西部生态脆弱区农用地质量等别限制因素及提升策略研究*

2014-03-09李艳华许月卿郭洪峰

中国农业资源与区划 2014年1期

李艳华，许月卿，郭洪峰

(中国农业大学资源与环境学院土地资源管理系，北京 100193)

我国一直实行世界上最严格的耕地保护制度，并从数量保护逐渐向数量与质量保护并重发展［1-2］。2009年发布了我国农用地质量等级调查与评定的重大成果［3］。第一次全面摸清了中国耕地等别与分布状况，实现了耕地等别全国可比［4］。随后，基于农用地分等成果的省域耕地等别分布规律研究［5］、耕地产能及其潜力的研究［6］、耕地质量监测［7］、占补平衡［8］等研究有效地促进了耕地质量保护和建设。

中国是世界生态脆弱地区分布面积最大，生态脆弱性表现最明显的国家之一［9］。西部12省 (自治区、直辖市)自然环境条件较差，贫困人口集中，人地矛盾尖锐，是我国生态环境脆弱区的集中分布区［10-11］。根据影响农用地边际化利用的生态脆弱类型，西部生态脆弱区可划分为云贵高原岩溶、石漠化边际农用地区，四川盆地地质灾害区边际农用地区，黄土高原区塬、梁、峁、川水蚀、风蚀区边际农用地区，西北干旱化、盐渍化和沙漠化边际农用地区、内蒙古及其长城沿线农牧交错区农用地区。各区因其特有的自然气候条件及社会经济因素，耕地质量等级普遍偏低，且主要限制因素也各异。因此，系统研究西部生态脆弱区农用地等别关键限制因素及其提升策略具有重要现实意义。

该文基于县级耕地分等数据，针对西部生态脆弱区5种生态脆弱类型区，选取新疆阿勒泰市、内蒙古达拉特旗、重庆丰都县、云南陆良县和陕西凤翔县5个典型县域分别代表西北干旱地区、内蒙古及其长城沿线农牧交错区、四川盆地区、云贵高原地区以及黄土高原区，利用GIS技术及数理统计方法，对比分析上述5县为代表的生态脆弱类型区耕地等别范围、分布状况以及耕地等别限制因素的差异，并提出耕地质量提升的相应策略，以期为在耕地质量保护与建设中制定差别化政策提供决策依据。

1 数据来源与方法

该文所用数据主要为云南陆良县、陕西凤翔县、重庆丰都县、内蒙古达拉特旗以及新疆阿勒泰市5县的农用地分等成果，以Mapgis格式存放。

首先利用Mapgis软件将5个典型县的农用地分等Mapgis格式存放的数据转化为Arcgis格式;然后按照国家统一的方法要求，对各县进行县级等别向国家级等别的平衡转换［12］。在此基础上，以各县国家级农用地分等成果作为基础数据，采用Arcgis软件的空间叠加分析、统计分析和综合分析等方法，对比分析各县自然质量等别、利用等别及经济等别与耕地结构、标准耕作制度、土壤条件、灌排条件、坡度以及海拔等本底条件的相关关系及规律。在对国家级等别进行等级划分时，按照国家分等标准将将自然等、利用等和经济等按照1～4等，5～8等，9～12等，13～15等划分为优等、高等、中等和低等4级。在计算平均等别时，采用面积加权平均法，即在统计出各等别总面积前提下，进行各等别面积加权［13］。

2 结果分析

2.1 耕地质量等别对比分析

从5县自然质量等别对比来看，云南陆良县自然质量等别范围为9～11等，平均自然等别为9．7等，其中10等地面积最大，占耕地面积的53．8%，耕地集中分布在中、高等地;陕西凤翔县自然质量等别范围为7～10等，其中9等地面积最大，占耕地面积的57．5%，平均自然等别为8．6等，耕地集中分布在高等地;重庆丰都县自然质量等别范围为8～12等，平均自然等别为9．9等，其中11等地面积最大，占耕地面积的33．3%，耕地集中分布在中、高等地;新疆阿勒泰市自然质量等别范围为10～12等，平均自然等别为11．4等，其中12等地面积最大，占耕地面积的49．7%，耕地集中分布在中等地;内蒙古达拉特旗自然质量等别范围为12～15等，平均自然等别为13．1等，其中12等地面积最大，占耕地面积的41．2%，耕地集中分布在中、低等地。

