基于“質量-風險”的干旱區休耕空間布局及補償策略

曾慶敏，王雨蓉，王 晶，陳利根，黃金升，劉新平

?土地保障與生態安全?

基于“質量-風險”的干旱區休耕空間布局及補償策略

曾慶敏1，王雨蓉2，王 晶3，陳利根1※，黃金升4，劉新平5

（1. 南京農業大學公共管理學院，南京 210095；2. 上海市農業科學院農業科技信息研究所，上海 201403；3. 西北農林科技大學經濟管理學院，楊凌 712100；4. 安徽工業大學商學院，馬鞍山 243002；5. 新疆農業大學管理學院，烏魯木齊 830052）

構建節水型休耕生態補償機制是干旱地區農業可持續發展的必然選擇，探討符合干旱地區休耕地的空間布局方法是提高休耕生態補償效率的關鍵。該研究以新疆開都-孔雀河流域為例，從土壤理化屬性和耕作便利條件兩方面建立耕地質量評價指標體系，利用綜合評估法評估流域內耕地質量狀況；基于MEDALUS-ESAs模型框架，從土壤、氣候、植被和土地利用與管理4個方面評估全流域的土地退化風險；綜合考慮耕地質量和土地退化風險，利用Z-score方法確定休耕空間布局，并提出不同分區的休耕補償策略。結果表明：1）開都-孔雀河流域耕地質量“總體良好，局部較差”，土地退化風險呈現“北低南高”的空間分布格局；2）流域內優先休耕區內耕地面積為67 814.60 hm2，次優先休耕區的耕地面積為71 784.94 hm2，限制休耕區內耕地面積為80 576.89 hm2，禁止休耕區內耕地面積為107 358.03 hm2；3）優先休耕區耕地的約束條件為耕地質量，可將休耕與耕地質量提升相結合，實施中長期休耕，依據農業收益損失和土地改良成本確定休耕補償標準；次優先休耕區耕地質量較好，可與農業節水相結合，基于水資源短缺狀況對耕地進行季節性休耕，依據農業收益損失確定休耕補償標準；限制休耕區受耕地質量和生態安全的雙重約束，應將休耕與耕地質量提升、生態保護相結合，實施年度休耕，依據農業收益損失、土地改良成本和生態保護成本確定休耕補償標準。

休耕；生態補償；耕地質量；土地退化風險；空間布局；開都-孔雀河流域

0 引 言

耕地是保障中國糧食安全的重要基石，保護與提升耕地質量具有極其重要的現實意義。長期以來，在中國人多地少的國情下耕地始終處于高強度和超負荷利用狀態。粗放的農業生產方式，不僅造成局部區域耕地出現地力退化現象，也引發了諸多嚴重生態環境問題。當前國內外糧食市場供給相對寬裕，這為中國“藏糧于地”戰略的實施提供了良好的外部環境。國家 《十三五規劃綱要》明確提出要根據區域特點探索耕地輪作休耕制度，為中國休耕生態補償制度建立指明了方向。同年，又出臺了《探索實行耕地輪作休耕制度試點方案》，先后將華北黑龍港地區和新疆塔里木河流域等資源性缺水地區納入休耕試點，旨在探索建立休耕生態補償制度以緩解區域水資源的供需矛盾，促進耕地質量的提升。從制度層面來看，政策頂層設計已經為休耕生態補償制度化、體系化創造了良好的條件。

西北地區常年氣候干旱，蒸發強烈，降水稀少以及水資源時空分布不均等原因導致該區域水資源短缺問題非常突出。水資源總量有限決定了農業、工業以及生產生活之間圍繞水資源分配與利用展開激烈的競爭。據《新疆統計年鑒》統計數據，2003—2018年新疆的耕地面積由403.72×104hm2增至524.23×104hm2，耕地規模擴大帶來直接后果就是農業耗水量的增加。新疆農業用水占總用水量的九成左右，不僅擠占了其他生產、生活和生態用水，還造成了一系列嚴重生態環境問題。譬如，農業灌溉過度抽取地下水以及不合理的灌溉方式，直接造成耕層土壤鹽堿化、地下水位下降、湖泊濕地萎縮、綠洲植被衰敗等生態環境問題[1]。此外，西北地區日照時間長，光熱充足，為綠洲農業的發展提供了良好的自然條件。然而耕地長期只用不養、排灌不合理、過量施用農藥、化肥以及過度使用地膜，造成了耕地農業綜合生產能力下降，嚴重威脅區域農業可持續發展和區域糧食安全[2]。根據《2020年新疆耕地質量等級情況公報》數據，新疆的耕地質量總體偏低，中低產田約占耕地總面積的73.56%，障礙因素主要表現為鹽堿、沙化、瘠薄和耕層板結等。西北地區水資源短缺和耕地質量下降等資源環境問題尤為突出，建立以節水和養地為目的的休耕生態補償制度成為破解上述資源環境困境和資源可持續利用的重要途徑。

