華南地區縣域耕地質量評價生物特性指標適宜性分析

黃翠婷 王東杰 黃梓浩 李科強 文泰斌 關桂芳

摘 要 科學、全面地開展耕地質量評價，是滿足耕地數量、質量、生態“三位一體”保護要求和耕地資源管理需求的一項重要任務。基于《耕地質量調查監測評價規范（試用稿）》中的推薦指標，采用專家打分法選取評價指標并確定權重，運用修正法和相關分析法對廣東省韶關市仁化縣、廣東省云浮市新興縣和廣東省吳川市的耕地質量進行評價，并與農用地分等結果和不考慮生物特性的耕地質量評價結果進行對比分析，旨在探索耕地質量評價體系中選用土壤蚯蚓數量指標表征耕地生物特性的適宜性。結果表明：1）仁化縣、新興縣、吳川市的耕地質量等別分別集中在良等和中等、中等和低等、中等和低等;2）3個研究區的耕地質量指數與農用地分等結果中的國家自然質量等指數均呈顯著正相關（顯著水平為0.01時，相關系數分別達到0.066、0.068、0.506），未使用生物特性修正的耕地質量指數與農用地分等結果中的國家自然質量等指數均呈極顯著正相關（顯著水平為0.01時，相關系數分別達到0.625、0.530、0.591）;3）3個研究區的耕地質量評價結果均低于未使用生物特性修正的耕地質量評價結果。

關鍵詞 耕地質量評價;生物特性;適宜性;華南地區

中圖分類號：F323.211 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.36.001

在國內國際雙循環相互促進的發展格局下，糧食安全作為穩定內循環的基石，其戰略地位被提升到新的歷史高度[1]。在國家糧食安全保障中發揮重要作用的要素是耕地[2]。“十三五”規劃建議提出要“堅持最嚴格的耕地保護制度，堅守耕地紅線，實施‘藏糧于地、藏糧于技’戰略，以提高糧食產能，確保中國谷物基本自給、口糧絕對安全”[3]。隨著我國社會經濟的快速發展，城鎮化與耕地保護的矛盾越來越突出，因不合理利用耕地導致的地力下降、土壤環境污染等耕地質量問題日益嚴重，糧食安全保障與耕地保護面臨巨大的壓力[4-5]。

在生態文明建設的背景下，我國耕地保護轉型應以耕地資源安全為總目標，推動耕地保護“數量、質量、生態”全方位轉型。科學、全面地開展耕地資源質量評價，滿足耕地數量、質量、生態“三位一體”保護和耕地資源管理的需求，還有待進行深入探索。

在廣東省的南嶺丘陵地區、華南低平原區、華南沿海西雙版納低山丘陵區3個國家級二級區各選取一個縣級行政區作為研究區域進行耕地質量評價，并將評價結果與農用地分等結果和不考慮生物特性的耕地質量評價結果進行對比分析，旨在探索耕地質量評價體系中選用土壤蚯蚓數量指標表征耕地生物特性的適宜性。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

在南嶺丘陵地區選取的研究區為仁化縣，位于廣東省北部，屬中亞熱帶季風氣候區，冬季和春季較冷，夏季和秋季較熱，年平均氣溫為19.6 ℃，年平均降水量約1 665 mm。地勢北高南低，地形復雜，以山地丘陵為主。水田、水澆地、旱地占耕地總面積的比例分別為80.28%、0.93%和15.88%。

在華南低平原區選取的研究區為新興縣，位于廣東省中西部，屬南亞熱帶季風氣候區，光照充足，雨量充沛，季節分明，年平均氣溫為21.6 ℃。地勢西南高、東北低，南部高山較多，中東部為丘陵地區，地勢較平坦。水田、水澆地、旱地占耕地總面積的比例分別為85.62%、0.12%和14.26%。

在華南沿海西雙版納低山丘陵區選取的研究區為吳川市，位于廣東省西南部沿海，屬亞熱帶海洋性季風氣候，高溫多雨，光熱充足，年平均氣溫為22.8 ℃。地勢北高南低，并從東部和西部向南部沿海傾斜。地勢高低起伏不大，沒有明顯的山脈，地貌以平原、臺地和低丘為主[6]。水田、水澆地、旱地占耕地總面積的比例分別為75.77%、0.23%和24.00%。圖1為研究區的位置示意圖。

