耕地地力評價與農用地分等的比較研究

何有富 李淑杰 姬冬梅 吳東輝 劉兆順 解小雨

摘要 我國現行農地評價體系有農業部的耕地地力等級劃分體系和國土資源部的農用地分等定級評價體系。該研究以吉林省九臺市為代表樣區，依據《耕地地力評價指南》和《農用地分等規程》（TD/T1004-2003）對其進行耕地地力評價和農用地分等。通過比較分析耕地地力評價和農用地分等的評價結果，得出耕地地力評價結果與農用地自然質量等分布趨勢相同，一致性較強，通過SPSS相關性分析，結果存在一定的線性關系，達到極顯著水平;與農用地利用等和經濟等分布趨勢不同，有一定的差異。該文還提出可以通過轉換為糧食產量高低這一媒介將二者進行銜接。

關鍵詞 耕地地力評價;農用地分等;比較研究;九臺市

中圖分類號 S28 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）33-11921-04

Comparative Study between the Soil Fertility Evaluation of Cultivated Land and the Gradation on Agricultural Land—A Case of Jiutai City， Jilin Province

HE You-fu1， LI Shu-jie1*， JI Dong-mei2 et al

（College of Earth Sciences， Jilin University， Changchun， Jilin 130061; 2. Jilin Surveying and planning Institute of Land Resources， Changchun， Jilin 130061）

Abstract Currently， there are two kinds of farmland evaluation systems in China， which are the soil fertility evaluation of cultivated land from the Ministry of Agriculture and the gradation on agricultural land from the Ministry of Land and Resources. Based on Guidelines for the Evaluation of Cultivated Land Fertility and Regulations for Classification on Agricultural Land， the paper gradates the soil fertility of the cultivated land and classifies and gradates the agricultural land in the Jiutai representative farmland. By analyzing the results of the soil fertility gradation evaluation of cultivated land and the classification and gradation evaluation of agricultural land， the paper reveals the same distribution trend between both， the strong consistency. By the correlation analysis of SPSS， the results of a linear relation reach a significant level.

Key words Soil fertility gradation evaluation of cultivated land; Gradation on agricultural land; Comparative study; Jiutai City

基金項目 中國科學院知識創新項目（KZCX2-YW-Q1-07）;高校博士點基金（200801930003）。

作者簡介 何有富（1990- ），男，河北張家口人，碩士研究生，研究方向：土地經濟與管理。*通訊作者，教授，碩士生導師，從事土地規劃管理研究。

收稿日期 2014-10-13

耕地資源作為當前農業生產活動中最為基本的生產資料之一，其自身對于整個國家的社會穩定、社會經濟的全面發展都有著不可忽視的重要作用，耕地資源充足，則國家的糧食安全就會有更大的安全保障[1]。當前我國經濟發展較快，耕地資源的迅速下降和人口數量的不斷上漲形成了鮮明的矛盾。我國耕地資源所面臨的是耕地數量迅速下降以及質量逐漸降級的雙重困境[2] 。鑒于此種不利情況，如何更加科學合理地對我國的耕地資源進行評估，并依據相應的問題提出具體的解決措施就顯得尤為重要。

最近幾年，針對當前情況下不同地區耕地質量的差異，農業部在耕地地力評價國土資源部在農用地分等等方面進行了相應的改善工作。正是因為這兩方面的工作分別是由2個不同的部門來完成，所采用的評價指標和評價體系存在差異，兩個體系之間在整個評價目標、內容和指標方面也存在著一定的區別，也導致了整體管理存在一定的難度和問題[1-4]。鑒于此，筆者以吉林省九臺市作為研究樣區，采用不同的耕地質量評價體系，對該地區的耕地情況進行評價對比，發現其共同規律和不同特點。此外，還提出嘗試建立在同一區域內統一的評價指標體系，以糧食產量為媒介，旨在提高耕地質量評價結果的科學性、可比性，以期能對耕地質量評價工作有所裨益，最終實現二者成果的有效銜接和應用。

