陳 光 銀

(1.重慶市國土資源和房屋勘測規(guī)劃院， 重慶 400020； 2.重慶市土地利用與遙感監(jiān)測工程技術研究中心， 重慶 400020)

水保監(jiān)測與應用技術

基于樣地法的喀斯特山區(qū)縣域耕地質(zhì)量等別變化監(jiān)測評價
——以重慶市秀山縣為例

陳 光 銀1,2

(1.重慶市國土資源和房屋勘測規(guī)劃院， 重慶 400020； 2.重慶市土地利用與遙感監(jiān)測工程技術研究中心， 重慶 400020)

[目的] 對喀斯特山區(qū)縣——重慶市秀山縣耕地質(zhì)量等別變化進行監(jiān)測評價，為該區(qū)耕地保護工作提供科學依據(jù)。 [方法] 采用樣地法開展監(jiān)測評價。 [結果] 首先通過對秀山縣自然條件及社會經(jīng)濟現(xiàn)狀進行分析，對該縣耕地質(zhì)量監(jiān)測因素區(qū)域劃分及疊加分析后，構建了10等旱地沉陷等40個秀山縣2014年度耕地等別漸變類型區(qū)。在此基礎上，利用樣地法獲取各等別漸變類型區(qū)監(jiān)測指標。根據(jù)獲得的監(jiān)測因素值，按照“農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程”計算得到2014年耕地利用等指數(shù)。 [結論] 通過測算，秀山縣2014年度各等別漸變類型區(qū)耕地平均等別表現(xiàn)穩(wěn)定。耕地質(zhì)量不同等別之間變化較小、各等別漸變類型區(qū)平均等別表現(xiàn)穩(wěn)定和各等別之間面積增減較小3個方面。

耕地質(zhì)量； 等別； 監(jiān)測； 喀斯特山區(qū)

文獻參數(shù)： 陳光銀.基于樣地法的喀斯特山區(qū)縣域耕地質(zhì)量等別變化監(jiān)測評價[J].水土保持通報，2017,37(2)：126-130.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.018； CHEN Guangyin. Monitoring and Evaluation on Level Changes of Cultivated Land Quality in Karst Mountain Counties Based on Sample Plot Method[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(2)：126-130.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.018

做好耕地監(jiān)測工作，對摸清全國耕地數(shù)量、質(zhì)量及其變化情況，保證農(nóng)用地占補平衡和保證糧食安全，對農(nóng)業(yè)穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展十分重要。基于現(xiàn)有的農(nóng)用地分等定級成果，對農(nóng)用地等級進行動態(tài)監(jiān)測，對及時了解農(nóng)用地質(zhì)量變化、掌握農(nóng)用地總體質(zhì)量情況有重要意義[1-3]。耕地質(zhì)量不僅受氣候、地形、土壤等自然因素的影響，還受農(nóng)田灌排基礎設施、水土保持設施等眾多社會經(jīng)濟因素的影響。耕地質(zhì)量包括耕地基礎地力、土壤肥力、土壤健康和耕地生產(chǎn)力。它是在一種自然和社會經(jīng)濟共同作用下形成的，具有多種自然和社會經(jīng)濟特征。作為環(huán)境、管理、經(jīng)濟效益等多重要素的綜合體現(xiàn)，耕地質(zhì)量本身應該是一個大概念。因此，耕地質(zhì)量的科學內(nèi)涵應該是“構成耕地的各種自然因素和環(huán)境條件狀況的總和”，表現(xiàn)為耕地生產(chǎn)能力的高低、耕地環(huán)境狀況的優(yōu)劣以及耕地產(chǎn)品質(zhì)量的高低[4-7]。近幾年，在農(nóng)用地分等成果的基礎上，國內(nèi)學者對耕地質(zhì)量監(jiān)測進行了深入探索，詳細介紹標準樣地在耕地質(zhì)量等級監(jiān)測方面的應用框架、原則、方法及預警，探索縣域耕地質(zhì)量監(jiān)測樣點布控，以實現(xiàn)較小的監(jiān)測點反映縣域耕地質(zhì)量分布和變化趨勢[8]。本研究在對樣地分析的基礎上，提出采用因素組合方法進行耕地質(zhì)量監(jiān)測樣點布設，為建立樣地法耕地質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡體系提供科學依據(jù)和技術支撐。

