占補平衡項目對千陽縣新增耕地等別和糧食產能的影響*

何振嘉，范王濤，杜宜春

(陜西省土地工程建設集團有限責任公司，西安市，710075)

0 引言

我國土地資源眾多，地質類型豐富，但耕地面積總量和人均耕地面積較少，部分區域對土地開發利用程度不夠，優質耕地資源保存量逐年下降，尤其是在耕地后備資源儲量嚴重不足的背景下，12 000 khm2耕地紅線目標面臨的壓力也越來越大[1-2]。另外，伴隨著工業化和城鎮化進程，農業從業人員數量急劇減少，產生了大量耕地撂荒和棄荒現象，嚴重威脅我國糧食安全[3-5]。耕地占補平衡項目是國家為保障耕地總體數量和質量不降低而提出的一項耕地保護政策，主要為非農業建設用地經批準占用耕地后，占用單位要負責開墾所占耕地的數量與質量相當的耕地，如不具備開墾條件或者新開墾的耕地不符合要求的，則應當按照當地的規定來繳納耕地開墾費，專款用于開墾新的耕地[6-8]。耕地占補平衡項目是通過土地平整、水利設施配套、道路工程以及生態環境保持等工程措施有效補充耕地數量、提高耕地質量的行為，耕地占補平衡制度的施行有效遏制了耕地快速減少趨勢，保護耕地紅線，維護國家糧食安全[9-10]。耕地占補平衡在有效促進區域經濟和社會效益提高的同時，對糧食產能的生態系統服務功能產生影響。在新形勢下，由于后備資源數量急劇減小、地塊分散程度越來越廣，對耕地占補平衡的要求也越來越高，大部分平原縣區后備資源已枯竭，千陽縣由于其特殊的地理位置和環境特征，具有相對較大的開發潛力。耕地占補平衡的實施對有效提高區域耕地質量、數量和耕種條件具有顯著的優勢，能在極大程度上提高實施區域的耕地等別，而耕地等別最直觀的反映即糧食產能。大量學者對耕地數量變化[11-12]、耕地資源變化[13-14]以及耕地質量變化[15-17]引起糧食產能方面的變化進行了一些探討，且相關研究主要集中于平原地區，由于平原地區的后備資源數量已不足以支撐區域內發展需求，而臺塬丘陵區占補平衡項目實施難度雖然較大，但卻具備一定數量的可開發后備資源。因此，千陽縣耕地占補平衡項目的開展，對于有效補充耕地數量、提升耕地質量，實現耕地總量動態平衡作用顯著。目前對于臺塬丘陵區耕地占補平衡條件下新增耕地等別引起的糧食產能變化情況相關研究很少，尤其在基于一段時期內占補平衡項目對糧食產能影響的連續性研究尚未見到，對于占補平衡項目實施引起的新增耕地等別和糧食產能變化影響研究仍屬于一個較為新穎的研究方向，因此，基于占補平衡項目實施引起的新增耕地等別和糧食產能方面的研究對于完善耕地占補平衡政策、提升糧食綜合生產能力以及保障國家糧食安全具有重要的指導作用和現實意義。本文以典型的臺塬丘陵區寶雞市千陽縣為研究對象，以冬小麥為基準作物，以冬小麥和春玉米作為指定作物，對2016—2018年實施的耕地占補平衡項目新增耕地等別和糧食產能進行準確測算，分析了耕地占補平衡項目對新增耕地等別和糧食產能的綜合影響，以期通過該項研究對加強區域內耕地占補平衡項目耕地保護、提高耕地等別和糧食產能水平等提供借鑒。

1 研究對象

千陽縣位于陜西省寶雞市西北部，地處渭北臺塬西部丘陵溝壑區，地形復雜多樣，總面積996.46 km2，地理坐標介于北緯34°34′34″～34°56′56″，東經106°56′15″～107°22′31″之間。千陽縣總人口13.37萬，城鎮化率達到41.06%，人均生產總值4.75萬元。千陽縣氣候屬溫帶大陸性季風區半濕潤氣候，多年平均氣溫在8.7 ℃～11.8 ℃之間，年平均降雨量627.4 mm。地形位為臺塬丘陵溝壑區，耕地區域較為分散，境內海拔710～1 545.5 m，北部海拔較高(占全縣總面積21.5%)，南部海拔較低(占全縣總面積78.5%)。耕地總面積236.52 km2，人均耕地面積0.02 hm2，主要種植玉米、小麥等。據測定耕作層有機質含量平均為1.22%，全氮含量0.094%，全磷含量0.183%，全鉀含量2.07%。堿解氮平均含量57.6 mg/kg， 速效磷平均含量11.1 mg/kg，速效鉀平均含量 163 mg/kg。研究區有千河橫貫東西，水資源較為豐富，年徑流量達3.89億m3，水域面積 3 000 hm2，地下水總儲量6 155萬m3。研究區交通便利，水利條件較優越，發展高效農業前景廣闊。2016—2018年間，千陽縣實施并竣工的耕地占補平衡土地整治項目共有36個，整治總面積636.35 hm2，新增耕地588.73 hm2，其中水澆地472.68 hm2，旱地116.05 hm2。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

