中國耕地質量評價和監測研究進展與展望

李河

摘要?采用文獻綜合法和總結歸納法對相關文獻進行梳理，總結近年來耕地質量評價和監測取得的成果，尤其是監測點布設和質量評價方法方面的成果。耕地質量評價的時間尺度、空間尺度和耕地質量監測的空間尺度研究不足;監測和評價指標體系還不完善;耕地質量保護研究缺乏提升機制研究。未來研究應以耕地質量的全方位監測、多功能評價和質量保護提升機制等為重點;以耕地質量管理與保護為目的，對耕地質量評價與監測研究的內在聯系進行綜合研究;加強GIS技術與RS技術在耕地質量研究中的應用，并促進各學科與耕地質量監測評價研究的相互融合，以耕地質量評價和監測的研究成果為耕地質量保護提供決策依據。

關鍵詞?耕地質量;評價;監測;中國

中圖分類號?F301文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0014-03

耕地質量是耕地自然環境、經濟狀況和利用程度的綜合體現，主要表現為耕地農產品質與量的可持續產出能力。隨著城鎮化和工業化的發展，耕地占優補劣、污染以及不合理利用現象日益突出，導致耕地質量嚴重退化[1]，該問題在中國尤為嚴重。耕地質量的低下和退化造成耕地產出能力的降低和食品質量安全問題，已嚴重阻礙社會經濟的可持續發展，耕地質量的保護迫在眉睫。在此背景下，中國實行了最為嚴格的耕地保護制度，并對耕地質量的退化進行積極的防治。耕地質量的科學評價是實現耕地質量保護的重要依據，耕地質量監測為耕地質量管理提供連續可靠的數據，因此，通過對相關文獻的歸納分析，闡述耕地質量評價監測的研究動態，提出未來的研究方向和重點，以期促進耕地質量保護與管理工作。

1?耕地質量的內涵

耕地質量研究應當建立在對耕地質量概念充分認識的基礎上，概念和內涵的理解有助于研究者從耕地質量新的角度和方向進行探索，尤其對耕地質量評價、監測指標體系的建立具有重要指導作用。耕地質量的內涵可分為耕地質量的多效益內涵和多屬性內涵2個方面。

1.1?耕地質量多效益內涵

隨著研究的不斷深入，耕地質量不再是經濟效益的單一概念，而是耕地經濟效益、生態效益和社會效益等多效益的綜合內涵。①耕地的經濟效益。耕地是人類賴以生存的基礎，是不可替代的重要資源[2]。在生產資料投入和人工管理下便能產生經濟效益，經濟效益的大小則取決于耕地質量、糧食單產和總產[3]。②耕地的生態效益。耕地生態系統是地球生態系統中的重要部分，耕地的質量和耕地生態具有重要聯系，耕地質量的提升有助于耕地調節微氣候、涵養水源、處理廢物和保護生物多樣性等生態服務功能的發揮[4]。③耕地的社會效益。中國農村勞動力數量龐大，耕地對農村勞動力人口具有一定的社會保障功能，耕地的糧食綜合生產能力又保障了國家糧食安全，促進了社會的穩定和發展[5]。耕地質量保護產生的生態效益和社會效益具有明顯的正外部性特征，但耕地質量保護的主要主體——農戶卻并未得到合理補償，在一定程度上造成農戶耕地保護的積極性受挫，耕地退化日趨嚴重。

1.2?耕地質量的多屬性內涵

雖然不同學者從不同角度闡述了耕地質量的不同屬性，但可歸結為4類：①自然屬性，主要由耕地的自然環境決定，是耕地的土壤肥力、氣候、坡度、坡向等諸多因素的綜合表現[6]。近年來，隨著耕地污染的不斷加劇，學者們也將重金屬污染、農藥污染[7]等考慮到耕地質量自然屬性范圍內。②經濟屬性，主要包括耕地的位置、耕地投入產出等因素，耕地質量表現為耕地環境狀況的優劣和產出能力的高低，可分為耕地本底質量、健康質量和經濟質量[8]，其耕地質量應當以自然因素為基礎，并充分考慮區位條件、勞動投入和機械化程度等經濟屬性[9]。③管理屬性，耕地質量不僅包括耕地質量的自然和經濟屬性，還包括耕地質量的管理屬性[10]，耕地質量管理主要有耕地的利用方式、勞動力投入和農業科技普及[11]等具體方面，其對耕地質量同樣具有影響作用。④生態屬性，耕地質量是耕地自然因素、社會經濟因素和生態因素的綜合體[12]，耕地質量保護需要兼顧周圍環境的生態多樣性、病蟲害及水資源等生態屬性。

