基于“过程-功能-质量-特性-指标”的耕地质量评价指标体系研究

耕地质量评价是国家进行耕地资源管理的重要手段,是进行高标准农田建设,保护十八亿亩耕地红线的重要依据。我国在耕地质量评价指标体系建设方面,虽有众多研究,但并未根据耕地功能构建一套比较完整的田块尺度的耕地质量评价指标体系。本文运用系统学理论,基于田块尺度的"过程-功能-质量-特性-指标"的耕地质量评价分析框架,根据耕地质量指标体系建立的原则,采取特尔菲法和频度分析法,参考国内外耕地质量评价指标体系研究成果,构建了一套田块尺度的耕地质量评价指标体系,为田块尺度的耕地质量评价提供支撑和理论参考。     

基于多层级指标的省域耕地质量评价体系构建

为了更好表征耕地质量的空间差异,服务耕地的保护与管理,合理的耕地质量评价体系更为重要。省域尺度耕地质量评价现有思路与方法的改进,能够科学量化省域内耕地质量的分布,实现耕地质量省级统筹可比。该研究试图建立以表征气候影响的熟制为控制轴,以土地条件和工程条件为评价轴的评价体系,并且构建级别评价三维魔方,创新评价结果查询模式。选择河北省内丘县为研究区进行试点评价,评价结果显示,1级地9 681.30 hm~2,占全县耕地总面积的31.88%;2级地11 708.28 hm~2,占38.56%;3级地6 739.46 hm~2,占22.19%;4级地2 112.59 hm~2,占6.96%;5级地123.55 hm~2,占0.41%,多层级指标方法评价结果对内丘县域内耕地质量的分布规律有较好的表达,与县域自然地貌条件分布趋势基本一致。评价结果与农用地分等定级成果对比分析表明,多层级指标方法技术操作简捷,显化了整治工程因素,实现了省域耕地质量可比,可为土地整治、耕地占补平衡、基本农田保护及其他有关土地管理工作提供依据。     

基于耕地系数和预评价法的耕地整治潜力测算方法

为科学合理测算耕地整治潜力,提高潜力测算结果的应用性,该文结合二调数据及农用地分等数据,进行了耕地整治数量潜力和质量潜力的测算研究,耕地整治数量潜力测算采用耕地系数法(CLC,cultivated land coefficient),耕地整治质量潜力测算采用农用地分等因子提高后的预评价法。研究表明:五华县耕地整治潜力较大,数量总潜力为841.69 hm2,各行政村数量潜力分布情况为南高北低;质量潜力方面,经过整治,耕地自然等别可平均提高1.28等,利用等别可平均提高0.71等,生产能力可提高57 862.99×104kg。该研究方法符合当地土地整治实际情况,研究结果可为制定县域土地整治规划、划定高标准基本农田建设区及确定耕地整治建设重点项目区提供参考。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

基于最小数据集与LESA体系的县域耕地质量评价

建立科学合理的县域耕地质量评价体系对快速准确摸清耕地质量家底和建立耕地保护分区具有重要指导意义。该研究基于主成分分析法建立最小数据集精选指标，构建土地评价与立地条件分析（land evaluation and site assessment，LESA）体系，开展耕地质量综合评价，分析耕地质量区域分布特征及差异性特征并划定耕地保护分区。结果表明：1）自然质量指标最小数据集由砂粒、有机质、全钾、有效磷、pH值、综合污染指数、耕层质地、容重、阳离子交换量组成，立地环境指标最小数据集包括排水条件、连片度、生态兼容性、河流距离、路网密度、灌溉能力、农田林网化率、耕地利用类型。2）采用LESA评价模型计算耕地自然质量指数及立地环境指数，确定LESA体系为FLESA=0.5FLE+0.5FSA（FSA、FLE、FLESA分别为耕地立地环境条件、自然质量条件和综合分值），采样点综合评分为51.517～81.838。综合比选各插值误差检验结果后采用普通克里金法进行耕地质量结果空间插值，评价单元耕地质量综合评分为52.148～79.624。3）铁岭县耕地资源可划分为5个等级区：1级区划分为永久基本农田核心保护区，占比20.52%；2级区划分为耕地自然地力条件重点治理区，占比36.79%；3级区和4级区耕地土壤和立地条件均存在多样性的限制因素，可划分为耕地综合整治区，占比36.33%；5级区划分为耕地生态自然保育区，占比6.36%。4）经计算基于最小数据集与LESA相结合的评价结果有效系数为0.615，相对偏差系数为0.009，说明该体系耕地质量评价结果准确，可信度较高。该研究成果简化了县域耕地质量评价指标体系，量化了自然质量与立地条件协同关系，为开展耕地质量提升和保护利用提供了理论和方法依据。     

