張耿杰, 劉淑霞, 曾維軍, 王東杰, 余建新

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 國土資源科學技術(shù)工程研究中心, 昆明 650201; 2.云南省土地資源利用與保護工程實驗室, 昆明 650201)

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云南省耕地利用等別與生態(tài)環(huán)境空間分布特征

張耿杰1,2, 劉淑霞1,2, 曾維軍1,2, 王東杰1,2, 余建新1,2

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 國土資源科學技術(shù)工程研究中心, 昆明 650201; 2.云南省土地資源利用與保護工程實驗室, 昆明 650201)

掌握云南省耕地利用的等別及其空間分布情況，對于制定適合該省耕地質(zhì)量保護和土地利用決策有重大意義。以云南省129個縣的農(nóng)用地分等省級成果為基礎(chǔ)，結(jié)合該省的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分區(qū)成果，分析了全省耕地利用等別在空間上的分布特征。研究結(jié)果表明，云南省耕地利用等別范圍為1—16等，平均等4.4等，總體來看，等別偏低。生態(tài)環(huán)境優(yōu)區(qū)耕地利用等別范圍是1—14等，平均等3.9等；良區(qū)耕地等別范圍是1—16等，平均等4.8等；中區(qū)耕地等別范圍是1—15等，平均等4.8等；差區(qū)耕地等別范圍是1—13等，平均等4.4等；劣區(qū)耕地等別范圍是1—15等，平均等3.4等。全省中、低等耕地的面積最多，集中在中區(qū)和差區(qū)，對全省耕地的平均利用等影響最大。對該研究為制定云南省耕地空間優(yōu)化布局和質(zhì)量提升，以及生態(tài)環(huán)境保護對策提供依據(jù)。

耕地; 利用等; 分布; 生態(tài)環(huán)境; 云南省

耕地是人類社會發(fā)展的重要載體之一，人類的生存與發(fā)展都離不開耕地。耕地的利用等別能在一定能程度上體現(xiàn)人為因素對其影響，關(guān)系到社會的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展[1]。為貫徹落實《中華人民共和國土地管理法》，對耕地資源進行科學、合理、統(tǒng)一、嚴格管理，提高耕地資源管理水平，為土地利用規(guī)劃和土地利用管理提供科學依據(jù)，云南省于2004年起對全省范圍內(nèi)耕地進行了耕地質(zhì)量評價，并在此基礎(chǔ)上完成農(nóng)用地分等工作[2-4]。云南省農(nóng)用地分等是采用統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，以縣級行政區(qū)域為基礎(chǔ)，對全省的耕地質(zhì)量評價實施的調(diào)查工作，其成果能夠全面反映耕地自然狀況，為國土資源管理提供準確的耕地質(zhì)量信息[5-8]。

云南省是我國人地矛盾最為尖銳的地區(qū)，也是典型的生態(tài)脆弱區(qū)和欠發(fā)達地區(qū)。隨著新城鎮(zhèn)化的發(fā)展，區(qū)域耕地資源面臨更大的保護壓力。從省內(nèi)空間格局出發(fā)，認識耕地分布特征對于確定科學的耕地質(zhì)量提升與保護對策提供依據(jù)。目前對于耕地利用分布的研究多基于耕地自然狀況或經(jīng)濟等別、產(chǎn)能等方面進行研究，而較少將利用等與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀結(jié)合進行分析[9-14]。本文依據(jù)云南省農(nóng)用地分等成果，結(jié)合云南省生態(tài)環(huán)境評價結(jié)果，對全省耕地自然利用等別的空間分布特征進行分析，以期為指定差異化的耕地利用與保護政策提供依據(jù)。

1　研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

云南省位于我國西南邊陲，北依亞洲大陸，南連東南亞半島，處在東南季風和西南季風控制之下，同時受西藏高原區(qū)的影響，從而形成了復雜多樣的自然地理環(huán)境。云南省行政區(qū)內(nèi)現(xiàn)設(shè)16個州(市)，共有129個縣(市、區(qū))，國土總面積39.4萬km2。其中，耕地面積占全省的15.97%，園地占全省的2.12%，林地面積占全省的57.69%，草地占全省的2.05%。