1 研究區概況及數據來源

1.1 研究區概況

九臺市位于吉林省中部，屬長白山與松遼平原過渡地帶。該地區氣候屬典型大陸季風性氣候，四季分明。地形以低山、丘陵和平原相互交錯為主，地區內的東南部、南部是以低山和丘陵為主，而西南部和西部則是以平原為主。區域中黑土區、棕壤區相互交錯[5]。根據九臺市土地利用現狀更新調查最新成果，九臺市總面積3 375.27 km2，現有耕地226 673.91 hm2，其中水田30 356.69 hm2;水澆地327.27 hm2;旱地195 989.95 hm2。 該研究為了對比研究方便，耕地地力評價和農用地分等均只把耕地作為評價對象。

1.2 數據來源

該研究中耕地地力評價資料主要來源于研究區域地形圖、土地利用現狀圖、基本農田保護區圖、農田水利分區圖、第二次土壤普查成果圖等圖件;土地利用現狀資料、土壤肥力檢測資料等。在此基礎上，利用我國第二次土地土壤普查結果，獲得土壤屬性數據，同時利用數字化等高線生成數字高程模型后，獲取地形數據（如坡度、剖面構型）。對其他矢量數據（如灌溉保證率）直接與評價單元疊加提取屬性。

在研究中，將研究區域地形圖、土地利用現狀圖、土地利用規劃圖、農田水利分區圖、第二次土壤普查成果圖等圖件;農用地自然條件資料、農用地利用資料和農用地經濟資料等作為最為主要和基本的農用地分等資料。與耕地地力評價資料相比，農用地分等資料中土壤屬性資料較少，土地利用和土地經濟方面的資料較多。

2 評價方法

2.1 耕地地力評價

2.1.1 耕地地力評價單元劃分及評價指標體系的確立。

耕地地力評價單元的劃分采用土壤圖、土地利用現狀圖的疊置劃分法，相同土壤單元及土地利現狀類型的地塊組成一個評價單元。通過圖件的疊置和檢索，將九臺市耕地劃分為40 607個評價單元。

依據《耕地地力評價指南》規定，遵循重要性、差異性、穩定性、易獲取性、精簡性等原則，綜合考慮對研究區耕地地力影響較大、評價區域內變異較大、與評價區域地形密切相關的要求和評價技術標準，九臺市耕地地力評價指標采用特爾菲法[6]。從64項指標中選取了10項指標作為研究區域的耕地地力評價的評價因子，并建立了評價層次結構。

2.1.2 單因素評價。

該研究將模糊數學的評價方式引入復雜多變的耕地灰色系統中，以此來進行指標劃分。將整個研究分為戒上型和概念型 2 種類型的隸屬函數。對于戒上型函數的相應分析，通過不同專家給出的一系列指標值和相應標準值，根據相關數據的回歸分析和專家經驗做出綜合性分析[7]，以此來更加科學合理地確定各因子的分值等級和相應的序列。另外，根據這2組數據在 SPSS 系統中的相應作用，進行準確和完善的擬合計算，求出其對應的隸屬函數參數，建立評價因子下的相應隸屬函數。對于概念型函數，通過特爾斐法直接得出其隸屬度。有機質、全氮、有效磷、速效鉀和耕層厚度為戒上型函數，灌溉保證率、排澇能力、成土母質、坡度和剖面構型為概念型函數。

2.1.3 評價指標權重的確定。

在對耕地地力進行評價的整個過程中，該研究采用層次分析法（AHP）來確定各評價因素的權重[8]，計算所得各評價因子組合權重見表1。

2.1.4 計算耕地地力綜合指數。

該研究利用累加模型計算耕地綜合地力指數（IFI），即對應于每個圖斑的綜合評價，其函數關系式表示為：

IFI=Fi·Ci（i=1，2，3，…，n）（1）

式中，IFI代表耕地地力綜合指數;Fi 表示第i個因素隸屬度;Ci 表示第i個因素的組合權重[6] 。

2.2 農用地分等

2.2.1 確定標準耕作制度、基準作物與指定作物。

依據《農用地質量分等規程》（TD/T1004-2003）附錄B，查得全國耕作制度分區表，確定九臺市復種類型是一年一熟[9]。根據《農用地質量分等規程》（TD/T1004-2003）的規定和九臺市實際耕作情況本次耕地質量等級成果評價確定水稻作為九臺市的基準作物[9]。根據九臺市土地利用現狀及農作物種植面積，選取玉米、水稻和大豆作為指定作物。