2?耕地質量的評價

耕地質量評價是耕地質量保護的重要內容，需綜合考慮耕地的自然條件、經濟條件和農戶利用行為等因素，科學的評價是實現耕地質量差異化保護和管理的基礎。

2.1?耕地質量評價的時間與空間尺度

在時間尺度上，耕地質量評價研究可分為時間截面評價和時間序列評價研究。從時間截面的質量評價中雖然可以清楚地了解耕地質量的狀態，但是卻不能掌握耕地質量變化的趨勢，也不能找出影響耕地質量變化的影響因素。基于土地整理和能值理論[13]的時間序列耕地質量評價[14]研究耕地質量的變化趨勢，但關于整體評價研究較少，發展不足。隨著耕地質量理論發展，GIS、RS等技術的進步和數據庫的積累，時間序列的耕地質量評價研究成為未來研究的重點。

在空間尺度上，按行政單元劃分的耕地質量評價主要分為國家、省、市、縣級研究尺度。不同的研究尺度為所對應的空間提供了決策依據，整體空間尺度上的耕地質量評價研究較多[15]，成為研究的主流趨勢。但省級及以上研究尺度的耕地質量評價研究較少，其容易忽視地方質量的差異性，研究結果也被研究者懷疑。缺乏大尺度的耕地質量評價研究就無法掌握耕地質量的總體水平和趨勢，因此要加強國家、省、市和縣級研究尺度的并進。

2.2?耕地質量評價的研究層面

從研究層面上分類，耕地質量評價研究可分為宏觀評價和微觀評價。宏觀評價主要從宏觀上分析耕地質量的狀況，微觀研究則從農戶微觀角度研究農戶的行為對耕地質量的影響，并以此進行微觀上的耕地質量評價研究。

2.2.1?宏觀評價研究。

在研究方法上，宏觀評價的研究方法主要有專家經驗法、模糊數學法、層次分析法、灰色關聯度、聚類分析模型和NORM等。BIO-NORM法則基于耕地單產的方法，結合耕地的實際產出情況，評價結果顯得較為科學合理[16]。目前，耕地質量評價主要以量化分析為主，評價方法也逐漸由簡單向復雜的數學模型轉變，研究結果更加準確客觀。但是現有的方法在大尺度研究中容易忽視耕地質量的地方差異，研究結果脫離客觀實際。隨著GIS和RS技術的不斷發展，其在耕地質量評價上得到廣泛的應用。GIS、RS和數學模型的綜合運用[17]克服了傳統耕地質量評價的局限性，為耕地質量的評價提供了一種簡單、準確的方法。

評價指標體系上，根據不同的屬性評價則耕地質量的評價指標體系不同。對耕地質量自然屬性的評價主要包括耕地中土壤重金屬污染程度評價[18]、土壤肥力的評價和土壤污染程度的質量評價[19];對耕地質量自然和經濟屬性的綜合評價研究，則需要在自然屬性指標的基礎上加入道路通達度、灌溉保證率[20]、灌溉水源和排水條件[21]等經濟指標;馬立軍等[22]對耕地質量的經濟和生態安全進行評價，在經濟屬性指標的基礎上加入單位面積化肥、農藥使用量等生態安全指標。在可持續發展的理念下，耕地質量應涉及自然、經濟、社會和生態等諸多屬性的指標，而這些指標的綜合評價也成為耕地質量評價的主流趨勢。

2.2.2?微觀評價研究。

微觀評價研究認為現行的耕地質量評價普遍缺乏“耕地—農戶”這一核心關系[23]，因為耕地質量不僅受到耕地自然屬性的影響，還受農戶行為（如投入水平、管理方式、種植模式等）的制約[24]。孔祥斌等[25]基于農戶的耕地利用行為理論和“壓力—狀態—效應—響應”模型構建了耕地質量評價指標體系;李濤等[26]基于農戶決策行為對耕地質量評價的指標體系和研究方法進行探討和研究。基于農戶行為的微觀調查和宏觀數據相結合的評價方法，不僅利用耕地自然、社會、經濟屬性，還結合農戶的利用行為，為耕地質量評價提供一種新的思路，是未來耕地質量評價的新研究方向，但是目前關于此類研究較少，對評價指標和評價方法尚需進一步研究和探討。

3?耕地質量的監測

耕地質量監測是掌握耕地質量變化狀況的必要手段，能為耕地質量保護工作提供連續的數據，加強對耕地質量的實時管理，這對耕地質量保護反饋機制的建立具有重要意義。耕地質量的監測研究主要包括耕地質量監測點布設和監測指標體系的建立。

