羅明飛，趙翠薇

(貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴陽(yáng) 550001)

隨著城市化進(jìn)程的加快，耕地這一重要的生產(chǎn)資源正在迅速減少，耕地保護(hù)已經(jīng)成為中國(guó)的一個(gè)戰(zhàn)略性問(wèn)題［1］。耕地質(zhì)量是確保國(guó)家糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的基礎(chǔ)，沒(méi)有可靠的耕地質(zhì)量，就不可能從根本上保障我國(guó)糧食安全和食品安全［2］。從耕地作為一種用于種農(nóng)作物、生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的特定土地類型出發(fā)，耕地質(zhì)量的內(nèi)涵應(yīng)該包括4個(gè)方面:一是耕地的土壤質(zhì)量;二是耕地的環(huán)境質(zhì)量;三是耕地的管理質(zhì)量;四是耕地的經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。即耕地質(zhì)量是耕地土壤質(zhì)量、耕地環(huán)境質(zhì)量、耕地管理質(zhì)量和耕地經(jīng)濟(jì)質(zhì)量的總和［3］。黨的十七屆三中全會(huì)指出:加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);以農(nóng)田水利為重點(diǎn)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)條件;大規(guī)模實(shí)施土地整治，搞好規(guī)劃、統(tǒng)籌安排、連片推進(jìn)，提高耕地質(zhì)量，大幅度增加高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田比重?！秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出“嚴(yán)格保護(hù)耕地，加快農(nóng)村土地整理復(fù)墾。加強(qiáng)以農(nóng)田水利設(shè)施為基礎(chǔ)的田間工程建設(shè)，大規(guī)模建設(shè)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田”，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田成為土地整治未來(lái)五年的主要工作。正是在這樣的背景下，我國(guó)提出了土地整理，土地整理就是在一定區(qū)域內(nèi)，依據(jù)土地利用總體規(guī)劃，采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律和技術(shù)手段，對(duì)田、水、路、林、村等綜合整治，調(diào)整土地關(guān)系，改善土地利用結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)、生活條件，增加可利用土地面積，提高土地利用率和產(chǎn)出率［4］。

土地質(zhì)量評(píng)價(jià)，它主要是根據(jù)土地的自然生產(chǎn)能力或其他利用潛力的高低對(duì)土地的質(zhì)量作出估價(jià)［5］。土地整治在增加耕地面積、提高土地收益和改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。目前高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是農(nóng)用地分等定級(jí)規(guī)程，其建設(shè)目標(biāo)是增加耕地面積和提高耕地質(zhì)量，該研究主要是在GIS平臺(tái)上通過(guò)具體的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目對(duì)實(shí)施前后的土地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，用以論證針對(duì)農(nóng)田進(jìn)行土地整理對(duì)土地質(zhì)量的影響程度，以及評(píng)價(jià)整理前后耕地質(zhì)量的意義。

1 研究區(qū)概況

關(guān)嶺自治縣沙營(yíng)鄉(xiāng)前進(jìn)村高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目區(qū)位于貴州省關(guān)嶺自治縣西部的沙營(yíng)鄉(xiāng)前進(jìn)村和法那村，以糧食生產(chǎn)和蔬菜種植為主，每年種植一季農(nóng)作物。沙營(yíng)鄉(xiāng)屬喀斯特地貌，75%以上系山區(qū)，氣候?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，年均降水量1 597mm，降水年內(nèi)分布不均，降水集中在夏季，年均氣溫11～13℃，全年無(wú)霜期269天。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有全縣最大的石板橋水庫(kù)，蓄水300萬(wàn)m3，中部有一地表河流自東南流向西北，可以滿足區(qū)內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)灌溉。項(xiàng)目區(qū)東北、西南地勢(shì)較高，中部為較為平坦的開(kāi)闊地，屬溝谷洼地，坡度大多在0～2°范圍內(nèi)。項(xiàng)目區(qū)涉及土地面積108.66hm2，實(shí)際建設(shè)規(guī)模為93.54hm2。項(xiàng)目總投資397.88萬(wàn)元，實(shí)施后凈增加有效耕地面積3.14hm2。

通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，原來(lái)零碎分散、高低不平、灌排條件差的耕地在整理后，形成地塊分布合理、土地平整、排灌有保證的區(qū)域化、規(guī)模化、社會(huì)化、機(jī)械化、集約化、科技化生產(chǎn)格局，土地利用結(jié)構(gòu)也得到了明顯改善 (表1)，進(jìn)一步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高糧食產(chǎn)量，增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，改善農(nóng)民生活水平。