隨著中國多省份休耕試點的逐步實施，休耕地空間布局作為休耕制度構建的重要內容，逐漸受到國內學者廣泛關注。石飛等[3]通過對比國內外休耕時空配置做法，認為休耕地空間布局本質上就是對休耕的規模、范圍以及時序進行優化組合。陳展圖等[4]根據居民點整治時空配置、高標準農田布局的思路，從理論上闡釋了休耕地時空配置的實施路徑。王茂林[5]認為休耕的實施要立足于區域資源環境約束，將空間布局與農業生產結構調整相結合。曾思燕等[6]從土壤污染、土壤質量及潛在生態風險三個維度對中國土壤重金屬污染進行了評估，并根據休耕迫切度劃定了休耕布局。楊慶媛等[7]基于西南喀斯特地區的自然條件特征，結合休耕對象診斷、休耕規模預測以及區域生態脆弱性評估，對貴州晴隆縣休耕地進行了分區布局。由于不同類型休耕的目的與實施路徑不同，休耕地空間布局的理論依據與技術方法存在差異性。通過梳理文獻發現，現有對休耕地空間布局的理論和技術方法的研究尚不夠深入，研究對象主要聚焦于重金屬污染區修復型休耕和生態退化區保護型休耕，針對干旱地區節水型休耕地空間布局的理論依據并不充分。此外，多數研究中休耕地空間布局方法主要基于單一準則，而在多目標準則視角下的研究并不多見[8]。因此，本文以開都-孔雀河流域為研究區域，以確定干旱地區節水休耕地空間布局為研究目標，在評估耕地質量和土地退化風險的基礎上，將耕地質量與土地退化風險同時作為休耕地空間選擇的依據，劃分休耕空間布局并提出相應的休耕補償策略。

1 休耕地選擇的理論分析

1.1 休耕地選擇的依據

休耕生態補償是通過將休耕產生的正向環境外部性轉化成經濟補償，以激勵休耕農戶持續供給生態服務行為的制度安排[9]。在政府主導型休耕生態補償模式中，政府作為實際的付費者，休耕生態補償資金來源于政府財政預算，其目的是在資金約束下獲得最大休耕環境效益[10]。然而不同區域實施休耕產生的生態系統服務增量或潛在的生態風險具有空間異質性，因此需要根據休耕目的并結合區域特點篩選出最符合條件的生態補償區域[11]。美國的“土地休耕保護計劃”（Conservation Reserve Program，CRP）正是通過采用環境效益指數篩選出最符合條件的休耕地塊，不僅減少了休耕的生態環境風險，還提高了休耕補償資金的使用效率。中國西北地區實施的節水型休耕主要通過采用壓減耗水農作物播種面積和對休耕地培肥養護以達到減少農業用水和提升地力的雙重環境目標。根據奧爾森的集體行動理論，在資源的利用過程中任何一個行動者不被排斥在分享由他人帶來的利益之外，那么該行為者往往會有“搭便車”的動機且不會為集體共同利益而采取行動[12]。由于休耕地并不產生直接經濟收益，在信息不對稱情況下只考慮個體利益的休耕農戶可能會選擇“搭便車”行動策略而對休耕地放棄管護。眾所周知，西北地區農牧業生態系統相互交錯，生態系統受到人類活動和自然環境的擾動比較劇烈[13]。在生態脆弱區域休耕地不加以管護極易造成耕地表層遭到破壞，進而誘發土地沙化、鹽堿化、水土流失等土地退化風險。因此，干旱地區休耕地選擇需要優先考慮土地退化風險較小的區域進行休耕。

提升耕地地力是休耕的一個重要目標，高質量耕地是區域糧食穩產高產的重要保障，其基礎地力狀況和農田配套基礎設施條件較好，糧食生產能力較高，休耕后地力提升的邊際效用較小，因此并不是最優的休耕對象。受干旱地區惡劣自然條件和不合理人為活動的影響，部分耕地的肥力狀況和農業配套基礎設施相對較差，通過種植綠肥、改良鹽堿地等技術路徑不僅可以改善耕地質量，還可以有效減少農業面源污染，提高耕地的綜合生產能力。因此，從耕地質量角度來說，可以優先選擇耕地質量較低的耕地進行休耕。減少農業用水是休耕的另一個重要目標，在西北地區農作物灌溉主要采用定額灌溉方式，同一區域不同質量等級的耕地之間耗水量差異并不明顯，因此本文并不單獨討論休耕不同質量耕地所能節約農業用水量的差異。

1.2 耕地質量評價指標體系構建

耕地質量是反映耕地綜合屬性的重要指標，然而目前對于耕地質量內涵界定學界依然存在一定分歧。沈仁芳等[14]認為，耕地質量是包含自然、環境和社會經濟等多因素的綜合概念，可以從耕地土壤屬性、空間位置、利用管理水平以及產出能力等4個方面進行表征。奉婷等[15]認為耕地質量主要體現在耕地自然質量、生態安全、空間形態以及利用條件等方面。杜國明等[16]將耕地質量表述為耕地滿足人類特定需求或福祉的程度，具體包括地力質量、空間質量、工程質量、美學與文化質量、生態環境質量等方面內容。孫曉兵等[17]認為耕地質量是指耕地促進農作物生長的能力，根據受到自然和人為因素影響的難易度，可分為耕地遺傳質量和動態質量兩種類型。雖然耕地質量在認識和內涵界定上存在差異性，但是已有文獻基本將耕地質量的影響因素大致歸納為自然因素和社會經濟因素兩個方面。本文使用的耕地質量定義主要依據《農用地質量分等規程》（GB/T 28407—2012）、《農用地定級規程》（GB/T 28405—2012）和《耕地質量調查監測與評價辦法》的闡釋，即“耕地肥力狀況、土壤健康程度和農田基礎設施構成的保障農產品持續生產的能力”。