1 評價區(qū)概況

重慶市秀山縣位于四川省盆周山區(qū)的東南邊陲，位于東經(jīng)108°43′06″—109°18′58″，北緯28°09′43″—28°53′05″，東與湖南龍山、保靖、花垣接壤，西、南依貴州省松桃苗族自治縣，北鄰酉陽土家族苗族自治縣。該縣幅員面積約2 449.2 km2，南北長約80 km，東西寬約58 km。秀山縣地處川東南褶皺帶，屬武陵山二級隆起帶南段，在地貌劃分區(qū)中屬巫山、大婁山中山區(qū)。地處中亞熱帶，受太平洋季風氣候影響，氣溫高、雨量充沛、霧多、空氣濕度大、水熱條件較好，常年平均氣溫為16.5 ℃。土壤按土類分，以黃壤為主，紅黃壤次之。秀山縣2013年末總人口66.46萬人，其中農(nóng)業(yè)人口43.3萬人，占65.30%。2014年地區(qū)生產(chǎn)總值(當年價)為126.50億元，人均年內(nèi)地區(qū)生產(chǎn)總值為19 034元。農(nóng)村居民人均純收入5 110元，農(nóng)村居民人均生活消費支出3 477元。該縣2013年國內(nèi)生產(chǎn)總值126.5萬元，第一產(chǎn)業(yè)17.08億元，第二產(chǎn)業(yè)65.69億元，第三產(chǎn)業(yè)43.73億元，一、二、三次產(chǎn)業(yè)結構比重為13.50∶51.93∶34.57。全年實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值53.31億元，占秀山縣全縣生產(chǎn)總值的42.14%。

根據(jù)秀山縣2013年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，2013年年末耕地面積為6.67×104hm2，園地8 213.76 hm2，林地1.37×105hm2，草地4 981.05 hm2，城鎮(zhèn)村及工礦用地1.04×104hm2，交通運輸用地2 095.92 hm2，水域及水利設施用地3 813.43 hm2，其他土地1.24×104hm2。秀山縣耕地質(zhì)量利用等別構成的最大特點為質(zhì)量水平以中下等的耕地為主，耕地利用構成特點同地形地貌、氣候水文條件緊密相關。

2 評價方法

2.1 數(shù)據(jù)的獲取與整理

本研究基礎數(shù)據(jù)為重慶市秀山縣2014年度耕地質(zhì)量等別年度更新評價成果和監(jiān)測樣點因素值，數(shù)據(jù)獲取主要采取秀山縣國土部門提供、外業(yè)調(diào)查和室內(nèi)試驗分析2種途徑。

2.2 外業(yè)調(diào)查

外業(yè)調(diào)查監(jiān)測樣點數(shù)據(jù)的獲取用于補充、控制和驗證監(jiān)測樣點數(shù)據(jù)，研究人員赴實地采樣。監(jiān)測樣點調(diào)查主要針對監(jiān)測分區(qū)主導因素進行調(diào)查，包括海拔、坡度、排水條件、有效土層厚度、主要作物產(chǎn)量等實地信息調(diào)查記錄；采集試驗分析所需土壤樣品以及監(jiān)測樣點景觀照片拍攝等工作內(nèi)容。

2.3 室內(nèi)分析試驗

對外業(yè)采集的土壤樣品進行檢測，其中土壤因素包括表層土壤質(zhì)地、有效土層厚度、土壤pH值、土壤有機質(zhì)含量等指標；表層土壤質(zhì)地與有效土層厚度通過現(xiàn)場采集獲得；土壤pH值與土壤有機質(zhì)含量等指標將土樣帶回實驗室通過分析測試獲取。

3 評價過程

3.1 監(jiān)測類型區(qū)劃定及樣點布控

3.1.1 監(jiān)測類型區(qū)劃定 在充分考慮秀山縣氣候、地形地貌、土壤類型、水資源空間分布等因素特點的基礎上，結合縣域內(nèi)土地利用變化及糧食生產(chǎn)的實際情況，初步劃定并建立全縣范圍內(nèi)耕地等別漸變類型集，并結合每個監(jiān)測類型區(qū)提出耕地質(zhì)量漸變的主導因素(表1)。監(jiān)測類型區(qū)主導因素選取與現(xiàn)有耕地質(zhì)量評定因素及體系結合，主要包括耕地分等因素體系中的8大因素，即地形地貌因素(海拔、坡度)，土壤因素(表層土壤質(zhì)地、土壤pH值、有效土層厚度、土壤有機質(zhì)含量)，耕地基礎設施建設(梯地狀況、灌溉保證率)。根據(jù)秀山縣氣候、地形地貌、土壤類型等因素對該縣耕地質(zhì)量監(jiān)測因素區(qū)域劃分及疊加分析后，形成秀山縣耕地質(zhì)量監(jiān)測漸變類型分布圖(圖1)。

