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我国两大粮食主产区耕地等别空间分布特征分析

2017-05-17魏洪斌吴克宁赵华甫孙亚彬

江苏农业科学 2016年1期
关键词:耕地质量土地利用

魏洪斌 吴克宁 赵华甫 孙亚彬

摘要:以中国东北及中部粮食主产区耕地为对象,以粮食主产区黑龙江、吉林等9个省的农用地县级分等成果为数据来源,通过AreGIS统计分析,经加权平均法数据处理,研究耕地等别在不同空间尺度的分布规律。结果表明,两大粮食主产区耕地在1~15等均有分布,其平均等别为9.5等,比全国耕地平均等别9.8等高0.3个等别;省际之间耕地等别差异明显,湖北、湖南和江西3个省份的耕地等别较高,集中在5~8等,黑龙江、吉林和辽宁的耕地等别较低,集中在9~12等,湘、鄂、皖、赣区耕地等别高于晋豫区和东北区;一级指标区耕地等别差异较大,长江中下游区、江南区、四川盆地和黄淮海区耕地等别较高,东北区、内蒙古高原及长城沿线区、黄土高原区和云贵高原区耕地等别较低;耕地等别与区域资源本底要素水平相一致,复种指数与作物光温气候生产潜力水平高的指标区耕地等别较高,灌溉水田和水浇地等别总体高于旱地和其他宜农地,复种指数相同的指标区,应优先保护等别较高的水田和水浇地,重点提升等别较低的旱地和其他宜农地。这为实施差别化的土地整治和高标准基本农田建设、划定耕地质量保护和提升重点区域、优化耕地空间布局提供了理论参考。

关键词:土地利用;耕地质量;农用地分等;空间分布特征;粮食主产区

中图分类号:F323.211 文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2016)01—0443—05

耕地作为一种稀缺资源,数量和质量有限。为全面掌握和科学量化我国的耕地质量状况,国土资源部从1999年开始进行农用地分等定级工作,并于2009年完成全国31个省(区、市)的农用地分等定级估价工作。农用地分等评定是土地管理由数量管理向数量管控、质量管理和生态管护“三位一体”管理并重转变的基础性工作,而农用地分等作为一项科学量化农用地质量及分布规律的系统调查工作,可以为耕地质量提升与保护、基本农田建设等提供科学支撑,对合理利用耕地、保护有限的耕地资源发挥着重要作用。我国耕地资源保护和国家粮食安全保障已上升为一个紧迫的重大战略问题。为科学量化耕地资源的数量、质量和分布,充分认识耕地资源的特点,有关学者依据农用地分等成果开展了一系列的研究,探讨了耕地资源的分布特征,如司振中等研究中国耕地资源的区域差异及保护问题,关兴良等研究中国耕地变化的空间格局与重心曲线动态分析,王洪波等研究中国耕地等别分异特性及其对耕地保护的影响,孔祥斌等研究中国西部区耕地等别空间分布的特征,在省域尺度上,学者们对河北、江苏、重庆、福建的耕地等别分布规律进行了研究。近年来,国内学者针对耕地等别分布特征,在耕地产能分异、耕地质量动态监测、粮食产能核算与变化预测及耕地等别差异与耕地等别提升等方面开展研究并取得了一定成果,促进了耕地资源的质量保护与提升。

提升耕地质量已成为中国解决粮食安全问题的一个重要手段,而中国东北及中部粮食主产区在国家粮食安全保障体系中具有重要的地位,选择粮食主产区探讨耕地等别的空间分布特征具有重要的意义,可为制定有关耕地保护与粮食安全的政策提供支撑,也为确定的耕地质量提升与保护对策提供依据。本研究依据东北及中部粮食主产区9个省的农用地县级分等汇总成果,通过等别平衡转换法将研究区耕地形成统一可比的耕地等别序列,并在此基础上分析耕地的等别分布特征,为开展土地整治、高标准基本农田建设、耕地占补平衡考核、基本农田保护及征地补偿标准的制定等提供科学依据。

1研究区概况

中国粮食主产区涉及黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东、江苏、河南、安徽、湖北、湖南、江西、四川13个省,东北及中部粮食主产区包括黑龙江、吉林、辽宁、山西、河南、安徽、湖北、湖南、江西9個省,研究区除山西省外,其余8个省均属于中国粮食主产区省份,其播种面积与粮食产量分别占中国粮食主产区的67.95%和67.72%。研究区土地总面积为183.54万km2,占全国国土面积的19.12%,其中耕地面积为5239.38万hm2,占全国耕地面积的41.88%,粮食产量约占全国粮食产量的44%,在全国主体功能区划农业战略格局中分别属于东北平原主产区、黄淮海平原主产区、长江流域主产区,是中国农业大省,是粮食主产区的集中分布区。东北及中部粮食主产区以全国19.12%的土地面积,生产出远高于这一比例的主要农产品,对保障国家粮食安全发挥了重要的作用。

