楊 慧, 趙永華, 王 達, 韓霽昌,3

(1.長安大學 地球科學與資源學院/土地工程學院, 西安 710054; 2.陜西省土地整治重點實驗室,西安 710054; 3.陜西省土地工程建設集團有限責任公司, 西安 710075)

耕地是糧食生產(chǎn)的載體，其數(shù)量和質量直接關系著糧食安全，是社會穩(wěn)定的重要保障[1-2]。在耕地數(shù)量日益減少的背景下，加強對耕地質量的保護尤為重要。當前，保障糧食安全的重要途徑就是提升耕地質量以增加耕地的產(chǎn)能。為此，我國于1999—2009年在全國范圍內以省為單位開展了農用地分等調查評價工作，并于2009年底完成[3-5]，其成果對于研究耕地質量的空間分異規(guī)律及耕地質量的動態(tài)檢測都具有重要意義。在耕地資源的保護過程中，基本農田調整與劃定、耕地質量提升區(qū)確定以及高標準基本農田建設，都以耕地質量為基礎。所以，掌握耕地質量的空間分布特征及規(guī)律，對于基本農田保護與建設優(yōu)先區(qū)[6]確定、建設用地征地補償標準制定[7]以及土地利用類型轉換區(qū)、利用強度降低區(qū)、持續(xù)利用保護區(qū)的確定都可以提供理論支持[8]。

耕地質量等別的空間分布研究也一直是國內外學者關注的熱點問題。目前，國內學者多以大區(qū)域[9]、糧食主產(chǎn)區(qū)[8-10]、特定經(jīng)濟劃分區(qū)[11]以及省域[11-16]為單位的空間尺度研究耕地質量等別的空間分布規(guī)律。其中，孔祥斌等[9]以西部地區(qū)12個省(市)為研究對象，分析了耕地等別的空間分布特征；魏洪斌等[8-10]以糧食主產(chǎn)區(qū)為研究對象，從省域、國家一級標準制度耕作區(qū)等多空間尺度研究了糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地等別空間分布；韓宗偉等[12]基于遙感影像數(shù)據(jù)，以貴州省為研究單位，運用GIS空間分析技術和CA-Markov模型對貴州省的耕地質量等別以及變化趨勢進行研究；汪延彬等[14]運用克里格空間插值法對甘肅省耕地質量利用等、經(jīng)濟等、自然等的空間分布特征進行了多尺度研究；高星等[7]以翔安新區(qū)三縣為研究單位，揭示了雄安新區(qū)的耕地質量空間分布特征，并對建設用地占用耕地推薦分區(qū)進行了評價；孫聰康等[17]基于空間自相關模型探討了崇義縣縣級、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級與村級空間尺度下耕地自然質量、利用質量與經(jīng)濟質量的空間相互作用和分布規(guī)律。在陜西省耕地質量研究方面，衛(wèi)新東等[18]對陜西省2005—2015年耕地資源數(shù)量和質量的時空變化特征進行了分析；薄征等[19]從生態(tài)環(huán)境分區(qū)的空間尺度對陜西省耕地質量空間分布進行了研究。綜上所述，當前關于耕地質量等別空間分布特征的研究空間尺度多為國家標準耕作制度一級指標區(qū)、省、市等；但在省域范圍內，少有研究分析省、市、縣、地貌區(qū)等多尺度的耕地質量等別空間分布。

陜西省地處我國西北地區(qū)，近10 a來耕地質量整體變化不明顯[18]。研究基于2016年陜西省縣域農用地分等定級成果數(shù)據(jù)，運用耕地質量綜合等別分析法、空間統(tǒng)計分析法等，從省、地理區(qū)域、分等指標區(qū)、市、縣等多空間尺度分析陜西省耕地質量空間分布特征，以期為陜西省耕地資源保護、耕地質量提升、占補平衡、基本農田劃定等耕地管理提供理論支持。