表1 項(xiàng)目區(qū)整理前后土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)照

2 研究思路與方法

2.1 劃分評(píng)價(jià)單元

土地質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是評(píng)價(jià)單元的劃分，劃分評(píng)價(jià)單元的基本要求是單元內(nèi)部土地質(zhì)量相對(duì)均一，單元之間有較大差異，由地物或權(quán)屬界線封閉的，農(nóng)用地分等評(píng)價(jià)分值測(cè)算的基本空間單位。單元?jiǎng)澐謺r(shí)嚴(yán)格遵循了主導(dǎo)因素差異原則，相似性原則以及邊界完整性原則。

地理信息系統(tǒng) (GIS)是在計(jì)算機(jī)硬軟件支持下，對(duì)空間數(shù)據(jù)及相關(guān)聯(lián)的屬性特征按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析、顯示、更新和輔助決策的技術(shù)系統(tǒng)，是各種空間地理信息進(jìn)行加工、分析和處理的有效工具，它廣泛應(yīng)用于土壤資源研究中，如土壤侵蝕預(yù)測(cè)、土壤資源評(píng)價(jià)等［6］。在GIS平臺(tái)上將所有定級(jí)因素分值圖進(jìn)行疊加，最終生成的封閉多邊形即為定級(jí)單元。在Arcgis10.0系統(tǒng)支持下，選用4m×4m的柵格單元作為評(píng)價(jià)單元。將研究區(qū)域劃分成5.846 2萬(wàn)個(gè)柵格，每個(gè)柵格既是信息提取源，又作為一個(gè)評(píng)價(jià)顯示單元。

2.2 構(gòu)建指標(biāo)體系

土地整治是落實(shí)最嚴(yán)格耕地保護(hù)制度和最嚴(yán)格節(jié)約用地制度的重要手段。土地質(zhì)量評(píng)價(jià)是以土地的自然屬性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件為依據(jù)，綜合來(lái)評(píng)價(jià)土地的質(zhì)量，其主要職能是為土地管理和農(nóng)業(yè)賦稅服務(wù)［7］。

指標(biāo)選取的原則有:完備性原則、可比性原則、不可替代性原則、定性與定量相結(jié)合的原則、可操作性原則［8］。

指標(biāo)選取是否正確對(duì)土地質(zhì)量評(píng)價(jià)有著顯著影響，項(xiàng)目實(shí)施后主要土地利用類型為旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，為此，從影響耕地質(zhì)量因素出發(fā)，指標(biāo)體系構(gòu)建主要從自然條件和農(nóng)田基本建設(shè)情況兩方面因素來(lái)選擇。指標(biāo)的選取應(yīng)當(dāng)選擇能反映土地質(zhì)量且比較穩(wěn)定，能對(duì)其進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而得出土地質(zhì)量狀況。高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)總目標(biāo)是提供基礎(chǔ)設(shè)施配套，改善農(nóng)業(yè)機(jī)械化、規(guī)模生產(chǎn)條件，增強(qiáng)抵御自然災(zāi)害能力，改善生態(tài)景觀，提高糧食生產(chǎn)保障能力，促進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田持續(xù)利用。項(xiàng)目區(qū)整理前后的耕地質(zhì)量差異主要是由于改善了基本建設(shè)情況，自然條件改變不大，為此，該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是從自然條件和農(nóng)田基本建設(shè)情況兩方面來(lái)構(gòu)建的，選擇了6項(xiàng)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中反映自然條件的指標(biāo)2項(xiàng)，反映農(nóng)田基本建設(shè)條件的指標(biāo)4項(xiàng)，分別為土層厚度、地形坡度、灌溉保證率、排水條件、田塊平整度以及道路通達(dá)性，具體見(jiàn)表2。各因子對(duì)土地質(zhì)量影響的大小用權(quán)重系數(shù)表示，權(quán)重確定方法有回歸分析、主成分分析、特爾菲法等。該研究采用特爾菲法［9］，邀請(qǐng)了20位專家進(jìn)行打分，經(jīng)過(guò)四輪的收集意見(jiàn)和信息反饋，最后對(duì)專家的意見(jiàn)進(jìn)行綜合處理得出各分等因素的權(quán)重值 (表2)。

