自貢市農用地產能核算及其分區利用研究*

沈悅 冉清紅

1.成都師范學院史地與旅游學院西部人文研究所，四川成都

2.西南大學地理科學學院，重慶

1 引言

1.1 研究背景

隨著國家人口數量的增加和城市化率的逐年上升，對于人類生存和發展具有重要意義的土地資源合理利用問題成為大眾關注的焦點。在人地矛盾日漸突出的今天，依據土地資源的適宜性對其采取不同的利用方式，以達到最優的生產效能，是解決人地矛盾問題的一項重要舉措。中國是傳統農業大國，更是世界人口第一大國，農產品的穩定供給和充分保障是重大的戰略問題，因此，農用地的利用方式和利用效能亦成為社會關注的一個重要焦點。一方面，對某一具體區域農用地產能進行核算，可以對該區域農用地產能總量及其空間分布特征有一定的了解，為土地利用方式的宏觀調控提供基礎支撐；另一方面，計算該區域農用地產能利用強度和利用潛力，可以有針對性地提高土地利用率，實現土地集約化利用，緩解農用地數量不足所帶來的壓力。同時，對區域耕地進行產能核算，有利于對耕地進行利用分區，對實現耕地保護和動態監測及其占補平衡具有重要現實意義。

1.2 研究概況

鄖文聚等認為，農用地產能是農用地單產與其對應面積的乘積[1]。農用地產能是農用地綜合生產能力的體現。關文榮等認為，農用地綜合生產能力是指在一定地域、一定時期和一定的經濟社會條件下，各種農業資源要素綜合投入所形成的農用地生產功能，其構成包括農用地的自然生產能力、利用生產能力和經濟生產能力等[2]。《農用地產能核算技術規范》中規定：農用地產能是指在一定地域、一定時期和一定的經濟、社會、技術條件下所形成的農用地生產能力，分為農用地理論產能、可實現產能和實際產能3 個層次[3]。農用地理論產能是指一定區域內，標準耕作制度下，光溫生產潛力、氣候生產潛力等自然條件達到最好，且技術條件達到最高時指定作物所能達到的最高產量。農用地理論產能是一個理想數值，無法直接獲得。農用地可實現產能是一定區域、一定時期內，標準耕作制度下，光溫生產潛力、氣候生產潛力等自然條件正常，且技術條件所能達到時，指定作物的最高產值。在實際核算中同樣無法直接獲得農用地可實現產能的數據。農用地實際產能是指一定區域、一定時期內，指定作物已經達到的產值，其數值可通過查詢當地統計年鑒或者咨詢當地農牧業局獲得。

《農用地產能核算技術規范》(國土資源大調查專用稿)（以下簡稱《規范》）于2007年10月10日正式出臺，《規范》中詳細列出了區域農用地產能核算的技術路線和步驟，為區域農用地產能核算提供了方法和指導意見。國內關于農用地產能核算的相關研究成果也于2007 年開始出現，研究方向主要集中在農用地產能核算方法與模型研究、農用地產能核算與耕地占補平衡研究、具體區域的農用地產能核算及其相關應用研究等。目前，國外沒有關于農用地產能及其相關問題的研究，而關于農用地產能核算基礎的農用地分等定級研究成果也寥若晨星。國內關于農用地產能的研究常常基于農用地分等成果，對具體區域的農用地產能進行核算，再根據核算結果對該區域耕地占補平衡、農用地利用方向等提供建議。農用地分等是按照標準耕作制度，在自然質量條件、平均土地利用程度、平均土地經濟效益下，根據規定的方法和程序對農用地質量進行綜合評定[4]。農用地產能核算研究具有很強的實踐性，通過對具體數據的計算，能反映具體地區的農用地發展狀況。所以有不少學者以具體地區為例，對某一地區的農用地（耕地）的理論產能、可實現產能、實際產能進行了核算，并根據核算結果對核算對象地區農用地的合理保護與開發提供了數據支持和理論建議，提出了適宜核算對象地區農用地發展的新思路。近年來，由于3S 技術的發展，基于GIS 和遙感等相關軟件的輔助，對農用地產能結果進行可視化分析也逐漸成為研究熱點。

