張小丹, 吳克寧, 趙 瑞, 楊淇鈞

(1.中國地質(zhì)大學(北京)土地科學技術學院, 北京 100083; 2.自然資源部土地整治重點實驗室, 北京 100035)

全球糧食安全問題是21世紀最關鍵的挑戰(zhàn)之一[1]，耕地是保障糧食安全的重要資源。我國用占全球不到10%的耕地，養(yǎng)活了全球20%的人口，實現(xiàn)了糧食產(chǎn)能穩(wěn)定。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類對糧食的需求也從數(shù)量逐漸轉(zhuǎn)向健康、可持續(xù)。因此保障國家糧食安全，不僅要重視耕地綜合生產(chǎn)能力的提高，也要重視耕地環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品對人類健康的影響，即強調(diào)基于耕地健康意義上的產(chǎn)能。國際上的研究多集中在土壤健康(土壤質(zhì)量)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康等方面。加拿大1998年發(fā)表的《農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康：分析與評價》中指出，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)健康是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)避免發(fā)生失調(diào)綜合癥、處理脅迫的狀態(tài)和滿足持續(xù)生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的能力[2]。多數(shù)學者認為土壤健康是土壤維持作物生長、改善環(huán)境質(zhì)量、促進動植物和人類健康的可持續(xù)發(fā)展的能力[3-6]。加拿大在80年代中期開展了土壤健康項目，摸清了加拿大的土壤健康情況，提升了土壤整治的效果[7]；康奈爾土壤健康團隊于2007年建立了康奈爾土壤健康評價系統(tǒng)，逐漸發(fā)展為土壤健康綜合評估，并對美國大西洋中部、中西部和美國東北部進行了評估[8]；德國土壤質(zhì)量定級方案中從基礎項和風險項兩個維度評價土壤質(zhì)量[9]。我國學者多集中于耕地質(zhì)量和耕地產(chǎn)能方面的研究，并取得了豐富的成果[10-13]。近年來，為了滿足耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體保護的要求，健康的概念也逐漸融入到耕地質(zhì)量和產(chǎn)能的評價中。鄖文聚等認為“耕地健康產(chǎn)能”是基于對耕地生產(chǎn)能力、生產(chǎn)環(huán)境、自我恢復能力及其生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等要素管理而提出的“評價式”概念[14]，楊邦杰等提出可應用土地質(zhì)量地球化學評估成果來指導耕地質(zhì)量建設和耕地污染防治，確保綠色的耕地產(chǎn)能[15]，高麗麗、桑玲玲等將土地質(zhì)量地球化學評估與農(nóng)用地分等成果整合，進行了農(nóng)用地健康產(chǎn)能或綠色產(chǎn)能評價[16-17]，李強等基于質(zhì)量目標、產(chǎn)能目標和土壤環(huán)境目標以及能值分析等進行了農(nóng)用地健康評價[18]，趙瑞等以我國糧食主產(chǎn)區(qū)河南溫縣為例進行了耕地健康產(chǎn)能評價[19]。

