林 立，況明生

(西南大學地理科學學院，重慶 400715)

引言

重慶市農(nóng)村集體建設用地復墾是指遵循現(xiàn)行的法律法規(guī)尤其“增減掛鉤”、“地票交易”、“戶籍改革”等文件，在保證城鄉(xiāng)建設用地總量平衡的基礎上，把農(nóng)村宅基地及其附屬設施用地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用地、農(nóng)村公共設施和公益事業(yè)建設用地復墾為耕地，其(結(jié)余的)指標用于城鎮(zhèn)建設，尋求改善農(nóng)村居民的生活條件，節(jié)約集約利用建設用地。與此同時，人們擔心等面積復墾為耕地的土地質(zhì)量是否等于相同面積用于城鎮(zhèn)建設的耕地，隨著人口增加，這是否會影響土地的人口承載力，以及如何實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)發(fā)展。本文以重慶市永川區(qū)為例，采用“AEZ”(農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法)計算其光合生產(chǎn)潛力，分別進行氣溫、水分、土壤修正，客觀的估算土地生產(chǎn)潛力，通過討論為該地區(qū)土地的可持續(xù)發(fā)展區(qū)劃提供科學依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 研究區(qū)概況

永川區(qū)位于四川盆地東南丘陵山地(105°38'～106°05'E、28°56'～29°34'N)，地貌類型主要為低山地、丘陵(深丘、中丘、淺丘)、河谷平壩，根據(jù)地形組合可以劃分為北部低山深丘區(qū)、中部丘陵區(qū)、東部低山丘陵區(qū)、南部淺丘平壩區(qū)，詳細如圖1。據(jù)全國第二次土地調(diào)查，全區(qū)耕地面積656.99km2，約占農(nóng)用地的51.07%、土地總面積的41.78%。

永川區(qū)屬于典型的北半球亞熱帶季風性濕潤氣候，其特征為:雨熱同期，降水充沛;年均溫18.2℃，最高氣溫39℃，最低氣溫2℃;年均降雨量1 042.2mm，全年平均日照1 298.5小時，年平均無霜期317天。因地制宜，糧食作物主要包括稻谷、小麥、玉米、薯類和豆類。

圖1 永川在重慶的位置及地形分區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來源及操作流程圖

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

氣象資料、土壤資料:參考《永川縣志》歷年氣候資料和土壤資料。

圖件資料:1:1萬永川區(qū)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃圖、行政區(qū)劃圖、部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)等高線地形圖(CAD格式)。

社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料:重慶市2001年～2011年統(tǒng)計年鑒、永川市2010年統(tǒng)計年鑒、永川縣志、部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)經(jīng)報表及政府工作報告。

1.2.2 操作流程圖

圖2 操作流程圖

2 土地生產(chǎn)潛力估算

2.1 生態(tài)區(qū)位法概述

生態(tài)區(qū)位法(AEZ:Agro－Ecological Zones)是將氣候圖、土壤圖等疊加生成農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)［2］，作為評價土地生產(chǎn)潛力的基本空間單位，按照土地評價的方法揭示農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)［3，4］(評價單元)的土地生產(chǎn)潛力［5，6］。

土地生產(chǎn)潛力是在一定地域、一定時期和一定經(jīng)濟社會條件下，由農(nóng)業(yè)資源諸要素綜合投入所形成，具有較高轉(zhuǎn)換效率的可持續(xù)產(chǎn)出能力［7－9］;是由光、熱、水、土、肥、氣、其他生產(chǎn)要素與生命物質(zhì)組成的一個相互聯(lián)系、彼此依存的耦合系統(tǒng)，只有調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)資源系統(tǒng)內(nèi)部的土—水—肥—氣及其他生產(chǎn)要素與植物生長的聯(lián)系，使之處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，從而充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)資源的生產(chǎn)能力［10，11］。

2.2 計算土地生產(chǎn)潛力

本研究中，土地生產(chǎn)潛力的公式采用光合潛力衰減模型(也稱機制法［12，13］)，估算土地的生產(chǎn)潛力，可以概括為:

y為一定投入水平的作物生產(chǎn)潛力［14－16］;yp為光合生產(chǎn)潛力;f(t)、f(w)、f(s)分別為溫度、水分、土壤的修正系數(shù)。

