基于耕地綜合質量的基本農田布局優化
——以河南省溫縣為例

（1.中國地質大學（北京）土地科學技術學院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

基于耕地綜合質量的基本農田布局優化
——以河南省溫縣為例

劉霈珈1,2，吳克寧1,2，趙華甫1,2，高 碩1,2

（1.中國地質大學（北京）土地科學技術學院，北京 100083； 2.國土資源部土地整治重點實驗室，北京 100035）

研究目的：有效整合農用地分等與土地質量地球化學評估兩項成果，補充完善區域基本農田布局優化方法。研究方法：運用GIS空間分析法整合農用地分等與土地質量地球化學評估兩項成果，對研究區基本農田進行耕地綜合質量評價。運用名特優農產品喜嗜典型元素分析法，確定基本農田布局優化方案。研究結果：溫縣基本農田布局優化后不僅面積增加了37 hm2，調入的基本農田利用等、肥力、環境健康、地化綜合質量都大幅提高，有益元素N、P富集區面積大幅增加59.30 hm2和185.61 hm2，有害重金屬元素Pb的2—3級富集區面積大幅減少195.45 hm2。研究結論：基本農田布局優化是貫徹落實“十分珍惜、合理利用土地和切實保護耕地”基本國策的重要工作；整合成果豐富了耕地綜合質量的內涵，為區域土地資源的合理、高效、可持續利用提供科學依據。

土地管理；基本農田；農用地分等；土地質量地球化學評估；耕地綜合質量；布局優化

基本農田保護是耕地保護的重中之重，其布局優化是貫徹落實“十分珍惜、合理利用土地和切實保護耕地”基本國策的重要工作，而基本農田布局優化的重要依據是耕地質量。目前，國內關于土地質量研究的重要成果有由中國地質調查局組織開展的土地質量地球化學評估成果和由國土資源部土地整理中心組織開展的農用地分等成果[1-2]。土地質量地球化學評估與農用地分等都是以土地質量為研究對象，從不同角度得出的側重點不同的土地質量評價結果，前者從微觀角度側重于土壤元素[3]，后者從宏觀角度側重于農用地的自然屬性、利用狀況和社會經濟投入。促進整合成果的協調應用，不僅能深化基礎土地質量評價工作，還能取得更大的社會經濟生態效益。

目前，國內學者關于農用地分等成果在土地利用規劃[4]、基本農田調整與劃定[5-6]、耕地產能核算[7]等方面，土地質量地球化學評估成果在土壤環境污染程度評定[8]、生態風險評估[9]、礦床地質學研究[10]等方面開展了諸多研究。關于將農用地分等成果和土地質量地球化學評估成果整合的研究主要集中在整合方案的探討[11-13]和整合成果在綠色產能評價[3]等方面的實證研究。而在基本農田調整與劃定研究中，討論大多局限于耕地質量、區位因素、行政政策等方面，雖運用定性與定量的方式討論了基本農田確定的方法和步驟，但卻忽視了對耕地環境健康質量的討論。在整合方案及整合成果應用研究中，雖重點討論了耕地中的肥力因素對耕地保護區布局的影響，但卻未結合區域特色農業發展對基本農田肥力與環境健康質量的內在需求展開討論，因此未對區域特色農業發展起到實際的指導意義。如何利用現有耕地質量研究成果，結合區域特色農業發展對耕地質量的內在需求，因地制宜地提出基本農田保護區優化方法，這對指導基本農田保護區的布局與質量建設具有重要的實踐意義[6]。鑒于此，本文以河南省溫縣為例，通過將農用地分等成果與土地質量地球化學評估成果的有效整合，對研究區進行耕地綜合質量評價，并首次引入名特優農產品喜嗜典型元素，補充完善區域基本農田布局優化方法，以利于區域形成規模化名特優農產品基地，為基本農田保護和耕地可持續利用提供科學依據，促進區域土地資源管理向數量與質量并重、協調生態環境統一管理方式的轉變。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

溫縣位于河南省焦作市南部，地處112°51′—113°13′E，34°52′—35°02′N。東鄰武陟縣，西鄰孟州，南濱黃河與滎陽市、鞏義市隔河相望，西北與沁陽市接壤，東北隔沁河與博愛縣交界。溫縣轄7個鎮、3個鄉，共有262個行政村。縣域東西長32.5 km，南北寬24 km，面積473.89 km2，人口44.64萬，人口密度942人/km2，是一個人多地少、人口稠密的平原農業旅游縣。溫縣不僅是黃河以北第一個噸糧縣，還盛產山藥、地黃、菊花、牛膝等“四大懷藥”，品質道地、功效獨特。