2 區域概況

自貢市位于28°55'37"～29°38'25"N、104°02'57"～105°16'11"E 之間，東臨瀘州，西接樂山，南界宜賓，北靠內江。自貢市市域面積4 381 km2，市內劃分四區兩縣，分別為自流井區、貢井區、大安區、沿灘區、榮縣和富順縣。自貢地處四川盆地南緣，以低山丘陵地形為主，平原面積十分狹小，平均海拔約570 m，西北部地形以低山為主，海拔在500～800 m，東南部地形以緩丘為主，海拔在300～400 m，整體地勢呈西北高東南低。自貢市屬亞熱帶季風性濕潤氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和干燥。全年平均降水約800 mm，季節平均降水春季（3～5月）180 mm左右、夏季（6～8月）550 mm左右、秋季（9～11月）190 mm左右、冬季（12月～次年2月）40 mm 左右，降水主要集中在夏秋季節。年均溫約18 ℃，季節平均溫度春季（3～5 月）18 ℃左右、夏季（6～8 月）27 ℃左右、秋季（9～11 月）18 ℃左右、冬季（12 月～次年2 月）10 ℃左右。2016 年，自貢市全年平均日照時數約1 100 h，無霜期為330 d 左右。自貢市境內無大型河流，流域面積在50 km2以上的河流僅40 余條，其中，自貢母親河——釜溪河屬沱江水系，為長江的二級支流。自貢市水資源總量約18億m3，地下水資源儲藏量約2 億m3，水資源總量和人均水資源擁有量均位于較低水平，屬極度缺水地區。自貢市土壤資源主要以紫色土、水稻土和黃壤為主，分別占土壤總面積的50.1%、34.6%和13.7%；新積土和黑色石灰土占比較低，僅達1.6%。從土壤質量和土地生產能力的角度來說，自貢市土壤以中產土為主，土壤自然質量等級為中等水平。

3 自貢市農用地產能核算

3.1 核算方法與技術過程

依據《規范》，首先進行農用地分等成果整理、篩選與檢驗樣本數據，將通過篩選的數據錄入表格，分別建立理論產能、可實現產能和實際產能數據庫，對理論產能、可實現產能數據庫數據進行回歸分析，分別建立線性、對數、指數3 種函數模型，比較決定系數（R2）大小，選出符合計算需要的最優模型。根據最優模型計算自貢市農用地理論單產、理論產能、可實現單產、可實現產能等數值，對計算結果進行分析，進一步計算農用地理論利用強度以及可實現利用強度。圖1為自貢市農用地產能核算技術路線圖。

3.2 數據來源

核算所需數據通過咨詢原自貢市農牧業局、自貢市國土資源局和統計局后整理獲得。農用地分等數據包括土地自然質量等指數、土地利用等指數以及土地利用等別。依據《規范》，以農用地分等二級指標區為單位，每種指定作物理論單產樣本調查的數量不少于50 個，樣點空間分布要相對均勻[3]。以自貢市內四區兩縣為二級指標區，共選取樣點數據176 個，其中，水稻63 個、玉米59個、小麥54 個，各樣點分布均勻，符合《規范》相關要求。同時，《規范》要求以每個二級指標區為單位進行分層抽樣，在所有縣內都應布設調查樣點[3]。在各二級指標區內共選取了262 個樣點，其中，水田152 個，旱地110個。農用地實際產能數據來自自貢市統計年鑒。由表1可知，自貢市2016 年耕地面積年末實有140 498 hm2，其中：水田86 618 hm2，旱地53 879 hm2。