云南省屬山地高原地形，是一個以山地為主的高原山區(qū)省份。全省地勢西北高，西南和東南低，境內(nèi)地形起伏不平，山地、高原、盆地、河谷相間分布，形成了復雜多樣的地貌類型，主要類型有山地、丘陵和壩子三種，其中山地約占全省總面積的84%，丘陵約占10%，壩子約占6%。云南省耕地主要分布于盆地和山丘區(qū)，坡耕地占耕地總面積的64%，且零星分散，水土流失嚴重，生產(chǎn)能力低[15]。

1.2數(shù)據(jù)來源

以云南省129個縣(市、區(qū))的農(nóng)用地分等省級匯總成果和云南省國土資源遙感綜合調(diào)查項目中的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價結(jié)果為本研究的基礎(chǔ)資料。按照全省分等成果，耕地利用等別隨數(shù)字增大趨好。

2　數(shù)據(jù)處理與分析方法

2.1數(shù)據(jù)處理方法

以全省129個縣(市、區(qū))的農(nóng)用地分等省級匯總數(shù)據(jù)庫為分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用ArcGIS的空間分析方法，結(jié)合云南省國土資源遙感綜合調(diào)查資料進行空間疊加分析，分析省級等別在空間上的分異特征。

本研究在需要進行計算區(qū)域內(nèi)的平均利用等別時，采用面積加權(quán)平均法，即在統(tǒng)計出各等別總面積前提下，進行各等別面積加權(quán)[16-19]。

(1)

式中：Y——區(qū)域平均利用等；i——耕地利用等別；imin——等別最小值；imax——等別最大值；Si——i等耕地面積(hm2)；S總——區(qū)域耕地總面積(hm2)。

2.2空間分析方法

將129個縣(市、區(qū))的農(nóng)用地分等成果作為分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用ArcGIS軟件的空間分析功能，對其成果進行轉(zhuǎn)化。采用空間疊加分析、統(tǒng)計分析和綜合分析等相關(guān)分析方法，分析耕地利用別在生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價分區(qū)尺度上的分布特征。

3　結(jié)果與分析

3.1耕地利用等別數(shù)量分布特征

根據(jù)云南省農(nóng)用地分等結(jié)果，耕地共13 868個省級評價單元，總面積611.95萬hm2。耕地利用等分為16個等別，等別范圍為1—16等，其中1等地利用水平最低，16等地利用水平最高，面積加權(quán)平均等為4.4等。從圖1可看出，云南省耕地利用等呈典型的偏態(tài)分布，利用等別普遍較低。等別在第4的耕地的數(shù)量最多，所占比例為22.26%；第16等的耕地數(shù)量最少，比例接近0。全省耕地利用等以2—6等為主，總面積5 036 355.76 hm2，所占比例高達82.30%；利用等為1等的耕地總面積216 925.75 hm2，所占比例為3.54%；7—16等耕地的總面積866 269.77 hm2，占14.16%。

根據(jù)全省耕地利用等的范圍，按照1—4等、5—8等、9—12等、13—16等劃分為低等、中等、高等和優(yōu)等4個檔次。云南省低等地有3 585 487.35 hm2，占全省耕地總面積的58.59%；中等地2 204 476.57 hm2，占36.02%；高等地292 795.82 hm2，占4.78%；優(yōu)等地36 791.54 hm2，僅占0.60%。

圖1　云南省耕地利用等別構(gòu)成

3.2耕地利用等別在生態(tài)環(huán)境評價分區(qū)上的分布特征

2)掘進機截割頭模型建立。利用CATIA軟件建立帶有吸塵孔的掘進機截割頭模型，保存相應(yīng)的igs仿真模型導入到EDEM軟件中，設(shè)置其材料為鋼鐵，設(shè)置截割部截割轉(zhuǎn)速50 r/min，行進速度80 mm/min。仿真模型如圖3所示。

根據(jù)云南省國土資源遙感綜合調(diào)查項目，以云南省衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為信息源，按主導因子、區(qū)域差異、統(tǒng)籌兼顧和可操作性為指標選擇原則，選擇森林覆蓋率、土均水資源量、坡旱地比重、未利用地的比重、土壤侵蝕率、人口密度6個指標，將全省的生態(tài)環(huán)境分為5個等級區(qū)，分別為優(yōu)區(qū)、良區(qū)、中區(qū)、差區(qū)和劣區(qū)[20,21]。云南省生態(tài)環(huán)境優(yōu)區(qū)主要分布在滇中高原湖盆區(qū)、滇西北高山峽谷區(qū)和滇西南中山寬谷區(qū)，良區(qū)和中區(qū)在全省均有分布，差區(qū)主要集中在滇中高原湖盆區(qū)、滇東南巖溶丘原區(qū)和滇東北山原區(qū)，劣區(qū)主要在滇東北山原區(qū)有分布。