社會經濟數據：千陽縣農業農村局、千陽縣統計局提供的農業資料年度報表數據。土地利用現狀數據：千陽縣自然資源局提供的基于全國第二次土地調查土地利用調查結果的現狀圖、地形圖、等高圖、土壤類型圖以及千陽縣農用地自然質量等別圖(比例尺1∶1 0000)等。千陽縣2016—2018年度完成的耕地質量等別補充完善成果，包括圖件、數據庫、表冊和報告等。項目數據資料：由千陽縣自然資源局提供的千陽縣農村土地整治監管系統中獲取。遙感影像數據：利用Google Earth軟件并結合地理空間數據云提供的數字高程模型(http://www.gscloud.cn/)獲取研究區遙感影像數據、多年歷史影像資料。氣象數據：國家氣象科學數據共享服務平臺提供氣象數據(http://data.cma.cn/)。土壤數據：通過中國土壤數據庫查詢研究區土壤理化性質(http://vdb3.soil.csdb.cn/)。另外，通過結合奧維互動地圖實地調查獲取土地利用現狀和作物種植結構等調查數據。

2.2 研究方法

千陽縣耕地資源中優勢高產耕地面積較小，后備資源整體情況不佳，數量較小且質量較差，由于耕地開墾成本較高，研究區經濟效益并不顯著。為緩解人地矛盾，通過耕地占補平衡項目有效增加耕地數量以及提高耕地質量，其核心在于所創造新增耕地糧食產能的增加，因此本文選取千陽縣2016—2018年耕地占補平衡項目新增耕地作為研究對象，通過對新增耕地等別和糧食產能進行準確測算，并分析耕地占補平衡項目對新增耕地等別和糧食產能的綜合影響。為綜合考慮耕地占補平衡項目對糧食產能的影響，首先要對項目區基準作物、指定作物以及標準耕作制度進行確定。基準作物是指理論標準糧的折算基準，是項目區周圍一定區域內比較普遍的主要糧食作物。參照《陜西省耕地質量等別年度更新評價分析報告》，項目區基準作物為冬小麥。指定作物是指行政區所屬耕作區標準耕作制度中所涉及的作物，采用的指定作物為春玉米和冬小麥。標準耕作制度是指在當前的社會經濟、生產條件和技術水平下，有利于生產或最大限度滿足發揮當地生產潛力，并已為當地普遍采納的農作方式。本研究中耕作制度復種類型為二年三熟，主要作物為冬小麥和春玉米。因此，本文以千陽縣主要作物春玉米和冬小麥作為量化標準來評價千陽縣耕地占補平衡新增耕地的等別及糧食產能情況。耕地質量等別是基于區域資源條件考慮區域的農業生產最大潛力而制定的標準，主要指耕地在進行農業生產活動時，耕地對農作物的適宜性、耕地地力、耕地利用后經濟效益的多少和耕地環境是否被污染4個方面的綜合評定結果，通過耕地質量等級調查與評定工作，將耕地評定為15個質量等別，1等耕地質量最好，15等最差。新增耕地等別主要包含新增耕地自然等、利用等以及經濟等3個方面。千陽縣屬于黃土高原區—渭北隴東黃土旱塬區，耕地質量評定分等因素指標主要為有效土層厚度、土壤剖面構型、土壤有機質含量、地形坡度、灌溉保證率、土壤侵蝕程度等6項，表1為千陽縣春玉米和冬小麥分等因素和各自權重及其自然質量分記分依據。

表1 千陽縣指定作物分等因素相關參數Tab. 1 Parameters related to designated crop classification factors in Qianyang County

2.2.1 新增耕地等別計算

1) 新增耕地自然質量分計算公式[18]

(1)

