温良友，张青璞，孔祥斌，张蚌蚌，郧文聚，孙晓兵，刘风建

基于产能与健康综合评价的北京大兴区耕地整治分区

温良友1,2，张青璞1,2，孔祥斌1,2※，张蚌蚌3，郧文聚2,4，孙晓兵1,2，刘风建5

（1. 中国农业大学土地科学与技术学院，北京 100193；2. 自然资源部农用地质量与监控重点实验室，北京 100193；3. 西北农林科技大学经济管理学院，杨凌 712100；4. 自然资源部国土整治中心，北京 100035；5. 沧州市土地整理中心，沧州 061000）

耕地整治是增加耕地数量、提升耕地质量的重要措施，是国家实现“藏粮于地、藏粮于技”的重要途径。目前，耕地整治主要关注耕地质量与耕地产能提升，而对耕地健康关注不足。该文利用逐级修正法对耕地产能进行评价，用K-means聚类方法将影响大兴区耕地产能的限制因素进行聚类；利用最小限制因子法进行耕地健康诊断；将限制因素与健康诊断结果进行综合分析，划分耕地整治类型区。结果表明：大兴区耕地产能提升的影响因素类型组合共有15种；大兴区轻度亚健康、中度亚健康和重度亚健康的耕地面积分别为17 924.31、6 629.28和16 260.97 hm2。从整治类型区划分看，产能提升型重点整治区耕地面积共13 582.40 hm2，占耕地总面积的33.28%；产能提升型一般整治区面积为10 971.20 hm2，占耕地总面积的26.88%；生态涵养型休耕整治区面积为16 260.98 hm2，占耕地总面积的39.84%；根据不同的整治类型，提出了差异化的耕地整治策略。基于限制因素和健康诊断的耕地整治分区研究，为当前国土空间综合整治和耕地资源整体保护、系统修复、综合治理提供科学借鉴。

土地利用；整治；等别；限制因素；耕地健康诊断；大兴区

0 引 言

土地资源是人类生存与发展的基础资源[1]，耕地资源作为土地资源中的精华部分，对国家粮食安全和食物安全至关重要，是国家土地资源管理工作的重点对象[2]。随着城市化和工业化的发展，导致耕地数量减少，特别是优质耕地资源被侵占，耕地受重金属污染等问题，造成耕地资源利用的不可持续[3-5]。土地整治是增加耕地数量、提升耕地质量、提高耕地产能和保持耕地健康的重要手段[6-8]，也是实现农业可持续发展、国家“藏粮于地、藏粮于技”、建设生态文明的重要途径[9-10]。但是，当前土地整治工作注重耕地质量与耕地产能提升，而对耕地健康关注不足，导致土地整治在促进耕地健康发展方面的成效不显著，从而降低了耕地的生态系统服务功能[11-12]。耕地健康，是指健康的耕作土壤、可持续的耕地利用以及稳定的耕地资源利用生态系统，具有综合性和系统性特征[13]，是维系国家粮食安全的关键[14]。耕地健康不仅包含耕地本体健康，即耕地土壤肥力以及耕地自净能力；也包含耕地生态健康，即在利用过程中不使耕地被污染、被损伤以及不对耕地系统造成危害[13-14]。随着土地整治目标向国土空间整体保护、系统修复与综合整治方向的发展[15]，在满足传统土地整治目标，增强土地生态整治的基础上[16]，如何通过土地整治实现耕地健康发展，已成为当前学者研究的热点[12]。