耕地健康產(chǎn)能關系到人類的健康，是維護耕地資源安全和國家生態(tài)安全的重要基礎。目前有關耕地健康產(chǎn)能的系統(tǒng)性研究還比較少，但隨著可持續(xù)發(fā)展以及人類需求的轉(zhuǎn)變，耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵、評價指標體系、評價方法等需要進行深入的探討。本研究在已有研究的基礎上，將耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵界定為：耕地在發(fā)揮持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)能力的基礎上，能夠保持和改善生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品能促進人類和動植物的健康，同時具有較強的恢復力。本研究從可持續(xù)發(fā)展目標、耕地功能發(fā)揮、耕地要素組成的基礎上構建評價指標體系，并以我國某一商品糧基地為例進行實證研究，從而為指導優(yōu)質(zhì)健康的耕地優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田提供一定的借鑒，切實實現(xiàn)耕地保護和可持續(xù)發(fā)展的目標。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于北緯31°07′—31°37′，東經(jīng)119°31′—120°03′，地勢南高北低，西南部為低山丘陵，東部為瀆區(qū)，北部和西部分別為平原區(qū)和低洼圩區(qū)。研究區(qū)屬北亞熱帶季風氣候，全年溫暖濕潤，年平均氣溫15.7℃，年平均無霜期240多天，積溫5 418℃，年平均降水量為1 199.5 mm。該地區(qū)的成土母質(zhì)較為復雜，共有73個土種。其中，南部低山地區(qū)土壤大多以黃棕壤、紅壤為主；西北部高平田土壤以白土為主；中部、U湖以東一帶平田的土壤以黃泥土為主；中西部圩田土壤以烏泥土為主；東部瀆區(qū)土壤有湖白土、夜潮土、烏灘土等。研究區(qū)屬農(nóng)用地質(zhì)量分等一級指標區(qū)的長江中下游區(qū)，二級分區(qū)屬沿江平原區(qū)，一年兩熟制，基準作物為水稻，指定作物為小麥、水稻。研究區(qū)下轄14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和4個街道，到2016年末，研究區(qū)土地總面積為198 735.42 hm2，其中耕地面積53 057.39 hm2。以2016年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫中的現(xiàn)狀耕地圖斑作為評價單元，共有115 479個評價單元。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及的研究區(qū)社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來源于《研究區(qū)統(tǒng)計年鑒》(2006—2016年)、《研究區(qū)土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》、《研究區(qū)“十三五”防洪排澇規(guī)劃(2017—2020年)》，土地利用數(shù)據(jù)主要來源于《研究區(qū)2016年度耕地質(zhì)量等別更新評價成果》，土壤屬性數(shù)據(jù)來源于研究區(qū)土壤志、《研究區(qū)土地質(zhì)量地球化學評價成果》，2015年課題組采集了土壤樣品115個，測定pH值、總有機碳、陽離子交換量以及Cd，Hg，As，Pb，Cu，Zn等6種重金屬元素含量，并采集了糧食作物樣品96個，其中水稻45個，小麥51個，測定了作物中的重金屬含量。2018年6月，再次進行野外調(diào)查，補充采集了100個土壤樣品，主要測定了土壤呼吸、可溶性有機碳、團聚體穩(wěn)定性。涉及的圖件資料主要包括土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、遙感影像圖、土壤圖等。

2 評價過程

2.1 評價指標體系的構建

耕地資源是由氣候、地形地貌、土壤、利用、基礎設施、權屬等構成的自然經(jīng)濟綜合體，人類對耕地的利用和改造賦予了耕地功能的多樣性，目前已知的耕地功能主要為生產(chǎn)功能、生態(tài)服務功能、景觀文化功能等[20]，這些功能是客觀存在的，功能的不斷細化和豐富主要是隨著人類社會的發(fā)展目標在不斷深化。解決溫飽問題是人類最原始最基本的需求，在很長一段時期，人類主要追求耕地的生產(chǎn)功能，這也是耕地發(fā)揮其他功能的基礎。當溫飽問題得到解決，人類所追求的目標由單一轉(zhuǎn)向多層次。人類為了提高耕地的生產(chǎn)能力，在利用過程中不斷增加對耕地的投入來換取更高的產(chǎn)量，化肥、農(nóng)藥、機械的過度投入以及人類社會經(jīng)濟發(fā)展所產(chǎn)生的廢棄物給耕地帶來了巨大的壓力，導致了耕地地力降低、耕地污染等問題，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降更直接威脅了人類的健康。人類生存的危機意識促使人類從對耕地的利用理念逐步轉(zhuǎn)為保護理念，即追求可持續(xù)發(fā)展的目標，因此在強調(diào)耕地產(chǎn)能的同時，還要密切關注耕地的健康狀況，基于與耕地具有密切聯(lián)系的人類可持續(xù)發(fā)展目標、耕地功能的發(fā)揮、耕地要素三方面構建耕地健康產(chǎn)能的理論框架(圖1)。

