中國土地資源的可耕性評價及其保護策略

陳 紅，楊潤佳，葉艷妹,2

·土地保障與生態安全·

中國土地資源的可耕性評價及其保護策略

陳 紅1，楊潤佳1，葉艷妹1,2※

（1. 浙江大學公共管理學院，杭州 310058；2. 城鄉建設用地節約集約利用實驗室，北京 100812）

人多地少是中國的基本國情，人均耕地面積大約只有世界平均水平的1/3。突破現有耕地保護內涵對重新認識耕地保護具有重要意義，能更大程度保障國家糧食安全。該研究界定可耕地內涵，運用生態位模型和GIS空間分析法對全國范圍內的土地開展可耕性評價，測算可耕地規模和空間布局，分析可耕地與現狀耕地空間沖突，并提出耕地保護轉型策略。結果表明：1）可耕地數量充足，約為現狀耕地的2.05倍，主要分布在胡煥庸線以東區域。2）可耕地質量從東南向西北呈階層分布，質量逐漸降低。3）可耕地與現狀耕地存在空間錯配，16.83%的現狀耕地分布在不可耕作區。可耕地的提出為耕地保護轉型提供了方向，可耕性評價有助于摸清中國可以耕作的土地資源本底，開展可耕地分級分區保護并依據分級分區結果適當調整現狀耕地、新增耕地布局，進而實現良田糧用，確保國家糧食出現危機時及時提供足量的耕地投入農業生產。

耕地；模型；可耕性評價；耕地保護轉型；空間沖突；生態位模型

0 引 言

中國一直實行最嚴格的耕地保護制度以確保國家糧食安全，但在漫長的耕地保護過程中，耕地保護思維逐漸固化。在農業發展時期，凡是能進行耕作的土地均可開墾整理為農田，即耕地。農民以耕作為生，對農田格外保護。然而，當前的耕地主要指現狀認定為耕地的土地，耕地保護亦只是保護現狀認定為耕地的部分，而現狀為其他用地類型中具有耕作能力的土地，并未得到等同于耕地保護效力的保護強度，而使其耕作層遭到破壞，進而失去耕作能力。此外，通過三輪的全國土地調查結果可知，同一地塊的土地利用類型在耕地和非耕地間來回轉變，新增耕地認定標準也一直發生變化，導致農民及地方政府對何為耕地及何為新增耕地缺乏清晰的判斷，致使耕地保護因土地利用現狀變化而變化，耕地保護效益未能長期持續。因此，要實現長時期、可持續的耕地保護目標，需要確定相對穩定的保護對象，實現耕地保護“一張藍圖繪到底”。

當前中國社會經濟高速發展，貿易全球化給中國糧食進出口帶來便利的同時亦帶來巨大風險。據中國統計年鑒數據顯示，截至2020年，大豆進口高達10 033萬t，占糧食總進口量的70.34%，而國內大豆產量僅1 960.2萬t。糧食進口相當于進口大量虛擬耕地，有助于緩解中國耕地壓力[1]，但是全球貿易存在巨大不穩定性，隨時都有可能因為貿易爭端、極端氣候、全球性疫情等造成國際糧食貿易受阻，威脅國家糧食安全，這進一步彰顯了立足本國自身資源稟賦建立穩定的保護對象的重要性。因此，僅僅保護現狀耕地并不能從本質上解決中國糧食生產需要，唯“紅線論”的耕地保護強度并不能完全應對突發狀況下的糧食安全底線要求。要想實現飯碗牢牢端在自己手中，就要儲備充足的具有可以耕作能力的土地（本研究稱之為可耕地），以便在突發糧食安全問題時能快速投入生產確保口糧安全。相較于經常變化的現狀耕地，可耕地是依據生態、氣候、地形、土壤等條件綜合評價得出的結果，不以土地現狀利用類型的改變而改變，更具有穩定性，有利于長久推進耕地保護，實現耕地保護效益長期可持續，進而保障國家糧食安全。

通過已有研究發現，學界有關專家學者就保障國家糧食安全問題已開展了大量研究。主要聚焦在耕地質量提升[2-3]、耕地識別與監管[4]、國際糧食貿易[5-6]、耕地保護政策演變路徑[7-9]、耕地保護制度演進規律[10-11]、耕地“三位一體”保護機制[12]、糧食安全存在的問題挑戰與展望[13-15]等方面，從不同角度對中國耕地保護和糧食安全進行研究，對保障國家糧食安全做出了巨大貢獻，但是現有研究大多依托于全國土地利用調查數據，即現狀用地類型為耕地的土地。部分學者則有意摸清中國耕地資源家底，剔除數據庫中為耕地實則不為耕地的圖斑，采用人工實地調查與遙感影像識別相結合的方法精準定位耕地[16]，這種方法雖然能較準確地摸清耕地實際數量及空間布局，但仍是以土地實際投入耕種為依據，即土地上實際種植了糧食作物，此方法并不能摸清中國實際可以進行耕作的土地數量及空間布局。有學者打破現狀耕地限制，以土地宜耕性為切入點，開展耕地后備資源評價[17-19]、特定地區土地宜耕性評價[20-21]等。可見，目前有關土地宜耕性研究大多為局部區域研究，研究對象多為耕地后備資源或者現狀耕地資源，缺少全國性土地宜耕性的評價，且研究方法主要有限制性因子法[17-19]、變權模型[22]、生態位模型[23]等。為保障國家糧食安全，應及時摸清中國可耕地的基本情況，以便對其及時加以保護，避免因疏于保護而令其耕作層破壞，致使其可耕性喪失，生產糧食的土地減少，威脅國家糧食安全。