目前，国内外学者对土地整治的研究主要集中在土地整治理论[17-18]、土地整治目标[19-20]以及土地整治分区[21-22]等方面。在土地整治理论方面，张绍良等提出土地整治是一个系统工程，在整治低效或废弃土地的同时，兼顾山水林田湖草等的综合治理，并认为恢复力理论是新时代土地整治的核心理论之一[23]。在土地整治目标方面，国外关注如何通过土地整治实现景观多样性和生物多样性等生态目标[12,24-25]；对国内而言，土地整治的主要目标是通过提升耕地质量，以提升耕地产能[26-29]，此外，对土地整治的生态目标也有所关注[30-32]。在土地整治分区方面，Qu等根据土地整理的难易程度和生态环境特点，将土地整治划分为优先整治区、重点整治区、一般整治区和适度整治区四个类型[33]；Yan等按粮食主产区、生态脆弱区和城市化快速发展区划分土地整治区域[34]；周建等从耕地规模效应、生态安全和限制因素耦合方面将耕地整理划分为重点整治型、谨慎整治型、选择整治型和不宜整治型四类，并提出不同的整治策略[35]，张贵军等基于农用地分等因素，构建了耕地资源安全评价指标体系，并根据评价指标特点划分为工程整治区和肥力提升区[36]。当前土地整治理念正在与时俱进，但是土地整治主要以耕地产能提升或单一的耕地生态目标，尚未涉及耕地健康整治，也未将耕地产能与耕地健康综合考虑，未能根据耕地产能与耕地健康评价结果以及影响因素划分不同类型的整治区。因此，在保障国家粮食安全以及在国家提出山水林田湖草综合整治背景下，土地整治应以耕地产能提升与耕地健康保护为目标，通过划分不同的整治类型区，提出差异化的耕地整治策略，以满足时代发展的要求。

该文利用逐级修正法，对耕地产能进行评价，分析影响耕地产能的限制因素，同时对耕地健康状况进行诊断；基于耕地产能提升的限制因素和耕地健康诊断综合分析，划分面向产能提升和耕地健康双重目标的耕地整治类型分区，实现对耕地的有效整治，为当前国土空间综合整治和耕地资源整体保护、系统修复、综合治理提供科学借鉴。

1 研究区域概况

大兴区位于北京市南郊，是北京市的南大门，东临北京行政副中心通州区，南临河北省固安县、霸州市等。地处39°26′-39°50′N，116°12′-116°43′E之间，位于北京湾小平原上。地势自西北向东南倾斜，海拔15～45 m，坡度0.8‰～1.0‰。属暖温带半湿润季风气候，年平均气温11.5 ℃，年平均降雨量568.9 mm。土壤发育在现代河流（主要是永定河）的冲积洪积母质上，在地下水位较低的地区，土壤经历黏化过程，发育为褐土；在靠近永定河河堤的地区，由于成土时间较短，仍有少量风沙土和固定沙丘分布。全区辖16个乡镇，是首都重要的农副食品生产供应基地、高新技术产业基地。根据2014年耕地等别更新成果，大兴区耕地总面积为40 814.57 hm2，农用地省级自然等别在10～14等之间，自然等别相对较低；省级利用等在15～21等，其中较优的20、21等地面积共6 154.21 hm2，占耕地总面积的25.05%。同时，大兴区位于大都市边缘区，快速城镇化过程中导致土壤重金属污染，农田灌溉导致地下水快速下降的生态问题。

图1 大兴区位置图

2 数据来源与处理

2.1 数据来源

行政区划矢量数据来自大兴区2014年土地利用现状变更调查数据。有效土层厚度、土体构型、耕层质地数据来自北京市第二次土壤普查数据（1∶50 000）。田面坡度、灌溉保证率、排水条件等数据来自大兴区2014年耕地等别更新数据。田间道路数据利用大兴区2014年土地利用变更数据通过ARCGIS计算获得。田块破碎度和田块形状指数利用耕地等别更新中耕地图斑计算得出。农田防洪标准、农艺管理、灾害防治水平、农机化水平根据2017年大兴区实地农户和农业部门调研获得。有机质含量、土壤重金属、土壤pH值等来自2017年105个土壤实际采样点数据，利用ArcGIS中反距离权重插值方法获得。灌溉水环境通过2018年大兴区18个样点采样数据以及北京市地调局2016年地下水化验样点数据，最后通过插值获得。地下水位数据来源于2014年《大兴区水资源规划》。

2.2 数据处理

以耕地地类图斑作为耕地整治评价单元。耕地产能评价首先通过层次分析法确定各指标权重，然后选用逐级修正法对耕地产能进行评价，按等间距的方法进行耕地产能指数的划分，从而得到耕地产能情况，利用雷达图和K-mean聚类分析的方法，确定耕地产能提升的限制因素。耕地健康诊断则首先通过计算内梅罗指数得出土壤污染情况，利用指数和法确定耕地弹性状况，通过最小限制因子法确定耕地健康状况。最后将影响耕地产能的限制因素与耕地健康状况进行综合分析，从而划分不同的耕地整治类型区。