圖1 自貢市農用地產能核算技術路線圖

圖2a、圖2b、圖3a和圖3b中，將自貢市農用地分為水田和旱地兩個二級地類，按照調查樣地的標準耕作制度和指定作物產量比系數進行理論產能和可實現產能計算。將計算結果和相應土地自然質量等指數以及土地利用等指數錄入數據庫，分別建立水田和旱地兩大地類的理論單產和可實現單產回歸分析模型。分別建立線性、指數和對數三種函數關系式，對三種函數關系模型進行比選分析，選出決定系數（R2）最大的函數關系式作為自貢市農用地單產核算的數學模型。

3.3.1 理論單產

經過計算和檢驗，線性、指數和對數模型均符合理論統計和計算要求。以二級地類水田為樣本得出的三種模型的決定系數（R2） 分別為0.992 2（線性）、0.960 5（指數）和0.985 2（對數）；以二級地類旱地為樣本得出的三種模型的決定系數（R2）分別為：0.986 9（線性）、0.962 3（指數）和0.967 3（對數）。結合擬合曲線以及計算要求，認為線性模型最符合實際需要，故選用線性模型進行自貢市農用地理論產能核算。以線性模型進行核算的基本公式是：

其中，yi'代表第i個單元標準理論單產值，Ri代表第i個分等單元土地的自然質量等指數，a、b是回歸系數值。運用經過回歸分析所得的線性模型，將不同土地自然質量等指數帶入（1）式，可獲得相應土地等級下的理論單產數值。

3.3.2 可實現單產

經過計算和檢驗，線性、指數和對數模型均符合可實現單產統計和計算要求。以二級地類水田為樣本得出的三種模型的決定系數（R2）分別為0.995 2（線性）、0.980 4（指數）和0.933 8（對數）；二級地類旱地為樣本得出的三種模型的決定系數（R2）分別為：0.993 2（線性）、0.986 9（指數）和0.913 4（對數）。結合擬合曲線以及計算要求，同樣認為線性模型最符合計算需要，故選用線性模型進行自貢市農用地可實現產能核算。以線性模型進行核算的基本公式是：

表1 2016年自貢市各二級指標區耕地面積匯總 （單位：hm2）

圖2 自貢市農用地理論單產核算模型擬合曲線圖

圖3 自貢市農用地可實現單產核算模型擬合曲線圖

其中，yi'代表第i個單元標準理論單產值，Yi代表第i個分等單元土地的利用等指數，c、d 是回歸系數值。運用經過回歸分析所得的線性模型，將不同土地利用等指數帶入（2）式，可獲得相應土地等級下的可實現單產數值。

通過模型比選，得出以水田和旱地為二級地類的自貢市理論單產、可實現單產數學模型（表2）。

表2 不同地類的理論單產及可實現單產數學模型

3.4 產能核算

3.4.1 理論產能

農用地理論產能數值為對應土地自然質量等指數下理論單產與其相應農用地面積的乘積。用公式表示為：

其中，WFi代表第i 個分等單元農用地理論產能，YFi代表第i個分等單元農用地理論單產，Si代表第i個分等單元耕地面積。將理論單產計算得出的數值及相應土地等級下的耕地面積帶入（3）式，可得不同農用地等級下的理論產能數值。

3.4.2 可實現產能

農用地可實現產能數值為對應土地利用等指數下可實現單產與其相應農用地面積的乘積。用公示表示為：

其中，WPi代表第i 個分等單元農用地可實現產能，YPi代表第i個分等單元農用地可實現單產，Si代表第i個分等單元耕地面積。將可實現單產計算得出的數值及相應土地等級下的耕地面積帶入（4）式，可得不同農用地等級下的可實現產能數值。

3.4.3 實際產能

通過查閱自貢市及其各區（縣）統計年鑒，得出了2016 年自貢市各區（縣）農用地面積、實際單產和實際產能數據。表3 中，2016 年，自貢市農用地總面積為217 114 hm2，農用地實際單產為6 201 kg/hm2，實際產能為1 346 399 t。

