我國耕地質量監測的發展和研究現狀綜述

■胡慧娟　肖建東　高　喬（西安市雁塔區育才路長安大學陜西西安710054）

我國耕地質量監測的發展和研究現狀綜述

■胡慧娟肖建東高喬
（西安市雁塔區育才路長安大學陜西西安710054）

近年來，我國的耕地數量逐年減少，耕地質量逐漸下降，對耕地質量的監測和治理刻不容緩。傳統的耕地質量監測方法結果較為可靠，但工作量大，監測周期長，監測速度慢，而且檢測結果受采樣點數目和分布狀況的限制，迫切需要新的監測技術來快速、準確的監測耕地質量的變化。目前運用遙感技術已成為進行耕地質量動態監測的主要發展趨勢，但是技術仍不成熟。

耕地質量遙感技術發展趨勢

耕地是人類賴以生存的基本資源，必須保有足量的高質量耕地才能保證充足的糧食供應。根據第二次全國土地調查，截止2013年，我國的耕地面積為20.3077億畝。人均1.52畝，不足世界人均水平的一半。且近百分之七十為山地、丘陵和高原，開發利用難度較大。

隨著人口的日益增多，環境逐漸惡化，我國的耕地數量逐年減少，耕地質量逐漸下降，對耕地質量的監測和治理刻不容緩。

1　我國耕地質量監測的發展過程

我國有關耕地質量的調查始于1951年，為配合土改和農業稅收，我國進行了查田定產，這是建國來第一次較為系統的耕地調查。但只是對耕地面積、產量、耕地類別進行了調查[1]。

我國的耕地質量監測工作始于1985年。至1997年，布設了連續使用5年以上的國家級監測點153個，省級和縣級監測點兩千多個，分布在17個省的95個縣的16個主要土地類型上。監測采用了分層監測的方法，設不施肥(空白區)和施肥(農民習慣施肥和田間管理)兩種類別[2]。

2　耕地質量監測方法的研究現狀

目前，我國對耕地質量監測方法的研究主要集中在對監測指標體系的建立方法、監測樣點的布設、監測樣區的劃定等方面。

王芳東（2013）和李永東（2014）分別以吉安縣和農安縣耕地質量監測研究為主要內容，對耕地質量監測樣點的布設，監測體系的建立，監測結果的分析進行分析研究。楊梅花等（2014）提出使用綜合指數法對耕地質量監測結果進行處理，來更好的掌握耕地質量的變化狀況。

傳統的耕地質量監測方法是在監測區內布置監測點，在監測點采樣深度為0-20cm耕層土壤，對樣品進行風干、剔除雜質、研磨、篩選后進行相關檢測分析[3]。這種監測方法結果較為可靠，但是工作量大，監測周期長，監測速度慢，而且檢測結果受采樣點數目和分布狀況的限制，不能有效的反映較大尺度土壤性狀的分布狀況，也難以發現監測點以外小范圍的質量變化。而且，目前我國的耕地質量監測主要以短時間內的靜態觀測為主，缺乏連續系統的動態觀測數據；全國城鄉之間、東中西部地區之間監測能力差異大，現行標準中監測污染物的數量不足，遠不能適應新時期耕地質量監測的需要。因此，迫切需要新的監測技術來快速、準確的監測耕地質量的變化。

對于運用新技術進行耕地質量監測的相關研究較少，目前主要的研究都集中在如何使用遙感技術提取土壤的理化指標，從而對耕地質量進行分析。

沙晉明等利用地物光譜測量儀測量了在不同環境條件下形成的幾種土壤剖面的反射光譜，發現在紫外區、可見光區和近紅外區，均存在著土壤有機質光譜響應。采用土壤水分光譜法，可以建立在可見光到近紅外波段范圍內的土壤水分與土壤光譜反射率的關系。王靜等通過對地物光譜分析，發現了有機質含量、沙化程度、水蝕程度和反射率的關系，并利用多元統計分析技術建立了土壤光譜的有機質反演模型和預測土壤含水量的回歸模型。陳彬等通過深入研究發現土壤有機質、總氮含量與遙感影像反射光譜之間分別為指數關系和對數關系，并以此建立土壤有機質和總氮含量預測模型。張法升等利用LandSat TM遙感影像反演了遼寧省阜新鎮表層土壤有機質的空間格局，認為TM3、TM5波段DN值的回歸模型對研究區表層土壤有機質含量的預測結果可靠。何挺運用多元統計分析技術、基于光譜位置變量的分析技術等方法,通過對試驗區不同土樣的地面光譜特征分析和理化特性分析,選擇高光譜遙感技術手段所能監測的若干直接或間接反映土地質量狀況的光譜指標,初步建立土地質量指標的光譜指標模型,進行高光譜遙感土地質量監測的潛力研究。任紅艷對寶山礦區農田土壤-水稻系統重金屬污染進行光譜探測，得出結論：540nm、670nm以及2100～2900nm為預測重金屬Cu模型的關鍵波段。王維等基于高光譜的土壤重金屬銅的反演，得到土壤重金屬Cu與Mg、Fe的相關性顯著。

綜上所述，大多數有關遙感技術在耕地質量監測上的應用的研究都是針對土壤有機質、土壤含水量、土壤重金屬含量中的一個或幾個質量指標的提取進行的研究，存在以下不足：

①國內外對耕地質量監測相關方面的研究都比較分散，主要都是針對個別監測指標進行的，缺乏綜合性、系統性的研究。

②遙感監測以定性為主,缺乏對耕地質量指標的定量監測。

③監測定量化水平和自動化程度不高,遙感數據的分析仍然需要依靠人工目視解譯，應用效率相對較低。

3　耕地質量監測的發展趨勢

目前，運用遙感技術已成為進行耕地質量動態監測的主要發展趨勢，但是技術仍不成熟。首先，現有的反演模型的可重復性和在不同地區的普適性尚需檢驗。需要建立一個普遍使用的模型或方法。其次，目前的研究大多是只考慮單個因素的一元線性回歸模型，今后應進行綜合考慮多個參數的多元回歸模型。今后應在更多的波段上地物表面的光譜反射特征進行分析，從而獲得高精度的定量反演結果。此外，如果能實現監測定量化和自動化，可以在很大程度上提高耕地質量監測的作業速度。這些將是今后耕地質量監測的主要發展方向。

[1]伍育鵬,鄖文聚,李武艷.用標準樣地進行耕地質量動態監測與預警探討[J].中國土地科學,2006,04:40-45.

[2]程晉南.基于GIS的縣域耕地地力評價、動態分析及改良利用研究[D].山東農業大學,2009

[3]密長林,馬愛功,張曉東.基于WebGIS技術的耕地質量動態監測信息系統研究[J].山東國土資源,2011,12:28-31+35.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-306-1

胡慧娟（1991～），女，大地測量學在讀研究生，研究方向為土地資源管理。