3 耕地产能提升限制因素与健康诊断分析

3.1 耕地产能评价体系构建与方法

3.1.1 指标体系、评价规则与权重确定

耕地产能是耕地生产能力的体现，是作物通过光合作用，与作物生长环境相适应，受养分、水资源、病虫害等限制的产量[37-38]。因此，对耕地产能评价，既要考虑气候条件，也要考虑影响产能的土壤因素、技术因素和田块状况等。根据大兴区的地形地貌条件、经济技术发展状况和利用状况，通过构建耕地产能评价指标体系，对大兴区耕地产能情况进行评价。大兴区耕地产能评价指标体系分为气候条件、土壤特性、田块状况和技术水平4个方面。其中，气候条件利用农用地分等中的光温（气候）生产潜力指数、作物产量比系数共同表征，用耕层质地、有效土层厚度、土体构型和有机质含量4个指标表征土壤状况，用田面坡度、田块形状破碎度、田块形状指数和田间道路通达度表征田块的整体状况，用灌溉保证率、排水条件、农艺管理、灾害防治水平、农机化水平表征技术水平对产能的影响，具体指标体系见表1。

表1 耕地产能评价指标体系

各指标的分级及赋分规则分别依据《农用地质量分等规程》、《农用地质量定级规程》、《耕地质量等级》、《耕地地力调查与质量评价技术规范》及相关研究成果确定。采用层次分析法确定各指标权重。各维度指标分级、赋分规则及权重分别见表2。

表2 大兴区耕地产能评价指标、赋分及权重

3.1.2 评价方法选择

大兴区耕地产能评价方法，主要采用逐级修正法。用光温（气候）生产潜力指数和作物产量比系数反映气候条件，作为耕地产能评价的基础，再用耕地土壤特性系数、田块状况系数和技术水平系数进行逐级修正，计算耕地产能指数。具体算法如下：

1）光温（气候）生产潜力指数和作物产量比系数计算

按照《农用地质量分等规程》中的查找所在县的光温（气候）生产潜力指数和作物产量比系数。

2）土壤特性系数、田块状况系数、技术水平系数计算

式中1表示土壤特性系数；2表示田块状况系数；3表示技术水平系数；w表示第个要素下第个指标权重；f表示第个要素下第个指标分值。

3）耕地产能指数计算

式中表示耕地产能指数；表示光温（气候）生产潜力指数；表示产量比系数。

3.2 耕地健康诊断体系与方法

3.2.1 指标体系、评价规则与权重确定

耕地健康是指健康的耕作土壤、可持续的耕地利用以及稳定的耕地资源利用生态系统[15-16]，具有在生态系统和土地利用范围内能够发挥作用以维持生物生产能力、维持环境质量、促进植物和动物健康的能力[39-40]。该文主要从耕地弹性和耕地环境状况两个方面去衡量耕地健康程度（表3）；耕地弹性不仅包括耕地肥力状况，也包含耕地的抵抗力和恢复性，具有相对稳定的性质；耕地环境状况主要是指由于不当的耕地利用导致耕地污染或者耕地生态问题。选取土壤质地、土壤有机质含量、土壤容重、阳离子交换量、pH值表征耕地弹性状况；选取灌溉水环境质量、土壤重金属和地下水位状况等指标表征耕地环境状况。具体指标、赋分标准和权重见表3、表4、表5。

表3 耕地健康诊断指标体系

表4 耕地环境状况评价规则

表5 耕地弹性状况评价规则

3.2.2 评价方法选择

耕地健康诊断采用最小限制因子法，即在同一地块中通过比较耕地弹性状况和耕地环境状况两者的优劣程度，将该地块限制程度最大的分值作为该地块耕地健康诊断的结果。

1）耕地环境状况计算

土壤重金属和灌溉水环境评价采用土壤单项污染指数法和内梅罗指数法。单项污染指数法主要评价土壤中某种重金属元素的污染程度。内梅罗（Nemerow）污染指数法是反映各个重金属元素对土壤的不同作用，突出高浓度重金属对环境质量的影响[41]。