2.2.2 分等單元和指標區的劃分。

基于ArcGIS軟件平臺，借助ArcGIS空間分析功能模塊，以土地利用現狀圖中的耕地地塊圖為底圖，與等比例尺的諸評價因素分值圖和土地利用系數及土地經濟系數等值區圖相疊加，形成耕地分等評價單元，并建立評價單元的圖形和屬性數據庫。通過單元劃分，全市同樣形成40 607個分等單元。

基于ArcGIS軟件平臺，通過DEM數據、土壤圖、土地利用現狀圖等空間信息分析，將九臺市劃分為1個指標區，即西部平原區。

2.2.3 基本參數的確定。

依據《農用地質量分等規程》（TD/T1004-2003）中提供的吉林省各縣（市、區）作物光溫（氣候）生產潛力計算結果，九臺市玉米、水稻和大豆的光溫（氣候）生產潛力指數分別為2 332、1 541和984[8]。通過樣點調查數據統計，并經相關部門論證和實地校核確定，計算得出九臺市玉米、水稻和大豆的產量比系數分別為0.641、1和1.575。

表1 九臺市耕地地力評價因子及權重

2.2.4 分等因素及其權重的確定。

采用特爾斐測定法選擇表層土壤質地、剖面構型、鹽漬化程度、土壤有機質含量、土壤酸堿度、排水條件、灌溉保證率 7 項指標作為九臺市耕地分等評價指標，進行量化分級處理，賦予不同的權重。九臺市耕地分等因素體系及權重確定結果見表2。

表2 九臺市西部平原區耕地分等因素權重

2.2.5 土地利用系數和土地經濟系數的確定。

該研究中九臺市土地利用系數和土地經濟系數數據以村為單位通過調查獲得。調查過程中，投入數據按標準耕作制度中的基準作物和指定作物的實際投入量計算，以單位面積投入量表示;物質投入包括種子、化肥、農藥、地膜、機械使用、農機具折舊等，根據國家市場指導價計算，農家肥按當地平均價格計算;勞動力投入包括生產環節的勞動力投入和必要的農田維護勞動力投入，按當地平均價格計算。產出數據按標準耕作制度中的基準作物和指定作物的實際產出量計算，以單位面積產量表示。

在上述調查數據的基礎上，通過計算得到指定作物的土地利用系數和土地經濟系數。

2.2.6 耕地自然質量分的計算。

耕地自然質量分計算公式為：

Cij=mk=1wk·fijk100（2）

式中，Cij為分等單元指定作物的自然質量分;i為分等單元編號;j為指定作物編號;k為分等因素編號;m為分等因素的數目;fijk為第i個分等單元內第j種指定作物第k個分等因素的指標分值，取值為0～100;wk為第k個分等因素的權重。

2.2.7 耕地各等指數的計算。

依據下式分別計算出耕地自然質量等指數、利用等指數和經濟等指數：

Ri=（αtj·Cij·βj）（3）

Yi=（αtj·Cij·βj·KLj）（4）

Gi=（αtj·Cij·βj·KLj·KCj）（5）

式中，Ri為第i個分等單元的自然質量等指數;αtj為第j種作物的光溫生產潛力指數或氣候生產潛力指數;Cij為第i個分等單元第j種指定作物的自然質量分;βj為第j種指定作物的產量比系數;Yi為第i個分等單元的利用等指數;KLj為分等單元所在等值區第j種指定作物的土地利用系數;Gi為第i個分等單元的經濟等指數;KCj為分等單元所在等值區第j種指定作物的土地經濟系數。

3 耕地地力評價與農用地分等評價結果對比分析

3.1 耕地地力評價等別的確定

借助和利用等間距法，確定九臺市耕地地力綜合指數，為更好地確定數據分級方案，將耕地地力綜合指數按從大到小的順序均勻地劃分為6等份。為了保持與農用地分等結果等級一致，將耕地地力等級顛倒，即綜合指數越大，耕地地力級別越高，耕地質量越好。各級綜合指數界限及結果見表3。

