丁琪洵，湯萌萌，李子杰，江文娟，張學偉，馬友華

（1安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥 230036；2渦陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，安徽 渦陽 233600）

0 引言

2019年11月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于切實加強高標準農(nóng)田建設(shè)提升國家糧食安全保障能力的意見》明確指出，2022年全國要建成十億畝高標準農(nóng)田。高標準農(nóng)田是被劃定為永久基本農(nóng)田的耕地，具有土地平整、集中連片、設(shè)施完善、土壤肥沃、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強等特征，可與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念相契合，實現(xiàn)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標[1]。高標準農(nóng)田建設(shè)是中國土地整治規(guī)劃的重要組成部分。相對于傳統(tǒng)土地整治而言，高標準農(nóng)田在建設(shè)具體工程內(nèi)容上得到了進一步的優(yōu)化和擴展，高標準農(nóng)田建設(shè)是推進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重大戰(zhàn)略舉措，是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。

高標準農(nóng)田項目預(yù)期目標是否達成，建設(shè)措施是否產(chǎn)生實際效益需要一系列的分析來實現(xiàn)。國內(nèi)外學者利用不同的評價方法對高標準農(nóng)田進行評價已取得系列進展。評價方法主要有因子分析法、多元回歸分析、通徑分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析法和模糊綜合評價法等[2-4]。李紅丹[5]利用氣候生產(chǎn)潛力指數(shù)、產(chǎn)量比等系數(shù)確定評價自然經(jīng)濟指數(shù)。陳麟等[6]從生態(tài)文明建設(shè)視角，建立貝葉斯概率模型進行高標準農(nóng)田建設(shè)適宜性評價。但是針對高標準農(nóng)田建設(shè)后指標影響的解析較少，當前研究多側(cè)重于單個高標準農(nóng)田建設(shè)項目區(qū)或縣域尺度的評價，在對高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量評價上大多數(shù)研究者忽視了對空間尺度、時間尺度上的研究。

本研究在黃淮海大區(qū)的耕地質(zhì)量等級評價指標體系下，采用專家經(jīng)驗法（DELPHI）和層次分析法（AHP）相結(jié)合的方法，利用ArcGIS、縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)等軟件對渦陽縣高標準農(nóng)田項目區(qū)進行耕地質(zhì)量等級評價，將定量化指標下的評價結(jié)果與2019年縣級尺度下渦陽縣耕地質(zhì)量等級結(jié)果作對比，重點分析時空尺度下渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)工程對耕地質(zhì)量評價指標的影響，考慮采取針對性改良建設(shè)措施，進一步完善土地整治工作。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

安徽省渦陽縣位于中國的糧食生產(chǎn)核心區(qū)的黃淮海區(qū)，在縣內(nèi)實施高標準農(nóng)田完全符合國家的產(chǎn)業(yè)布局。2019年渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)位于石弓鎮(zhèn)境內(nèi)，北起包河，南至嶺孜溝，東到濉溪縣，西臨雙慶溝。2019年度擬建項目區(qū)界限內(nèi)土地總面積5.3275萬hm2，其中耕地面積4.1970萬hm2（全部為旱地），其余為林地、道路、溝渠、水域等，土地利用率100%。項目區(qū)涉及石弓鎮(zhèn)的李樓、溫莊、于張、大黃、大寺、石羊6個行政村，土地權(quán)屬為集體所有。

1.2 數(shù)據(jù)來源

主要包括2019年渦陽縣高標準基本農(nóng)田建設(shè)項目資料、2019年渦陽縣耕地質(zhì)量監(jiān)測點和采樣點養(yǎng)分數(shù)據(jù)、2019年渦陽縣耕地質(zhì)量等級評價數(shù)據(jù)庫、2018年渦陽縣土地利用現(xiàn)狀圖、2018年渦陽縣行政區(qū)劃圖、渦陽縣土壤圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在進行完整性、可靠性檢查及篩選、分類的基礎(chǔ)上，依據(jù)耕地質(zhì)量評價因素對所收集的各種資料進行整理與歸檔，按照數(shù)據(jù)字典的要求，組織人員對各項化驗、調(diào)查數(shù)據(jù)、收集的資料進行規(guī)范整理，及時進行數(shù)據(jù)錄入建立數(shù)據(jù)庫。