耕地环境状况采用最小限制因子法，即在同一地块中通过比较土壤重金属、灌溉水环境和地下水超采的优劣程度，将相对较差的分值作为耕地环境状况的结果。

2）耕地弹性状况计算

该文利用指数和法，计算耕地弹性状况。计算公式为：

式中表示耕地弹性状况w表示第个维度下第个指标权重；f表示第个维度下第个指标分值。

3.2.3 耕地健康诊断结果分级

首先将耕地环境状况按照最小限制因子法划分为优、良、中、低、差5级，再将耕地弹性状况按照等间距20分的方式将其划分为高弹性、较高弹性、中等弹性、较低弹性和低弹性5级，参考《土地质量地球化学评价规范》中土壤质量地球化学综合等级划分方法，将耕地环境状况和耕地弹性状况2个图层进行叠加，获得耕地健康诊断等级。具体划分见表6。

表6 耕地健康诊断结果分级

3.3 耕地产能限制因素分析

3.3.1 耕地产能情况

大兴区耕地产能指数范围为1 005～2 655之间，采用400分的等间距划分为5个区间，对研究区的耕地产能指数结果进行统计分析。从空间分布看（图2），大兴区耕地产能指数总体表现为从东北到西南递减。从耕地产能指数各区间面积占比情况看，耕地产能指数为[2 200,2 600）面积最大，占耕地总面积的52.78%；其次是耕地产能指数为[1 800,2 200）和[1 400,1 800），分别占耕地总面积的39.46%和7.20%；耕地产能指数为[2 600,3 000]和[1 000,1 400）的面积相对较小，分别占耕地总面积的0.24%和0.32%。

3.3.2 耕地产能提升限制因素组合类型分析

限制因素反映对农作物生长最适环境的满足程度，是影响耕地产能高低的主要原因[42]。通过对影响耕地产能状况的土壤特性系数、田块状况系数和技术水平系数进行对比分析，探究耕地产能不同指数区间的主要影响因素。由图3的雷达图可知，耕地产能指数的主要影响因素是田块状况系数和土壤特性系数，而技术水平系数相对比较均一，对区域产能指数的影响相对较小。因此，影响耕地产能提升的主要因素是土壤特性和田块状况。

图2 耕地产能指数空间分布图

图3 耕地产能各系数比较

根据大兴区耕地产能指标赋分情况以及相关研究成果[22,42]，将指标分值低于60分作为影响产能提升的限制因素，大兴区耕地产能的主要限制因素有6个，分别是耕层质地、有效土层厚度、土体构型、有机质含量、田块形状破碎度、田块形状指数。将6个指标利用SPSS进行K-means聚类，每个指标中限制因素属性分值小于或等于60的统一赋值为0，将因素属性分值大于60的统一赋值为1，进行聚类处理，大兴区共存在15种限制因素类型组合（表7）。将其限制因素组合，进行空间化，分析其空间分布状况（图4）。

表7 耕地产能提升限制因素聚类结果

注：构型-土体构型，破碎-田块破碎度，形状-田块形状指数，有机质-土壤有机质含量。

Note:Profile-soil profile pattern, fragmentation-arable land fragmentation, shape-arable land shape, organic matter-soil organic matter.

图4 耕地产能提升限制因素分布图

3.4 耕地健康诊断

大兴区耕地健康诊断结果为轻度亚健康、中度亚健康和重度亚健康3种类型（表8），轻度亚健康和重度亚健康的面积分别为17 924.31 hm2和16 260.97 hm2，中度亚健康耕地面积为6 629.28 hm2；由图5知，从空间上看，轻度亚健康耕地主要分布在大兴区的东部地区，以瀛海镇、青云店镇、采育镇、长子营镇为主；中度亚健康耕地主要分布在大兴区的西部地区，以庞各庄镇和榆垡镇为主；而重度亚健康耕地主要分布在大兴区的南部，以礼贤镇、安定镇和魏善庄镇为主。