將云南省農(nóng)用地分等結(jié)果與全省生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分區(qū)相疊加，可知：優(yōu)區(qū)的評價單元數(shù)量為3 622個，面積1 095 998.02 hm2，占所有評價單元數(shù)量和耕地總面積的比例分別為26.12%和17.91%；良區(qū)的評價單元數(shù)量為3 552個，面積1 337 564 hm2，占所有評價單元數(shù)量和耕地總面積的比例分別為25.61%和21.86%；中區(qū)的評價單元數(shù)量為3 599個，面積1 800 466.57 hm2，占所有評價單元數(shù)量和耕地總面積的比例分別為25.92%和29.42%；差區(qū)的評價單元數(shù)量為2 749個，面積1 515 457.5 hm2，占所有評價單元數(shù)量和耕地總面積的比例分別為19.82%和24.76%；劣區(qū)的評價單元數(shù)量為346個，面積370 065.41 hm2，占所有評價單元數(shù)量和耕地總面積的比例分別為2.49%和6.05%。由此可知，除劣區(qū)外，其他各類區(qū)的評價單元數(shù)量相差不大；中區(qū)內(nèi)耕地的總面積最大；劣區(qū)內(nèi)平均單塊耕地面積最大，為1 069.6 hm2/塊，優(yōu)區(qū)內(nèi)平均單塊耕地面積最小，為302.59 hm2/塊。

(1) 優(yōu)區(qū)耕地利用等別分布特征。生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀為優(yōu)區(qū)中的耕地利用等分布范圍是1—14等。從圖2可知，該區(qū)域內(nèi)耕地等別的分布為偏正態(tài)分布，面積加權(quán)平均等為3.9等。其中，第2等耕地面積最大，為246 190.26 hm2，占22.46%；12等耕地面積最小，為867.98 hm2，占0.08%。優(yōu)區(qū)內(nèi)耕地利用等別分布主要集中在1—6等，總面積958 167.5 hm2，占87.42%。

(2) 良區(qū)耕地利用等別分布特征。生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀為良區(qū)中的耕地利用等分布范圍是1—16等。從圖3可知，該區(qū)域內(nèi)耕地等別的分布為偏正態(tài)分布，面積加權(quán)平均等為4.8等。其中，第4等耕地面積最大，為335 804.12 hm2，占25.11%；第15等耕地面積最小，為1 194.71 hm2，占0.09%。良區(qū)內(nèi)耕地利用等別分布與全省耕地利用等分布相似，主要集中在2—6等，總面積1 082 338.53 hm2，占80.92%。

圖2　優(yōu)區(qū)耕地利用等別構(gòu)成

圖3　良區(qū)耕地利用等別構(gòu)成

(3) 中區(qū)耕地利用等別分布特征。生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀為中區(qū)內(nèi)的耕地利用等分布范圍是1—15等。從圖4可知，該區(qū)域內(nèi)耕地等別的分布為偏正態(tài)分布，面積加權(quán)平均等為4.8等。其中，第5等的耕地面積最大，為399 691.21 hm2，占22.20%；第12等耕地面積最小，為763.2 hm2，占0.04%。中區(qū)內(nèi)耕地利用等別分布與全省耕地利用等分布相似，主要集中在2—6等，總面積1 475 319.13 hm2，占81.94%。

圖4　中區(qū)耕地利用等別構(gòu)成

(4) 差區(qū)中耕地利用等別分布特征。生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀為差區(qū)中的耕地利用等分布范圍是1—13等。從圖5可知，該區(qū)域內(nèi)耕地等別的分布為偏正態(tài)分布，面積加權(quán)平均等為4.4等。其中，第4等耕地面積最大，為257 341.02 hm2，占16.98%；第13等耕地面積最小，為60.28 hm2，接近于0。差區(qū)內(nèi)耕地利用等別分布主要集中在2—6等，總面積1 333 666.60 hm2，占88.00%。

圖5　差區(qū)耕地利用等別構(gòu)成

3.3生態(tài)環(huán)境評價分區(qū)中耕地利用等別的關(guān)系

根據(jù)以上對云南省耕地利用等別在各個生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分區(qū)中的分析可知，每個生態(tài)分區(qū)中的耕地利用等別均呈偏正態(tài)分布，以中低等地為主。以耕地利用等別為研究重點，在不同生態(tài)環(huán)境分區(qū)中分別進行橫向、縱向分析與綜合分析，見表1。