表1 秀山縣耕地質(zhì)量漸變類型劃定與主導因素對照

3.1.2 樣點布控 結合實際情況，秀山縣監(jiān)測樣點布設原則包括一下3點：一是數(shù)量要求，耕地等別漸變類型分布范圍內(nèi)的各等別上都至少有一個監(jiān)測單元，優(yōu)先選擇農(nóng)用地分等中布設的標準樣地；二是代表性要求，監(jiān)測單元要分布在該類型分布范圍該等別的典型部位上，要遠離城市、道路，并布設于基本農(nóng)田之中；三是面積要求，監(jiān)測樣點對應耕地面積要集中連片。按照耕地質(zhì)量等別監(jiān)測樣點布設原則及方法，共布設監(jiān)測樣點40個。從地類分布來看，秀山縣水田分布監(jiān)測樣點19個，旱地分布監(jiān)測樣點21個；從監(jiān)測類型來看，沉陷型分布監(jiān)測樣點共10個，肥力衰退型分布監(jiān)測樣點共9個，肥力提升型分布監(jiān)測樣點共9個，水土流失型分布監(jiān)測樣點共12個；從耕地質(zhì)量等別來看，秀山縣7等耕地分布監(jiān)測樣點4個，8等耕地分布監(jiān)測樣點8個，9等耕地分布監(jiān)測樣點8個，10等耕地分布監(jiān)測樣點8個，11等耕地分布監(jiān)測樣點7個，12等耕地分布監(jiān)測樣點5個；從地形坡度來看，0～2°分布的監(jiān)測樣點共5個，2°～6°分布的監(jiān)測樣點共11個，6°～15°分布的監(jiān)測樣點共6個，15°～25°分布的監(jiān)測樣點共10個，25°以上8個。

圖1 秀山縣耕地質(zhì)量等別監(jiān)測分區(qū)

3.1.3 監(jiān)測指標體系的確定 在繼承農(nóng)用地分等因素原則基礎上，本評價監(jiān)測評價選取坡度、表層土壤質(zhì)地、土壤pH值、有效土層厚度、梯地狀況、海拔、土壤有機質(zhì)含量、灌溉保證率8個因素為樣地分等指標；同時監(jiān)測樣地投入產(chǎn)出因素，包括物質(zhì)投入、勞動投入和技術投入，以及耕地的產(chǎn)出，包括基準作物和指定作物的平均單產(chǎn)，作為土地利用水平和土地經(jīng)濟水平的監(jiān)測[9]。

3.2 耕地質(zhì)量等指數(shù)測算

根據(jù)獲得的監(jiān)測因素值，按照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》計算得到2014年耕地利用等指數(shù)[10]。同一漸變類型耕地質(zhì)量等指數(shù)變化值等于該監(jiān)測單元耕地質(zhì)量等指數(shù)變化值，將原耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)庫中各耕地圖斑的利用等指數(shù)加上對應樣點的變化值，則得到監(jiān)測后耕地質(zhì)量等別的利用質(zhì)量等指數(shù)。利用原耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)庫中各耕地圖斑的利用等指數(shù)，采用面積加權求取2013年各漸變類型平均利用等指數(shù)及平均利用等別，統(tǒng)計2013年各漸變類型耕地面積；同時利用前述所求取的2014年漸變區(qū)耕地質(zhì)量等別的利用等指數(shù)，求得2014年各漸變類型平均利用等指數(shù)及平均利用等別，統(tǒng)計2014年各漸變類型耕地面積。

4 監(jiān)測結果與分析

由于秀山縣地理條件復雜，圖斑破碎，近鄰圖斑耕地質(zhì)量等級差異頻繁，低山槽谷及平壩區(qū)域水田，坡腳、坡腰及坡頂耕地質(zhì)量差異較大，很難實現(xiàn)空間及質(zhì)量分布的嚴格對應，秀山縣監(jiān)測控制區(qū)能體現(xiàn)均質(zhì)分區(qū)，同時固定監(jiān)測樣點也具有代表性，均考慮了利用類型、等別、土壤類型、社會經(jīng)濟條件及地形地貌等因素，因此采用“以點控面”的方法評價漸變耕地質(zhì)量，以監(jiān)測控制區(qū)樣點2014年度期質(zhì)量變化監(jiān)測控制全縣漸變耕地質(zhì)量的變化。通過對監(jiān)測樣點影響耕地質(zhì)量等別的因素值進行監(jiān)測，測算監(jiān)測樣點耕地質(zhì)量等別變化幅度，以測算整個監(jiān)測控制區(qū)內(nèi)的耕地質(zhì)量變化。