表8 耕地健康诊断结果

图5 耕地健康诊断空间分布图

4 产能提升与健康诊断综合分析的耕地整治分区

4.1 耕地整治类型标准判定

耕地整治是一个系统性工程，整治过程对原有系统会产生扰动和影响[40,43]。根据耕地整治对产能提升和耕地健康恢复的难易程度，将其划分为不同的整治类型区。一般来讲，耕地健康如土壤重金属、地下水下降等因素发生变化以及要提高耕地弹性，相对较难，需要花费大量时间和费用进行修复；而对于耕地产能的限制因素则需要进行系统分析，田块性状、田块破碎度等因素，相对较易整治，土壤质地、剖面构型等是土壤形成过程中产生的，改造起来相对较难，需要花费大量的财力和时间才能进行改造。因此该文基于前人对耕地整治分区的研究[22,35-36]，结合国家当前生态修复和生态保护的要求[12,15,23]，对耕地健康和耕地产能的限制因素，划分耕地整治类型区。耕地整理首先需要考虑的是耕地健康状况；其次需要考虑耕地本身的限制因素以及限制因素本身的性质。因此，该文确定耕地整治类型分区的原则如下：

1）优先考虑耕地健康状况的优劣程度对耕地整治难易程度的影响。对于前文分析的耕地健康状况，耕地健康程度越差，受技术、成本和时间的制约，耕地整治改造的难度也相应越大。

2）考虑耕地限制因素性质对耕地整理类型分区的影响。根据耕地限制因素状况，以及限制因素改造难易程度，将相对较易整治的限制因素划分为相同类型区。从土壤性质的特性响应时间分析，土体构型的改造一般需要102～103a，而土壤有机质的改变需要10～102a，可见要改造这两个限制因素，需要一定时间的土壤改良，难度相对较大。而田块破碎度和田块形状指数相对而言较易改造，时间和成本相对较低。

根据上述确定的耕地整治类型分区原则以及对大兴区耕地产能和健康诊断的结果，确定和划分了大兴区耕地整治类型标准，具体见表9。

表9 大兴区耕地整治类型区标准

4.2 耕地整治类型分区结果

产能提升型重点整治区指耕地健康诊断为轻度亚健康，耕地产能提升的主要限制因素是田块形状指数和田块破碎度（限制因素为破碎，形状-破碎，形状）或者无限制因素，并且受地下水一般超采的影响；这类耕地面积共13 582.40 hm2，占耕地总面积的33.28%，主要分布在大兴区的青云店镇、长子营镇、瀛海地区、黄村地区、采育镇等东部和东北部乡镇以及榆垡镇和礼贤镇的部分区域。这类整治区，具体措施可包括：1）适当降低耕地利用强度，减少地下水使用，提高农业用水利用效率，同时配套一定滴灌喷灌工程，节约用水，以保证地下水位不再下降，恢复地下水位；2）对于田块细碎化和不规则化，进行田间平整工程，平整土地，合理布置田间路网，以达到整治后耕地利用效率的提升。通过整治，使该类型的耕地成为高标准基本农田。

产能提升型一般整治区面积为10 971.20 hm2，占耕地总面积的26.88%。该类型的耕地主要集中在庞各庄镇、榆垡镇、采育镇南部以及北臧村镇等地区。该类型区主要有3种情况：土壤受到轻微污染以及地下水一般超采的影响，耕地诊断状况为中度亚健康，无其他限制因素；土壤受到轻微污染以及地下水一般超采的影响，耕地诊断状况为中度亚健康，其他限制因素为耕地田块状况相对不规则、较破碎（限制因素为破碎，形状-破碎，形状）；耕地健康为轻度亚健康或者中度亚健康，且含有机质和土地构型限制因素。该类型区的整治措施可包括：1）对轻微污染耕地进行修复，并查找与阻断污染源，防止污染加重；2）提高农业用水利用效率，配套一定滴灌喷灌工程，同时加大对田间路网的整治，平整田块，实现田块规整化和适度规模；3）增施有机肥，培肥土壤，改善土壤结构，提高土壤肥力。

生态涵养型休耕整治区面积为16 260.98 hm2，面积最大，占耕地总面积的39.84%。该类型的耕地主要集中在安定镇、礼贤镇、魏善庄镇以及榆垡镇和庞各庄镇的部分地区。该类型区主要以重度亚健康的耕地为主，且不含或含任意限制因素。该类型区耕地整治措施可包括：1）严格控制地下水的使用，限制地下水的开采，提高农业水资源利用效率，大规模采用滴灌喷灌措施，进行轮作休耕，节约用水，恢复地下水位；2）对土壤进行改良，减少土壤污染，阻断污染源；3）大型土壤改良工程与综合整治工程相结合，改善土壤结构，深耕翻土，增施有机肥，同时平整土地，构建合理的田水路林渠体系。该类型区主要以恢复生态条件为主，因此需要时间较长。