基于LESA综合评价模型的耕地质量定级方法

为准确掌握耕地生产效益水平,进一步满足当前国土管理需要,对耕地质量定级方法进行了研究。选取河南省固始县为研究对象,以LESA综合评价模型为基础,结合耕地质量等别更新成果及相关土地提质工程成果,综合分析评定了耕地质量级别,并以耕地产能为依据验证了定级结果。结果表明:基于LESA综合评价体系,固始县的耕地分为6—13级,级别越高,耕地质量越好。其中,9—13级的耕地自然条件较优,地块规则,利于机械耕作;6—8级的耕地自然质量水平较差,集中连片程度低,耕作较为不便。根据耕地产能对定级结果可靠性进行验证,定级结果符合实际产出。基于LESA综合评价模型的耕地质量定级方法不仅继承和沿用了耕地分等成果,还通过选取工程指标体现了高标准基本农田建设成效,突破原有规程法定级结果仅在县域内可比的限制,为耕地定级方法体系研究提供参考。     

高标准基本农田建设中的耕地质量与立地条件评价研究

耕地自然质量是高标准基本农田建设的基础,耕地立地环境是高标准基本农田永久稳定的保障。本研究以重要农地建设的LESA体系思想为指导,开展了东港市基于高标准基本农田建设的耕地质量与立地条件评价研究,研究结果表明:(1)耕地自然质量评价结果为高标准基本农田建设的自然限制因素条件改良提供依据,耕地立地条件评价结果降低了高标准基本农田建设不稳定性风险,综合评价结果对高标准基本农田建设分区与建设重点选择更具有针对性;(2)依据耕地自然质量条件和立地条件评价不同分值区间的表现特征,耕地自然质量条件与立地条件综合评价结果可将研究区高标准基本农田建设区域划分为优先建设区、耕地自然质量条件和耕地立地条件重点整治潜力区、区位条件影响风险范围内的耕地可划为一般耕地区或建设预留区,整治潜力较小的耕地可划分为生态保育用地;(3)本研究以LESA体系理论指导高标准基本农田建设,提出了高标准基本农田建设的区域选择以及建设重点,该方法体系具有较强的实践指导性,建议研究成果由辽宁东部山地区逐级推广到中部平原区、西部低山丘陵区,在全省形成具有指导性和标准统一的方法体系。     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

BIO-NORM与NORM耕地质量评价方法对比研究

耕地质量评价对指导农业生产具有极为重要的意义,耕地质量评价方法的优劣直接影响到耕地质量评价结果的可靠性。本研究以江西省余江县为研究区域,通过实际调查和样品采集与分析,获取了249个水田表层土壤属性数据和95个田块的水稻产量数据。利用Norm值法和新建立的Bio-Norm法,分别确定耕地质量评价指标、指标权重和隶属度函数,并对研究区水田耕地质量进行评价。两种评价方法的对比分析表明,Bio-Norm法选取的指标比Norm值法更具有代表性,得出的指标权重更能准确反映指标的重要性,确定的隶属度函数临界值更能反映水稻生长的实际要求。评价结果显示,利用Bio-Norm法得出的耕地质量综合指数(IFI值)与水稻产量回归方程的决定系数(R2)远高于Norm值法,且IFI值与水稻产量各等级的区域分布特征更为吻合。Bio-Norm法评价耕地质量更为科学合理。     