式中:CL i j——第i個分等單元的第j種指定作物的農用地自然質量分；

Wk——第k個分等因素的權重，詳見表1；

fijk——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]，分值范圍詳見表1；

m——分等因素指標數量，本文中為6。

新增耕地自然質量等指數計算公式

Ri j=ai j×CL i j×βj

(2)

式中:Rij——第i個分等單元第j種指定作物的自然等指數；

αi j——第i個分等單元第j種作物的生產潛力指數，耕地有灌溉條件時采用光溫生產潛力指數，耕地無灌溉條件時采用氣候生產潛力指數，其中春玉米光溫生產潛力指數為2 346，氣候生產潛力指數為1 968；冬小麥光溫生產潛力指數為1 077，氣候生產潛力指數為784；

βj——第j種作物的產量比系數。千陽縣指定作物春玉米和冬小麥產量比系數均為1。

國家級自然質量等=ROUND{[16-(Rij+200.01)/400]，0}

2) 土地利用系數確定。耕地利用等指數分指定作物計算

Yi j=Ri j×KLj

(3)

式中:Yi j——第i個分等單元第j種指定作物的利用等指數；

KLj——評價單元所在等值區第j種指定作物土地利用系數；經查看千陽縣耕地質量評定數據庫，項目區周邊冬小麥、夏玉米土地利用系數分別為0.581 6、0.624 5。

按照千陽縣的標準耕作制度，其熟制為“二年三熟”，耕地利用等指數

(4)

式中:Yi——第i個分等評價單元耕地利用等指數。

國家級利用等=ROUND{[16-(Yi j+100.01)/2Yi=∑Yi j/200]，0}

3) 計算土地經濟系數。耕地經濟等指數分指定作物計算

Ci j=Yi j×KC j

(5)

式中:Ci j——第i個分等評價單元第j種指定作物的經濟等指數；

KCj——評價單元所在等值區的第j種指定作物的土地經濟系數，經查看千陽縣耕地質量評定數據庫，項目區周邊冬小麥、夏玉米土地經濟系數分別為0.651 7、0.727 5。

按照千陽縣的標準耕作制度，其熟制為“二年三熟”，耕地經濟等指數

(6)

式中:Gi——第i個分等評價單元耕地經濟等指數；

Gi j——第i個分等評價單元內第j種經濟作物經濟等指數，由公式(5)計算可得。

國家級經濟等=ROUND{[16-(Gi+100.01)/200]，0}

2.2.2 糧食產能計算

糧食產能計算[19]公式如式(7)所示。

糧食產能=新增耕地面積×(D-新增耕地平均質量等別)×15×100 kg

(7)

式中:D——產能計算常數，D≤16(當產能為0時，D=16)。

新增耕地平均質量等別計算公式

(8)

式中:K——項目區內耕地平均質量等別；

n——項目區內核定單元總個數；

Ki——第i個核定單元的耕地質量利用等別；

Si——第i個核定單元的耕地面積。

2.3 數據分析

采用Excel 2007處理數據，對相關試驗數據進行Pearson相關檢驗，當顯著性低于0.05時，認為存在顯著相關關系。

3 結果分析

3.1 2016—2018年占補平衡項目對耕地等別的影響

本文采取“因素法”對項目新增耕地等別進行評價，采取的評價方式嚴格按照《農用地質量分等規程》進行評價因素指標體系和評價系數沿用耕地質量等級補充完善成果工作中采用的參數，通過對2016—2018年千陽縣補平衡項目結果進行加權求和分別得到新增耕地國家級自然等指數、利用等指數、經濟等指數計算結果，詳見表2。整體來看，2016—2018年在千陽縣實施占補平衡項目新增耕地總面積為588.73 hm2，其中水澆地472.68 hm2，旱地116.05 hm2，新增耕地平均等別范圍在10～12等之間。根據千陽縣耕地質量等別年度更新評價成果，千陽縣項目區周邊耕地質量國家級自然等別13等，國家級利用等別13等，國家級經濟等別12等，平均等別為13等，因此可以看出，占補平衡項目的實施可以顯著提高新增耕地等別。受后備資源儲量逐漸枯竭和項目實施難度不斷加大等因素影響，由2016—2018年實施占補平衡項目創造的新增耕地面積呈遞減趨勢，且新增水澆地面積逐年降低，而新增旱地面積則逐年增大。此外，可以看到的是，新增耕地地類對耕地等別具有較大的影響，水澆地面積占比與新增耕地等別呈顯著的正相關關系。