4.1 各監(jiān)測單元漸變耕地對比分析

通過對樣點進行監(jiān)測并測算，秀山縣2014年度漸變區(qū)域耕地質(zhì)量等別略有變化，但由于監(jiān)測因素大多數(shù)相對比較穩(wěn)定，故變化幅度不大。各控制類型指標區(qū)2014年度耕地利用等指數(shù)變化情況柱狀圖如圖2所示。由圖2可知，8等水田沉陷等18種類型的利用質(zhì)量等指數(shù)出現(xiàn)降低，11等水田水土流失等22種類型的利用等指數(shù)升高。在降低的監(jiān)測控制類型區(qū)中，8等水田沉陷降低幅度最大，利用等指數(shù)降低了75，該監(jiān)測類型區(qū)利用等指數(shù)下降的原因主要土壤有機質(zhì)含量由20.4降低為15.0，土壤酸堿度由6.7增加到4.4，其余因素保持不變。在利用等指數(shù)增加的監(jiān)測控制類型區(qū)中，以11等水田水土流失提升幅度最大，利用等指數(shù)增加了45，該監(jiān)測類型區(qū)利用等指數(shù)上升的原因主要土壤有機質(zhì)含量由20.9提高到26，土壤酸堿度由4.9降低到6.3，其余因素保持不變。

4.2 評價區(qū)耕地質(zhì)量等別總體變化情況分析

4.2.1 評價區(qū)耕地利用等別基本保持不變 監(jiān)測結果顯示秀山縣2014年耕地利用等別基本保持不變(表2)，主要表現(xiàn)在以下2個方面：一是耕地利用等別變化較小，耕地質(zhì)量保持不變耕面積6.44×104hm2，占耕地總面積的97.6%，耕地利用等別降低面積1 062.28 hm2，占耕地總面積的1.61%，5耕地利用等別提高面積19.48 hm2，占耕地總面積的0.79%。二是耕地質(zhì)量不同等別之間變化較小，按照國家級農(nóng)用地分等考核標準，秀山縣土地僅分布在高等地和中等地，其中高等地面積為1 715.5 hm2，占耕地面積的2.60%，比2013年上升了0.6%，中等地面積為6.43×104hm2，占到了該區(qū)耕地面積的97.40%，比2013年下降了0.6%(圖3)。

注：橫坐標軸編號中1為10等旱地沉陷； 2為10等旱地肥力衰退； 3為10等旱地肥力提升； 4為10等旱地水土流失； 5為10等水田沉陷； 6為10等水田肥力衰退； 7為10等水田肥力提升； 8為10等水田水土流失； 9為11等旱地沉陷； 10為11等旱地肥力衰退； 11為11等旱地肥力提升； 12為11等旱地水土流失； 13為11等水田沉陷； 14為11等水田肥力衰退； 15為9等水田水土流失； 16為11等水田水土流失； 17為12等旱地沉陷； 18為12等旱地肥力衰退； 19為12等旱地水土流失； 20為12等水田水土流失； 21為7等旱地肥力提升； 22為7等旱地水土流失； 23為7等水田肥力提升； 24為7等水田水土流失； 25為8等旱地沉陷； 26為8等旱地肥力衰退； 27為8等旱地肥力提升； 28為8等旱地水土流失； 29為8等水田肥力衰退； 30為8等水田肥力提升； 31為8等水田水土流失； 32為9等旱地沉陷； 33為9等旱地肥力衰退； 34為9等旱地肥力提升； 35為9等旱地水土流失； 36為9等水田沉陷； 37為9等水田肥力衰退； 38為9等水田肥力提升； 39為8等水田沉陷； 40為12等水田沉陷。圖4編號相同。

表2 秀山縣2014年度耕地利用等別漸變情況

圖3 秀山縣2014年耕地利用等別面積變化情況

4.2.2 各等別漸變類型區(qū)平均等別表現(xiàn)穩(wěn)定，面積增減較小 檢測結果顯示(圖4)，秀山縣2014年度9等水田水土流失等21類等別漸變類型面積有明顯增加，12等旱地肥力衰退等7類等別漸變類型面積保持不變，9等水田肥力衰退等12類等別漸變類型的面積略有減少。7類等別漸變類型增加面積最大，為497.80 hm2，9等水田水土流失減少面積最大，為400.85 hm2，僅占該縣耕地總面積的0.6%。