1.2 評價指標及權重的確定

耕地質量評價的指標由2部分組成，一部分是《耕地質量調查監測評價規范（試用稿）》推薦使用的必選指標，另一部分是基于各縣的實際情況，采用專家打分法從《耕地質量調查監測評價規范（試用稿）》推薦的備選指標中分別選取對3個研究區耕地質量有顯著影響的指標。采用專家打分法確定各指標權重，見表1。

以上指標中，土壤蚯蚓數量調查需在落干期進行。受天氣、時間等影響，在實際采樣過程中蚯蚓活動存在不確定性。因此，主要對土壤蚯蚓數量指標是否可科學合理地表征耕地的生物特性進行探討。

1.3 耕地質量指數的計算

耕地質量指數計算是將耕地質量指標分層綜合，地形特征、土壤性狀、耕作條件構成自然質量層，作為耕地質量評價的基礎，健康狀況、生物特性分別作為系數構成修訂層，最終得到耕地質量指數[7-8]。

采用加權求和法對評價指標和權重進行指數綜合，分別得到地形特征分值（G）、土壤性狀分值（S）和耕作條件分值（C）。采用“1+X”的累加模型，即以未受到污染耕地為基準“1”，依據灌溉水環境、土壤重金屬對應分級分值“X”進行累加，得到健康狀況系數（H）。采用由每個地塊的土壤蚯蚓數量計算出的生物特性綜合值確定生物特性系數（B）。將自然質量指數與健康狀況系數和生物特性系數相乘得到耕地質量指數（Q），公式為：Q=（G+S+C）×H×B（1）

2 結果與討論

2.1 耕地質量評價結果

仁化縣的評價結果如圖2所示，新興縣的評價結果如圖3所示，吳川市的評價結果如圖4所示。

經測算，仁化縣的耕地質量指數為15～66，總體呈南高北低的分布規律。耕地質量等別主要集中在中等和良等，中等耕地占耕地總面積的58.74%。耕地質量指數較高的耕地主要分布在仁化縣中心城區附近的中部和南部丘陵地區，地勢較為平坦，耕地利用水平較高，土壤熟化程度也相對較高;耕地質量指數較低的耕地主要分布在仁化縣北部的山地區，海拔較高，耕地較為細碎，田塊形狀不規則，耕作距離較遠，如圖2（b）所示。

新興縣的耕地質量指數在17～69，耕地質量等別主要集中在中等和低等，良等耕地僅占耕地總面積的0.89%，零星分布在東城鎮、簕竹鎮、大江鎮等土壤條件與耕作條件相對較好、土壤蚯蚓數量較多的鄉鎮。耕地質量指數較高的耕地主要分布在新興縣中部和西部低丘陵地區，地勢較為平坦，耕作便利，耕地利用水平較高;耕地質量指數較低的耕地主要分布在六祖鎮、太平鎮、天堂鎮等土壤蚯蚓數量普遍較低的鄉鎮，如圖3（b）所示。

吳川市的耕地質量指數在17～47，耕地質量等別主要為中等和低等，中等耕地占耕地總面積的75.17%。耕地質量指數較高的耕地主要分布在吳川市中部和西部位于城鎮附近的地區，地勢相對平坦，耕作條件便利，耕地利用水平較高;耕地質量指數較低的耕地主要分布在吳川市北部和東部旱地地類比重較高的地區，如圖4（b）所示。

2.2 與農用地質量分等結果對比

農用地質量分等體系是目前較為完整且在耕地保護工作中應用最廣泛的一套耕地質量評價體系。為避免新構建的耕地質量評價體系在實際應用中與原農用地分等結果可能會產生銜接問題，通過將使用生物特性修正和未使用生物特性修正的耕地質量評價結果分別與2016年度耕地國家自然質量等進行對比分析，能夠為判斷耕地質量評價體系中表征耕地生物特性的指標（即土壤蚯蚓數量）的適宜性提供一定的依據。