从5县利用等别对比来看，云南陆良县利用等别范围为6～11等，平均利用等别为9．1等，其中10等地面积最大，占耕地面积的44．8%，耕地集中分布在中、高等地;陕西凤翔县利用等别范围为7～9等，平均利用等别为7．5等，其中7等地面积最大，占耕地面积的53．3%，耕地集中分布在高等地;重庆丰都县利用等别范围为8～12等，平均利用等别为10．1等，耕地集中分布在中等地，其中10等地面积最大，为2．402 3万hm2，占耕地面积的35．0%;新疆阿勒泰利用等别范围为11～13等，平均利用等别为12．0等，其中12等地面积最大，占耕地面积的81．9%，耕地集中分布在中等地;内蒙古达拉特旗利用等别范围为11～14等，平均利用等别为12．1等，其中11等地面积最大，占耕地面积的35．7%，耕地集中分布在中、低等地。

从5县经济等别对比来看，云南陆良县经济等别范围为6～11等，平均经济等别为8．9等，其中10等地面积最大，占耕地面积的35．9%，耕地集中分布在中、高等地;陕西凤翔县经济等别范围为9～13等，平均经济等别为10．1等，其中10等地面积最大，占耕地面积的45．2%，耕地集中分布在中等地;重庆丰都县经济等别范围为7～12等，平均经济等别为10．0等，其中10等地面积最大，占耕地面积的41．0%，耕地集中分布在中等地;新疆阿勒泰市经济等别范围为9～12等，平均经济等别为11．0等，其中11等地面积最大，占耕地面积的40．9%，集中分布在中等地;内蒙古达拉特旗经济等别范围为12～14等，其中13等地面积最大，占耕地面积的44．4%，平均经济等别为13．1等，耕地集中分布在中、低等地。

云南陆良、内蒙古达拉特、新疆阿勒泰、重庆丰都、陕西凤翔5县农用地质量等别总体偏低。根据全国农用地分等成果，全国农用地平均利用等别为9．8等，除凤翔县与陆良县平均利用等别高于全国农用地平均等别之外，其余3个县平均利用等别均低于全国农用地平均等别。5县县内优等地及高等地占地面积较小，农用地等别均集中分布在中等地。5县国家级农用地等别在集中范围、各等别面积占比以及平均等别方面均表现出一定的差异性。农用地自然质量等别高低顺序为凤翔＞陆良＞丰都＞阿勒泰＞达拉特;农用地利用等别高低顺序为凤翔＞陆良＞丰都＞阿勒泰＞达拉特;农用地经济等别高低顺序为陆良＞丰都＞凤翔＞阿勒泰＞达拉特。

2.2 耕地质量等别限制因素对比分析

结合《农用地分等规程》(TD/T1004-2003)以及5县所在标准耕作制度区耕地利用特征，从自然本底条件和耕地基本建设条件方面，分别选取有效土层厚度、土壤有机质含量、pH值、障碍层深度、坡度、岩石露出度、表层土壤质地、排水条件、灌溉保证率、灌溉水源、土壤盐渍化程度以及林网化程度综合对比分析影响不同标准耕作制度区的县域耕地质量的关键限制因素。

2．2．1 不同因子对耕地质量的影响方式

通过对5县调查样点采样分析可见 (表1)，不同因子对于耕地质量的影响方式大致可分为两种，即正相关因子和负相关因子。正相关因子自身条件的改善会使得耕地质量亦随之提高，而负相关因子则呈现相反的效果。表1展现了不同影响因子对于耕地质量的影响方式。有效土层厚度、有机质含量、土壤pH值、障碍层深度、表层土壤质地、排水条件、灌溉保证率、灌溉水源及林网化程度的改善，耕地质量随之提高;而坡度、岩石露出度、盐渍化程度的加深则会使得耕地质量显著降低。

表1 不同因子对耕地质量影响方式

2．2．2 耕地质量限制因素对比分析

(1)自然条件

由表2可见，云南陆良县农用地分等属于云贵高原区二级指标区，有效土层厚度、表层土壤质地、剖面构型、土壤有机质含量、土壤pH值、障碍层距地表深度、地形坡度、和地表岩石露头度是限制其耕地等别的主要自然条件影响因素。相对来说云南陆良县土壤有效土层厚度较厚，表层土壤质地以粘土和壤土为主，土壤有机质含量较高，pH值适中，障碍层距离地表距离较深，地形坡度较小，岩石露出度也较少。

重庆丰都县农用地分等属于四川盆地二级指标区，表层土壤质地、有效土层厚度、土壤有机质含量、pH值、海拔、坡度是限制其耕地等别的主要自然条件影响因素。相对来说丰都县土壤本底条件一般，有效土层厚度较薄、有机质含量不高，表层土壤质地多为粘土和壤土。县域内平均海拔561．2m，地形坡度为10．1°，丰都县地貌条件是限制其耕地等级的重要因素。