研究区耕地资源相对丰富,由于地理位置及气候条件的巨大差异,同时受地形地貌、水文、土壤、海拔及人类活动等综合因素的影响,其耕地数量及质量存在地域分异规律,不同地区的耕地生产能力水平存在差异,耕地质量水平也有所不同。

2数据来源与研究方法

应用ArcGIS 9.3软件,通过属性选择(selected by attrib-utes)功能模块,以研究区9个省的县级农用地分等成果为数据来源,以经追溯法汇总形成的农用地分等国家级数据库图件成果(比例尺1:50万)为基础数据,通过统计分析和数据计算,分析耕地等别的数量结构及省际之间、土地利用分区和标准耕作制度一级区内空间尺度上的分布规律及特征。区域内耕地质量平均等别采用面积加权平均法计算,即统计出各等别耕地的总面积,并对各个等别的耕地面积进行加权平均,其计算公式为:

3结果与分析

3.1耕地等别的数量结构及省际分布特征

根据研究区农用地分等汇总结果发现,东北及中部粮食主产区耕地被划分为15个等别,范围为1~15等,1等地质量最好,15等地质量最差;东北粮食主产区耕地以10~12等为主,面积加权平均等为11.2等,比全国平均等9.8等低1.4个等别;中部粮食主产区耕地以7~10等为主,面积加权平均等为8.2等,比全国平均等高1.6个等别。将1~15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个类型,由图1、图2可见,东北粮食主产区无优等地分布,高等地、中等地、低等地面积分别为10.60、1 954.11、254.52万hm2,分别占东北区农用地评定总面积的0.48%、88.05%、11.47%;中部粮食主产区优等地、高等地、中等地、低等地面积分别为246.63、1499.08、1043.38、231.07万hm2,分别占中部区农用地评定总面积的8.17%、49.64%、34.55%、7.65%。

由表1可见,耕地等别分布差异较大,东北及中部粮食主产区9省耕地等别以7~12等为主,东北粮食主产区耕地以中等地为主,中部粮食主产区耕地高等地和中等地所占比例较大,其平均等别为9.5,比全国耕地平均等别9.8高0.3等;东北粮食主产区黑龙江、吉林、辽宁的耕地等别较低,多集中在8~14等,中部粮食主产区湖北、湖南耕地等别较高,耕地等别集中在1~8等,山西、河南耕地等别以中、低等为主,主要集中在7~13等,安徽、江西耕地等别也较高,但由于受自然条件的限制,优等地比例较小,等别集中在5~10等。从各类型耕地在各省的分布来看,安徽、湖北、湖南、江西4个省份均有优等地分布,优等地面积分别为5.56万、172.06万、61.74万、7.28万hm2,高等地分布最多的3个省份为河南、安徽、湖北,占研究区高等地面积的74.60%,黑龙江、吉林、辽宁、山西高等地面积比例相对较小,中等地分布最多的3个省份为黑龙江、吉林、辽宁,占研究区中等地面积的65.19%,低等地分布最多的3个省份为黑龙江、吉林、山西,占研究区低等地面积的94.06%,河南和安徽2个省份没有低等地分布;平均等别最高的3个省份为湖北、江西、河南,其平均等别分别为5.71、7.48、7.72等,平均等别最低的3个省份为山西、黑龙江、辽宁,其平均等别分别为11.92、11.53、11.06等,平均等别处于中间水平的3个省份为湖南、安徽、吉林,平均等别分别为7.91、8.46、10.56等,耕地平均等别最高的湖北省比平均等别最低的山西省高6.21个等别。