農用地質量分等和定級規程為西北地區耕地質量評價提供了可供參考指標，但是考慮到其中部分定性指標難以精確量化，并且空間數據獲取難度較大，無法直接全部應用于具體流域的耕地質量評估。因此在綜合考慮數據可得性和國家相關規程銜接的基礎上，保留規程中有可靠數據來源的評價指標，并根據開都-孔雀河流域的區域特征適當增加部分評價指標，從耕地的土壤理化屬性和耕作便利條件兩個方面構建耕地質量評價指標體系（見表1）。

表1 開都-孔雀河流域耕地質量評價指標體系

注：耕地質量Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級依次被賦值為5、4、3、2、1。

Note: Grade I, Grade II, Grade III, grade IV and Grade V of farmland quality are assigned to 5,4,3,2,1

耕地的土壤理化屬性主要體現耕地本底屬性。其中，耕層土壤厚度主要影響耕作條件，耕層土壤越深厚、土壤結構的保水保肥性能越好以及有機質含量越高則更能保證農作物的穩產和高產[18]。鹽堿化是作物生長的障礙因素，耕層土壤含鹽量高會加劇土壤鹽堿化程度，造成農作物的減產，甚至絕收[19]。耕作便利條件則體現人類利用耕地的社會經濟特征。耕地距離河流距離越遠，則需要布設灌渠的距離越長，不僅在輸水過程中渠系下滲造成水資源浪費，還會因定額用水管理導致末端農田灌溉保證程度降低。耕作半徑越大表明耕地距離居民點的距離越遠，農戶從事農業生產活動的交通成本增加，降低了農田精細化管理的便捷性[20]。田面坡度小的耕地有利于農業機械化耕作，而坡度大的耕地只能依靠人力或畜力進行耕作，不僅耕作效率較低，而且容易造成耕層土壤流失[20]。耕地連片性越大說明耕地空間分布越集中，集中連片的耕地適宜大中型農業機械統一進行耕作，實現規模化經營[21]。

根據耕地質量評價指標與耕地質量影響相關關系與衰減程度進行分級，每個指標被劃分為5個等級。其中土壤質地、有機質含量、耕層含鹽量等指標分級主要參考《農用地質量分等規程》《農用地定級規程》，田面坡度、耕作半徑、耕地連片度等指標分級主要參考前人相關研究成果[22-23]，耕層土壤厚度和灌渠引水距離等指標分級主要根據筆者在開都-孔雀河流域的土壤采樣和農戶實地訪談綜合確定。

1.3 土地退化風險指標選擇依據

根據《聯合國防治荒漠化公約》的定義，土地退化具體可以表述為耕地、草地、森林等土地利用類型的經濟生產力、生物多樣性以及生態系統服務或功能下降（或喪失），包括土壤、植被等生物，物理以及化學特征逐漸惡化乃至長期喪失[24]。土地退化的驅動因素主要分為自然因素和人為因素[25]。在中國西北干旱地區土地退化的自然因素包括氣候變化、自然災害（沙塵暴、干旱、洪澇等）等，人為因素主要指亂砍濫伐、排灌不當、過度放牧等不合理的人類活動，因此常見的土地退化類型包括土地沙化、土壤鹽堿化、土壤侵蝕以及土地損毀等。環境敏感區（Environmental Sensitive Areas，ESAs）模型方法，由Kosmas等[26]在地中海荒漠化和土地利用項目（MEDALUS）中首次提出，并應用于評估地中海敏感地區發生土地退化的風險。該框架不僅揭示了干旱地區土壤、氣候、植被和土地利用與管理等驅動因素與發生土地退化生態風險的內在機理，并提出土地退化風險的計算方法，目前已被國內外學者廣泛應用于半干旱和干旱地區土地退化風險評估的相關研究中[27-29]。開都-孔雀河流域位于中國西北干旱地區，因此該模型方法具有較好的適用性。

基于MEDALUS-ESAs框架，本文從土壤、氣候、植被和土地利用與管理4個方面建立開都-孔雀河流域土地退化風險指標體系（見表2），每個指標按照風險等級從高到低依次劃分為5個等級。土壤含砂量和排水條件分級依據世界土壤數據庫（Harmonized World Soil Database version 1.1，HWSD）的分級標準，土壤侵蝕強度分級依據《土壤侵蝕分類分級標準》SL190—2007，坡度分級主要參考《土地利用現狀調查技術規程》，平均風速分級依據《風力等級》GB/T 28591—2012，生物豐度指數和植被指數分級依據《生態環境狀況評價技術規范》（HJ 192—2015），單位面積化肥施用量指標分級主要參考《生態縣、生態市、生態省建設指標（修訂稿）》，單位面積載畜量主要參考《天然草場適宜載畜量計算標準》（NY/T 635—2002），平均降水量、人口密度和土地墾殖率分級主要參考相關研究成果[30-32]。

表2 開都-孔雀河流域土地退化風險評價指標體系

注：極高風險、高風險、中風險、低風險和無風險分別賦值為5、4、3、2、1。

Note: Extremely high risk, high risk, moderate risk, low risk and risk are assigned 5, 4, 3, 2, 1.