為便于數(shù)據(jù)處理，該研究中評(píng)價(jià)因子的作用分值采用0～100分的封閉區(qū)間體系，最優(yōu)的條件取100分，相對(duì)最惡劣的條件取0分，其余的作用分值根據(jù)因子對(duì)土地質(zhì)量的影響程度而定。

2.3 評(píng)價(jià)分值的確定

2.3.1 評(píng)價(jià)單元分值的確定

該文采用因素法，先是以評(píng)價(jià)單元柵格圖為底圖，分指標(biāo)區(qū)逐一讀出因素分值;根據(jù)分等因素分值，轉(zhuǎn)換成分等因素質(zhì)量分。

表2 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［10］

2.3.2 計(jì)算農(nóng)用地自然質(zhì)量分

該研究采用加權(quán)平均法計(jì)算出各分等評(píng)價(jià)單元的農(nóng)用地自然質(zhì)量分。加權(quán)平均法計(jì)算公式為［10］:

其中:cik為分等單元農(nóng)用地自然質(zhì)量分，為無(wú)量綱數(shù);i為分等單元編號(hào);k為分等因素編號(hào);fik為第i個(gè)分等單元內(nèi)第k個(gè)分等因素的質(zhì)量分。∑為求和運(yùn)算符;wk為第k個(gè)分等因素的權(quán)重值。

3 評(píng)價(jià)過(guò)程及結(jié)果

基于GIS操作平臺(tái)，評(píng)價(jià)單元的劃定采用項(xiàng)目區(qū)1∶1000實(shí)測(cè)地形圖，首先在AutoCAD軟件上獲取等高線和標(biāo)高控制點(diǎn)，導(dǎo)入ArcGIS軟件里定義投影并轉(zhuǎn)換為shape格式進(jìn)行操作;其次，應(yīng)用Arcgis中的3D Analyst模塊將其生成不規(guī)則三角網(wǎng) (TIN)，并在此基礎(chǔ)上生成象元值為4m×4m的DEM，用3D Analyst模塊中的Reclassify按照0～2°、2～5°、5～8°、8～15°、15～25°和≥25°6個(gè)級(jí)別得出坡度分級(jí)圖，見(jiàn)圖1。其次，利用Spatial Analyst tools的Interpolation空間插值法，得出土層厚度分布圖。最后，結(jié)合實(shí)地的排水條件情況生成DEM圖，用Spatial Analyst模塊中重分類里的分割方法進(jìn)行重分類，分割方法里選擇EQVAL-INTERVAL，輸出區(qū)域個(gè)數(shù)選3個(gè)，起始區(qū)域值選擇默認(rèn)值1。在獲得各評(píng)價(jià)因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用ArcGIS軟件Spatial Analyst模塊中的Raser Calculator工具，對(duì)評(píng)價(jià)單元的自然質(zhì)量分值進(jìn)行空間疊加運(yùn)算得出評(píng)價(jià)結(jié)果。最后再利用ArcGIS的重分類功能，將評(píng)價(jià)結(jié)果按一等耕地 (90～100)、二等耕地 (80～90)、三等耕地 (60～80)及四等耕地 (＜60)劃分為4個(gè)等別，最后在Cell statistics模塊中統(tǒng)計(jì)各類型評(píng)價(jià)單元的數(shù)量。分等結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 土地分等結(jié)果

一等耕地:土地質(zhì)量好，田塊平整，交通便捷，灌溉水資源豐富，灌排系統(tǒng)完善，呈西北—東南方向分布于項(xiàng)目區(qū)中部，屬山谷平地，地勢(shì)平坦，總面積45.04hm2，占項(xiàng)目區(qū)實(shí)施后總面積的48.45%，利用類型為高產(chǎn)田和大棚蔬菜基地;二等耕地質(zhì)量一般，地表水資源較豐富，交通條件一般，有一定的保水保肥能力，為中低產(chǎn)地，面積為17.31hm2，比率為18.67%，整理后利用類型為旱地;三等耕地質(zhì)量較差，地表，水分不足，交通不便，土層較薄，土地適宜性較差，分布于丘陵地區(qū)，面積為18.22hm2，比率為19.6%;四等耕地:土地質(zhì)量差，坡度較大，交通較差。土地適宜性差，屬 于 低 產(chǎn) 地。 總 面 積 12.4hm2， 比 率為 13.34%。