农户土地利用行为对耕地质量作用机制及传导路径——以沈阳市苏家屯区为例

耕地质量保护是土地科学中最为活跃和前沿性的重要领域。本研究构建了基于农户土地利用行为的PRE理论分析框架,揭示了快速城镇化进程中农户土地利用行为变化对耕地质量影响之间因果链。并利用结构方程模型,以辽宁省沈阳市苏家屯区农户调研数据进行实证检验。研究结果表明:(1)潜变量快速城镇化、农户土地利用行为和耕地质量三者之间存在较为复杂的因果关系,具有较高的载荷系数,总效应为0.717,验证了理论分析框架;(2)快速城镇化进程中,城市扩张、经济结构、价格变化和政策制度安排等外部环境变化,是影响农户土地利用行为主要方面,且农户所处区域位置、农产品价格、从事非农产业人数和土地细碎化程度是主要影响因子;(3)农户作物种植选择方式和土地投入行为是直接影响耕地质量变化主要因素,其标准化路径系数分别是0.823和0.803。基于以上的研究结果,研究认为应该从农产品价格、适度推进土地流转、加强耕地质量保护方面政策宣传、加快保护性耕作技术的培育与指导等方面采取措施,实现快速城镇化进程中耕地质量的保护与提升。     

基于因素组合的耕地质量等级监测样点布控方法

科学确定耕地质量等级监测样点布控方法,形成中国耕地质量动态监测布控体系,是掌握耕地质量动态、支撑国家粮食安全的重要技术依据。该文基于标准样地设置,以滇黔高原山地区为例,提出以耕地质量等别为控制,熟制—土壤类型—海拔—土地利用系数—土地经济系数因素组合确定监测样点的方法,即因素组合法;其步骤为：根据因素组合类型初步确定监测点数量;依据面积比例修正各等别监测点数量;基于GIS确定和选取监测点空间位置和来源,形成监测样点;构建模型对监测点代表性进行检验。结果表明,滇黔高原山地区确定144个监测样点,其中7个来源于国家级标准样地,44个来源于省级标准样地,93个来源于耕地分等单元图斑;采用因素组合法形成滇黔高原山地区监测样点,能够实现国家尺度上二级区内对耕地质量变化的动态监测,监测样点满足统计学要求和面积代表性。基于因素组合的耕地质量监测样点布控方法,可以为建立覆盖全国的耕地质量监测体系提供借鉴,为中国耕地数量、质量并重的宏观管理提供技术支撑。     

基于耕地质量指数局部空间自相关的耕地保护分区

科学合理地制定耕地保护分区,是实现耕地差异化保护、精细化管理的重要保障。该文采用Moran散点图和局部空间自相关分析相结合的方法,以耕地质量指数为空间变量,探讨广宁县耕地质量的空间结构性特征和聚集性规律,并据此提出耕地保护分区方案。研究结果表明:广宁县耕地质量在空间分布上呈现出一定的聚集性规律,正相关类型(高-高和低-低型)多以"组团"形式出现,聚集性较强;负相关类型(高-低和低-高型)无明显集中区域,零星分布。基于局部空间自相关分析的耕地保护分区,既综合考虑了耕地自然条件、利用条件和经济条件,同时将耕地质量的空间属性作为第4维,纳入到耕地保护分区研究中,为耕地差异化保护、精细化管理提供了思路。最后,提出了基于局部空间自相关的耕地保护分区方案及相应的保护措施,可为研究区域耕地保护分区提供参考。     