根據《河南省典型市縣（溫縣）土地質量地球化學評估報告》（2010年），溫縣肥力質量中等，環境質量中下等，地化綜合質量中等，其中優良（Ⅱ等）、良好（Ⅲ等）、中等（Ⅳ等）、差等（Ⅴ等）的土地面積分別占總面積的63.37%、5.16%、16.71%、14.76%；差等土地集中分布在祥云鎮、岳村鄉、溫泉鎮的南部。根據《河南省農用地分等研究：河南省耕地質量報告》[14]，溫縣自然等主要為11—14等，利用等主要為9—13等，經濟等主要為7—9等。

1.2 研究方法

疊加整合分析法是一種基本的土地評價方法。本文試圖運用GIS空間分析法，在農用地分等評價單元上有效疊加土地質量地球化學評估中肥力、環境和綜合質量的相關信息進行耕地綜合質量評價，分為肥力綜合質量、環境綜合質量、地化綜合質量三個方面（表1），采用“農用地利用類別——土地質量地球化學等別”的方式表達。該方法的實質是在掌握農用地的實際生產能力和農田保護目標的同時突出對其土壤肥力、生態環境污染狀況的特別關注。

基本農田保護區布局優化方案不僅要確保研究區基本農田面積不減少，還要提高其整體質量水平。具體調出步驟為首先應用耕地綜合質量評價成果，剔除研究區內耕地綜合質量中利用等別低、環境污染的農用地。按照級別高低，剔除名特優農產品喜嗜典型元素污染富集程度高的農用地。然后進一步剔除耕地綜合質量中利用等別低、肥力缺乏的農用地。具體調入步驟為首先從一般農田中擇優調入利于人體健康或名特優農產品喜嗜典型元素優質富集程度高的農用地；然后結合當地實際，按照利用等別由高到低、綜合質量由優到劣的順序依次調入基本農田。

表1 耕地綜合質量評價表Tab.1 Evaluation indicators of cultivated land comprehensive quality

1.3 數據來源

研究數據來源于《溫縣農用地分等報告》（2005年）、《河南省典型市縣（溫縣）土地質量地球化學評估報告》（2010年）、《溫縣土地利用總體規劃》（2006—2020年）。

2 實證分析

2.1 耕地綜合質量評價

利用ArcGIS空間分析平臺，將土地肥力質量、環境質量、地球化學綜合質量與利用等進行物理疊加分析：耕地肥力綜合質量較高，從北向南由利用等13等、肥力Ⅰ等到利用等9等、肥力Ⅲ等逐漸降低。肥力綜合質量較好的農用地主要分布在番田鎮、黃莊鎮、北冷鎮，肥力綜合質量較差的農用地主要分布在北部的武德鎮和南部各鎮（圖1a，封二，表2）。耕地環境綜合質量不高，從北向南由利用等13等、環境Ⅱ等到利用等9等、環境Ⅲ等逐漸降低。中部地區的農用地環境綜合質量較差，南部地區的農用地環境綜合質量最差（圖1b，封二，表3）。耕地地化綜合質量中等，且等別分布均勻。從北向南由利用等13等地化綜合質量Ⅱ等到利用等9等地化綜合質量Ⅴ等逐漸降低。地化綜合質量Ⅲ等和Ⅳ等的耕地主要分布在中北部地區，Ⅴ等的耕地零星分布在南部地區（圖1c，封二，表4）。

表2 溫縣耕地肥力綜合質量評價表Tab.2 Cultivated land fertility comprehensive quality assessment of Wen County

表3 溫縣耕地環境綜合質量評價表Tab.3 Cultivated land environmental comprehensive quality assessment of Wen County

表4 溫縣耕地綜合質量評價表Tab.4 Cultivated land comprehensive quality assessment of Wen County

2.2 布局優化分析

（1）優化方案。首先，依據耕地綜合質量評價成果確定需要調出的基本農田。若把環境污染的6479.69 hm2耕地全部調出基本農田，則調出面積占基本農田總面積比例高達24%，在整體調整過程中不現實，且研究表明對特色四大懷藥品質有重要影響有害重金屬元素Pb雖在土壤中含量較低，但在4大懷藥中卻出現了超標現象[15-21]。故在此范圍內抽選利用等低、肥力缺乏和元素Pb富集程度高的地區，從而確定調出的基本農田為利用9等、肥力Ⅲ等、環境Ⅲ等、地化綜合質量Ⅴ等、Pb富集程度為2—4級的耕地230.12 hm2。