圖6　劣區(qū)耕地利用等別構(gòu)成

類別優(yōu)區(qū)耕地面積/hm2平均等別良區(qū)耕地面積/hm2平均等別中區(qū)耕地面積/hm2平均等別差區(qū)耕地面積/hm2平均等別劣區(qū)耕地面積/hm2平均等別總體平均等別優(yōu)等地7058.5614.513272.5613.810826.7613.960.2813.05573.3814.513.9高等地38809.479.898530.4110.0102358.0010.048247.319.74850.589.89.9中等地326194.625.7468961.506.0790486.505.8599184.805.819649.165.75.8低等地723935.393.0756799.303.2896795.303.1867965.103.2339992.303.03.1匯總1095998.023.91337563.774.81800466.574.81515457.514.4370065.413.44.4

(1) 各生態(tài)環(huán)境分區(qū)內(nèi)耕地利用等別橫向分析。橫向分析是針對相同等別范圍、不同生態(tài)環(huán)境分區(qū)中耕地的利用等別的分析。在優(yōu)等地范圍內(nèi)，優(yōu)區(qū)、良區(qū)、中區(qū)、差區(qū)和劣區(qū)內(nèi)耕地面積比例分別為19.19%，36.08%，29.43%，0.16%和15.15%；從優(yōu)等地的平均利用等來看，優(yōu)區(qū)和劣區(qū)的平均等最高，其他生態(tài)分區(qū)中的平均等相差較小，其匯總平均等為13.9。在高等地范圍內(nèi)，優(yōu)區(qū)、良區(qū)、中區(qū)、差區(qū)和劣區(qū)內(nèi)耕地面積比例分別為13.25%，33.65%，34.96%，16.48%和1.66%；從平均利用等來看，良區(qū)和中區(qū)的平均等最高，而差區(qū)的平均等最低，其余生態(tài)分區(qū)的平均等相差不大，其匯總平均等為9.9。在中等地范圍內(nèi)，優(yōu)區(qū)、良區(qū)、中區(qū)、差區(qū)和劣區(qū)內(nèi)耕地面積比例分別為14.80%，21.27%，35.86%，27.18%和0.89%；從平均利用等來看，除良區(qū)的平均等稍高外，其余生態(tài)分區(qū)的平均等基本相同，其匯總平均等為5.8。在低等地范圍內(nèi)，優(yōu)區(qū)、良區(qū)、中區(qū)、差區(qū)和劣區(qū)內(nèi)耕地面積比例分別為20.19%，21.11%，25.01%，24.21%和9.48%；從平均利用等來看，各生態(tài)分區(qū)內(nèi)低等地的平均等差別不大，其匯總平均等為3。

(2) 各生態(tài)環(huán)境分區(qū)內(nèi)耕地利用等別縱向分析?？v向分析是針對不同等別范圍、相同生態(tài)環(huán)境分區(qū)中耕地的利用等別的分析。優(yōu)區(qū)內(nèi)，優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.64%，3.54%，29.76%和66.05%，因為低等地的面積所占比例較大，所以對整個優(yōu)區(qū)耕地的利用平均等的影響趨于低等，為3.9等；良區(qū)內(nèi)，優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.99%，7.37%，35.06%和56.58%，其中，以中等地和低等地面積為主，良區(qū)耕地平均利用等為4.8等，趨于中等偏低；中區(qū)內(nèi)，優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.60%，5.69%，43.90%和49.81%，跟良區(qū)一樣，中等地和低等地所占比例最高，該區(qū)耕地的平均利用等趨于中等偏低，為4.8等；差區(qū)內(nèi)，優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為0.00%，3.18%，39.54%和57.27%，影響該區(qū)域耕地平均利用等的依然為中等地和低等地，因此整體平均利用等趨于中等偏低，為4.4等；劣區(qū)內(nèi)，優(yōu)等地、高等地、中等地和低等地的面積比例依次為1.51%，1.31%，5.31%和91.87%，影響該區(qū)域耕地平均利用等最大的是低等地，因此其平均等為低等地，即3.4等。

