分析發(fā)現(xiàn)耕地的土壤類型、地貌特征和降雨量影響了畝產(chǎn)量[20]，由此說明，畝產(chǎn)量是宏觀指標(biāo)等級劃分的決定性因素。

圖1 宏觀指標(biāo)分等Fig.1 Macro index grading

3.5.2 微觀指標(biāo)分布特征

微觀指標(biāo)的權(quán)重與宏觀指標(biāo)占比相同，主要包括土壤性狀、土壤養(yǎng)分、土壤環(huán)境、土壤微量和生命健康元素5個環(huán)境要素[21]，劃分了20個指標(biāo)類型和60個小類，其評價過程與宏觀指標(biāo)計(jì)算相同，形成的微觀綜合指數(shù)圖見圖2。

微觀指標(biāo)的分布特征為：全區(qū)以二等和三等土地為主，二等面積為2 572 km2，共占總面積的 41.56%；三等面積為2756 km2，占總面積的 44.54%；一等土地面積為856 km2，占總面積的13.83%；四等土地面積僅一個采樣單位，為4 km2；無五等土地。一等土地區(qū)主要分布在臨夏市、臨夏縣以及和政縣南部、康樂縣八松鄉(xiāng)—景古鎮(zhèn)；二等土地分布在積石山自治縣、廣河縣、東鄉(xiāng)族自治縣南部和康樂縣南部；三等土地主要分布在調(diào)查區(qū)北部、永靖縣西部區(qū)域及東鄉(xiāng)族自治縣北部區(qū)域。該指標(biāo)中土壤環(huán)境指標(biāo)采用《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15168-2018)劃分，結(jié)果土地全面為清潔土地，在宏觀指標(biāo)疊加中不起作用。為此，土壤養(yǎng)分、生命健康元素、土壤微量元素和土壤性狀的權(quán)重就構(gòu)成了微觀指標(biāo)的分等[22]。

4 土地分等定級

根據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》(TD/T100101000)及以上方法和評價程序，劃分出了研究區(qū)農(nóng)用土地等級。研究區(qū)農(nóng)用土地共劃分為五等(表3、圖3)。

圖2 微觀指標(biāo)分等Fig.2 Micro index grading

表3 臨夏地區(qū)農(nóng)用地土地分等定級結(jié)果統(tǒng)計(jì)匯總

圖3 臨夏地區(qū)農(nóng)用土地環(huán)境質(zhì)量等級劃分Fig.3 Classification of environmental quality grades of agricultural land in Linxia region

通過計(jì)算可知，臨夏地區(qū)一等農(nóng)用地占研究區(qū)面積的21.27%，主要分布在工作區(qū)的西南部靠太子山一帶，呈條帶狀分布，其次在臨夏市周圍和永靖縣鹽鍋峽鎮(zhèn)一帶也有分布；二等農(nóng)用地，其面積達(dá)到1 824 km2，占總面積的29.48%，主要在積石山自治縣至康樂縣景谷鎮(zhèn)沿一等農(nóng)用地外側(cè)呈條帶分布，在臨夏市北部至劉家峽水庫周邊、廣河縣至三甲集也有分布；三等農(nóng)用地，面積為2 912 km2，占總面積的47.06%，主要分布在積石山自治縣東北向至永靖縣坪溝鄉(xiāng)、康樂縣至廣河縣附近以及東鄉(xiāng)族自治縣北部和南部地區(qū)；四等農(nóng)用地，面積共136 km2，占總面積的2.20%，主要分布在永靖縣新寺鄉(xiāng)至王臺鎮(zhèn)一帶，呈零星狀分布；調(diào)查區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)人為疊加污染造成的五等農(nóng)用土地。

5 結(jié)論

通過農(nóng)業(yè)地貌、土壤性狀、土壤環(huán)境等多項(xiàng)指標(biāo)對臨夏地區(qū)農(nóng)用地進(jìn)行了綜合評價，得到了臨夏地區(qū)土地環(huán)境質(zhì)量等級劃分。研究結(jié)果表明，以西南部大骨臺山為中心的北西向山脈一帶農(nóng)用地等級明顯高于其他地區(qū)，其影響指標(biāo)主要為畝產(chǎn)量高、養(yǎng)分充足、健康微量元素豐富和環(huán)境質(zhì)地優(yōu)。受大夏河影響，臨夏市中心至永靖縣城分等級別明顯高于其他地區(qū)，土壤性狀、農(nóng)田地貌和土壤養(yǎng)分元素起了關(guān)鍵性作用。為此，這一研究方法可克服以往評價中長期存在的“評價要素單一和評價結(jié)果不理想”的兩大難題，土地的化學(xué)安全性(土地清潔度)和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力是等級劃分的重要指標(biāo)，也是決定農(nóng)用地等級的關(guān)鍵因素，其評價結(jié)果更符合實(shí)際和更具應(yīng)用價值。

全要素整合評價彌補(bǔ)了以往農(nóng)業(yè)和土地部門對農(nóng)用土地等級劃分評定指標(biāo)選擇的片面和不足，又發(fā)揮了土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果能客觀反映農(nóng)用土地內(nèi)在質(zhì)量狀況的優(yōu)勢[23]，博采眾家之長，為農(nóng)用土地分等定級增加了內(nèi)涵，為政府的管理決策提供了科學(xué)依據(jù)。