表3 九臺市耕地地力等級綜合指數值

3.2 農用地分等等別的確定

經計算得到研究區耕地自然質量等指數為892～1 390，利用等指數為606～999，經濟等指數為400～740。采用總分頻率曲線法確定等別，根據曲線的斜率突變點（拐點）作為劃分各等指數的臨界點[10]。為了方便比較，將耕地自然質量等、耕地利用等和耕地經濟等均劃分為6個等別。在農用地分等中，等指數越大，農用地等別越高，質量越好。各等別面積匯總見表4。

表4 九臺市耕地自然質量等別、利用等別、經濟等別面積匯總

3.3 耕地地力評價與農用地分等結果的對比分析

比較分析九臺市耕地地力評價和農用地分等結果，發現九臺市耕地地力評價級別與農用地各等別均呈單峰分布。由表3、4可知，九臺市質量較好的四等和五等地分布較多且所占比例較大，這與農用地自然等別面積比例分布相耦合;九臺市農用地利用等五等地面積變少，分布最多的是四等地;九臺市經濟等與耕地地力等級面積分布存在較大差異，三等地和四等地在經濟等中分布較多。

針對該地區的空間和地域特點，葦子溝、龍家堡、紀家、卡倫等幾個鄉鎮的耕地地力相對比較優厚，這些地區多為低階地和沖積洪積臺地，坡度一般小于3°，基本沒有侵蝕和障礙因素，黑土層深厚，土壤肥沃、地勢優越適于種植玉米、大豆、水稻等高產作物。評價等級較好的四等、五等地多分布于葦子溝、龍家堡、卡倫、沐石河、紀家、其塔木和九郊等鄉鎮，主要分布在平坦的沖積洪積臺地、高河漫灘和漫崗的頂部，所處地形也較為平緩，成土母質以河流沉沖積物為主，土壤主要養分含量較高，絕大多數耕地沒有侵蝕或者侵蝕較輕，農田基礎設施配套較完善。三等地主要分布在沐石河、波泥河、其塔木、城子街、東湖鎮和西營城等鄉鎮，這些地區大都處在崗坡地、沖積洪積臺地和低河漫灘上，坡度一般小于10°，有輕度、中度土壤侵蝕，黑土層多在10～20 cm之間，土壤養分含量中等。耕地地力評級等級較低的一等、二等地面積比例相對較小，多分布于其塔木、波泥河、胡家、土們嶺等鄉鎮的侵蝕剝蝕高低丘陵、小起伏低山及低河漫灘上，所處地形較陡，大部分耕地有土壤侵蝕，土壤大都存在障礙因素，土壤結構較差，多為塊狀結構，土壤有機質含量不高，適于種植耐瘠薄作物或退耕還林、還草。

為了深入分析耕地地力評價與農用地分等結果的關系，以評價單元的耕地地力的綜合質量分和農用地各等別等指數作為評價結果，利用SPSS 軟件對數值進行相關性分析并繪制相關性散點圖（圖1）。圖1（a）、（b）顯示，耕地地力評價綜合指數與農用地自然等指數和農用地利用等指數2組數據的波動趨勢相仿，存在一定線性關系[10]，圖1（c）顯示，耕地地力評價綜合指數與農用地經濟等指數相關性不是很明顯。利用SPSS軟件對3組數據進行函數擬合，判斷系數R2 分別為0.907、0.615和0.382，統計檢驗的相伴概率均小于0.01，說明耕地地力評價綜合指數與農用地自然等指數的確存在著顯著的線性關系，并且通過F檢驗，在置信度 0.01 的情況下，兩者的相關關系達極顯著水平，其擬合關系如下：

y1=1 531.418x+312.056（6）

y2=1 072.185x+259.371（7）

y3=885.315x+191.508（8）

式中，y1為農用地自然等指數;y2為農用地利用等指數;y3為農用地經濟等指數;x為耕地地力評價綜合指數。公式（6）為耕地地力評價綜合指數與農用地自然等指數系函數關系式，公式（7）為耕地地力評價綜合指數與農用地利用等指數系函數關系式，公式（8）為耕地地力評價綜合指數與農用地經濟等指數系函數關系式。

通過以上分析可以發現，耕地地力評價分級結果與農用地自然等總體上基本一致，均呈正線性相關，主要因為二者在評價中都考慮土壤理化性狀、肥力養分狀況和土壤管理對耕地質量的影響，都反映了耕地質量的自然屬性，都能較準