圖1 耕地健康產(chǎn)能理論框架

氣候條件、土壤特性等決定了耕地的自然生產(chǎn)能力，灌溉、排水、田塊、林網(wǎng)等基礎設施的建設以及改良等會進一步影響耕地產(chǎn)能的高低；對耕地健康進行診斷主要是衡量耕地的生產(chǎn)環(huán)境以及產(chǎn)出作物品質(zhì)的好壞，耕地在受到外界干擾后恢復到原有健康水平的能力也是其健康狀況的一個重要體現(xiàn)，因此指標體系的構建主要從以上幾方面考慮，指標的選取參考了我國現(xiàn)有耕地質(zhì)量評價相關標準，例如氣候條件、土壤特性、技術水平、生產(chǎn)環(huán)境等指標的確定主要基于《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T28407—2012)、《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術規(guī)程》(NY/T1634—2008)、《耕地質(zhì)量等級》(GB/T33469—2016)、《高標準農(nóng)田建設標準》(NY/T2148—2012)、《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB15618—2018)等。生物活性指標是土壤健康的敏感性指標，目前我國土壤調(diào)查監(jiān)測工作中并沒有納入生物活性指標[21]，考慮到指標的可獲取性，生物活性指標參考了康奈爾土壤健康評價選取了土壤呼吸和可溶性有機碳兩個指標；作物品質(zhì)指標的選取根據(jù)研究區(qū)的實際情況選取農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標指標，主要依據(jù)《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB2762—2017)測定農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素是否超標；系統(tǒng)彈性指標的選取參考了國內(nèi)外相關研究，粘質(zhì)土在干擾后具有很強的自我恢復力[22]，土壤陽離子交換量和土壤pH負責營養(yǎng)物質(zhì)的流動性及其對植物的可利用性，陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源[23]，團聚體穩(wěn)定性能夠決定土壤結(jié)構的穩(wěn)定性以及抗侵蝕能力，團聚體穩(wěn)定性好的土壤更具彈性，對土壤結(jié)構的保持具有重要的作用，能夠防止土壤板結(jié)，抵抗干旱、徑流和侵蝕風險，土壤也具有更好的滲透性和儲水能力，通常用平均重量直徑(MWD)表示，其值越大表示團聚體平均粒徑直徑團聚度越高，穩(wěn)定性越強[24]。由此建立研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價指標體系(表1)，指標的分級標準參考上述標準，指標分級沒有現(xiàn)行標準的采用自然斷點法來實現(xiàn)縣域可比。

表1 研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價指標體系

2.2 評價方法

耕地健康產(chǎn)能主要采用加權求和法、“1+X”累加模型、連乘積法、疊加法進行評價，采用加權求和法計算的指標，其權重采用層次分析和專家打分法相結(jié)合的方式確定。

2.2.1 耕地產(chǎn)能評價 氣候條件指耕地所在區(qū)域的太陽輻射、溫度、降水量等，光溫(氣候)生產(chǎn)潛力是氣候條件適宜的情況下，作物所能達到的最高產(chǎn)量，而土壤特性、技術水平、生物活性的實際情況將會影響作物的產(chǎn)量，因此需要對光溫生產(chǎn)潛力進行修正得到耕地產(chǎn)能指數(shù)(式1—2)。

(1) 計算土壤特性、技術水平、生物活性指數(shù)。

(1)

式中：n=1，2，3；S1為土壤特性指數(shù)；S2為技術水平指數(shù)；S3為生物活性指數(shù)；Wj為第j個評價指標的權重；Xij為第i個評價單元第j個評價指標的分值;m為評價指標的個數(shù)。

(2) 計算耕地產(chǎn)能指數(shù)。耕地產(chǎn)能指數(shù)的計算采用連乘積法來修正光溫(氣候)生產(chǎn)潛力指數(shù)。

(2)

式中：Y為耕地產(chǎn)能指數(shù)；α為光溫(氣候)生產(chǎn)潛力指數(shù)；β為作物產(chǎn)量比系數(shù)。

2.2.2 耕地健康診斷 耕地的生產(chǎn)環(huán)境和作物品質(zhì)是耕地健康狀況的強限制因素，因此將耕地系統(tǒng)彈性指數(shù)作為耕地健康的基礎，利用生產(chǎn)環(huán)境指數(shù)和作物品質(zhì)指數(shù)進行修正，得到耕地健康診斷指數(shù)。

(1) 計算耕地系統(tǒng)彈性指數(shù)。通過加權求和法計算耕地系統(tǒng)彈性指數(shù)。

(3)