2 研究方法與數據來源

2.1 研究區概況

開都-孔雀河流域位于新疆巴音郭楞蒙古自治州（簡稱巴州）境內，流域空間范圍[33]在83°50′~90°45′E， 40°19~43°18′N之間，由開都河流域、孔雀河流域以及博斯騰湖等部分組成，流域面積約為83 378.92 km2（見圖 2）。流域上游為巴音布魯克草原，下游為塔克拉瑪干沙漠，地勢北高南低，氣候屬典型的大陸性氣候特征，具有蒸發強烈，降水稀少，多風沙、鹽堿、洪澇等自然災害，生態環境比較脆弱。開都-孔雀河流域是典型的農牧交錯區，在農區以香梨、棉花、辣椒、紅棗、甘草等特色林果業和種植業為主[34]；牧區草地資源豐富，是肉牛、羊、馬、驢等畜產品的重要生產基地。

巴州地處干旱內陸地區，水資源在支撐產業發展過程中發揮著重要的作用。根據《新疆水資源公報2016》數據，巴州總用水量為54.13×108m3，第一、二、三產業用水量占比分別為92.61%、3.47%、0.31%，可見農業生產在該地區水資源利用結構中占有相當大的比例。隨著流域上游地區農作物種植面積擴大，農業灌溉耗水量增多，造成了“農業與工業、生活、生態”爭水的局面。譬如，孔雀河流域上游農業生產過度抽水，導致下游地區可用水資源量減少，河流兩側的胡楊林大面積枯死，沿岸濕地面積急劇萎縮等負面的生態環境效應[35]。

2.2 數據來源及處理

本研究依托于2018年新疆耕地質量監測與評價項目，土壤采樣數據來源于新疆耕地地力評價數據庫，采用ArcGIS10.2軟件的克里金插值法對658個土壤樣點進行插值分析，分別得到耕層厚度、耕層土壤含鹽量以及有機質含量分布圖，并通過疊加分析賦予耕地地塊土壤屬性值，并以30 m分辨率輸出數據。土壤質地和排水條件數據來源于國家青藏高原科學數據中心（http://data.tpdc.ac.cn）的世界土壤數據庫（HWSD）中國土壤數據集（v1.2），數據的分辨率為1 km。生物豐度數據來源于全球變化科學研究數據出版系統（http://www. geodoi.ac.cn/），分辨率為1 km。30 m分辨率的數字高程模型數據（DEM）、1 km分辨率的植被指數（NDVI）和1 km分辨率的土壤侵蝕強度數據來源于國家地球系統科學數據中心（http://www.geodata.cn/）。耕地、河流和居民點數據來源于2017年巴州各縣市的土地利用調查變更數據庫，利用ArcGIS10.2軟件近鄰分析得到灌渠引水距離和耕作半徑，田面坡度來源于第二次土地調查成果。耕地連片度采用趙小娟等[23]提出的耕地連片度計算方法，利用ArcGIS10.2緩沖區分析工具實現。平均降水量數據來源于中國科學院資源環境科學與數據中心（https://www.resdc.cn/）的中國1980年以來逐年年降水量空間插值數據集，利用Raster Calculator將其單位換算為毫米，分辨率為1 km。平均風速數據來源于全球風力圖集（The Global Wind Atlas）官方網站（https://globalwindatlas.info/），該數據空間分辨率為30 m。生物豐度指數則依據生態環境部發布的《生態環境狀況評價技術規范》（HJ 192—2015）中測算方法，根據土地利用類型斑塊面積計算得到。人口數量、化肥施用量和牲畜存欄量等社會經濟數據來源于《巴音郭楞蒙古自治州統計年鑒2019》。本研究中所用空間數據均統一轉換成西安80地理坐標系，高斯克呂格投影，通過采用重采樣工具將低分辨率柵格數據轉化為30 m×30 m的分辨率。

2.3 評價單元的劃分

目前常用的評價單元劃分方法包括圖斑法、網格法、地塊法、疊置法等[36]，本研究主要采用疊置法。根據評價單元邊界具有完整性、評價單元內部具有均一性以及評價單元之間具有可比性的原則，利用ArcGIS10.2軟件將地形圖、土地利用現狀圖與行政區界線（包括鄉級、鎮級、新疆生產建設兵團的團場以及縣市直屬行政單元）進行疊加分析，提取得到耕地質量評價的基本單元。