图6 耕地整治类型区

5 讨 论

土地整治在国外经历长时期的发展，在实践中具备较为科学的认知、理念和方法。国外发达国家土地整治通过农田基础设施建设和权属调整提高耕地生产能力[44]，且在土地整治过程十分注重对生态环境改善和保护[12]。对于国内而言，当前耕地整治的目标，主要集中在耕地数量的增加和生产能力提升两个方面，而对耕地健康关注不足，导致耕地整治对环境和生态产生负面影响，甚至出现新的问题。因此，该文结合新时代国家建设生态文明的要求，在传统耕地整治注重产能提升的基础上，重点考虑了耕地健康的诊断因素，并在综合考虑两者的基础上，提出了耕地整治分区策略，具有一定的实践探索意义。

1）耕地整治应加强对耕地的生态修复，重视耕地生态对粮食产量的持续影响，在整治过程中，不仅要考虑影响产能提升的限制因素，还应重点考虑耕地健康因素，将耕地整治作为一个系统工程，通过耕地整治，达到产能提升和生态修复的双重目标，实现耕地资源健康和持续利用，以满足不断增长的粮食需求。

2）耕地整治应形成系统的理论与方法，应将景观生态学理论加入到耕地整治实践中，根据不同地区出现的不同问题，应按照难易程度、时间成本、经费支出、整治效果等多方面，进行综合考量，将耕地整治划分不同类型区，进行分门别类，因题施策，达到生态化耕地整治的效果。

3）本研究是从地块尺度对耕地产能和健康状况进行评价，并进行整治分区。对于中国而言，导致耕地不健康的因素很多，各地应在具体分析耕地不健康因素的基础上，找出不健康的原因，通过采用工程措施、生物措施和生态保护措施等综合工程改造耕地不健康因素，实现耕地健康，落实国家耕地数量、质量和生态“三位一体”保护和“藏粮于地、藏粮于技”的战略需求。

6 结 论

该文利用逐级修正法对大兴区耕地产能进行评价，利用内梅罗指数和最小限制因子法对耕地健康进行了评价，并对评价结果进行分析，得出影响耕地产能提升的限制因素以及耕地健康的程度。通过综合考虑两者的评价结果，划分不同的耕地整治类型区，以实现耕地产能提升和耕地健康的双重目标。主要结论如下：

1）通过逐级修正法对大兴区耕地产能进行评价，利用K-means聚类方法进行限制因素分析，大兴区共存在15种限制因素类型组合，主要以“构型”、“破碎”、“有机质”、“构型-破碎”4种类型面积为主，且土体构型、有机质含量和田块破碎度的限制较为普遍。

2）利用最小限制因子法，对耕地健康状况进行评价，分析耕地健康程度。大兴区主要以轻度亚健康、重度亚健康和重度亚健康三种类型，轻度亚健康和重度亚健康的面积分别为17 924.31 hm2和16 260.97 hm2，中度亚健康耕地面积为6 629.28 hm2；从空间上看，轻度亚健康耕地主要分布在大兴区的东部地区，中度亚健康耕地主要分布在大兴区的西部地区，而重度亚健康耕地主要分布在大兴区的南部。

3）综合考虑耕地产能提升的限制因素和耕地健康诊断因素划分耕地整治类型区，将耕地整治划分为三种类型：产能提升型重点整治区、产能提升型一般整治区、生态涵养型休耕整治区。产能提升型重点整治区耕地面积共13 582.40 hm2，占耕地总面积的33.28%，以青云店镇、长子营镇、瀛海地区、黄村地区、采育镇等东部和东北部乡镇以及榆垡镇和礼贤镇的部分区域为主；产能提升型一般整治区面积为10 971.20 hm2，占耕地总面积的26.88%，集中在庞各庄镇、榆垡镇、采育镇南部以及北臧村镇等地区；生态涵养型休耕整治区面积为16 260.98 hm2，面积最大，占耕地总面积的39.84%，在安定镇、礼贤镇、魏善庄镇以及榆垡镇和庞各庄镇的部分地区分布较多。