式中：R為耕地系統(tǒng)彈性指數(shù)；Wk是第k個指標的權重；Lik是第i個評價單元第k個指標的分值；q為評價指標的個數(shù)。

(2) 計算生產(chǎn)環(huán)境指數(shù)。生產(chǎn)環(huán)境包括土壤重金屬和灌溉水環(huán)境質(zhì)量，依據(jù)農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準和土壤環(huán)境質(zhì)量標準首先計算單因素評價指數(shù)，然后采用最小限制因子法，土壤重金屬污染綜合等級和灌溉水環(huán)境質(zhì)量綜合等級等同于單元素劃分出的最差等級。采用“1+X”的累加模型，“1”表示沒有受到污染的耕地。具體計算方法如式(4—5)所示。

P水i=C水i/S水i

(4)

式中：C水i為灌溉水中評價指標i的實測含量(mg/L)；S水i為GB5084農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)基本控制項目標準值(mg/L)。

當P水i≤1時，表示灌溉水中評價指標i含量低于或等于GB5084標準值，灌溉水環(huán)境質(zhì)量符合標準，等級為1級，得分為0；當15時，等級最低，賦-0.4。每個評價單元的灌溉水環(huán)境質(zhì)量綜合等級為單元素評價的最差等級。

P土i=C土i/S土i

(5)

式中：C土i為土壤中有害重金屬i的實測含量；i為GB15618土壤環(huán)境質(zhì)量標準中的As，Cr，Cd等8種重金屬元素(mg/kg)；S土i為土壤中有害重金屬i在GB15618中給出的二級標準值(mg/kg)。土壤重金屬污染綜合等級的劃分與灌溉水環(huán)境質(zhì)量的劃分方法一致。

(3) 計算作物品質(zhì)指數(shù)。研究區(qū)的主要糧食作物為水稻和小麥，《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB2762—2017)中規(guī)定了這兩種作物的污染物限量，見表2，由于作物品質(zhì)與人體健康具有直接關系，因此作物中所有污染物均未超標的情況下，作物才是安全的，而其中某一種污染超標，則視為作物不安全。規(guī)定一項污染物超標記為-0.1，兩項超標為-0.2，以此類推。用“1+X”的累加模型計算作物食用安全性綜合得分。

表2 作物污染物限量標準

(4) 耕地健康診斷指數(shù)。通過連乘積法計算耕地健康診斷指數(shù)。

Z=R×E×Q

(6)

式中：Z是耕地健康診斷指數(shù)；R是耕地系統(tǒng)彈性指數(shù)；E是生產(chǎn)環(huán)境指數(shù)；Q是作物品質(zhì)指數(shù)。

2.2.3 劃定耕地健康產(chǎn)能等級 用ArcGIS自然斷點法把研究區(qū)的耕地產(chǎn)能指數(shù)分為一等、二等、三等；耕地健康診斷指數(shù)分為健康，亞健康，不健康；采用疊加法將耕地產(chǎn)能評價結(jié)果和耕地健康診斷結(jié)果疊加得到耕地健康產(chǎn)能評價結(jié)果，將結(jié)果劃分為9個級別。耕地健康產(chǎn)能從1級到9級，級別逐漸降低。例如1級耕地表示耕地產(chǎn)能為一等，耕地健康狀態(tài)為健康的耕地；9級耕地表示耕地產(chǎn)能為3等，耕地健康狀態(tài)為不健康的耕地。

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地產(chǎn)能評價結(jié)果

按照《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程(GB/T28407—2012)》確定研究區(qū)的標準耕作制度為：小麥—水稻，復種類型為一年兩熟，基準作物為水稻，指定作物為水稻、小麥，光溫生產(chǎn)潛力為水稻1 977，小麥930，產(chǎn)量比系數(shù)為水稻1，小麥1.3。按照耕地產(chǎn)能評價方法計算，研究區(qū)耕地產(chǎn)能指數(shù)在947.96～2 314.99之間，其中二等的耕地面積最大，為25 596.87 hm2，占耕地總面積的48.24%，其次為一等地，面積為15 413.56 hm2，占總面積的29.05%，三等地的面積最少，面積為12 046.96 hm2，占總面積的22.70%。