2.4 研究方法

2.4.1 耕地質量評價方法

1）權重值計算。本研究采用層次分析法確定耕地質量評價指標的權重值，利用層次分析法軟件（Yaahp7.0）實現。為減少層次分析法確定權重的主觀性偏差，本研究根據《農用地質量分等規程》中西北地區耕地質量分等評價因素之間權重關系對判斷矩陣進行修正（見表3）。其中，灌渠引水距離的指標權重最大，這與干旱地區綠洲農業生產“以水定地”的特征相符。開都-孔雀河流域土地鹽堿化是農業生產的主要障礙性因素，耕層含鹽量權重值次之。流域內耕地整體集中連片度較好，耕地連片度是影響耕地質量的次要因素，權重值最小。

2）綜合指數評價法。在耕地質量評價指標體系的基礎上，根據各評價指標得分及其權重，利用綜合指數評價法計算耕地質量得分，據此反映耕地質量高低狀況。具體計算公式如下

式中是指耕地質量得分值，w為權重值，Q(x)是第個指標賦值得分。

表3 耕地質量評價指標權重

2.4.2 生態退化風險評價方法

綜合考慮土壤、氣候、植被和土地利用與管理等土地退化生態風險的驅動因素，利用MEDALUS-ESA模型框架中生態敏感區的計算方法，構建開都-孔雀河流域土地退化風險評估模型。具體計算公式如下

式中LDI表示土地退化風險指數， SRI為土壤風險指數，CRI為氣候風險指數，VRI為植被風險指數，LU-MRI為土地利用與管理風險指數。

式中Sand為土壤含砂量，%；Erosion為土壤侵蝕強度；Slope為坡度，(°)；Drainage為排水條件。

式中Precipitation為平均降水量，mm；Wind為平均風速，m/s。

式中Population為人口密度，人/km2；Land為土地墾殖率，%；Fertilizer為單位面積化肥施用量，kg/hm2；Livestock為單位面積載畜量，頭/km2。

2.4.3 休耕空間布局分區

基于耕地質量與土地退化風險的評估結果，在評價單元的基礎上對其進行Z-score標準化，根據軸、軸和坐標原點的四象限分區將標準化后耕地質量指數與土地退化風險指數劃分為高質量-高風險、低質量-高風險、低質量-低風險、高質量-低風險四種組合類型，以此作為休耕空間布局分區的依據。具體計算公式如下[37]

2.4.4 技術路線

本文以開都-孔雀河流域為研究區域，在評估耕地質量和土地退化風險的基礎上確定干旱地區節水休耕地空間布局，具體技術路線如圖3所示。首先，從微觀層面建立耕地評價指標體系，利用綜合指數評價法得到開都-孔雀河流域的耕地質量得分；其次，根據MEDALUS-ESA模型框架選擇土壤、氣候、植被、土地利用與管理風險指標，計算出區域的土地退化風險指數；最后，利用Z-score方法對耕地質量狀況和土地退化風險兩個變量進行標準化處理，根據四象限分區劃分休耕地空間布局。

3 結果分析

3.1 耕地質量空間分布特征

開都-孔雀河流域共有耕地327 534.46 hm2，主要分布在開都河和孔雀河綠洲與博斯騰湖西北部。耕地質量空間分布如下圖（見圖4），耕地質量得分在2.626～3.780之間，均值為3.338，耕地質量呈現“總體良好，局部較差”的分布格局。其中高質量耕地主要分布在開都河下游沿岸地區，包括和靜縣南部、和碩縣西部、焉耆縣東部，此外在尉犁縣轄區內的孔雀河兩側也分布有高質量耕地。庫爾勒市低質量耕地主要分布在鐵克其鄉、阿瓦提鄉、哈拉玉宮鄉和哈爾巴克鄉，該區域主要發展香梨、油桃等特色林果業和畜牧業，土壤中有機質含量偏低，耕地地塊破碎度較大。博湖縣的低質量耕地分布在博斯騰湖鄉、塔溫覺肯鄉和本布圖鎮，該區域耕地靠近博斯騰湖，地勢低洼，耕層鹽堿化現象嚴重。和靜縣低質量耕地分布在乃門莫墩鎮、22團和223團，該區域位于山前洪積扇下部，耕層土壤較薄，土壤質地以砂礫為主，保水保肥性差。和碩縣的低質量耕地分布在烏什塔拉回族民族鄉，該區域耕地靠近荒漠戈壁灘，土壤質地相對較差。地下水位較高，地勢低平灌排不暢，耕層鹽堿化嚴重。焉耆縣的低質量耕地主要分布在蘇海良種場和七個星鎮，該區域土壤耕層淺薄，鹽漬化嚴重。尉犁縣的低質量耕地分布在墩闊坦鄉，該區域鹽堿灘涂分布較廣，以畜牧業為主。