表2 各县耕地质量自然条件限制因素对比

陕西凤翔县农用地分等属于黄土高原区二级指标区，有效土层厚度、表层土壤质地、土壤盐渍化程度、土壤有机质含量、地形坡度是限制其耕地等别的主要自然条件影响因素。相对来说凤翔县土壤本底条件一般，有效土层厚度较薄、有机质含量不高，表层土壤质地多为粘土和壤土。

新疆阿勒泰市农用地分等属于西北地区二级指标区，表层土壤质地、有效土层厚度、土壤有机质含量、坡度是限制其耕地等别的主要自然条件影响因素。阿勒泰市土壤本底条件较差，有效土层厚度极薄、有机质含量不高，土壤总体偏酸，表层土壤质地偏砂，不适宜作物生长。

内蒙古达拉特旗农用地分等属于内蒙古及长城沿线农牧交错区二级指标区，土壤有效土层厚度，土壤表层质地、有机质含量、土壤侵蚀程度、障碍层埋深是限制其耕地等别的主要自然条件影响因素。达拉特旗土壤本底条件较差，有效土层厚度极薄、有机质含量不高，土壤总体偏酸，表层土壤质地砂土和粘土居多，壤土较少，不适宜作物生长。

总的来说，以有效土层厚度和土壤pH值为限制因素是新疆阿勒泰市和内蒙古达拉特旗;以土壤有机质含量为限制因素的是重庆丰都县、陕西凤翔县、新疆阿勒泰市和内蒙古达拉特旗;以障碍层深度和岩石露出度为限制因素的是云南陆良县;以坡度为限制因素的是云南陆良县和重庆丰都县;以表层土壤质地为限制因素的是重庆丰都县和陕西凤翔县。

(2)耕地质量建设条件

由表3可见，云南陆良县主要耕地基本建设条件的限制因素为灌溉和排水条件，陆良县不存在无排水措施的耕地，排水条件基本能满足当地对于洪涝灾害的防御要求，排水条件一般、基本健全和健全的耕地面积相差不大，均占县域耕地面积的1/3左右。县域内无灌溉措施的耕地面积最大，占57%，充分满足耕地面积占42%。

重庆丰都县的主要耕地基本建设限制因素为灌溉条件和梯地状况，丰都县灌溉保证率也不足，充分满足的耕地面积仅占12%，而无灌溉措施的耕地面积占73%，在灌溉设施方面需进一步加强。丰都县的坡地及坡式梯地占比较大，为58%，成为县域耕地质量提高的主要限制因素之一。

陕西凤翔县的主要耕地基本建设限制因素为灌排条件及灌溉水源，就排水条件来看，凤翔县农田排水的要求得到很好满足。而县域内灌溉保证率显然不足，70%的耕地无灌溉措施，充分满足的耕地仅占14%，有灌溉措施的耕地灌溉水源大部分是深层地下水，地表水和浅层地下水的利用较少。

新疆阿勒泰市的主要耕地基本建设限制因素为灌排条件、盐渍化程度及林网化程度，阿勒泰市灌溉条件较优，县内所有耕地均有一定程度的灌溉保证率，排水条件不足，有30%的耕地无排水条件，有待进一步改善。此外，阿勒泰市普遍的土壤盐渍化现象的发生亦是阻碍其耕地质量提升的主要限制因素之一，县域耕地中仅11%的耕地无盐渍化现象发生，而89%的耕地均发生着不同程度的盐渍化现象，以轻度盐渍化和中度盐渍化为主。由于阿勒泰市多风，易形成灾害性天气，耕地沙漠化危害严重，耕地林网化程度被选择为农用地分等的自选因素。阿勒泰市林网化程度一面林带居多，而有四面林带的耕地面积仅占16%。

内蒙古达拉特旗的主要耕地基本建设限制因素为灌排条件及土壤盐渍化程度，达拉特旗灌排条件一般，大部分耕地灌溉排水需求得到满足，但仍有21%的耕地无灌溉措施，38%的耕地无排水措施。此外，达拉特旗土壤盐渍化较严重，几乎所有耕地均存在不同程度的盐渍化，以轻度盐渍化为主但重度盐渍化耕地亦多达19%。