基于网格的耕地质量分等成果省级汇总方法

耕地质量分等成果由县、省、国家3级成果组成,省级成果由县级成果汇总获取,是农用地分等工作中必不可少的环节。由于传统的汇总方法对汇总底图的过分依赖性,导致汇总效率低下,汇总后的质量完全取决于汇总底图的质量。基于该缺陷,该文提出利用网格取代汇总底图,将县级成果按照“权属-地类-等别”进行分类,根据面积占优原则确定对应网格所属类别,并通过空间最邻近方法寻找距离县级单元最近的网格单元,建立“网格-县级分等单元”的追溯关系。该文提出了以县行政代码、网格所在行列码、等别、地类组成21位省级汇总网格的编码方法。最后利用平均中心和标准差椭圆检验汇总前后耕地空间分布的相似性。以北京市大兴区为研究区进行了实例验证,大兴区根据“地类-自然等-利用等-经济等”组合共分为8类,根据大兴区耕地的分布,最终确定688个有效耕地网格。利用该文方法实现了省级汇总。经过检验表明,汇总前后耕地分布的平均中心和分布方向仅相差405.6 m和0.34°,说明该汇总方法保证了汇总前后耕地空间分布的一致性。与依赖汇总底图的方法相比较,省去了制作底图的工作量,提高了工作效率,并且将省级耕地定位在每个网格中,通过网格编码能够快速查找到对应位置的耕地质量,方便管理和应用。     

云南乌蒙山片区耕地自然质量等空间分布特征

依据云南省农用地分等成果,服务农业产业化及精准扶贫工作,通过采用空间叠加分析与统计的方法,基于县域尺度的耕地自然质量等和平均自然质量等分析了该片区的空间分布特征。结果表明:(1)耕地自然质量总体等别偏低,以5~9等为主,平均等8.14等;(2)耕地自然质量等级偏低,以中、低等地为主,所占比例高达92.11%,涉及236个乡镇,占该片区乡镇总数的90.42%,包括21个民族乡镇,占8.04%;(3)耕地自然质量等在指标区、县域尺度下的空间分布存在差异。滇东北山原区的平均自然质量等高于滇中高原盆地区;仅1个县分布优等地,3个县全为中等地,3个县除优等地外均有分布,8个县分布低等地和中等地,依据上述特征划分4个区并选取典型县,表明等别较好的耕地主要集中于光热资源充裕及土壤质地良好的地区。该研究为云南乌蒙山片区高标准基本农田建设和精准扶贫工作等提供参考。     

耕地土壤健康及其评价探讨

开展面向耕地的土壤健康评价,对保障我国粮食安全和生态文明建设具有紧迫的现实意义。针对相关研究中土壤健康概念抽象、评价尺度杂糅等普遍性问题,及欧美主流技术路线中的局限性,文章从概念解构的视角进行了探讨,提出研究框架,以期为我国耕地土壤健康评价工作提供参考。首先,通过构建基于土壤功能与胁迫的土壤健康观,从理论方面将耕地土壤健康解构为初级生产力、水净化与调节、碳封存与调节、生物多样性供给、养分供给与循环等5类土壤功能,探讨了耕地土壤健康管护理念;然后,基于土地评价的一般性原则,从实践角度对耕地土壤健康进行了尺度划分,识别了田块、县域、省域和国家等4级尺度的耕地土壤健康管护目标。由此,提出了以表征耕地土壤功能与重金属胁迫为核心的耕地土壤健康评价全流程研究框架。然而,如何定义并量化耕地(旱地、水浇地和水田)土壤健康状况与土壤功能的供需关系,科学应用土壤功能评价指标与表征方法,以实现从土壤功能与胁迫到耕地土壤健康的表达,仍是重难点,值得重点关注和进一步研究。     