3.2 土地退化風險空間分布特征

根據開都-孔雀河流域土地退化風險評估模型，分別測算了土壤風險指數、氣候風險指數、植被風險指數和土地利用與管理風險指數（見圖5）。其中土壤風險指數在1.00～4.73之間，土壤風險指數較低的區域分布在孔雀中下游和博斯騰湖周邊，該區域地處焉耆盆地和孔雀河沖積扇下游，受到北部天山山脈阻擋，受到風力等自然外力侵蝕強度較小。沖積扇地形具有一定的坡度起伏，土壤排水條件較好。氣候風險指數在1.00～4.00之間，開都-孔雀河流域下游地區氣候風險指數較大，原因在于流域下游地區為廣闊的戈壁灘和沙漠，降水稀少，蒸發強烈，多發生大風、沙塵天氣。植被風險指數在1.41～5.00之間，流域上游地區為巴音布魯克國家級自然保護區，植被覆蓋率較高，流域中部焉耆盆地和天山南麓洪積沖積扇綠洲地帶是主要農牧交錯區，主要為耕地、牧草地、林地等土地利用類型，而南部地區靠近塔克拉瑪干沙漠，植被覆蓋率低，土地利用類型單一。土地利用與管理風險指數在1.41～3.98之間，其中指數最高的區域位于中部農牧交錯區，該地區人口分布較為密集，大片土地被開墾為耕地，土地墾殖率較高，農業生產中單位面積化肥施用量較大，農業面源污染嚴重。該區域同時分布著大片的牧草地，草場載畜量較大，容易因過度放牧而出現草場退化。

開都-孔雀河流域土地退化風險空間分布如下圖（見圖6）。土地退化風險指數在1.843～3.037之間，土地退化風險呈現“北低南高”的空間分布格局，庫爾勒市土地退化高風險區域分布在庫爾勒直屬、28團、30團、上戶鎮、塔什店鎮、經濟技術開發區、阿瓦提農場和西尼爾鎮。尉犁縣土地退化高風險區域分布在興平鄉和尉犁縣直屬，焉耆縣土地退化高風險區域分布在王家莊牧場和蘇海良種場，博湖縣土地退化高風險區域分布在博湖鎮，和碩縣土地退化高風險區域分布在塔哈其鄉、特吾里克鎮和蘇哈特鄉。輪臺縣和若羌縣位于開都-孔雀河流域的區域無耕地分布，因此不再做詳細贅述。開都-孔雀河流域土地退化低風險區域分布在和靜縣的巴音郭楞鄉、巴音布魯克鎮、鞏乃斯鄉、額勒再特烏魯鄉、牧三場和克爾古提鄉。

3.3 休耕地空間分區

利用SPSS 21.0軟件對耕地質量得分和土地退化風險指數進行Z-score 標準化處理，以軸、軸和坐標原點為基準，得到開都-孔雀河流域耕地質量與土地退化風險的分區四象限圖（見圖7）。第一象限表示“耕地質量高-土地退化風險大”的鄉鎮。該區域耕地質量較好，但生態環境較為脆弱，若在該區域進行休耕可能產生沙化、鹽堿化、水土流失等潛在的土地退化風險，因此應該被劃作禁止休耕區。第二象限表示“耕地質量低-土地退化風險大”的鄉鎮。這些區域農業生產自然環境條件惡劣和農業基礎設施較差，受到瘠薄、鹽堿、沙化等障礙因素影響，分布有大片中低產田，提升耕地地力與生態環境保護是同等重要的任務，因此可將其劃分為限制休耕區。第三象限表示“耕地質量低-土地退化風險小”的鄉鎮。該區域的生態環境較好，休耕可能產生的潛在土地退化風險較小。受到各種耕作障礙性因素和不合理人為活動的影響，耕地質量相對較低，因此提升耕地地力是該區域的首要目標，故將其劃為優先休耕區。第四象限表示“耕地質量高-土地退化風險小”的鄉鎮。該區域耕地肥力好并且農業基礎設施完善，休耕后并不會產生較大的土地退化風險，因此同樣具備實施節水休耕的條件。但是耕地休養生息并不是該區域最迫切的任務，因此將其劃為次優先休耕區。

據結果可知，開都-孔雀河流域優先休耕區內耕地面積為67 814.60 hm2，占耕地總面積的20.70%，其中庫爾勒市位于優先休耕區內的面積最大，約為41 471.92 hm2，主要分布在30團、庫爾楚園藝場、普惠鄉-1（同一鄉鎮存在多塊飛地，故按其名稱進行編號）。其他的優先休耕區具體分布在和靜縣（223團、23團），焉耆縣（焉耆縣直屬），和碩縣（烏什塔拉鄉）和博湖縣（塔溫覺肯鄉）。次優先休耕區內耕地面積為71 784.94 hm2，占耕地總面積的21.92%，其中和靜縣占比最大，約為49 333.78 hm2，主要分布在和靜縣直屬、21團、22團、巴潤哈爾莫墩鎮、哈爾莫墩鎮、和靜鎮、烏拉斯臺農場、協比乃爾布呼鎮等8個鄉鎮。其他次優先休耕區位于和碩縣（乃仁克爾鄉-2、和碩縣直屬和馬蘭基地）、庫爾勒市（28團、包頭湖農場、庫爾勒市直屬、塔什店鎮）和焉耆縣（包爾海鄉和查汗采開鄉）。