2 高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量等級評價方法

根據(jù)《高標準農(nóng)田建設(shè)標準》（NY/T 2148）、《耕地質(zhì)量等級》（GB/T 33469—2016）、《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1634）[7-9]等文件要求，在渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)內(nèi)設(shè)置耕地質(zhì)量監(jiān)測點，完成定點調(diào)查、田間試驗、土壤剖面采集、分析化驗、數(shù)據(jù)分析等工作，基于ArcGIS、縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)等軟件平臺建設(shè)空間數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建耕地質(zhì)量等級評價指標體系、確定評價單元、確定指標權(quán)重和隸屬度，最終完成渦陽縣高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量等級劃分和成果圖件。

2.1 確定評價指標體系

評價因子是指參與評定耕地質(zhì)量等級的耕地屬性。根據(jù)《高標準農(nóng)田建設(shè)標準》（NY/T 2148）選取評價因子，結(jié)合黃淮海大區(qū)的耕地質(zhì)量等級評價指標體系研究成果，立足渦陽縣農(nóng)業(yè)基本情況確定本研究的評價因子和評價指標層次結(jié)構(gòu)。具體情況見表1、圖1。渦陽縣高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量為目標層（A層），影響耕地質(zhì)量的立地條件、物理性狀、化學性狀、環(huán)境條件為準則層（B層），影響準則層中各要素為指標層（C層），即渦陽縣18項耕地質(zhì)量評價指標。

圖1 渦陽高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量影響因素層次結(jié)構(gòu)圖

表1 高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量評價因子總集

2.2 評價指標權(quán)重及隸屬度建立

渦陽縣地處黃淮海農(nóng)業(yè)區(qū)，本次采用區(qū)域統(tǒng)計方法，將土壤圖、土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖進行疊加后再對評價單元進行賦值，根據(jù)專家經(jīng)驗（DELPHI）和層次分析法（AHP）相結(jié)合的方法[10]確定評價指標權(quán)重。根據(jù)專家經(jīng)驗構(gòu)成A、B1、B2、B3、B4共5個判斷矩陣。黃淮海區(qū)立地條件、物理性狀、化學性狀、環(huán)境條件對目標層耕地質(zhì)量的判斷矩陣如表2所示。指標層各具體評價指標對相應(yīng)準則層的判斷矩陣如表3～7所示。

表2 目標層與準則層的判斷矩陣

表3 立地條件判斷矩陣

2.3 耕地質(zhì)量等級劃分

通過累加法計算每個評價單元的綜合耕地質(zhì)量指數(shù)，如式（1）所示。

式中，IFI表示為耕地質(zhì)量綜合指數(shù)，F(xiàn)i為第i個因素評語（分值），Ci為第i個因素的組合權(quán)重。

在縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)中創(chuàng)建渦陽縣高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量等級評價數(shù)據(jù)庫，建立評價因子權(quán)重的層次分析模型和黃淮海評價指標隸屬函數(shù)模型，縣域系統(tǒng)會在評價單元數(shù)據(jù)庫中添加各評價指標隸屬度字段和綜合指數(shù)字段，用“repl all綜合指數(shù)with∑Fi×Ci”實現(xiàn)綜合指數(shù)的自動賦值。

表4 物理性狀判斷矩陣

表5 化學性質(zhì)狀判斷矩陣

表6 環(huán)境條件狀判斷矩陣

表7 渦陽縣高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量評價因子及權(quán)重

3 渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)前后等級和面積變化分析

在耕地質(zhì)量指數(shù)曲線最高點至最低點之間采用等距離法將耕地質(zhì)量劃分為10個等級，1等地耕地質(zhì)量水平最高，10等地耕地質(zhì)量水平最低。渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)耕地質(zhì)量共劃分為3個等級（表8），全區(qū)耕地質(zhì)量平均等級為3.17等。其中，2等地面積671.12 hm2，占高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)耕地面積的23.99%；3等地面積982.01 hm2，占高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)耕地面積的35.10%；4等地面積1144.87 hm2，占高標準農(nóng)田建設(shè)區(qū)耕地面積的40.92%。