4）从各整治类型分区结果看，大兴区近期耕地整治潜力应以难度最小的产能提升型重点整治区为主；而产能提升型一般整治区可以作为中期整治目标；而对于地下水过度超采、耕地轻微污染等耕地健康条件较差区域，可以实施休耕措施，恢复该区域的生态条件，以促进耕地资源可持续利用

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Arable land consolidation zoning based on comprehensive evaluation of capacity and health

Wen Liangyou1,2, Zhang Qingpu1,2, Kong Xiangbin1,2※, Zhang Bangbang3, Yun Wenju2,4, Sun Xiaobing1,2, Liu Fengjian5

(1.,,100193,; 2.,,,100193,; 3.,,712100,; 4.,,100035,; 5.,061000,)

Rehabilitation of arable land is an important measure to increase the quantity of arable land and improve the quality of arable land. It is an important way for the country to realize the "food crop production strategy based on farmland management and technological application". At present, the improvement of arable land mainly focuses on the improvement of arable land quality and productivity, but insufficient attention to the health of arable land. In this paper, we used the stepwise correction method to evaluate the arable land productivity, analyzed the limiting factors affecting the arable land productivity, used K-means clustering method to cluster the limiting factors in Daxing District; and used the Nemero index method and the minimum limiting factor method for arable land health diagnosis, analysis of the health of arable land; comprehensive analysis of limiting factors and health diagnosis results, and division of land remediation areas. The results showed that there were 15 types of restriction factors in Daxing District, mainly in the four types of “soil profile pattern”, “arable land fragmentation”, “soil organic matter” and “soil profile pattern-arable land fragmentation”, The limitation of soil profile pattern ，arable land fragmentation and soil organic matter was relatively common; the area of arable land with mild sub-health, moderate sub-health and severe sub-health in Daxing District was 17 924.31, 6 629.28 and 16 260.97 hm2, respectively. From a spatial perspective, the light sub-health cultivated land was mainly distributed in the eastern part of Daxing District, moderately healthy arable land was mainly distributed in the western part of Daxing District, while severe sub-health arable land was mainly distributed in the southern part of Daxing District. The area of cultivated land in the capacity-rehabilitation key remediation area was 13 582.40 hm2, accounting for 33.28% of the total area of cultivated land, mainly in the eastern and northeastern townships such as Qingyundian Town, Changziying Town, Bohai Area, Huangcun District, and Caiyu Town, as well as some areas of Qizhen and Lixian Towns. The area of capacity improvement general rectification area was 10 971.20 hm2, accounting for 26.88% of the total area of arable land, and was concentrated in areas such as Pang Gezhuang Town, Yuzhen Town, South of Caiyu Town and Beijiao Village Town. The ecological conservation type fallow treatment area was 16 260.98 hm2, the largest, accounting for 39.84% of the total area of arable land, and was settled in the towns including some areas of Lixian Town, Wei shanzhuang Town and Yufa Town and more in Panggezhuang town. According to different types of remediation, different measures for consolidation of arable land were proposed. The research on arable land consolidation based on limiting factors and health diagnosis provided some reference for the current comprehensive improvement of land space and overall protection, systematic restoration and comprehensive management of arable land resources.

land use; consolidation; grade; limiting factors; health diagnosis of arable land; Daxing district

温良友，张青璞，孔祥斌，张蚌蚌，郧文聚，孙晓兵，刘风建. 基于产能与健康综合评价的北京大兴区耕地整治分区[J]. 农业工程学报，2019，35(22)：79－89. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.009 http://www.tcsae.org

Wen Liangyou, Zhang Qingpu, Kong Xiangbin, Zhang Bangbang, Yun Wenju, Sun Xiaobing, Liu Fengjian. Arable land consolidation zoning based on comprehensive evaluation of capacity and health[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(22): 79－89. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.009 http://www.tcsae.org

2019-06-17

2019-09-16

国家自然科学基金面上项目（41771561）；教育部人文社科基金（17YJA630040）；全国耕地健康产能试点与技术体系完善（20170502）；国家自然科学基金青年项目（41801210）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2019TC096）

温良友，博士生，研究方向为耕地资源利用与评价。Email：wenly@cau.edu.cn

孔祥斌，教授，博士，主要从事土地资源评价、利用与保护研究。Email：kxb@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.009

F323.21

A

1002-6819(2019)-22-0079-11