由研究區(qū)耕地產(chǎn)能評價空間分布圖(圖2)可以看出，研究區(qū)的耕地產(chǎn)能呈現(xiàn)出由東北地區(qū)向西南地區(qū)逐漸降低的趨勢，一等地主要分布在研究區(qū)東北部的M鎮(zhèn)、I鎮(zhèn)、J鎮(zhèn)、N鎮(zhèn)等地，這些地區(qū)地勢較為平坦，主要以黃泥土為主，剖面無障礙層次，質(zhì)地偏粘，肥力較高，是研究區(qū)的高產(chǎn)土壤，此外這些地區(qū)生物活性較高，基礎設施完善，生產(chǎn)和管理條件較為便利。二等地大部分分布在E鎮(zhèn)、G鎮(zhèn)、F鎮(zhèn)等地，土壤類型方面主要以白土為主，質(zhì)地中壤，部分白土易淀漿板結(jié)，且容易缺磷、鉀和有機質(zhì)，但如果在耕作過程中注意施肥和改良，也能獲得高產(chǎn)；在生物活性方面，這些地區(qū)的土壤呼吸和可溶性有機碳在縣域處于中等偏上的水平；在基礎設施方面，這些地區(qū)的林網(wǎng)化程度、田塊規(guī)模等條件一般，還需要進一步完善。三等地主要分布在研究區(qū)西南部的B鎮(zhèn)、C鎮(zhèn)、P鎮(zhèn)等地，西南部地勢起伏，丘陵較多，土壤類型主要為黃棕壤和紅壤，pH值偏低，質(zhì)地較粘，該地區(qū)土壤養(yǎng)分元素中鉀元素和磷元素含量也整體偏低，土壤受到侵蝕后，肥力下降較為嚴重，這些地區(qū)土壤呼吸速率和可溶性有機碳含量都偏低，且灌溉保證率較低，排水條件差。

3.2 耕地健康診斷結(jié)果

按照耕地健康診斷方法計算，得到研究區(qū)耕地健康診斷指數(shù)。將研究區(qū)耕地健康診斷結(jié)果分為健康、亞健康、不健康3個級別。其中亞健康的耕地面積最大，為23 553.01 hm2，占全市耕地總面積的44.39%；其次是健康的耕地，面積為18 523.62 hm2，占耕地總面積的34.91%；不健康的耕地面積最少，為10 980.77 hm2，占耕地總面積的20.70%。

由研究區(qū)耕地健康診斷空間分布圖(圖3)可以看出，以L鎮(zhèn)連接D鎮(zhèn)為分界線，分界線左側(cè)多為健康和亞健康的耕地，分界線以下不健康的耕地較多。健康的耕地主要分布在研究區(qū)西北部的E鎮(zhèn)、G鎮(zhèn)、東北部的L鎮(zhèn)，N鎮(zhèn)和M鎮(zhèn)也有少量分布，這些地區(qū)的耕地pH值和陽離子交換量級別高，土壤的緩沖過濾性能好，黏粒含量高，團聚體穩(wěn)定性好，耕地的彈性指數(shù)高，健康的耕地生產(chǎn)環(huán)境和作物品質(zhì)良好，基本沒有污染或輕微污染；亞健康的耕地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，主要分布在E鎮(zhèn)、I鎮(zhèn)、J鎮(zhèn)等地，這些地區(qū)的耕地由于受到團聚體穩(wěn)定性的影響導致系統(tǒng)彈性指數(shù)不高，部分地區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境和作物品質(zhì)受到輕微污染；不健康的耕地主要分布在P鎮(zhèn)和B鎮(zhèn)，其中P鎮(zhèn)有90%的耕地都處于不健康的狀態(tài)，M鎮(zhèn)、O鎮(zhèn)等S湖沿岸部分地區(qū)也有不健康的耕地分布，這些地區(qū)耕地不健康的主要影響因素是土壤重金屬污染嚴重，主要超標元素是鎘元素，且鎘元素很容易在稻米中富集，因此導致作物品質(zhì)也較差，此外，由于土壤的團聚體穩(wěn)定性和陽離子交換量較低，會影響土壤的抵抗能力和恢復能力，不健康的耕地自身難以恢復到健康的狀態(tài)。