確地反映分等單元之間自然質量的差異程度，耕地地力評價

圖1 九臺市耕地地力評價與農用地分等結果指數關系

結果中質量高的耕地，在自然等中質量也高，耕地地力評價

結果中質量低的耕地，在自然等中質量也低[11]。同時從空間分布上看，耕地地力評價和自然等中質量較好的耕地都集中分布在地勢平坦的低階地和土壤養分及有機質含量豐富的沖積洪積臺地上，而耕地地力評價和自然等中質量較差的基本分布在被侵蝕剝蝕高低丘陵和地勢陡峭的小起伏低山區域。

但耕地地力等級與農用地利用等、經濟等的分布趨勢不同，存在一定的差異性，主要因為農用地利用等在考慮耕地的自然屬性的基礎上考慮了耕作模式和耕作制度的不同以及人類對土地的投入意愿、科學技術裝備的使用等人類活動對耕地的影響，同時農用地經濟等綜合考慮影響耕地質量的土壤理化性狀、土壤肥力狀況、土壤管理、人類活動和人類對土壤的投入產出效益等自然、社會、經濟因素，而耕地地力等級只考慮了影響土壤質量的各因素。從空間分布上分析，人類的生產活動通常具有一定的有效半徑，一般以城鄉居民點為中心，耕地距城鄉居民點越近，耕作歷史越悠久，受人為活動的影響越深刻，農業集約化程度越高，土壤熟化度越高，耕地利用系數越大，投入產出水平越高，耕地質量也就越好。而隨著距城鄉居民點距離的增大，耕地受人類活動的影響程度逐漸減弱，土壤熟化度降低，耕地利用系數減少，致使耕地質量下降。因此，與耕地地力評價分布相比，九臺市耕地盡管受地形地貌和土壤因素等控制，但利用等別和質量等別分布卻呈現出以城鄉居民點為中心的同心圓分布規律，即以城鄉居民點為中心，隨著距中心距離的增大，耕地質量從近到遠呈現出高、中、低等別的同心圓分布。

4 結論與討論

耕地地力評價與農用地分等作為2種不同的土地評價方法，各有各的目的，各有各的方法，評價中各有各的優缺點，每種評價方法都能滿足自己的目的。該研究針對同一樣區，分別采用耕地地力評價和農用地分等2種方法對其進行耕地質量評價，系統地闡述了二者的評價依據、技術方法和工作流程，詳細、深入地對整個的評價結果做出了數量關系、空間分布及相關性的對比分析，得出耕地地力評價和農用地自然等存在較好的一致性，與利用等和經濟等存在一定的差異性。由以上研究數據看出，目前九臺市的耕地地力等級相對較差，耕地的自然屬性相對較差，更多地是依靠氣候、土壤、人類對土地的利用水平、科學技術裝備等情況進行更加綜合的評價，以此得到多層次的農用地等別，其結果分別反映農用地的自然屬性、社會屬性和經濟屬性。耕地地力評價更有利于直接指導農民種植施肥，指導農業生產，從而提高耕地糧食產量;農用地分等更有利于國家對土地的宏觀管理，提高資源生產能力，從而保護耕地。

該研究對耕地地力評價和農用地分等2種耕地質量評價方法進行更加詳細和科學的比較分析，結合相應的分析結果再對兩者進行銜接，以更好地指導耕地保護工作。為了將2種評價結果更好地銜接，可以考慮將糧食產量作為媒介[12]。由于耕地地力評價可以利用等級直接轉換為糧食單產，這是一種潛力產量，而農用地利用系數是依據研究區指定作物的實際產量確定的，但如何能使二者進行有效銜接還需要建立統一的標準產量。影響糧食產量的因素除了耕地質量，還有人們耕作的意愿、對耕地的投入、科學技術裝備等，并且耕地地力評價和農用地分等中選取的評價因子和確定的權重等都不相同，因此直接利用糧食產量將兩者結果銜接誤差會較大。總之，如何將耕地地力評價與農用地分等銜接，特別是在評價指標選取、權重確定和向國家的轉換上，仍是一個有待研究的問題。

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