限制休耕區內耕地面積為80 576.89 hm2，占耕地種面積比重為24.60%，其中庫爾勒市位于限制休耕區內的耕地面積最大，占比約為35 984.17 hm2，主要分布在庫爾勒市的阿瓦提農場、阿瓦提鄉、國家農作物原種場、哈爾巴克鄉、哈拉玉宮鄉、經濟技術開發區、普惠鄉-2、沙依東園藝場、鐵克其鄉、托布力其鄉、英下鄉。其他的限制休耕區位于博湖縣（本布圖鎮、博斯騰湖鄉）、和靜縣（乃門莫墩鎮）、和碩縣（曲惠鄉、塔哈其鄉和新塔熱鄉）、尉犁縣（墩闊坦鄉）和焉耆縣（七個星鎮、蘇海良種場、王家莊牧場、焉耆鎮牧業隊）。禁止休耕區內耕地面積為107 358.03 hm2，占耕地總面積的32.78%，其中尉犁縣耕地占比大，為40 933.53 hm2，主要分布在尉犁縣的阿克蘇普鄉、古勒巴格鄉、塔里木鄉、團結鄉、尉犁縣直屬和尉犁鎮。其他的禁止休耕區位于博湖縣（25團、才坎諾爾鄉、查干諾爾鄉、烏蘭再格森鄉、博湖鎮和種畜場）、和碩縣（24團、26團、清水河農場、蘇哈特鄉和特吾里克鎮）、庫爾勒市（29團、和什力克鄉、蘭干鄉、恰爾巴格鄉和上戶鎮）和焉耆縣（27團、北大渠鄉、四十里城子鎮、五號渠鄉、焉耆鎮和永寧鎮）。

3.4 基于空間分區的休耕補償策略

優先休耕區耕地質量低，土地退化風險小，休耕主要目標為提升耕地質量和減少農業用水，該區域所有耕地均適宜休耕，因此可以采取區域整體休耕的方式。在技術路徑上可將休耕與耕地質量提升相結合，通過生物、化學、物理等工程措施對中低產田進行整治，加強農田配套基礎設施建設，推廣滴灌、噴灌等高效節水的灌溉技術。同時，休耕過程中需要加強耕地養護，種植耗水量少的綠肥作物，通過深耕翻地與增施有機肥等舉措，提升土壤肥力。由于改善耕地地力周期性較長，可以針對耕地開展中長期休耕，并依據農業收益損失和土地改良成本確定休耕補償標準。

次優先休耕區耕地質量較好，土地退化風險小，休耕主要目標為減少農業用水，該區域可以根據水資源短缺狀況確定休耕規模，根據農戶參與意愿采取區域整體休耕或者局部休耕方式。在技術路徑上可將休耕與農業節水相結合，采取“一季休耕，一季養護”的技術路徑，壓減農作物種植面積，減低耕作強度，種植耐旱農作物，以緩解西北地區水資源季節性短缺的問題。季節性休耕主要影響農戶短期的農業收益，因此可以依據農業收益損失確定休耕補償標準。

限制休耕區耕地質量低，土地退化風險大，休耕主要目標為提升耕地質量和節約農業用水，該區域并非最優的休耕區域，需要在管控風險的前提下方能開展休耕。該區域僅有部分耕地適宜休耕，因此只能采取區域局部休耕的方式。在技術路徑上可以將休耕與耕地質量提升、生態保護相結合，通過種植綠肥與施用有機肥提高土壤肥力，在降低耕作強度的同時還需要重視生態環境保護與農田配套基礎設施建設，防止耕地出現退化。在限制休耕區進行休耕除了需要改良土壤外，還需要投入資金保護生態環境，因此可以依據農業收益損失、土地改良成本和生態保護成本確定休耕補償標準。

4 結 論

本文以開都-孔雀河流域為研究區域，基于干旱地區開展節水休耕的背景下探討休耕地空間布局方法，將耕地質量與土地退化風險同時作為休耕地選擇的依據，利用綜合評價法、生態敏感區法以及Z-score等方法對休耕空間布局進行劃分，提出不同區域的差異化休耕補償策略。本文研究結論如下：

1）開都-孔雀河流域高質量耕地主要集中分布在開都河下游沿岸地區，低質量耕地分布在孔雀河綠洲中部和東部區域、開都河綠洲的東部區域以及博斯騰湖的北部和南部區域。土地退化風險總體呈現“北低南高”的空間分布格局，低風險區域主要分布在開都河流域上游地區，具有高風險區域主要分布孔雀河的中下游地區。

2）開都-孔雀河流域優先休耕區內耕地面積為67 814.60 hm2，主要分布在孔雀河綠洲西部邊緣和博斯騰湖東北部區域。次優先休耕區的耕地面積為71 784.94 hm2，主要分布在開都河綠洲的北部區域。限制休耕區內耕地面積為80 576.89 hm2，主要分布在孔雀河綠洲中部區域、博斯騰湖北部和南部區域以及開都河綠洲東部邊緣。禁止休耕區內耕地面積為107 358.03 hm2，主要位于開都河和孔雀河綠洲下游地區以及博斯騰湖東部區域。

3）優先休耕區可以采取區域整體休耕方式，將休耕與耕地質量提升相結合，對耕地實施中長期休耕，依據農業收益損失和土地改良成本確定休耕補償標準；次優先休耕區可采取區域整體或者局部休耕方式，將休耕與農業節水提升相結合，根據水資源短缺狀況對耕地進行季節性休耕，依據農業收益損失確定休耕補償標準；限制休耕區可采取局部休耕方式，將休耕與耕地質量提升、生態保護相結合，對耕地進行年度休耕，依據農業收益損失、土地改良成本和生態保護成本確定休耕補償標準。