1 研究區(qū)概況

陜西省地處中國內陸腹地，居于連接中、東部和西北、西南地區(qū)的重要位置。截至2016年底，陜西省常住人口3 813萬人；GDP為19 399.59億元，占全國2.7%。陜西省南北跨度878 km，地域狹長；地勢南北高，中間低，由西向東傾斜，呈“兩山夾一川”的地貌格局，地貌差異巨大，由南向北分為秦巴山區(qū)、關中平原和陜北高原三大地貌區(qū)；地形復雜，平均海拔為1 127 m。陜西地跨北溫帶和亞熱帶，橫跨3個氣候帶，氣候差異明顯，但整體屬大陸季風性氣候，全省年平均氣溫9～16℃，由北向南、自西向東遞增；年平均降水量340～1 240 mm，南多北少。受地形地貌、氣候和水文等自然條件影響，陜西省土壤主要類型為黃綿土、黃棕壤、棕壤、褐土等。黃綿土廣泛分布于陜北黃土高原地區(qū)，黃棕壤主要分布在漢中、安康等地，寶雞、秦巴山地有少量分布；棕壤主要分布在關中平原兩側及商洛的低山丘陵區(qū)。

陜西省擁有多種土地利用類型，耕地質量水平差異大。耕地中以旱地為主，截至2016年底，耕地總面積399.62萬hm2，其中旱地面積為278萬hm2，水澆地面積為106.1萬hm2，水田面積為15.52萬hm2，分別占耕地總面積的69.57%，26.55%和3.88%，反映陜西省的糧食種植以旱作物為主的顯著特點。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

耕地質量數(shù)據(jù)來源于國土資源部(現(xiàn)自然資源部)2016年1∶10 000陜西省縣級耕地質量等別年度更新數(shù)據(jù)(耕地質量利用等數(shù)據(jù))；土地分類數(shù)據(jù)及利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來自于《陜西省土地利用總體規(guī)劃》；陜西省自然、社會、經(jīng)濟等統(tǒng)計數(shù)據(jù)均來自于2016年《陜西省統(tǒng)計年鑒》。

2.2 研究方法

(1) 耕地質量綜合等別分析法。為了更加直觀了解區(qū)域整體耕地質量情況，按照研究區(qū)內各等別的耕地比重求和，可得到此區(qū)域的綜合質量等別，具體公式如下：

式中：i為耕地質量等別；Si為某區(qū)域i等耕地的面積(hm2)；S總為該區(qū)域的耕地總面積(hm2)；N為選取區(qū)域的綜合質量等別。

(2) 空間統(tǒng)計分析法。以陜西省縣級耕地質量等別(利用等)數(shù)據(jù)為基礎，運用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析，并基于ArcGIS 10.2軟件實現(xiàn)各類結果在空間上的表達，直觀呈現(xiàn)了陜西省耕地質量在空間上的分布特征與分異規(guī)律。

3 結果與分析

3.1 全省耕地等別數(shù)量結構特征

依據(jù)中國耕地質量分等定級成果，將中國耕地劃分為1～15等，1等耕地質量最高，15等耕地質量最低[3]。截至2016年底，陜西省耕地面積為399.62萬hm2，耕地質量等別分布于4～14等，耕地質量綜合等別為11.33等，高于全國平均等9.8等。

依據(jù)《中國耕地質量等級調查與評定(全國卷)》，將1～4等耕地劃分為優(yōu)等地、5～8等為高等地、9～12等為中等地、13～15等為低等地[20-21]。陜西省耕地以中等地和低等地為主，其中，中等地面積165.60萬hm2，低等地164.88萬hm2，分別占全省耕地面積的41.44%和41.26%；高等地面積為68.67萬hm2，占17.18%，優(yōu)等地面積很少為0.47萬hm2，只占0.12%(圖1)。