3.1?耕地質量監測點的布設

耕地質量監測點的合理布設是耕地質量科學監測的基礎，從監測的研究尺度上講，耕地質量監測研究主要分為國家級、省級和市縣級。郭力娜等[27]基于農用地自然等別質量探討冀、豫、鄂3省的耕地質量監測帶的布設;孫亞彬等[28]基于潛力指數研究縣域耕地質量監測樣點布設;劉毅等[29]以西部生態脆弱區為研究對象，探討耕地質量基準監測縣和突變監測縣的選取方法。目前，以市縣級研究為主，而關于國家和省級監測的研究較少，未來研究應當加強省級和國家級尺度的研究，逐步建立國家、省級和市縣級的分級布控體系。

目前，監測點的布設方法可大致分為3類。第一，網格布點法。其主要是應用ArcGIS軟件在地圖上繪制覆蓋研究區域的方格網，并結合一定的數學模型進行網格布點。考慮到空間樣點的相關性，大多數研究方法和地統計學相結合，如克里格法和Kriging插值法[30]，祝錦霞等[31]應用半方差函數分析耕地質量的變異情況，將變異函數的滯后距離作為網格布點的網格間距，以此為基礎進行監測點的布設。第二，空間抽樣法。空間抽樣基于地理學第一定律的理論成果，以地理空間分布的區域為抽樣對象。宋艷華等[32]依據耕地質量及其影響因素進行空間分層，在各控制區內采用空間隨機法布設監測樣點。楊建宇等[33]在分析影響耕地質量監測主要因素后，利用包含概率柵格的圖層進行空間平衡法隨機抽樣。其他的抽樣方式還有系統分層抽樣、系統等距抽樣、等別分層抽樣、簡單隨機抽樣、鄉鎮分層抽樣和網格法抽樣等[34]。第三，定性與定量相結合。張玉臻等[35]運用地統計學方法確定監測樣地數量，在此基礎上為各監測區分配監測數目，按一定的原則人為選擇監測樣地。馬建輝[36]運用數學模型確定監測點的初步位置，根據耕地質量變化的影響因素和實際經驗對監測點的位置進行調整。

監測點布設方法的研究充分考慮了樣點空間的相關性，促進地理學、統計學等學科融合和GIS技術的應用，研究取得一定的成果，但是基于網格布點和空間抽樣的方法完全依賴于數學模型還需人工優化。

3.2?耕地質量的監測指標體系

借鑒美國國家資源清單計劃、加拿大土壤質量監測體系、歐盟土壤環境評價監測項目等監測體系[37]，學者們對耕地質量監測體系進行初步探索。耕地監測體系應當在耕地內涵與耕地質量屬性等理論分析的基礎上，充分利用耕地的自然因素、經濟因素和生態因素等指標反映耕地質量狀況。

耕地質量的同一屬性具有多個不同的指標，相近的指標又具有一定的相關性，因此指標的選取要確保之間的獨立性。王佳寧等[38]運用相關性分析法來確定監測指標體系，以達到節約成本和提高監測效率的目的;劉霈珈等[39]運用因素整合分析法整合農用地分等與土地質量地球化學評估的數據指標建立監測指標體系。耕地質量監測體系的建立除了要滿足耕地質量評價和耕地分等定級的需要，還要反映耕地的生態質量狀況，關注人類環境安全與健康狀況。

不同屬性的指標監測周期不同，根據監測指標對耕地質量影響的時間長短劃分具體指標的監測周期。自然因素中的指標一般對耕地質量影響緩慢，可將監測周期放寬到每5年1次，對社會經濟因素和環境因素的指標則為每年1次[40]，另外對發生自然災害、土地綜合整治、開發和建設的耕地應當進行實時監測。

4?結論與展望

耕地質量的評價為監測點布設的綜合屬性分區提供基礎，評價指標體系也為監測指標體系的建立提供了參考依據，兩者研究相互促進，同時致力于耕地質量的保護工作。

在耕地質量評價上，耕地質量屬性逐漸多元化，評價方法也開始由簡單定性評價向更高級的數學模型轉變，基于微觀和宏觀相結合的研究方法，為耕地質量的評價提供了新的思路。在時間尺度上，隨著未來GIS和RS等技術的發展，耕地質量的時間序列評價是一個新的方向。

在耕地質量監測上，現有的研究大多集中于監測點布設，布設方法逐步由人為布設向基于統計學和地理學的布設方法轉變，方法呈現多元化的發展。未來應結合耕地質量評價的指標形成指標體系和監測周期等完整的監測體系。耕地質量監測點布設涉及統計學、地球化學和地理學等多個學科，應加強各學科的交叉研究，使監測更加方便，結果更加準確。最后耕地質量的研究應當以質量提升為目的，未來在耕地質量評價和監測的基礎上如何實現耕地質量的保護和管理工作，將會是重要的研究領域。

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