式中yn為光合生產(chǎn)潛力(kg/km2);∑Q為任一時段太陽總輻射，這里采用永川區(qū)每月太陽輻射量;ε為有效輻射占總輻射的比重，即光合有效輻射比，因永川區(qū)地處盆地東南取0.46較適宜;α=1－(R+β)，α為吸收率，R為反射率(取最小值0.1)，β為透射率(取最小值 0.07);γ 為光飽和限制率，取值0;ρ為非光合器官的無效吸收率，取值0.1;w為呼吸作用損耗率，取值0.3;φ為光量子能量轉(zhuǎn)換率，取值0.224;C為干物質(zhì)發(fā)熱率，平均值為17.765*103kj/kg。

光溫生產(chǎn)潛力是在光合生產(chǎn)潛力的基礎上進行溫度訂正，即:

其中:

式中N0、N10為日均溫≥0℃、≥10℃且保證率為80%的天數(shù)，Nm為每月的天數(shù)。

③計算光溫水(氣候)生產(chǎn)潛力［21，22］

降水生產(chǎn)潛力是在限水條件下所能實現(xiàn)的最大生產(chǎn)力Yp，是雨養(yǎng)農(nóng)作物生產(chǎn)力的上限。Yp是通過Ymp的降水修正得到的，反映的是水量不足對產(chǎn)量的影響。修正公式為:

式中:ky為產(chǎn)量反映系數(shù);ETa為作物實際蒸散量;ETm為作物最大蒸散量;ETm=ET0，ET0為參照作物的蒸散量，可通過“彭曼法”計算求得;Kc為作物系數(shù)。由此得出水分修正系數(shù):

式中P為月均降水量;Eo=0.001 8(T+25)(100－R)，T為月均溫(T+25)2度，R為月均相對濕度。

④計算光溫水土(土地)生產(chǎn)潛力

土地生產(chǎn)潛力是在氣候生產(chǎn)潛力的基礎上進行土地、土壤修正:

f(s)主要參考土地質(zhì)量綜合因素訂正系數(shù)、土壤侵蝕對產(chǎn)量的影響和損耗量［23－25］

式中ai(i=1，2，3)表示不同土地等級所能達到的耕地最大生產(chǎn)潛力(水澆地上位光溫生產(chǎn)潛力，旱地為氣候生產(chǎn)潛力)的百分比，F(xiàn)i(i=1，2，3)表示在相應等級的土地上作物的種植面積，整個生產(chǎn)盆地的Kf為0.655～0.67之間。

土壤侵蝕是指在不同因素(水力、風力等)的作用下，土壤表層物質(zhì)被剝蝕的現(xiàn)象，不僅影響土壤的可耕性，而且直接導致作物生產(chǎn)力的損失，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害很大，四川盆地因土壤侵蝕而對生產(chǎn)力造成的損失約為504 100萬千克。

損耗量是指在作物生長過程中，由于病蟲害和人為管理措施等不當會造成作物生產(chǎn)力的損失，經(jīng)長期跟蹤觀察、研究，這一損失約為10%。

3 結(jié)果與分析

3.1 計算光溫、光溫水、光溫水土生產(chǎn)潛力

重慶市永川區(qū)的糧食作物主要為水稻、小麥、玉米和薯類作物，根據(jù)上述公式和已有的資料、分別計算四大分區(qū)主要作物的光溫生產(chǎn)潛力、光溫水生產(chǎn)潛力和光溫水土(土地)生產(chǎn)潛力，結(jié)果如表1、表2、表3。

表1 光溫生產(chǎn)潛力 千克/畝

表2 光溫水生產(chǎn)潛力 千克/畝

表3 土地生產(chǎn)潛力 千克/畝

3.2 統(tǒng)計永川區(qū)的糧食總產(chǎn)量①數(shù)據(jù)來自2004年—2010年重慶統(tǒng)計年鑒，中國統(tǒng)計出版社出版。、復墾土地單元的面積產(chǎn)量