2.2.1 耕地質量評價結果與農用地質量分等結果對比分析

仁化縣本次耕地質量評價的等別為良等、中等和低等，分別約占該縣耕地總面積的20%、60%和20%;空間分布上，良等耕地集中分布在董塘鎮，中等耕地大部分分布在丹霞街道、長江鎮和周田鎮，低等耕地大部分分布在董塘鎮和長江鎮，如圖2（b）所示。仁化縣2016年度耕地國家自然質量等別為優等和高等，分別占該縣耕地總面積的72.11%和27.89%;空間分布上，優等耕地主要分布在丹霞街道、董塘鎮和長江鎮，高等耕地主要分布在紅山鎮和長江鎮，如圖2（a）所示。

新興縣本次耕地質量評價的等別為良等、中等和低等，分別約占該縣耕地總面積的0.88%、14.23%和84.89%;空間分布上，本次新興縣耕地質量評價的等別總體呈中部高四周低的分布規律，如圖3（b）所示。新興縣2016年度耕地國家自然質量等別為優等和高等，分別占該縣耕地總面積的2.78%和97.22%;空間分布上，與本次評價的耕地質量等別空間分布一致，也呈現出中部高四周低的分布規律，如圖3（a）所示。

吳川市本次耕地質量評價的等別為中等和低等，分別約占該市耕地總面積的70%和30%;空間分布上，本次吳川市耕地質量評價的等別總體呈西北高東南低的分布規律，如圖4（b）所示。吳川市2016年度耕地國家自然質量等別為優等、高等和中等，分別占該市耕地總面積的87.34%、9.39%和3.27%;空間分布上，與本次評價的耕地質量等別空間分布一致，亦呈現出西北高東南低的分布規律，如圖4（a）所示。研究區耕地國家自然質量等別、耕地質量等別、耕地質量等別（未使用生物特性修正）的對比結果如表2所示。

3個研究區的耕地質量指數和2016年度國家自然質量等指數相關性分析結果顯示：仁化縣和新興縣兩變量的皮爾遜相關系數分別為0.066和0.068，p<0.001，均呈正相關，見表3。但皮爾遜系數較小，國家自然質量等指數與耕地質量指數的相關性較小。吳川市兩變量的皮爾遜系數分別為0.506，p<0.001，呈極顯著正相關。但從圖5、圖6、圖7來看，部分變量數據距離趨勢線較遠且分布較為零散，分布趨勢不明顯。

本次3個研究區耕地質量指數與2016年度國家自然質量等指數的銜接性均不高的主要原因是本次耕地質量評價在農用地分等體系的基礎上增加了耕作條件、健康狀況及生物特性指標，對原有的等別分布產生了一定程度的影響。而本次評價體系中表征生物特性的指標——土壤蚯蚓數量，受自然環境和人為活動的影響較大，穩定性較低，對耕地質量指數的影響較大。

2.2.2 未使用生物特性修正的耕地質量評價結果與農用地質量分等結果對比分析

仁化縣未使用生物特性修正的耕地質量等別為優等和良等，分別占仁化縣耕地總面積的88.75%和11.25%;空間分布上，優等耕地主要分布在中部的丹霞街道、董塘鎮，南部的周田鎮及北部的長江鎮，良等耕地主要分布在董塘鎮，如圖2（c）所示。新興縣未使用生物特性修正的耕地質量等別為優等和良等，分別占該縣耕地總面積的41.49%和58.51%;空間分布上，總體呈現出中部高四周低的分布規律，如圖3（c）所示。吳川市未使用生物特性修正的耕地質量等別為優等和良等，分別占該市耕地總面積的99.7%和0.3%;空間分布上，總體呈現出西北高東南低的分布規律，如圖4（c）所示。

3個研究區的耕地質量指數（未使用生物特性修正）和2016年度國家自然質量等指數相關性分析結果顯示：仁化縣、新興縣和吳川市兩變量的皮爾遜系數分別為0.625、0.530和0.591，p<0.001，均呈極顯著正相關，如表4所示;從圖5（b）、圖6（b）、圖7（b）來看，變量數據距離趨勢線較近且分布較為集中，分布趨勢明顯，表明未使用生物特性修正的耕地質量評價結果與2016年度國家自然質量等別之間具有良好的銜接性，等別指數的空間分布規律亦大體一致。