(3)耕地质量等别限制因素对比分析

将上述5县各自耕地质量等别限制因素汇总得到表4，其中“√”表示县域内该项被列入限制因素。从表4可见，以各县为代表的各标准耕作制度区在限制因素数量与类别上不尽相同。从数量上来看，以阿勒泰市为代表的西北地区和以达拉特旗为代表的内蒙古及长城沿线农牧交错区耕地质量等别限制因素数目最多，均为7个，其余3个标准耕作制度区限制因素均为4个。从限制因素类别上来看，有效土层厚度、有机质含量以及灌溉保证率为5个区共同的限制因素，pH值、表层土壤质地、排水条件以及盐渍化程度为西北地区和内蒙古农牧交错区特有的限制因素，岩石露出度为云贵高原区特有的限制因素，灌溉水源为黄土高原区特有的限制因素，林网化程度为西北地区特有的限制因素。

表3 各县耕地基本建设条件限制因素对比

表4 各县耕地质量等别限制因素对比

2.3 耕地质量等别提高策略分析

西部地区耕地质量等别总体偏低［15］，这与当地的自然条件、耕作制度、基础设施、农业生产技术及投入等因素都有密切联系。

以云南陆良县为代表的云贵高原区岩溶、石漠化现象突出，由岩溶、石漠化引起的水土流失、土壤溶蚀、耕地坡度、岩石出露等耕地问题较为严重。由监测指标可看出云贵高原区障碍层深度、坡度、岩石露出度这几个指标值未达标准，这与云贵高原特有的岩溶现象及喀斯特地貌有密切联系，而上述指标也被认为是云贵高原区特有的耕地质量限制因素。针对由岩溶引起的一系列耕地质量问题，有必要从以下几个方面对耕地进行综合治理，以提高云贵高原区整体耕地质量水平。首先，在云贵高原区应重点防治由岩溶化引起的水土流失，在区内土地利用方面应以农地为主、林地为副，尽量提高土地覆被率和覆被时效［16］;其次，应根据该区土地生态规划适当调整土地利用结构，在不同地区根据当地的特色产业相应地做出调整;最后应加强农田基础设施建设，加大经济投入，巩固和发展商品粮基地，提高粮食生产能力，保证地区粮食安全。

以重庆丰都县为代表的四川盆地区具有山地、丘陵面积大，平原面积小的地貌特点，坡度成为四川盆地区特有的耕地质量主要限制因素;另一方面四川盆地区旱坡耕地分布广泛，约占区内耕地面积的52%，尤其以6～25°坡耕地居多［17］。该类坡耕地肥力水平不高、水土流失严重、梯化程度低，单产较低。因此，对于区内坡耕地的合理开发及利用对于区内耕地质量等级的整体提升具有重要现实意义。基于以上背景因素，对于区内坡耕地应进行适当的土地整治和水土流失治理，以生态保护为前提，实行保护性利用;同时应加大经济投入，促进耕地向集约化、产业化方向转变，最大限度提高区内粮食单产;对于缓坡耕地则应进一步完善梯田系统，可以用工程措施及生物措施实施坡改梯工程，以减少地表径流，防治水土流失;最后在区内应加强水利建设，提高水资源利用效率，坚持以蓄为主，蓄、引、提相结合的方针，扩大旱地浇灌面积。

以陕西凤翔为代表的黄土高原区由于气候干旱，具有典型的塬、梁、峁、川地貌特征，沟壑纵横，水土流失及风沙侵蚀现象严重，是我国极具代表性的生态脆弱区和水土流失严重区。因此，在制定耕地质量提升策略时应以生态建设为重点，坚持保护优先、开发有序的原则，以水土流失治理和土地沙漠化治理为目标推进生态环境建设，禁止砍伐及放牧行为，加强防护林工程建设，提高植被覆盖度，把退耕还林还草与耕地增产结合起来，多管齐下，扭转生态持续恶化的现状［18］;其次，也应加强土地利用结构的优化，切实保护基本农田的面积，适当扩大林地面积，在不影响区内生态环境质量的前提下合理开发沙地、盐碱地等未利用地，以增加土地利用供给量;最后应加强水利设施建设，合理利用地表水资源，适当开发地下水资源。

以新疆阿勒泰为代表的西北地区是我国草场退化、荒漠化与水土流失最严重的地区，水旱、风沙、滑坡、泥石流等自然灾害是抑制该区农业发展的主要障碍因素，具体体现在土壤pH值、盐渍化程度和林网化程度等指标上。基于西北地区的自然条件，在制定耕地质量提升策略时也应以发展生态农业为主，以水定地，发展节水农业;选择合适的肥料种类以缓解土地偏酸以及盐渍化普遍的问题;适当的退耕还林也是不可或缺的一个环节，对于生产水平较低的“边际土地”坚决实行退耕还林、还草，对于其他耕地则视情况而定［19］，尽量提高区内林网化程度以防治水土流失;最后要加强农田基础设施建设，对田、水、路、林、村进行整治，改善生产条件，提高农业综合生产能力。