圖3 重慶市永川區(qū)2004—2010年作物種植面積統(tǒng)計

圖4 重慶市永川區(qū)2004—2010年各類糧食產(chǎn)量統(tǒng)計

表4 2008—2010年復墾項目區(qū)小麥、玉米、薯類產(chǎn)量千克/畝

3.3 結(jié)果與討論

各復墾區(qū)通常復墾為旱地，極少數(shù)因地適宜的復墾為林地，農(nóng)戶種植的作物主要為小麥(冬—春季)、玉米(春—夏季)、薯類(夏—秋季)及套種零星的豆類(綠豆、蠶豆(種植在田埂上)豌豆)。這里主要統(tǒng)計小麥、玉米和薯類的產(chǎn)量，其中小麥的產(chǎn)量約為 150—200kg、玉米約為225—275kg、薯類約為 400—500kg。據(jù)調(diào)查，小麥、玉米和薯類在復墾區(qū)均作為粗糧，因為當?shù)剞r(nóng)村的飲食習慣以大米為主、極少部分玉米加工成玉米粉食用，大部的玉米，幾乎全部的小麥、薯類均為飼養(yǎng)牲畜(以雞、鴨、兔、豬為主);農(nóng)戶更青睞于種植玉米、薯類，因為其種植、管理、收獲較小麥容易。

重慶市永川區(qū)的作物播種面積在2005年—2007年達到一個較高的水平，但自2007年逐漸緊縮，到2010年最低;自2007年開始，永川復墾的土地單元相繼恢復農(nóng)業(yè)工作，由農(nóng)戶安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，作物產(chǎn)量計入全年統(tǒng)計，2007年—2010年全區(qū)的糧食產(chǎn)量依然維持在40萬噸以上，并且在2008年、2009年、2010年略有上升。

通過計算理論土地生產(chǎn)潛力，并結(jié)合復墾區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析，實際所得作物產(chǎn)量均小于或接近理論土地生產(chǎn)潛力所得數(shù)據(jù):冬小麥實際產(chǎn)量同理論產(chǎn)量差距較大，玉米比較接近理論計算產(chǎn)值，薯類基本接近理論產(chǎn)值;同時我們得出，如果提高必要的技術(shù)、經(jīng)濟投入水平進行集約經(jīng)營，可以肯定各個復墾區(qū)的作物產(chǎn)量還有提升空間。

4 結(jié)論

4.1重慶市永川區(qū)的土地(光溫水土)生產(chǎn)潛力是基于量子效率理論，采用“機制法”，根據(jù)土地上太陽輻射能的數(shù)量確定綠色植物光合作用所形成的干物質(zhì)質(zhì)量，并以此為基礎分別進行溫度、水分、土壤得逐級修正，分別計算各區(qū)域的光、溫、水、土生產(chǎn)潛力。永川區(qū)土地生產(chǎn)潛力的特點基本符合地形地貌類型及受影響的局地小氣候分布的特點，南部淺丘平壩區(qū)生產(chǎn)潛力高、中部丘陵區(qū)同東部低山丘陵區(qū)居中、北部低山深丘區(qū)次之。

4.2重慶市永川區(qū)各復墾單元都復墾為旱地，通過間作套種冬小麥、玉米、薯類和部分零星作物均獲得了較好的產(chǎn)量，同時建立各作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)庫，為將來的全區(qū)產(chǎn)量估算提供參考數(shù)據(jù);在現(xiàn)有的自然、技術(shù)、經(jīng)濟投入下，及時總結(jié)經(jīng)驗、綜合分析各個影響因子相互關(guān)系，通過評價復墾土地單元的潛力(生產(chǎn)潛力、利用潛力等)、適宜性，選擇最適宜的作物、最佳的耕作方式。

4.3通過計算土地理論生產(chǎn)潛力并同各復墾單位的實際產(chǎn)量比較，在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟條件投入下各復墾單位作物產(chǎn)量還未達到最佳產(chǎn)量。若提高投入水平等級，保護土地資源質(zhì)量;嚴格生態(tài)保護，因勢利導防治復墾單位土地資源的生態(tài)干擾;在已有工程措施的基礎上，增加農(nóng)藝、生物措施，增強管理措施、定期監(jiān)測等，逐漸提升各復墾土地資源的適宜性、生產(chǎn)潛力。

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