表2 千陽縣2016—2018年占補平衡項目國家級自然等指數、利用等指數、經濟等指數計算結果Tab. 2 Calculation results of national-level naturalcropland, utilization cropland, economic cropland of Qianyang County in 2016—2018

另外通過分析可知，通過占補平衡項目實現的新增耕地平均耕地等別為10～12等，而千陽縣耕地平均等別為13等，通過占補平衡項目的實施，使原有未利用地耕地等別提高了1～3個等別，這主要是由于占補平衡項目的實施，會有大量的資金和技術等投入到新增耕地建設中，原有的土壤條件、水源條件以及其他生產條件均能得到很大的改善，形成了良好的耕地基礎，并通過完成項目的鎮、村移交等工作，明確權屬和后期管護責任，促進了土地所有人對新增耕地的重視程度，能有效影響其增加對耕地的投入和集約經營，避免出現撂荒現象，因此，新增耕地等別在項目完成時會得到顯著提高。而隨著新增耕地畝均投資的增加，新增耕地在土壤地力條件、水利配套、交通狀況以及生態環境保持等方面的水平也隨之提高，則表現出更優勢的耕地等別水平。此外，研究表明[20-21]，通過占補平衡項目實施，對新增耕地進行了土壤翻耕、土壤培肥等措施以熟化土壤，水利設施完善和交通條件得到保障，能顯著促進耕地質量的提高，且隨著占補平衡實施年限的延長，土壤理化特性和生物性特性均會顯著改善，土壤抗蝕性能也可得到顯著提高。

3.2 2016—2018年占補平衡項目對糧食產能的影響

表3為2016—2018年千陽縣內糧食產能變化情況，可以看出，糧食產能受耕地面積和耕地等別影響較大。2016—2018年耕地占卜平衡項目實現的耕地面積分別為361.24 hm2、103.73 hm2以及123.77 hm2，糧食產能分別為3 189.12 t、883.69 t以及741.84 t，糧食產能隨新增耕地面積的增大而增大，但表現為逐年降低趨勢。2016年項目新增耕地面積較2017年高出248.56%，糧食產能較2017年高出260.89%；與2017年項目相比，2018年項目耕地面積增加了19.31%，糧食產能缺減少了16.05%，這主要是由于2017年項目水澆地面積較大，新增耕地平均等別較高，因此雖然創造的新增耕地面積小于2018年，但實現的糧食產能卻大于2017年，可以看出，糧食產能與新增耕地平均等別呈顯著的正相關關系。此外，水澆地項目的糧食產能顯著高于旱地項目的糧食產能，2016—2018年3年內，占補平衡項目實現的水澆地面積為472.68 hm2，對應實現的產能為4 161.66 t，而旱地面積為116.05 hm2，對應產能為652.99 t，分析可知，水澆地以占總新增耕地80.29%的面積，創造了占比為86.44%的總糧食產能。

表3 不同年份糧食產能變化Tab. 3 Changes in grain production capacity in different years

表4為2016—2018年千陽縣內糧食產能統計情況，可以看出，2016—2018年實施占補平衡項目的個數分別為27個、3個和6個，標準差先增大后減小，2017年實施的3個項目產能間差異最大，而2018年實施的6個項目的產能間差異最小。2016年、2017年及2018年間糧食產能有50%的數值分別位于6.00～17.50 t、90.57～221.15 t以及87.88～103.11 t之間，2016年項目糧食產能平均值最小，2017年項目糧食產能平均值最高，說明2016年項目平均單個項目實施面積最小，2017年項目平均單個項目實施面積最大；而糧食產能有25%的最大數值分別位于166.13～500.20 t、601.54～601.54 t以及196.13～256.69 t之間，2016年產能波動范圍最大，2017年產能波動范圍最小。

表4 2016—2018年糧食產能統計表Tab. 4 Statistical table of grain production capacity from 2016 to 2018

3.3 糧食產能空間格局變化

耕地所處位置、自然條件、水利設施以及道路狀況等對糧食產能有很大影響。千陽縣為典型的臺塬丘陵溝壑區域，整體地勢為北高南低，東北部區域溝壑縱橫，山嶺起伏，丘陵連綿，臺原殘碎，地勢起伏變化明顯，水熱條件較差，且交通條件和灌溉條件不便；西南部地區較為平坦，自然條件及農業生產條件較為優越，全縣共有7個鄉鎮，2016—2018年，除去縣域東北方向高崖鎮由于地勢陡峭、坡度較大且涉及林地范圍實施占補平衡項目較少，在其他鄉鎮均有項目實施。