圖1 研究區(qū)坡度

4 討論與總結(jié)

(1)該項(xiàng)目區(qū)的重點(diǎn)是在整理已利用地基礎(chǔ)上能夠提高二、三級(jí)中低產(chǎn)田的耕地質(zhì)量。而項(xiàng)目區(qū)較平坦區(qū)域，通過(guò)大量灌排工程、道路工程以及平整工程的實(shí)施，最終使其土地質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)地塊的質(zhì)量等級(jí)?？梢钥吹?，項(xiàng)目實(shí)施后，土地質(zhì)量明顯提高，總體自然質(zhì)量由二等變成了一等。

(2)項(xiàng)目實(shí)施前，主要有3種土地利用方式，即水田、旱地以及農(nóng)村宅基地，標(biāo)準(zhǔn)地塊為當(dāng)?shù)赝恋刭|(zhì)量最好的水田。項(xiàng)目實(shí)施后，將形成完善的田間道道路系統(tǒng)和灌排系統(tǒng)，有利于推進(jìn)規(guī)模化和專業(yè)化經(jīng)營(yíng)，使其區(qū)位優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，水田的土地質(zhì)量得到大步提高，實(shí)施后全為一等耕地。實(shí)施前，旱地的耕地質(zhì)量為三等和四等，經(jīng)過(guò)平整和灌排設(shè)施的建設(shè)，大量三等耕地質(zhì)量得到提高，實(shí)施后變?yōu)橐坏雀亍Ｒ坏雀仉m和標(biāo)準(zhǔn)樣地的等地屬于一個(gè)級(jí)別，但是灌排條件比標(biāo)準(zhǔn)樣地更優(yōu)越。另一方面，項(xiàng)目實(shí)施后，農(nóng)民可充分利用完善的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)，特別是可以利用平坦且面廣的區(qū)域發(fā)展大棚蔬菜種植。既降低生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，又能更大地增加農(nóng)民收入。項(xiàng)目實(shí)施前，受坡度限制，評(píng)價(jià)前四等耕地工程實(shí)施難度大，評(píng)價(jià)后面積變化不大，灌排條件改善不大，只對(duì)其交通運(yùn)輸條件進(jìn)行改善。

(3)研究區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)未融入土壤元素、水文及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因子，選取指標(biāo)相對(duì)簡(jiǎn)單，在以后的研究中有待進(jìn)一步的完善。

(4)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田土地整理的目的不能單純依靠增加耕地面積，更應(yīng)該注重提高生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境。目前，我國(guó)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)基本上仍然屬于剛性的評(píng)價(jià)，從管理角度上看，評(píng)價(jià)手段仍處于“全民性”或“專家主導(dǎo)”的評(píng)價(jià)，亟需由農(nóng)戶、政府決策、專家統(tǒng)一的國(guó)家尺度的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法［8］。

［1］趙玉領(lǐng)，蘇強(qiáng)，吳克寧，等.河南嵩縣土地整理的數(shù)量質(zhì)量潛力.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(9):73～78

［2］崔增團(tuán)，郭世乾.基于GIS的河西走廊灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)研究——以甘肅省肅州區(qū)耕地地力評(píng)價(jià)為例.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33(1):56～61

［3］陳印軍，王晉臣，肖碧林，等.我國(guó)耕地質(zhì)量變化態(tài)勢(shì)分析.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2011，32(2):3～4

［4］張正峰，陳百明.土地整理潛力分析.自然資源學(xué)報(bào)，2002，17(6):664～669

［5］朱君.土地管理中土地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究綜述.中國(guó)科技信息，2012，02:99～100

［6］史志華.GIS在三峽庫(kù)區(qū)土壤肥力綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)，1999，5(1):74～78

［7］包繼祥，張啟凡，李鐵崗.黃土高原地區(qū)土地質(zhì)量評(píng)價(jià)初探.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1989，(1):48～56

［8］張獻(xiàn)忠，底艷，董棉安，等.土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)——以遼寧省莊河市土地復(fù)墾項(xiàng)目為例.資源科學(xué)，2004，26(2):140～141

［9］陳龍乾，鄧喀中，徐黎華，等.礦區(qū)復(fù)墾土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，28(5):449～452

［10］中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部，農(nóng)用地分等規(guī)程.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003，13-14，110～120