圖4 秀山縣2014年耕地漸變類型分布范圍變化

5 討論與結論

本評價以國土資源部主導建立的耕地質(zhì)量評價指標體系為基礎，構建了10等旱地沉陷等40個秀山縣2014年度耕地等別漸變類型區(qū)，并采用樣地法獲取各等別漸變類型區(qū)監(jiān)測指標。根據(jù)獲得的監(jiān)測因素值，按照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》計算得到2014年耕地利用等指數(shù)，評價主要結論包括：一是由于監(jiān)測因素大多數(shù)相對比較穩(wěn)定，故耕地利用等指數(shù)變化幅度較小，最大降低幅度為75，最大提高幅度為45；二是通過測算表明，評價區(qū)耕地利用等別基本保持不變，主要表現(xiàn)在耕地利用等別變化較小和耕地質(zhì)量不同等別之間變化較小2個方面。此外，評價區(qū)各等別漸變類型面積變化表現(xiàn)也較為穩(wěn)定，最大減少面積僅為0.6%，說明評價區(qū)2014年度各等別漸變類型區(qū)耕地平均等別表現(xiàn)穩(wěn)定。本評價是基于樣地法的評價方法，后續(xù)研究可通過增加樣地數(shù)量，構建更具代表性的指標體系，創(chuàng)立更科學合理的綜合評價模式，以增加評價結果的準確性。

[1] 李軍，蘇國中，倪玲.地籍時空數(shù)據(jù)模型與宗地變更[J].測繪科學，2008，33(1):221-223.

[2] 張祖勛，黃明智.時態(tài)GIS的概念、功能和應用[J].測繪通報，1995(2):12-14.

[3] 魏巍，廖麗君，余建新.縣域耕地質(zhì)量等級變化監(jiān)測區(qū)劃定及監(jiān)測點布控技術研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2013，41(10):4641-4642.

[4] 劉勇，李玉芳.農(nóng)用地分等成果在土地管理工作中的應用[J].國土資源,2008(S1):18-18.

[5] 伍育鵬.基于農(nóng)用地分等成果的耕地質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測體系研究設計[J].國土資源導刊，2004(2):14-16.

[6] 鄒一旻，縣域耕地質(zhì)量等級變化研究[D].北京:中國地質(zhì)大學,2012.

[7] 關文榮，農(nóng)用土地分等定級與估價[J].中國土地,2000,175(2):20-23.

[8] 余述瓊，張蚌蚌，相慧，孔祥.基于因素組合的耕地質(zhì)量等級監(jiān)測樣點布控方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2014(24):288-297.

[9] 王建國，單艷紅.我國農(nóng)用地分等定級理論與方法探討[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研究，2002(2):84-88.

[10] 中華人民共和國國土資源部.TD/T1004-2003農(nóng)用地分等定級規(guī)程[S].北京：中國標準出版社,2003.

Monitoring and Evaluation on Level Changes of Cultivated Land Quality in Karst Mountain Counties Based on Sample Plot Method -A Case Study at Xiushan County of Chongqing City

CHEN Guangyin1,2

(1.ChongqingInstituteofSurveyingandPlanningforLandResourcesandHousing,Chongqing400020，China; 2.EngineeringTechnologyofLandUseandRemoteSensingMonitoringofChongqingResearchCenter,Chongqing400020，China)

[Objective] The monitoring and evaluation of the changes for cultivated land quality at Xiushan karst mountain county was carried out to provide a scientific basis for the protection of cultivated land. [Methods] Monitoring and evaluation were carried out by plot sampling method. [Results] Through the analyses of natural conditions and social economic status of Xiushan County, and the analyses of regional compartment and superimposition, the cultivated land was classified as 10 types according to the occurrences of drought and subsidence. Upon which, 40 transitional regions of the cultivated land in Xiushan County was marked up. The monitoring indexes of each gradation type area were obtained by plot sampling method. According to the published “agricultural land quality classification procedures”, the calculated values of the monitored factors could designated the indices of the arable land use in 2014. [Conclusion] The average cultivated land of different gradational areas in Xiushan County was stable in 2014, including the quality difference among different gradational cultivated land, the average grade along transitional regions and the acreage changing into other gradational types.

quality of arable land； grades gradient； monitoring； karst mountian areas

2016-08-31

2016-09-19

2015年重慶市國土資源和房屋管理局科技計劃項目“基于3S的耕地質(zhì)量等級監(jiān)測及預警關鍵技術研究”(CQGT-KJ-2014035)

陳光銀(1983—)，男(漢族)，四川省瀘縣人，碩士研究生，工程師，主要從事城市地貌與城市發(fā)展、土地整理、耕地保護與土地規(guī)劃方面的研究。E-mail:425990379@qq.com。

A

1000-288X(2017)02-0126-05

F301.21