(3) 各生態(tài)環(huán)境分區(qū)內(nèi)耕地利用等別綜合分析。將各生態(tài)環(huán)境分區(qū)內(nèi)耕地利用等別的縱向與橫向分析結(jié)合，其之間的相關(guān)程度及其協(xié)調(diào)效應(yīng)綜合能夠云南省耕地質(zhì)量的總體分布情況。優(yōu)區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境雖然最好，但因其主要分布于峽谷地帶，且多為少數(shù)民族集聚地，農(nóng)業(yè)科技與生產(chǎn)投入較低，對耕地的利用影響更明顯，所以整體平均利用等低于全省平均等[22]。良區(qū)和和中區(qū)在全省范圍內(nèi)均有分布，其中耕地多分布與光、熱、水、土條件為最好及社會經(jīng)濟最為發(fā)達、種植水平最高的平壩區(qū)和河谷區(qū)，雖然中區(qū)內(nèi)不同等別耕地的數(shù)量要稍高于良區(qū)，但從面積加權(quán)平均等來看，中區(qū)與良區(qū)的耕地整體質(zhì)量相當，其平均利用等均高于全省平均等。差區(qū)和劣區(qū)主要集中在滇東南與滇東北，一方面是該區(qū)域多巖溶地貌，以坡耕地和旱地為主，限制了對耕地的利用條件投入與管理，另一方面是該區(qū)域人口密度大，種植制度多為一年一熟，因此差區(qū)和劣區(qū)耕地的平均利用等都低于全省平均等，尤以劣區(qū)最為顯著。

4　結(jié) 論

(1) 從云南省整體出發(fā)，綜合運用129個縣(市)的農(nóng)用地分等成果，分析了全省耕地利用等別特點，并解釋了耕地利用等別等別的空間分布特征。

(2) 云南省耕地利用等別總體水平偏低，其平均利用等為4.4，全省耕地利用等以2—6等為主，所占比例高達82.30%。

(3) 低等地面積最多，占全省耕地面積的58.59%；優(yōu)等地面積最少，僅占0.60%。

(4) 耕地等別在生態(tài)環(huán)境分區(qū)中的分布存在差異，總體上良區(qū)和中區(qū)耕地等別最高，為4.8等；劣區(qū)耕地等別最低，為3.4等。

本文從宏觀方面對云南省耕地利用等別分布差異進行了分析，但是就研究云南省耕地利用等別分布與生態(tài)環(huán)境分區(qū)之間更深層次的聯(lián)系，以及揭示影響耕地利用等別的影響因素和耕地利用等別差異原因及對如何指導將來土地的開發(fā)利用與保護還需進行深入的研究。

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The Spatial Distribution Characteristics of Arable Land Utilization Grade and Ecoenvironment in Yunnan Province

ZHANG Gengjie1,2, LIU Shuxia1,2, ZENG Weijun1,2, WANG Dongjie1,2, YU Jianxin1,2

(1. Engineering Research Center of Science and Technology of Land and Resources,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 2EngineeringLaboratoryofUtilizationandProtectionofLandResources,ofYunnanProvince,Kunming650201,China)

Understanding the distribution characteristics of arable land in Yunnan Province is of great significance for making the scientific decision for using and improving the natural quality of arable land. The distribution characteristics of the arable land grade including 129 counties were analyzed based on the accomplishment of cultivated land classification in Yunnan Province. The results showed that the average natural grade was 4.4 and ranged from 1 to 16, which meant that the natural quality of arable land was relatively lower in Yunnan Province. In excellent zone, the grade ranged from 1 to 14, and the average grade was 3.9. In good zone, it ranged from 1 to 16, and the average grade was 4.8. In medium zone, it ranged from 1 to 15, and the average value was 4.8. In poor zone, it ranged from 1 to 15, and the average was 3.4. The middle and poor arable land had the largest area, and concentrated in the middle and poor zones, which had influenced the average grade the most in the whole province. This research can provide the reference for policy making about arrangement optimization, quality improvement and ecoenvironment protection for arable land in Yunnan Province.

arable land; utilization grade； distribution； ecoenvironment； Yunnan Province

2015-09-30

2015-11-07

國土資源部公益性行業(yè)科研專項項目“烏蒙山區(qū)立體特征分異下的土地利用分區(qū)及綜合評價”(201511003-1)

張耿杰(1983—),男,重慶市黔江區(qū)人,博士,講師,主要研究方向為土地利用工程、土地評價。E-mail:zhanggengjie1983@163.com

余建新(1958—),男，云南省昆明市人，教授,主要研究方向為土地評價與水土保持。E-mail:ynndgtzx@163.com

F323.211

A

1005-3409(2016)02-0275-05