圖1 陜西省耕地質量等別結構

3.2 各市(區(qū))耕地等別分布特征

從各類耕地質量等別在地區(qū)尺度分布情況來看(圖2)，關中地區(qū)耕地質量最優(yōu)，為9.68等，高于全省1.65個等別；陜南地區(qū)耕地質量略高于全省平均水平，為11.28等；陜北地區(qū)耕地等別低于全省平均水平2.01個等別，為13.34等。其中，高等地主要集中于關中地區(qū)，占全省高等地面積的89.64%，為61.55萬hm2，陜北無高等地分布，陜南高等地面積為7.11萬hm2；中等地于關中地區(qū)最多，為81.28萬hm2，陜南次之，為62.89萬hm2，陜北最少，為21.43萬hm2；低等地主要分布于陜北地區(qū)，占全省低等地面積的72.96%，為120.30萬hm2，關中和陜南低等地面積較少，分別為24.74萬hm2，19.84萬hm2；全省僅有的0.47萬hm2優(yōu)等地，分布于關中地區(qū)。

注：陜西省優(yōu)等地分布在關中地區(qū)，面積為0.47萬hm2。

圖2 陜西省各區(qū)耕地質量利用等別結構

從市(區(qū))尺度來看(表1)，楊凌區(qū)耕地綜合質量最高為7.81等，榆林最低為13.49等，除此之外，西安、咸陽、渭南、寶雞、漢中高于全省平均水平，銅川、安康、商洛、延安則低于全省平均水平，其中，銅川、延安、榆林、商洛等地只有中等地和低等地，且銅川、延安和榆林低等地占比都在80%左右?？傮w來看，高等地主要分布于西安、咸陽、渭南等地，其中，渭南高等地面積最多，為18.30萬hm2，西安高等地面積比例最大，占全市耕地面積58.06%；中等地主要分布于渭南、漢中、安康等地，其中，渭南中等地面積最多，為34.77萬hm2，但安康中等地面積占本市比例最大，為91.20%；低等地則最主要集中于延安和榆林地區(qū)，榆林低等地面積及比例均最大，分別為91.16萬hm2，87.09%。

3.3 各分等因素指標區(qū)耕地等別分布特征

根據(jù)2010年度陜西省耕地質量等別成果補充完善工作采用的參數(shù)體系，在國家標準耕作制度二級指標區(qū)劃分的基礎上(國家標準耕作制度一級分區(qū)在陜分布只有黃土高原區(qū)和四川盆地區(qū))，陜西全省由北向南劃分為7個分等因素指標區(qū)，分別為陜北長城沿線風沙區(qū)(I)、陜北黃土丘陵溝壑區(qū)(Ⅱ)、渭北黃土旱塬區(qū)(Ⅲ)、關中渭河平原區(qū)(Ⅳ)、陜南秦巴中高山區(qū)(Ⅴ)、商洛山地丘陵區(qū)(Ⅵ)及陜南低山平壩區(qū)(Ⅶ)(圖3)。

表1 陜西省各市(區(qū))耕地等別構成

圖3 陜西省各分等指標區(qū)耕地質量等別結構

陜西省各指標區(qū)耕地質量等別有明顯的差異?？傮w來看，關中渭河平原區(qū)和陜南低山平壩區(qū)耕地質量較高，分別為8.50等和9.41等，高于全省平均水平；其余五大指標區(qū)耕地質量均低于全省平均水平，其中陜北長城沿線風沙區(qū)和陜北黃土丘陵溝壑區(qū)較低，分別為13.47等和13.40等；渭北黃土旱塬區(qū)、陜南秦巴中高山區(qū)和商洛山地丘陵區(qū)耕地質量等別相近，分別為12.09等、12.08等和12.20等。