表8 渦陽縣高標準農(nóng)田耕地質(zhì)量評價結(jié)果面積統(tǒng)計

在2019年渦陽縣縣級尺度耕地質(zhì)量評價中，高標準農(nóng)田建設(shè)前的耕地質(zhì)量平均等級為4.24等，與本次評價結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，高標準農(nóng)田建成后的耕地質(zhì)量平均等級提升了1.07個等級。2019年高標建成前的項目區(qū)耕地質(zhì)量等級分布在1～6等地，其中，4～5等地所占耕地面積最大，面積達到2131.94 hm2，占整個項目區(qū)耕地總面積78.28%；新建高標后項目區(qū)耕地質(zhì)量等級分布于2～4等地，2等地占比23.99%，3等地占比35.10%，4等地占比最大，占整個項目區(qū)耕地總面積的40.92%，面積達到1144.87 hm2。綜合對比高標準農(nóng)田建成前后等級面積變化（表9），高標準農(nóng)田建成后總項目區(qū)高產(chǎn)田面積從439.94 hm2顯著增加至1653.14 hm2，中產(chǎn)田面積由2283.65 hm2顯著下降至1144.87 hm2，高標準農(nóng)田建成后耕地質(zhì)量等級明顯提升。

表9 渦陽縣高標準農(nóng)田建成前后總項目區(qū)不同耕地質(zhì)量等級面積及占比統(tǒng)計

4 渦陽縣高標準農(nóng)田建設(shè)對耕地質(zhì)量提升評價指標影響分析

渦陽縣高標準農(nóng)田建成前后各評價因子的平均得分情況，及耕地質(zhì)量綜合提升指數(shù)如表10所示。耕層厚度、農(nóng)田林網(wǎng)化、排水能力、灌溉能力4項評價指標提升指數(shù)均大于0.1，高標田建設(shè)工程對其影響較為明顯；有效磷、速效鉀、有效土層厚、質(zhì)地構(gòu)型等評價指標提升指數(shù)均接近于0.00，高標田建設(shè)工程對其影響較弱。灌排工程、土地深松與平整、農(nóng)田網(wǎng)建設(shè)可以改善的評價指標主要是耕層厚度、農(nóng)田林網(wǎng)化、排水能力、灌溉能力、障礙因素、耕層質(zhì)地等。

表10 高標準農(nóng)田建設(shè)前后各評價因子得分情況及提升指數(shù)

4.1 灌排工程

灌溉與排水工程是指興修農(nóng)田水利設(shè)施，本次高標準農(nóng)田建設(shè)根據(jù)建設(shè)區(qū)地勢西高東低的特點，對骨干排水溝進行徹底整治，設(shè)大溝、中溝、小溝的3級固定排水體系，新增灌溉面積1520.67 hm2，并建設(shè)高效節(jié)水示范區(qū)455 hm2。確保場地灌溉設(shè)計保證率達到75%，渠系水利用系數(shù)不低于0.80；確保大溝排水暴雨歷時和排出時間為旱作區(qū)1～3天雨1～3天排除。

灌溉能力是指對水源類型、灌溉方式等現(xiàn)狀調(diào)查后，綜合判斷灌溉用水量在多年灌溉中得到滿足的程度。排水能力是對排水方式、排水設(shè)施等現(xiàn)狀調(diào)查后，綜合判斷農(nóng)田是否能夠保證作物正常生長，是否能夠及時排除地表積水，確保農(nóng)田積水不超過作物最大耐淹水深和耐淹時間。