以内蒙古达拉特旗为代表的内蒙古及长城沿线农牧交错区是指在宜牧总背景下，从以种植业和舍饲畜牧业为主过渡到以放牧业为主的地带。由于气候干旱、地表沙质疏松，再加上人类的不合理开发利用，导致该地区草场退化、土地风蚀沙化、盐渍化以及水土流失现象严重，以至于该区土地承载力难以负荷巨大的人畜压力，成为我国生态最为脆弱的地区之一。从分等指标来看，内蒙古农牧交错区在土壤pH值、表层土壤质地、排水条件以及盐渍化程度方面较为欠缺。相关研究表明地表植被盖度对于该区土地生产潜力的影响很大［20］，因此在对土地进行开发利用的同时应注意保持一定的地表植被覆盖率，在部分地区适当实行退耕还林还草工程，以防治土地沙漠化或盐渍化现象。除此之外，应进一步加强农田基础设施尤其是灌排设施的建设，在区内开展土地整治项目，以发掘耕地生产潜力，提高耕地产能，缓解人地矛盾。

3 结论

(1)西部5个典型县耕地质量等别总体偏低，除凤翔县和陆良县平均等别高于全国农用地平均等别9．8等之外，其余3个县的平均等别均低于全国农用地平均等别。优等地及高等地占地面积较小，农用地等别均集中分布在中等地。5县国家级农用地等别在集中范围、各等别面积占比以及平均等别方面均表现出一定的差异性。农用地自然质量等别高低顺序为凤翔＞陆良＞丰都＞阿勒泰＞达拉特;农用地利用等别高低顺序为凤翔＞陆良＞丰都＞阿勒泰＞达拉特;农用地经济等别高低顺序为陆良＞丰都＞凤翔＞阿勒泰＞达拉特。

(2)由5县代表的5个标准耕作制度分区耕地质量等别有其共性限制因素，分别为有效土层厚度、有机质含量、灌溉条件。pH值、表层土壤质地、排水条件以及盐渍化程度为西北地区和内蒙古农牧交错区特有的限制因素，岩石露出度为云贵高原区特有的限制因素，灌溉水源为黄土高原区特有的限制因素，林网化程度为西北地区特有的限制因素。坡度、地质灾害为四川盆地区耕地等级限制因素。在制定区域耕地质量保护与建设政策时，既要考虑共性限制因素，更要着眼于区域特有的限制因素，根据各区耕地质量等别限制因素制定相应提升策略。

(3)西部不同生态脆弱类型区农用地质量限制因素不同，在制定区域耕地质量保护与建设政策时，既要考虑共性限制因素，更要着眼于区域特有的限制因素，根据不同生态脆弱类型区的主导限制因素制定相应提升策略。

［1］张宇，刘涛．中国农用地保护制度研究综述．内蒙古大学学报，2010，42(4):33～39

［2］国家林业局三北防护林建设局．耕地保护和管理走向数量、质量并重——写在全国耕地质量等级调查与评定成果即将推出之际．中国国土资源报，2009

［3］国土资源部．中国农用地质量等级调查与评定，2009

［4］王洪波，程锋，张中帆，等．中国耕地等别分异特性及其对耕地保护的影响．农业工程学报，2011，27(11):1～8

［5］司振中，李貌，邱维理，等．中国耕地资源的区域差异与保护问题．自然资源学报，2010，25(5):713～721

［6］齐跃普，崔永清，李新旺，等．通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析．自然资源学报，2010，25(12):2072～2080

［7］王洪波，郧文聚，吴次芳，等．基于农用地分等的耕地产能监测体系研究．农业工程学报，2008，24(4):122～126

［8］钱凤魁，王秋兵，董婷婷，等．农用地等级折算成果在耕地占补平衡中的应用．农业工程学报，2008，24(8):100～103

［9］许尔琪，张红旗．中国生态脆弱区土地可持续利用评价研究．中国农业资源与区划，2012，33(3):1～6

［10］姚登惠．西部生态脆弱区土地资源可持续利用研究．西南农业大学，2003

［11］吴秀国，马明英．西部生态脆弱区土地资源可持续利用研究——以贵州省为例．山地农业生物学报，2008，27(2):142～145