3.2耕地等别在土地利用区上的分布特征

由于东北及中部粮食主产区9省在资源条件、土地利用现状、经济社会发展阶段和区域发展战略定位存在一定差异,根据全国土地利用总体规划纲要(2006—2020年),土地利用区分为东北地区、晋豫区和湘鄂皖赣区,其中,东北地区包括黑龙江、吉林和辽宁3个省级行政区;晋豫区包括山西和河南2个省级行政区;湘鄂皖赣区包括安徽、湖南、湖北和江西4个省级行政区。由图3可见,3个土地利用区中,湘鄂皖赣区耕地等别最高,东北区耕地等别最低;各土地利用区的耕地等别分布范围不同,湘鄂皖赣区、晋豫区、东北区耕地等别范围分别为1~15、5~14、7~14等。由图4可见,湘鄂皖赣区耕地以高等地、中等地为主,分别占本区耕地总面积的48.10%和36.7%,其次为优等地,占本区耕地总面积的14.13%,有少量低等地分布,占本區耕地总面积的1.07%;晋豫区耕地以高等地为主,占本区耕地总面积的51.74%,其次为中等地和低等地,分别占本区耕地总面积的31.6%和16.67%,本区无优等地分布;东北区耕地以中等地和低等地为主,分别占本区耕地总面积的88.05%和11.47%,有极少量的高等地分布,占本区耕地总面积的0.48%,该区无优等地分布。3个土地利用区的耕地平均等别经加权平均计算,结果表明,湘鄂皖赣区的耕地平均等别最高,平均等别值为7.42,与全国耕地等别平均值9.8等相比,高出2.38个等别;东北区耕地平均等别最低,平均等别值为11.17,低于全国耕地等别平均值1.37个等别,与中部区耕地平均等别9.5等相比,低出1.67个等别。

3.3耕地等别在标准耕作制度一级区上的分布特征

《农用地分等规程》将东北及中部粮食主产区9省划分为8个标准耕作制度一级区,分别为东北区、黄淮海区、长江中下游区、江南区、内蒙古高原及长城沿线区、黄土高原区、四川盆地、云贵高原区。由图5可见,耕地等别在8个标准耕作制度一级区内分布存在差异;长江中下游区、江南区和四川盆地耕地等别较高,优等地、高等地所占比例较大,等别集中分布在1~8等;黄淮海区、云贵高原区和黄土高原区耕地等别居中,高等地、中等地所占比例较大,等别集中分布在5~12等;东北区和内蒙古高原及长城沿线区耕地等别较低,中等地、低等地所占比例较大,等别集中分布在9~15等。

从耕地优、高、中、低等不同类型在各一级区内的分布来看,优等地集中分布在长江中下游区和江南区,占总优等地面积的99.7%,四川盆地和云贵高原区只有极少量的优等地,占总优等地面积的0.03%,其他指标区无优等地;高等地在8个一级区内均有分布,最多的2个指标区是长江中下游区和黄淮海区,占总高等地面积的70.23%,其次是江南区和黄土高原区,占总高等地面积的24.48%,其他指标区内高等地仅占5.29%;中等地集中分布在东北区,占总中等地面积的64.25%,其次是黄土高原区、黄淮海区、江南区和长江中下游区,占总中等地面积的32.40%,其他指标区中等地仅占3.35%;低等地主要分布在东北区和黄土高原区,占总低等地面积的95.54%,黄淮海区和云贵高原区无低等地分布,其他指标区内低等地占总低等地面积的4.46%。

由图6可见,平均等别最高的3个区是长江中下游区、四川盆地和黄淮海区,其平均等别分别为6.4、7.7、8.1等;平均等别最低的3个区是内蒙古高原及长城沿线区、黄土高原区和东北区,其平均等别分别为11.3、11.2、11.1等;平均等别最高的长江中下游区比平均等别最低的内蒙古高原及长城沿线区高出4.9个等别。

3.4耕地等别在不同耕地类型间的分布特征

东北及中部粮食主产区9省农用地分等的对象主要是灌溉水田、望天田、水浇地、旱地及其他宜农未利用地,由于灌溉水田、水浇地和旱地在研究区耕地类型中所占比例较大,因此,对以上3种地类之外的分等对象作为其他宜农地进行统计分析。由表2可见,灌溉水田和水浇地的耕地等别总体高于旱地和其他宜农地;东北粮食主产区的东北区和内蒙古高原及长城沿线区各类型耕地等别整体较低,且差别不大,总体上水田与水浇地的等别略高于旱地和其他宜农地;中部粮食主产区的黄土高原区耕地等别较低,水浇地等别略高于其他地类,长江中下游区与江南区耕地等别相对较高,各地类等别差异不大,而黄淮海区、四川盆地与云贵高原区各类型耕地等别处于中等水平,其中四川盆地各类型耕地等别具有一定差异,等别最高的其他宜农地比等别最低的旱地高1.83等,黄淮海区与云贵高原区各地类等别较稳定。

对同一类型耕地而言(表2),灌溉水田、旱地和其他宜农地在各区均有分布,各类型耕地等别均较高的2个区是长江中下游区、江南区和四川盆地,等别介于5~7之间,等别均较低的2个区是东北区和黄土高原区,等别介于10~11等之间,其他指标区耕地质量等别介于7~10等之间;灌溉水田等别最高的2个区是长江中下游区和和四川盆地,最低的2个区是黄土高原区和东北区,等别最高的长江中下游区与最低的黄土高原区相比,两者相差5.86等;水浇地除四川盆地和云贵高原区外,其他区均有分布,等别最高的长江中下游区比最低的东北区高4.33等;旱地等别最高的是长江中下游区,最低的是内蒙古高原及长城沿线区,两者相差4.74等;其他宜农地等别最高的是四川盆地,最低的是东北区,两者相差5.84等。