3.3 耕地健康產(chǎn)能評價結(jié)果

將研究區(qū)耕地產(chǎn)能評價結(jié)果和耕地健康診斷結(jié)果疊加得到研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價結(jié)果。研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能狀況整體來看相對良好，為了體現(xiàn)健康產(chǎn)能之間的差異性，將1級、2級和3級的耕地健康產(chǎn)能歸為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，面積為23 721.98 hm2，占總面積的44.71%；將4級、5級和6級的耕地健康產(chǎn)能歸為一般產(chǎn)能，面積為15 232.00 hm2，占總面積的28.71%；將7級、8級和9級的耕地健康產(chǎn)能歸為低質(zhì)產(chǎn)能，面積為14 103.41 hm2，占總面積的26.58%。

由研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價空間分布圖(圖4)可以看出，其級別的分布趨勢與耕地健康診斷的結(jié)果具有相似性，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能主要分布在研究區(qū)的G鎮(zhèn)、E鎮(zhèn)北部、I鎮(zhèn)、L鎮(zhèn)和N 鎮(zhèn)等地，這些地區(qū)的土壤條件好，基礎設施完善，且生產(chǎn)環(huán)境良好，生產(chǎn)的作物品質(zhì)較高，耕地的抵抗力和恢復力強；一般產(chǎn)能主要分布在E鎮(zhèn)南部、C鎮(zhèn)、M鎮(zhèn)等研究區(qū)中部地區(qū)，包括產(chǎn)能高但不健康、健康但產(chǎn)能低以及產(chǎn)能和健康程度都一般的耕地，例如M鎮(zhèn)位于S湖沿岸的耕地產(chǎn)能等較高，但由于土壤和作物污染，彈性較差，疊加健康診斷后，耕地健康產(chǎn)能級別降低；低質(zhì)產(chǎn)能主要分布在研究區(qū)南部和S湖沿岸的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)多為丘陵，土壤養(yǎng)分含量低，灌溉、排水條件差，導致產(chǎn)能較低，又由于研究區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構的影響，一些陶瓷廠、化工廠所產(chǎn)生的廢水、廢料，污染了當?shù)氐耐寥篮退?，不僅破壞了生產(chǎn)環(huán)境，還造成農(nóng)產(chǎn)品中污染元素超標，作物品質(zhì)降低。

圖2 研究區(qū)耕地產(chǎn)能評價空間分布 圖3 研究區(qū)耕地健康診斷空間分布 圖4 研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價空間分布

4 結(jié)論與討論

(1) 本研究從耕地生產(chǎn)能力、生產(chǎn)環(huán)境、恢復力、對人類和動植物健康的影響方面界定了耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵，并基于耕地產(chǎn)能評價和耕地健康診斷構建了耕地健康產(chǎn)能評價指標體系，其中耕地產(chǎn)能評價考慮了氣候條件、土壤特性、生物活性、技術水平；耕地健康診斷考慮了耕地系統(tǒng)彈性、生產(chǎn)環(huán)境和作物品質(zhì)。在此基礎上，采用加權求和法、“1+X”累加模型、連乘積法、疊加法等方法，對我國某商品糧基地進行了實證研究，評價結(jié)果能夠反映研究區(qū)耕地的實際健康產(chǎn)能狀況，評價指標體系和評價方法具有一定的合理性和科學性。

(2) 本次研究將可溶性有機碳和土壤呼吸這兩個生物指標應用到縣域尺度進行評價，已有研究表明水田的可溶性有機碳和土壤呼吸高于旱地，但在本次研究中，土壤呼吸所呈現(xiàn)的規(guī)律并不明顯，因此該指標還需要通過其他方式來驗證在縣域尺度的可行性，例如可采取原位測定的方法來減小誤差。

(3) 耕地健康可持續(xù)發(fā)展是保證糧食安全的重要內(nèi)容，耕地健康產(chǎn)能是耕地產(chǎn)能的升級，對耕地健康產(chǎn)能評價理論進行研究，對于落實耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護以及永久基本農(nóng)田劃定具有重要意義。本次研究僅探索建立了縣域耕地健康產(chǎn)能評價指標體系，未來還需研究不同尺度的耕地健康產(chǎn)能評價指標體系，建立完善的調(diào)查和監(jiān)測系統(tǒng)，以識別不同區(qū)域的耕地產(chǎn)能問題和健康問題，并采取相應的整治措施來提升耕地健康產(chǎn)能。