中國正在嘗試建立多元化休耕制度，包括以節水為目的地下水超采區休耕、以生態修復為目的重金屬污染區休耕、以生態環境治理為目標的生態嚴重退化區的休耕試點，不同休耕類型的實施路徑各有差異，本研究在中國西北干旱地區以節水為目的休耕生態補償實施的背景下，立足于保障區域糧食生產潛力和防范生態環境風險，提出了兼顧“耕地質量”和“土地退化風險”的休耕地空間布局思路，以期為干旱地區休耕生態補償制度的設計提供借鑒與啟示。值得注意的是，由于缺乏基層農戶調查數據和鄉鎮層面的社會經濟資料，本文中土地利用與管理風險指數僅僅從縣級層面進行了初步探討，在休耕空間布局研究中也并未充分反映出微觀層面農戶參與休耕意愿、投入成本以及鄉鎮經濟發展等社會經濟因素的差異性。因此，在未來休耕空間布局研究中需要更多考慮社會經濟數據與空間數據的結合，從縣、鄉（鎮）、村等不同尺度層面形成節水型休耕空間布局理論方法。

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Spatial distribution and compensation strategy of land fallow based on quality-risk in arid areas

Zeng Qingmin1, Wang Yurong2, Wang Jing3, Chen Ligen1※, Huang Jinsheng4, Liu Xinping5

(1.,,210095,; 2.,,201403,; 3.,,712100; 4.,,243002,; 5.,,830052,)

A diversified fallow ecological compensation is an inevitable choice for the sustainable development of agriculture in China. It is very necessary to explore the spatial distribution of fallow land for the higher efficiency of ecological compensation for fallow in arid areas. Taking the Kaidu-Kongque River basin in Xinjiang as an example, this article aims to propose different compensation strategies for different zones, thereby determining the spatial layout of fallow, considering the quality of cultivated land and risk of land degradation. The specific procedures were: 1) An evaluation index system of cultivated land quality was established to select the indicators from two aspects of soil physical and chemical properties, and cultivation convenience. A comprehensive evaluation was then made for the quality of cultivated land. 2) MEDALUS-ESAs model was selected to estimate potential risks of land degradation in the basin, where four indicators included soil, climate, vegetation and land use. 3) The Z-score was also applied for the quality score of cultivated land and risk index of land degradation. The standardized value was divided into four quadrants, according to the coordinate axis to determine the spatial distribution of fallow. Specifically, the cultivated land with “low quality and low risk” was classified as a priority fallow area, “high quality-low risk” was classified as a sub-priority fallow area, “low quality-high risk” was classified as restricted fallow areas, and “high-quality-high-risk” was classified as fallow area. 4) Different compensation strategies were finally proposed for fallow, according to different zones. The results showed that: 1) There was a fair overall quality of cultivated land in the whole Kaidu-Kongque River Basin, but slightly good in local areas. The spatial pattern of land degradation risk was “low in the northern, high in the southern”. 2) The area of cultivated land located in the priority fallow area was 67 814.60 hm2, mainly distributed in the western part of Kongque River Oasis and the northeastern part of Bosten Lake. The area of cultivated land located in the sub-priority fallow was 71 784.94 hm2, mainly distributed in the northern part of the Kaidu River Oasis. The area of cultivated land located in the restricted fallow area was 80 576.89 hm2, mainly distributed in the central area of the Kongque River Oasis, the northern and southern part of Bosten Lake, and the eastern part of the Kaidu River Oasis. The area of cultivated land located in the forbidden fallow area was 107 358.03 hm2, mainly distributed in the southern part of Kaidu River and Kongque River Oases and the eastern Bosten Lake. 3) The cultivated land located in the priority fallow area was restricted by cultivated land quality. As such, the long-term fallow was necessary to combine with the quality improvement of cultivated land. The fallow compensation in the zone was determined, according to the loss of agricultural income and the cost of land improvement. Furthermore, the cultivated land located in the sub-priority fallow area was in good condition, where the fallow can be combined with agricultural water saving to implement seasonally fallow. More importantly, the fallow compensation depended mainly on the loss of agricultural income. The cultivated land in the restricted fallow area was restricted by cultivated land quality and ecological safety. Therefore, the fallow can be combined with cultivated land quality improvement and ecological protection to implement annual fallow, where the agricultural income loss, land improvement costs, and ecological protection costs standard should be considered into the fallow compensation.

land fallow; ecological compensation; farmland quality; land degradation risk; spatial layout; Kaidu-Kongque River Basin

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2021-07-20

2021-09-28

國家自然科學基金面上項目（71874083）；教育部人文社會科學青年基金項目（19YJC790039）；上海市“科技創新行動計劃”軟科學重點項目（21692108800）；清華農村研究博士論文獎學金（201805）

曾慶敏，博士生，主要研究方向為資源環境經濟與政策。Email：zqmlrm@163.com

陳利根，博士，教授，博士生導師，主要研究方向為土地法與土地政策。Email：lgchen@njau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.030

F323.21

A

1002-6819(2021)-20-0266-11