耕地的生物特性是有效表征耕地的質量、健康及生態安全的綜合性指標。本研究構建的評價體系中選用土壤蚯蚓數量作為表征耕地生物特性的指標。蚯蚓屬喜陰喜濕的土壤變溫動物，水分不宜過多或過少，水分過多會導致蚯蚓出現缺氧進行無氧呼吸甚至休眠，嚴重時導致死亡;水分過少會導致蚯蚓缺水無法進行正常的生命活動[8-9]。3個研究區的田間調查結果顯示，水田中的土壤蚯蚓數量偏少，同時受采樣時間、氣候等的影響，土壤蚯蚓數量指標數據穩定性不強。在測算各研究區耕地質量的過程中，若不使用以土壤蚯蚓數量表征的生物特性進行修正，即僅通過自然質量分與健康狀況系數連乘修正得到耕地質量指數，相比于使用生物特性修正的測算結果，耕地質量指數均得到一定程度的提升，并且與農用地分等結果中的國家自然質量等別之間具有較好的銜接性。

3 結論與討論

1）本研究的評價結果顯示：仁化縣、新興縣、吳川市的耕地質量等別分別集中在良等和中等、中等和低等、中等和低等，總體低于農用地分等結果中的國家自然質量等別（3個研究區耕地的國家自然質量等別分別為優等和高等，優等和高等，優等、高等和中等），在空間分布上，與國家自然質量等別均呈現一致的空間分布狀況。

2）3個研究區的耕地質量指數與農用地分等結果中的國家自然質量等指數均呈正相關（顯著水平為0.01時，相關系數分別達到0.066、0.068和0.506），未使用生物特性修正的耕地質量指數與農用地分等結果中的國家自然質量等指數均呈極顯著正相關（顯著水平為0.01時，相關系數分別達到0.625、0.530和0.591）;相比于使用生物特性修正的耕地質量評價結果，未使用生物特性修正的耕地質量評價結果與農用地分等結果中的國家自然質量等別之間具有較好的銜接性。

3）鑒于南方耕地類型多為水田的情況，建議考慮選取受土地利用類型及土壤狀況限制較小，指標存在狀態穩定，受自然條件影響較小，受耕作方式等人類活動擾動影響較小，且易獲取、可量化的生物特性指標替代土壤蚯蚓數量指標。

參考文獻：

[1] 孔祥斌.中國耕地保護生態治理內涵及實現路徑[J].中國土地科學，2020，34（12）：1-10.

[2] 辛蕓娜，范樹印，孔祥斌，等.四重質量維度下的縣域耕地質量評價方法研究[J].資源科學，2018，40（4）：737-747.

[3] 卞瑞鶴.藏糧于地藏糧于技：習近平與“十三五”國家糧食安全戰略[J].農村·農業·農民，2015（12）：24-27.

[4] 王洪波，程鋒，張中帆，等.中國耕地等別分異特性及其對耕地保護的影響[J].農業工程學報，2011，27（11）：1-8.

[5] 馬瑞明，馬仁會，韓冬梅，等.基于多層級指標的省域耕地質量評價體系構建[J].農業工程學報，2018，34（16）：249-257.

[6] 張蚌蚌，孔祥斌.立足資源安全多維度保護耕地[N].中國自然資源報，2020-04-17（3）.

[7]戴文舉，王東杰，盧瑛，等.華南地區縣域耕地質量和產能評價研究：以廣東吳川為例[J].農業資源與環境學報，2019，36（4）：419-430.

[8] 鐘麗，李佳能，李建華，等.新興縣耕地質量和耕地產能評價[J].安徽農業科學，2019，47（11）：67-74.

[9] 肖艷蘭，岳敏慧，王朋，等.蚯蚓群落結構與分布的影響因素研究進展[J].環境科學與技術，2020，43（7）：72-83.

收稿日期：2021-11-02

基金項目：國家重點研發計劃項目（2020YFD1100204）;國家自然科學基金（U1901601）。

作者簡介：黃翠婷（1986—），女，廣東廣州人，碩士，工程師，研究方向為耕地質量監測評價。

*為通信作者，E-mail：1471083721@qq.com。