3.5 計算結果分析

經過核算與統計，得出自貢市各區縣農用地理論單產、理論產能、可實現單產、可實現產能、實際單產和實際產能數據。結果匯總如表4所示。表4中，各二級指標區中，兩縣（榮縣、富順縣）的耕地面積遠大于四區（自流井區、貢井區、大安區、沿灘區）。其中，榮縣耕地面積最大，為72 613 hm2；自流井區耕地面積最小，為5 036 hm2。兩地耕地面積差異較大，榮縣耕地面積約為自流井區耕地面積的14.42倍。大安區理論單產、可實現單產以及實際單產在6 個二級指標區中均為最低，分別為 10 222 kg/hm2、7 888 kg/hm2和 5 331 kg/hm2。富順縣理論單產、可實現單產以及實際單產在6 個二級指標區中均為最高，分別為12 313 kg/hm2、10 037 kg/hm2和7 156 kg/hm2。自流井區由于農用地面積遠低于其他5個二級指標區，其理論產能、可實現產能和實際產能最低，分別為：54 457 t、42 648 t 和27 801 t。富順縣農用地面積在6 個二級指標區中排名第二，其理論產能、可實現產能和實際產能最高，分別為：872 113 t、710923 t和506 832 t。

表3 2016年自貢市農用地實際單產與產能數據

表4 自貢市農用地綜合產能統計

4 結論與討論

通過對自貢市四區兩縣共6個二級指標區農用地產能的核算，基本摸清了自貢市全域農用地產能總量及其空間分布特征。核算結果顯示，自貢市土地自然質量等指數和利用指數與相應的理論產能、可實現產能及實際產能呈正相關，符合客觀規律。說明以農用地分等為基礎進行產能核算的方法是可行的。以自貢市內6個二級行政區劃作為指標區分別計算理論單產、可實現單產和實際單產，可將得出的具體數值進行比較分析。圖4 中，6 個二級指標區理論單產、可實現單產和實際單產數值呈正相關。由大到小分別是富順縣、沿灘區、榮縣、自流井區、貢井區和大安區。富順縣位于自貢東南部，縣域內海拔和相對高差較低，地形較平緩，且富順縣年降水量、日照時數和無霜期天數均高于市平均水平，農業生產自然條件較好。

通過對六個二級行政區理論產能、可實現產能和實際產能的對比分析，可知各二級指標區3種產能數值亦呈正相關。其產能數據由大到小分別是富順縣、榮縣、沿灘區、貢井區、大安區和自流井區。由圖5可直觀地看出富順縣的理論產能、可實現產能和實際產能均最高，而自流井區三項產能數值均最低。農用地產能是關于耕地面積和單產的函數，耕地面積的多少對區域農用地產能的大小有著直接的關系。富順縣的耕地面積遠高于自流井區，所以在產能數值上，兩個區域有著很大的差距。這也從一個側面反映出國家設置1.2 億hm2耕地紅線，以保障糧食安全的合理性和必要性。

通過對自貢市各二級行政區農用地理論單產、可實現單產和實際單產的核算，還可以將各二級行政區農用地利用強度和利用潛力進行對比分析。農用地理論產能利用強度反映農業科技利用的水平，農用地可實現產能利用強度反映目前農用地可實現生產能力的發揮程度。農用地理論產能利用潛力反映的是農用地遠景生產潛力或區域科技開發的潛力，可實現產能利用潛力反映土地利用或經營管理的生產潛力[5]。通過對利用強度和利用潛力的分析，可以從側面反映出區域農用地利用現狀，并為區域宏觀土地調控和土地利用方向提出建議。區域農用地理論產能利用強度為區域可實現單產與理論單產的比值；可實現產能利用強度是區域實際單產與可實現單產的比值。區域農用地理論產能利用潛力為理論單產與可實現單產的差值，可實現產能利用潛力是可實現單產與實際單產的差值。