高標準農(nóng)田建成后，灌溉與排水工程降低了地下水位，防治了鹽堿化，大幅提高了項目區(qū)的灌溉效益和除澇效益，改善了排水條件（表11）。灌溉能力為充分滿足的面積增加了317.02 hm2，灌溉能力為滿足的面積增加了264.54 hm2，排水能力為充分滿足的面積增加了982.01 hm2。

表11 高標準農(nóng)田建成前后耕地灌溉能力、排水能力分布面積對比 hm2

4.2 土地平整與深松

農(nóng)田改良以機械深松土地為重點。本次土地深松總面積為2798.00 hm2，土地深松深度達到25 cm以上。土地深松措施打破了犁地層，加深耕作層，通過摻黏或摻沙的措施改善耕層土壤透氣、通氣、保水性能。土地深松與平整主要對土壤物理性質(zhì)中的耕層厚度和耕層質(zhì)地產(chǎn)生影響。

耕層厚度的提升指數(shù)最高，土地深松前耕層厚度均為15～20 cm；土地深松后耕層厚度大于20 cm的面積占98.93%。土地深松前耕地障礙因素為100%砂姜層，深松后砂姜層的面積占比降低了23.99%。耕層質(zhì)地中中壤隸屬度最高，面積占比提高了45.82個百分點，其次是重壤，面積占比提高了5.83個百分點。障礙因素、耕層質(zhì)地、耕層厚度的指標因子類型均按隸屬度由高到低排列，土地深松前后的指標分布面積對比具體見表12。

表12 高標準農(nóng)田建成前后耕地質(zhì)地構(gòu)型、耕層質(zhì)地、耕層厚度分布面積對比

4.3 農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)

農(nóng)田林網(wǎng)化是指在農(nóng)田四周、溝渠旁設(shè)置農(nóng)田防護林，可降低風速、涵養(yǎng)水源，起到護田增產(chǎn)的作用。農(nóng)田林網(wǎng)化程度是防護林在農(nóng)田整治區(qū)所占比例，用來判斷農(nóng)田林網(wǎng)化的程度，分為低、中、高3類。本次高標準農(nóng)田建設(shè)采用單側(cè)單行，株距控制在4.0 m，共計種植樹木15448株，確保防護林網(wǎng)控制面積占宜建林網(wǎng)農(nóng)田面積比例的85%以上。農(nóng)田林網(wǎng)化程度的提高擴大了土壤植被覆蓋率，為高標準農(nóng)田建立生態(tài)屏障、調(diào)節(jié)田間小氣候、抗御洪澇災(zāi)害、保證農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起到積極作用。農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)前后的指標分布面積對比具體見表13。

表13 高標準農(nóng)田建成前后耕地農(nóng)田林網(wǎng)化分布面積對比 hm2

5 結(jié)論

（1）筆者以渦陽縣2019年高標準農(nóng)田為例，探究相同研究方法、評價體系、不同時空尺度下的高標準農(nóng)田項目建設(shè)后耕地質(zhì)量等級評價及效益提升的原因，為進一步加強田間耕地質(zhì)量提升工程和技術(shù)實施提供理論參考。

（2）渦陽縣高標建成后總項目區(qū)耕地質(zhì)量等級主要分布在3～4等地，平均耕地質(zhì)量等級提升了1.07個等級，基本能達到預(yù)期的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，耕地質(zhì)量確有提升。灌排工程、土地深松、農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)可以改善的評價指標主要有耕層厚度、農(nóng)田林網(wǎng)化、排水能力、灌溉能力、障礙因素、耕層質(zhì)地等。

（3）各地建設(shè)高標準農(nóng)田時需按照因地制宜的原則，針對性解決土地的主要問題。在養(yǎng)分含量、生物多樣性、土壤容重、有效土層厚等評價因子提升不明顯情況下，可通過綠肥翻壓、養(yǎng)畜積肥等提高土壤養(yǎng)分含量；發(fā)展水肥一體化栽培技術(shù)、秸稈還田技術(shù)，豐富土壤生物多樣性緩解耕地退化問題；利用客土改良法、有機物料回填法、土壤剖面重構(gòu)法等改善土壤質(zhì)地構(gòu)型。