3.5耕地等别分布特征与不同耕作制度的关系分析

当地的光温气候生产潜力水平决定其耕作制度。一般情况下,一定周期内的复种指数决定生产能力的大小,影响耕地等别的高低。东北及中部粮食主产区受地理位置及气候条件影响,存在多种耕作制度,东北粮食主产区耕地制度为一年一熟,而中部粮食主产区存在一年一熟、两年三熟等多种耕作制度。

由表3可见,一年两熟与一年三熟的耕地等别高于一年一熟与两年三熟。由表4可见,各区熟制类型存在差异,由单一熟制到多种熟制类型并存,存在多种熟制的指标区,耕地等别总体上按照一年一熟、两年三熟、一年两熟、一年三熟依次递增;一年一熟存在于东北区、内蒙古及长城沿线区和江南区,耕地质量平均等别明显低于其他熟制类型,两年三熟只存在于黄土高原区,一年两熟耕地存在于6个区,其中长江中下游区、江南区、四川盆地耕地质量等别较高,黄土高原区耕地质量等别较低,一年三熟耕地存在于长江中下游区和江南区,耕地等别明显高于其他熟制类型;黄土高原区内一年两熟、两年三熟、一年一熟耕地等别分别为9.56、11.79、11.58等,最高等别比最低等别高2.23个等;长江中下游区一年三熟、一年两熟的耕地等别分别为4.74、6.46等,一年三熟的耕地等别比一年两熟的等别高1.72等;江南区内一年三熟、一年两熟、一年一熟的耕地等别分别为8.73、7.50、11.02等,最高等别比最低等别高3.52等;东北区、内蒙古高原及长城沿线区只存在一年一熟,耕地等别分别为11.17、11.32等,等别较低;黄淮海区、四川盆地及云贵高原区只存在一年两熟,耕地等别分别为8.10、7.70、9.18等,耕地等别处于中间水平。

4结论与讨论

东北及中部粮食主产区9省耕地等别以7~12等为主,其平均等别比全国耕地平均等别高0.3个等别,中等地所占比例高达57.2%,高等地占28.2%,优等地仅占0.04%。从土地利用区看,湘鄂皖赣区以优等地和高等地为主,晋豫区以中等地和高等地为主,东北区以中等地为主,湘鄂皖赣区耕地的平均等别高于晋豫区及东北区;从标准耕作制度一级区看,长江中下游地区、江南区、四川盆地和云贵高原区的耕地平均等别较高,东北区、内蒙古高原及长城沿线区和黄淮海区的耕地平均等别偏低;耕地等别分布与资源本底要素特征基本一致的同一指标区内,耕地等别较高的地区一般复种指数也较高;从各地类来看,水田、水浇地耕地等别总体上高于旱地和其他宜农地类等别。

耕地质量是粮食安全的保障和基石,依据两大粮食主产区耕地等别分布特征和空间变异特征识别耕地资源的分布特点,进一步确定耕地质量提升区、利用类型转换区、利用强度降低区、持续利用保护区,可以划定耕地資源安全“底线”,有利于制定区域耕地保护与产能提升对策。开展土地整治时,应考虑耕地质量等别分布特征,既要分析耕地的共性限制因素,又要着眼于区域特有的限制性因素,根据各区耕地等别主导限制因素以确定工程类型和投资规模,从而有效提升耕地质量等别;在建设占用耕地时,应根据耕地等别,优先占用等别较低的耕地,尽量不占或少占优等耕地,同时应依据耕地等别状况,制定区域差异化的征地补偿标准;在基本农田调整与划定中,应遵循将中、低等耕地调出,调入优、高等耕地的原则,以提高基本农田平均等别,并将优等地和高等地划为基本农田进行永久保护;在高标准基本农田建设中,应以提升耕地质量为核心,建立耕地等别变化动态监测体系,实时掌握并准确预测耕地等别变化,从而为区域耕地的数量、质量保护工作提供支撑,保障粮食安全。

但是,耕地质量往往受到地形地貌、海拔、土壤类型等多种因素的影响;因此,对如何进一步揭示耕地等别与相关因素及人类活动的关系、分析耕地产能空间的分异规律、宏观层面提升耕地质量、建立耕地等别变化和产能安全的动态监测体系等还需加强研究。

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