4.1 農用地產能利用強度

由圖6可知，自貢市各二級行政區劃農用地理論產能利用強度和可實現產能利用強度差異不大，各二級行政區劃農用地理論產能利用強度均高于可實現產能利用強度。理論產能利用強度最高為富順縣，達81.52%；最低為大安區，為76.83%；可實現產能利用強度最高為富順縣，為71.29%；最低為自流井區，僅62.95%。

4.2 農用地產能利用潛力

圖7 中，自貢市各二級行政區劃理論產能利用潛力變化幅度相差不大，相比之下，可實現產能利用潛力的變化幅度高于理論產能利用潛力。沿灘區的理論和可實現產能利用潛力差值最大，為827 kg/hm2，大安區差值最小，僅34 kg/hm2。總體來說，自貢市各二級行政區劃的可實現產能利用潛力均高于理論產能利用潛力。榮縣農用地的理論產能利用潛力最大，為2 473 kg/hm2；富順縣最小，為2 276 kg/hm2。沿灘區農用地可實現產能利用潛力最大，為3 145 kg/hm2；大安區最小，為2 367 kg/hm2。

圖4 自貢市各二級指標區單產對比圖

圖5 自貢市各二級指標區產能對比圖

圖6 各二級指標區產能利用強度對比

圖7 各二級指標區產能利用潛力對比

通過對自貢市各二級指標區農用地理論產能、可實現產能、實際產能和利用強度、利用潛力等數值的計算與分析，可以知道各二級行政區農用地產能總量及其空間分布的基本特征，為各區縣土地利用方式的宏觀調控提供基礎支撐；同時，通過計算該區域農用地利用強度和利用潛力，有利于實現有針對性地提高土地利用率，達到土地集約化利用的目的，緩解農用地面積不足所帶來的壓力。

5 自貢市農用地分區利用建議

5.1 自貢市農用地分區

圖8中，各區縣農用地產能數值與其實際面積呈正相關，且榮縣、富順縣兩縣的產能數值明顯大于自流井區、貢井區、大安區和沿灘區四區。根據自貢市農用地產能核算得出的相關數值，結合各區縣的農用地質量等級等發展現狀，可以為自貢市農用地分區利用提出更具針對性的建議。利用ArcGis 軟件將核算所得的單產進行可視化分析：在ArcMap 操作界面中導入自貢市行政區劃矢量圖，打開矢量圖屬性表，通過連接外部Excel 表格的方式將自貢市各區縣農用地理論單產、可實現單產和實際單產數值賦予至屬性表中。再通過屬性值的重分類，運用自然間斷點分級法將三類單產數據分成高、中、低三類，選取一種配色方案將三類單產數值進行分類顯示。圖9、10 和11 分別為自貢市農用地理論單產分級圖、可實現單產分級圖和實際單產分級圖。

5.2 自貢市農用地分區利用

運用自然間斷點分級法，將自貢市農用地產能理論利用潛力和可實現利用潛力分為5級，分別得出自貢市農用地理論產能利用潛力分布圖（圖12）、自貢市農用地可實現產能利用潛力分布圖（圖13）。由低到高分別為第一級 （＜2 000 kg/hm2）、第二級 （2 000～2 300 kg/hm2）、第三級 （2 300～2 600 kg/hm2）、第四級（2 300～2 900 kg/hm2） 和第五級 （2 900～3 200 kg/hm2）。

從理論產能利用潛力來看，榮縣和貢井區處于較高水平，富順縣處于較低水平；從可實現產能利用潛力的角度來看，自流井區和沿灘區處于較高水平，而大安區處于較低水平。將自貢市農用地按理論單產、可實現單產和實際單產進行分級，分為低產區、中產區和高產區，根據不同產區的農用地利用情況針對性地對其給出建議。