表5為糧食產能空間分布變化統計情況，可以看出，地形條件對耕地占補配合項目的實施以及糧食產能影響最為顯著，2016—2018年每年都實施耕地占補平衡項目的鄉鎮為草碧鎮、城關鎮和張家塬鎮，實施規模530.84 hm2，占全縣實施總規模的90.16%，創造糧食產能4 357.06 t，占全縣糧食產能的90.49%。這是由于草碧鎮和城關鎮海拔較低、地勢較為平坦，氣候條件較好，且水利設施及道路條件較為完善，一方面耕地占補平衡項目可行性論證較為合理，另一方面，在此區域實施項目能顯著提高耕地等別，有利于作物增產，能充分調動農業種植積極性，對減少耕地撂荒現象效果顯著。城關鎮由于地處縣城城區范圍內，具備可開發條件的后備資源數量有限，因此，雖然城關鎮范圍內地形條件、水熱狀況、農業生產條件和道路條件均較為優越，但占補平衡項目數量和糧食產能逐年減小。而相對位置越偏遠、地形條件越差，則實施占補平衡項目的數量和質量均有很大程度的降低，南寨鎮、水溝鎮及崔家頭鎮新增耕地數量僅占總規模的10.17%，糧食產能僅占總產能的9.50%。

表5 糧食產能空間分布變化統計表(2016—2018)Tab. 5 Statistical table of spatial distribution changes of grain production capacity (2016—2018)

3.4 占補平衡項目對糧食產能的影響

表6為2016—2018年千陽縣內耕地占補平衡項目與千陽縣耕地總量糧食產能比較情況，可以看出，連續耕地占補平衡項目實現新增耕地總量為588.73 hm2，而千陽縣耕地面積總量為23 652 hm2，耕地占補平衡項目面積占千陽縣耕地總面積的24.89%，經過占補平衡項目創造的新增耕地糧食產能為1 625.53 t，千陽縣耕地糧食產能提高值為5 273.43 t，耕地占補平衡項目新增糧食產能占千陽縣耕地糧食產能的30.82%。

從2016—2018年，耕地占補平衡項目的實施，以新增24.89%的耕地占有量創造了30.82%的新增糧食產能，說明通過耕地占補平衡項目的實施能顯著提高耕地糧食產能。

表6 2016—2018年糧食產能比較Tab. 6 Comparison of grain production capacity from 2016 to 2018

4 結論

本文以冬小麥和春玉米為量化標準，對典型的臺塬區千陽縣2016—2018年占補平衡新增耕地及糧食產能變化情況以及糧食產能空間格局變化進行分析。

1) 2016—2018年占補平衡項目新增耕地平均等別范圍在10～12等之間，較千陽縣平均耕地等別提升了1～3個等別。項目的實施可以顯著提高新增耕地等別，且水澆地面積占比與新增耕地等別呈顯著的正相關關系。

2) 糧食產能與新增耕地面積及新增耕地平均等別呈顯著的正相關關系，2016年、2017年及2018年糧食產能有50%的數值分別位于6.00～17.50 t、90.57～221.15 t以及87.88～103.11 t之間，2016年項目新增耕地面積較2017年高出248.56%，糧食產能較2017年高出260.89%；與2017年項目相比，2018年項目耕地面積增加了19.31%，糧食產能缺減少了16.05%，這主要是由于2017年項目水澆地面積較大，新增耕地平均等別較高所導致。2016—2018年占補平衡項目實現的水澆地面積為472.68 hm2，對應實現的產能為4 161.66 t，而旱地面積為116.05 hm2，對應產能為652.99 t，可以看出，水澆地以占總新增耕地80.29%的面積，創造了占比為86.44%的總糧食產能。

3) 糧食產能受耕地所處位置、自然條件、水利設施以及道路狀況等影響較大，地勢較為平坦，氣候條件較好，且水利設施及道路條件較為完善的區域糧食產能越大，2016—2018年間草碧鎮、張家塬鎮及城關鎮實現新增耕地和糧食產能分別占全縣的90.16%和90.49%。而相對位置越偏遠、地形條件越差，則實施占補平衡項目的數量和質量均有很大程度的降低，南寨鎮、水溝鎮及崔家頭鎮新增耕地數量僅占總規模的10.17%，糧食產能僅占總產能的9.50%。

4) 從2016—2018年，耕地占補平衡項目的實施，以24.89%的新增耕地占有量創造了30.82%的新增糧食產能，說明通過耕地占補平衡項目的實施能顯著提高耕地糧食產能。