乡镇尺度耕地生产能力实现程度分析与实证

该文从耕地单产实现程度、播种面积实现程度和耕地总产实现程度3个方面来表征耕地生产能力实现程度的计算方法。区域尺度上的小麦、玉米可实现单产是采用前沿生产函数、区试产量和近5 a高产水平等多种方法进行确定,地块尺度的小麦和玉米的可实现单产依据农业生态区法（agricultural ecological zone,AEZ）进行修正得到。乡镇尺度上的小麦和玉米的可实现单产分别采用尺度下移和尺度上移的方法将地块尺度的小麦玉米可实现单产转化为乡镇尺度的可实现单产。应用此核算方法对北京市大兴区1982、2000和2006年3个时期的乡镇尺度耕地生产能力实现程度的分析结果表明：大兴区区域尺度的耕地生产能力实现程度实现程度在1982年出现最高值,并在1983-1998年的较长时期呈现小幅摆动但基本保持在35%～45%之间,而在1998年以后则呈现大幅下降的趋势,并在2004年以后出现一定幅度上升;大兴区乡镇尺度1982年实现程度最高;与1982年相比,2000年所有乡镇都大幅降低,2006年比2000年有所增加,但仍低于1982年;乡镇尺度耕地生产能力实现程度存在显著的空间分异;大兴区区域尺度耕地生产能力实现程度与乡镇尺度耕地生产能力实现程度变化规律基本一致。该文构建的乡镇尺度耕地生产能力实现程度的分析方法为从宏观尺度研究耕地生产能力差异化提供了借鉴。     

河南省县域耕地非农化的时空演变——基于水系流域的视角

以河南省境内分属于4个水文流域的县域行政单位为研究对象,从县域耕地和县域人均耕地两个视角探索4个流域在不同研究时期耕地规模、耕地非农化数量、耕地非农化率,以及耕地非农化对粮食生产的影响。研究表明:(1)河南省境内的4个流域的耕地规模及其空间分布均与流域内的土地面积和地形地貌有关。各流域内部县域耕地面积增减的态势和空间格局不尽相同。(2)在研究前期(1994-1999年),全省大部分县域耕地面积变化率为负,且区间分布集中,而在研究后期(1999-2004年),全省大部分县域耕地面积变化率为正,且区间分布分散。(3) 4个流域的人均耕地面积均减少,在不同研究时期各流域人均耕地面积减少的幅度却有差异。(4)全省及其4个流域的耕地非农化均以中产田为主,各流域因耕地非农化而造成的粮食损失都较大。     

县域耕地后备资源与规划期内数量质量并重的占补平衡分析

耕地后备资源是耕地的重要补充来源,在耕地占补平衡中具有重要作用,但在补充耕地能力上长期存在偏主观、重数量等情况。利用国土部新一轮耕地后备资源调查评价试点县成果,在新增耕地系数和等级折算系数的基础上提出了耕地数量与耕地数量质量并重的平衡测算方法,分析县域规划期内实现耕地占补平衡的能力。以湖南省沅江市为例,测算至2020年实现数量平衡和数量质量平衡需开发的耕地后备资源面积。结果显示,满足耕地数量平衡需开发耕地后备资源面积为1 083.37 hm2;满足数量质量并重平衡,最低需开发耕地后备资源面积1 083.37 hm2,最高需开发1 351.65 hm2。通过测算,沅江市耕地后备资源开发可满足县域耕地占补数量、质量平衡的需要,但存在较大压力,尤以数量质量并重平衡为甚。因此,明晰县域耕地后备资源补充耕地的能力有利于合理安排新增建设项目,确保实现土地利用总体规划保护耕地的目标。     

化学农药施用技术与粮食安全

化学农药在保证粮食供应方面发挥了重要作用,这是粮食安全的传统意义。但是农药大量投入导致农产品中农药残留超标,影响了粮食安全的另一个方面。化学农药对农产品的负面影响与农药的施用方法有密切的关系。发达国家在改善环境质量、提高农产品品质的同时,建立了完善的农药使用和管理法规,并通过农药施用技术改造,大大提高了农药的利用率,从而基本解决了农药环境污染和农产品农药残留超标的问题。我国在农药施用过程中,由于长期忽视施用质量的提高,加之缺乏相应的管理措施,农药对病虫草害的防治效果一直是以农药的大量投入来保证的,对农产品质量造成了很大的影响。要解决农药的使用问题,首先须通过行政管理和立法限制单位土地面积上农药的施用量,其次建立农户农药购买登记制度,保证农户实际所用农药不会超过允许使用量,最后加强农药施用者的培训,培训合格后发给操作证,持证施用农药。确保这3个环节的落实,可激发农户农药施用技术的改进,使有限投入的农药发挥最大的效用,减少农药用量,缓解农药与环境及农产品质量之间的矛盾