5.2.1 高產區

從理論單產、可實現單產和實際單產的角度來看，屬于相對高產區的均只有富順縣。富順縣耕地面積為50 803 hm2，實有面積在四區兩縣中最高，占行政區面積的33.87%，其理論單產、可實現單產和實際單產均處于高等水平，理論產能利用潛力最弱，可實現產能利用潛力中等偏上。富順縣年均溫、年降水量均高于全市平均水平，水熱組合狀況良好，土壤質量在全市范圍內屬較高水平，土壤自然產能較高。富順縣農用地綜合單產和綜合產能數值均位于全市第一，利用強度較高，利用潛力相對較低。因此，要特別注意富順縣農用地的集約化利用，采用合理的耕作方法，保持土壤肥力，以達到長時間尺度上生產效能的穩步提高。同時，相關單位應對高產區農用地采取一定的保護措施，劃定專門農田保護區，嚴格控制高產區耕地轉為非耕地，對基本農田采取必要的保護制度。

5.2.2 中產區

從理論單產的角度分析，榮縣和自流井區為中等產區；從可實現單產來說，榮縣、自流井區和沿灘區均屬于相對中等產區；而從實際單產的角度來講，僅有自流井區屬于中等產區。自流井區是自貢市中心區、全市政治、經濟、文化中心，也是市黨、政、軍機關所在地。自流井區行政面積為四區兩縣中最小，僅15 294 hm2，其中，耕地面積僅3 750 hm2，占行政區總面積的24.52%，耕地占比數值亦為全市最低。農用地產能核算的第一影響要素是耕地面積的大小，因此，自流井區農用地綜合產能數值遠低于其他地區。而從單產的角度來分析，自流井區農用地均不算最低。通過分析，自流井區農用地可實現利用潛力相對較高，反映出其近景生產潛力較高。沿灘區耕地占比為自貢市最高，為36.84%，農用地綜合產能數據也較高，從綜合單產來看，其理論、可實現和實際單產數值均僅次于富順縣，處于中等水平，理論產能利用潛力中等偏下，可實現產能利用潛力位于高水平。對于中產區農用地來說，應在保持其現有生產能力的前提下穩步提升其后續生產能力，采用科學的方法，對各區農用地適宜性進行評價，采取各自最適宜的方法進行利用。

圖8 自貢市各區縣農用地產能對比圖

圖9 自貢市農用地理論單產分級圖

圖10 自貢市農用地可實現單產分級圖

圖11 自貢市農用地實際單產分級圖

圖12 自貢市農用地理論產能利用潛力分布圖

圖13 自貢市農用地可實現產能利用潛力分布圖

5.2.3 低產區

從理論單產的角度來說，大安區、貢井區和自流井區為相對低產區；從可實現單產的角度來說，大安區和貢井區亦為低產區；而從實際單產的角度來講，榮縣、大安區、貢井區和自流井區相對較高。綜合三種單產，貢井區和大安區均為相對低產的區域。貢井區位于自貢市中部，全區行政面積為41 000 hm2，相對較低，其中，耕地占比為35.68%，相對較高。大安區耕地占比為35.41%，在自貢市域范圍內屬中等偏上水平，其理論單產、可實現單產和實際單產均位于低水平，而理論產能利用潛力中等，可實現產能利用潛力亦為低水平；其實際單產數值低于全市平均水平870 kg/hm2，農用地理論和可實現產能利用潛力水平亦相對較低。總體來說，大安區農用地質量水平和生產能力有待提高。對于低產區，應著力提升其農用地自然生產力水平，采用傳統與現代相結合的方式，在不破壞農用地及其周圍環境自然生態和諧的情況下，適當采用人工培肥的方式，通過施用自然或人工有機肥、秸稈還田等措施，提升土壤自然肥力，有針對性地提升農用地自然質量等級。同時，在改善低產區農用地自然質量等級的基礎上對耕地進行開發利用，著力提升其生產能力和水平。