具體來看：關中渭河平原區(qū)耕地質量等別分布在4～13等，以高等地和中等地為主，面積分別為61.53萬hm2，51.65萬hm2，分別占全省高等地和中等地面積的89.61%和31.19%，有少量優(yōu)等地和低等地；陜北長城沿線風沙區(qū)和陜北黃土丘陵溝壑區(qū)耕地質量等別均分布在11～14等，均以低等地為主，面積分別為63.47萬hm2，55.32萬hm2，分別占全省低等地的38.49%和33.55%，二者中等地面積都較少，分別為10.89萬hm2，3.25萬hm2；渭北黃土旱塬區(qū)分布在8～14等，中等地和低等地面積為36.45萬hm2，24.92萬hm2，分別占全省的22.01%和15.12%；陜南秦巴中高山區(qū)分布在9～14等，以中等地為主，面積為40.29萬hm2，占全省中等地的24.33%；陜南低山平壩區(qū)分布在6～12等，以中等地為主，面積為19.72萬hm2，高等地面積7.11萬hm2，分別占全省11.91%和10.36%；商洛山地丘陵區(qū)耕地面積較少，分布在10～13等，中等地和低等地面積分別為3.36萬hm2，1.14萬hm2；總體上，高等地集中于關中渭河平原區(qū)，中等地在渭北黃土旱塬區(qū)、關中渭河平原區(qū)和陜南秦巴中高山區(qū)均有分布，共占全省中等地面積的77.43%，低等地主要集中于陜北長城沿線風沙區(qū)和陜北黃土丘陵溝壑區(qū)，共占全省低等地面積的42.04%。

3.4 全省各縣(區(qū))耕地等別分布特征

從縣域尺度耕地質量綜合等別來看，陜西省耕地質量等別存在明顯的空間分異特征(圖4)?？傮w來看，在全省107個縣(區(qū))當中(西安市新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)無耕地分布)，有46個縣耕地綜合質量等別小于全省平均等別，其余58個縣大于全省平均等別(表2)?？臻g分布上，在“隴縣—千陽—麟游—永壽—淳化—耀州—白水—澄城—合陽”一線以北縣區(qū)、“洛南—商州—柞水—鎮(zhèn)安—旬陽—平利—嵐皋”一線東南側的縣區(qū)和陜南低山丘陵區(qū)的邊界“寧強—略陽—鳳縣—留壩—太白—佛坪—石泉—鎮(zhèn)巴”8縣耕地質量綜合等別整體大于全省平均等別；關中平原地區(qū)、陜南低山丘陵地區(qū)以及渭河流域和漢江流域的部分地區(qū)耕地質量綜合等別總體上小于全省平均等別。

圖4 陜西省各縣(區(qū))耕地質量綜合等別分布

具體來看，全省各縣耕地質量綜合等別在5.58～13.92等之間，閻良區(qū)耕地質量全省最高，為5.58等，清澗縣最低，為13.92等。全省耕地質量綜合等別小于9等的縣(區(qū))有24個，集中于關中渭河平原和漢江流域上游部分地區(qū)；介于9等到全省平均等別11.33等之間的縣(區(qū))有22個，集中分布于渭河上游以及陜南低山丘陵區(qū)的部分地區(qū)；介于全省平均等別到13等的區(qū)縣最多，共有41個，主要分布在渭北黃土旱塬區(qū)和陜南中高山地區(qū)；全省高于耕地質量綜合等別大于13等的縣(區(qū))共有17個，集中分布在陜北長城沿線和黃土丘陵溝壑區(qū)(圖4和表2)。

3.5 耕地質量等別同耕地資源本底要素的關系

耕地質量直接受到地貌、地形、氣候等因素的直接影響，從而使得耕地質量等別在不同的耕作制度和海拔高度間存在著空間分布差異。

復種類型間接反映了光熱因素對于耕地生產(chǎn)能力的影響，研究通過統(tǒng)計計算得到各一級指標區(qū)不同復種類型區(qū)域的耕地質量綜合等別。由表3可以看出，陜西省黃土高原區(qū)包括一年一熟、兩年三熟和一年兩熟3種復種類型，四川盆地區(qū)則包括一年一熟和一年兩熟兩種復種類型。在同一指標區(qū)內，熟制越高，耕地質量綜合等別越高。分布于黃土高原區(qū)的一年一熟制等別低于四川盆地區(qū)，一年兩熟黃土高原區(qū)則高于四川盆地區(qū)；兩年三熟的耕地只存在于黃土高原區(qū)，平均為12.15等。