然后從一般農田中確定耕地綜合質量好且集中連片的耕地調入基本農田。通過比較分析確定調入267.12 hm2環境Ⅱ等、肥力Ⅰ等、地化綜合質量Ⅱ等的耕地，其中87.93 hm2為利用等別13等，19.11 hm2為利用等別12等，14.83 hm2為利用等別11等，145.24 hm2為利用等別9等（圖2b，封二）。

（2）優化結果。布局優化后基本農田面積增加了37 hm2，其集中連片性和耕地質量也大幅提高。具體表現在：調入的利用等別11—13等農用地占調入總面積的45%，調入的肥力Ⅰ、Ⅱ等農用地占調入總面積的72.85%，調入了267.12 hm2環境Ⅱ等農用地，調入的地化綜合質量Ⅱ等農用地占調入總面積的72.85%。有益元素N的2級富集區面積增加59.30 hm2、P的2—3級富集區面積增加185.61 hm2，有害重金屬元素Pb的2—3級富集區面積減少195.45hm2（表5，表6）。

表5 優化前后基本農田典型元素富集區面積對比Tab.5 Comparison on typical elements enrichment areas of prime farmland before and after optimizing the spatial allocation in Wen County

表6 優化前后基本農田綜合質量對比Tab.6 Comparison on comprehensive quality of prime farmland before and after optimizing of spatial allocation in Wen County

3 結論

本文以農用地分等與土地質量地球化學評估成果為基礎，運用GIS空間分析法將兩者有效整合，依據整合成果對研究區進行耕地綜合質量評價。通過引入名特優農產品喜嗜典型元素、有益或有害元素，因地制宜地補充完善了區域基本農田布局優化方法。該優化方法分肥力、環境、地化綜合三個層次，結合名特優農產品喜嗜典型元素、有益或有害元素，循序漸進展開討論保證了其合理性，不僅滿足了“確保數量、提升質量；穩定布局、明確條件”的基本農田保護區劃定原則，還從微觀土壤肥力、土壤環境健康等角度豐富了耕地質量內涵，對區域基本農田布局優化和特色農業發展有重要的意義，但布局優化方案調整的靈活性和條件還需深入討論。

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（本文責編：仲濟香）

Spatial Allocation Optimization of Prime Farmland Based on Cultivated Land Comprehensive Quality: A Case Study of Wen County, Henan Province

LIU Pei-jia1,2, WU Ke-ning1,2, ZHAO Hua-fu1,2, GAO Shuo1,2
（1. School of Land Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. Key Laboratory of Land Consolidation and Rehabitation, Ministry of Land and Resources, Beijing 100035, China）

The purpose of the study is to explore a new method for spatial allocation optimization of prime farmland, which is supported by the integration of agricultural land classification and land quality geochemical assessment. Firstly, the integration is used to evaluate the cultivated land comprehensive quality in GIS spatial analysis, taking Wen County, Henan Province as an example. Then allocation optimization program of prime farmland is presented with the typical elements. The study showed that prime farmland increased 37 hectares after adjusting the allocation. The gradation of the utilization, environment, soil fertility and the comprehensive quality of the selected cultivated land obviously increased.The enrichment areas of beneficial element N, P both increased 59.30 hectares and 185.61 hectares. The enrichment areas of harmful heavy metal element Pb reduced 195.45 hectares sharply. Spatial allocation optimization of prime farmland is an important measure based on the fundamental national policy of “Making use of the each land reasonably, cherish it carefully and protecting land practically”. The integration results enriched the meaning of comprehensive quality of cultivated land, and directed the sensible efficient sustainable utilization of regional land resources.

land management; prime farmland; agricultural land classification; land quality geochemical assessment; cultivated land comprehensive quality; allocation optimization

F301.21

A

1001-8158（2015）02-0054-07

10.13708/j.cnki.cn11-2640.2015.02.007

2014-10-01

2014-11-24

國土資源部公益性行業科研專項課題（201011006-2）。

劉霈珈（1989-），女，甘肅慶陽人，博士研究生。主要研究方向為土地評價與土地規劃。E-mail: cugbliupj@163.com

吳克寧（1963-），男，北京人，教授，博士生導師。主要研究方向為土地評價與土地規劃。E-mail: knwu@sohu.com