表2 陜西省各縣耕地質量綜合等別結構

地形地貌等因素直接影響到耕地的光、溫、水、土等因素的再分配，從而影響到耕地質量。研究根據(jù)陜西省農用地分等成果，統(tǒng)計計算得到了不同海拔高度下陜西省各分等因素指標區(qū)的耕地質量綜合等別。同一指標區(qū)內，總體上，低海拔地區(qū)耕地質量要優(yōu)于高海拔地區(qū)，渭北黃土旱塬區(qū)和陜南秦巴中高山區(qū)差異較為明顯；在海拔≤1 000 m時，各指標區(qū)耕地等別變化較大，表現(xiàn)為隨著海拔的升高，耕地質量下降；在海拔>1 000 m時，各指標區(qū)耕地等別變化減小，隨著海拔的升高，陜北長城沿線風沙區(qū)、陜北黃土丘陵溝壑區(qū)和渭北黃土旱塬區(qū)的耕地質量反而提升，但是隨著海拔的繼續(xù)升高，耕地質量又呈現(xiàn)下降趨勢(表3)。在同一海拔高度范圍內，耕地質量平原區(qū)>丘陵區(qū)>山地區(qū)，這一規(guī)律在低海拔地區(qū)較為明顯，在海拔較高的地區(qū)差異則較小。

4 結論與討論

在數(shù)量結構特點方面，陜西省耕地質量等別總體偏低為11.33等，低于全國平均水平，耕地以中等地和低等地為主。在空間分布方面，陜西省耕地質量等別空間分布差異明顯，總體上呈“中間高兩邊低”的特點；全省高等地主要集中在西安、咸陽、渭南等地，中等地主要分布在渭南、漢中、安康等地，低等地主要集中分布在陜北的延安和榆林兩地；以全省耕地質量平均等別為基準，陜西省各縣耕地質量綜合等別空間分異顯著，具有明顯的“分界線”，隴縣—千陽—麟游—永壽—淳化—耀州—白水—澄城—合陽”一線以北、陜南低山丘陵區(qū)的邊界“寧強—略陽—鳳縣—留壩—太白—佛坪—石泉—鎮(zhèn)巴”8縣和“洛南—商州—柞水—鎮(zhèn)安—旬陽—平利—嵐皋”一線東南側耕地質量要低于全省平均水平。

表3 陜西省各分等指標區(qū)不同海拔高度、復種類型下耕地質量綜合等別

注：“—”表示該區(qū)域無對應類型耕地。

耕地等別在7個基于國家二級標準耕作制度的分等指標區(qū)中，關中渭河平原區(qū)和陜南低山平壩區(qū)耕地質量綜合等別最小，陜北長城沿線風沙區(qū)和陜北黃土丘陵溝壑區(qū)耕地質量綜合等別最大，渭北黃土旱塬區(qū)、陜南秦巴中高山區(qū)和商洛山地丘陵區(qū)耕地質量等別相近。在國家標準耕作制度一級分區(qū)中，復種類型熟制越高，耕地質量越高；在海拔≤1 000 m的地區(qū)，隨著海拔的升高，耕地質量下降明顯，在海拔>1 000 m時，耕地質量先升高后降低。

本研究系統(tǒng)地從省、市、標準耕作制度分區(qū)以及縣域尺度對陜西省耕地等別空間分布特征進行了分析，對于制定土地利用總體規(guī)劃，尤其在基本農田劃定、低標準農用地提升、耕地占補平衡等方面意義突出。但是，耕地質量受地貌地形、土壤、氣候等多種因素的影響，在研究耕地質量同其影響因子以及提升方法方面還有待更加深入的研究，耕地質量也不再是耕地利用效率的單一體現(xiàn)，更應該綜合分析耕地的生態(tài)質量，尤其是關于耕地質量同生態(tài)脆弱因子的關系研究還有待加強。此外，耕地質量處于動態(tài)的變化過程，建立有效的耕地質量動態(tài)監(jiān)測體系以及耕地生產(chǎn)力評價體系對于耕地質量的保護與提升也具有重要的意義。