此外，探究中國可耕地本底，最大程度保護所有具有糧食生產功能的土地是大勢所趨。雖然部分學者運用多情景模擬測算以糧食安全為底線約束下的中國所需的耕地保有量，認為現有耕地數量足以維持長期的糧食安全[24]，但是，也有學者從吃飽和吃好語境的視角對中國耕地保護目標進行數理預判，研究認為隨著經濟的不斷發展，居民物質生活水平的提高，居民膳食結構不斷升級，口糧的直接消費量減少，而動物性食品（肉蛋奶）、蔬菜、瓜果消費量增加[25-26]，根據能量遞減定律，畜禽產品消費量增加導致間接糧食消費量增加，因此需要更多的耕地生產糧食，而對蔬菜、瓜果需求量的上升則需要更多種植蔬菜和瓜果的土地，在兼顧“吃飽+吃好”的雙重情境下，耕地供應仍有不足的風險[27]。因此，為避免過度依賴國際糧食貿易所帶來的風險及滿足人民日益增長的多樣化食物需求，最大限度保障國家糧食安全，一味“節流”并不是長久之計，更應該“開源”，而可耕地正是重要的“源”之一。將耕地保護向可耕地保護轉變，擴大保護范圍，最大限度保護珍貴的可耕地資源，為糧食生產預留出更多的可生產空間。基于此，本研究提出可耕地的概念，界定可耕地概念內涵，利用生態位模型測算可耕地潛力及其空間分布特征，構建耕地保護轉型策略，以期最大限度保護更多具有耕作能力的土地資源，促進國家社會、經濟、生態可持續發展，并在一定程度上為新一輪國土空間規劃編制提供借鑒參考。

1 可耕地內涵

依據聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）的定義，耕地是指通過耕作、播種和種植農作物而可以耕種的土地，而中國土地利用現狀分類 GB/T 21010—2017規定，耕地是指種植農作物的土地，且在第三次全國國土資源調查中也采用所見即所得的方式來認定耕地。可見，兩者在概念內涵上存在差別，前者注重土地的耕作能力，而后者注重土地的耕作現狀，即是否在其上種植農作物，特別是糧食作物。本研究在FAO有關耕地概念的基礎上，提出可耕地（cultivatable land）概念，其現狀不一定種植農作物，但其通過土地整理、復墾、整治等措施后能進行耕作。當前中國在進行耕地保護時，保護的是現狀種植農作物的土地，而具備耕種潛力的土地中除了部分被列為耕地后備資源或可調整為耕地的土地有特殊保護外，其余具備耕種潛力的土地未能按照耕地保護標準進行保護。本研究中的可耕地是指所有可以耕作的土地，不局限于現有耕地或者耕地后備資源范疇，可耕地與土地、耕地、耕地后備資源關系如圖1所示。開展土地可耕性評價是評定土地具有耕作能力（possibility）的過程，其與已有研究中土地適宜性評價、耕地適宜性評價及土地宜耕性評價等不同。其中，FAO關于土地適宜性評價指評定土地對特定利用類型的適宜性程度（suitability）的過程，其研究范圍為全域范圍內所有土地；耕地適宜性評價主要指評定現狀耕地用于農作物種植的適宜性程度的過程[28]；土地宜耕性評價主要指評定部分用地類型（鹽堿地、荒草地、裸土地、牧草地及其他草地等特定地類）用于耕地的適宜性的過程[20,29-30]。

圖1 土地、耕地、耕地后備資源與可耕地關系示意圖

此外，由于本研究基于全國尺度，受數據獲取及工作量限制，故無法實現將建設用地進一步細分，進而無法深入探討其內部存在的可耕地潛力，因此，本研究在進行可耕地測算時剔除了建設用地。在進行數量分析時，本研究采用非建可耕地與現狀耕地進行數量和空間的對比，其中，非建可耕地為剔除現狀為建設用地的可耕地。本研究中所指的現狀耕地或現狀建設用地均指2020年的現狀。

2 數據來源及研究方法

2.1 研究方法

2.1.1耕作可耕性評價因子選擇

選擇不同的評價因子構建不同的評價指標體系，評價結果往往具有較大差異，本研究主要是篩選出可耕土地，因此選擇主導因子作為評價指標，而忽略影響較小的因子。結合《全國耕地后備資源調查評價技術方案》及有關土地宜耕性的有關研究[23,31]，本研究主要從生態條件、氣候條件、地形條件、土壤條件4個方面篩選影響土地是否適合作為可耕地的影響因素。

在生態條件方面，為確保國家生態環境可持續發展，在篩選可耕地時應避免破環區域生境和生物多樣性，而國家自然保護區和國家公園作為國內重要的生態資源，其潛在生態價值遠大于其開發利用價值。因此，本研究將位于自然保護區、風景名勝區、飲用水源地、森林公園、地質公園的土地不可作為耕地。

在氣候條件方面，水熱條件對作物生長起著基礎性的作用，決定一個地區氣候生產力的高低，選擇年平均降水量和大于等于10 ℃積溫作為可耕性評價的指標，參考已有研究，將年積溫≤2 000 ℃作為可耕地的限制性條件，天然降水量≤200 mm且無灌溉條件，無法滿足作物生長需求作為限制性條件。

在地形條件方面，由于地形影響太陽輻射、降水和成土物質的再分配，而且影響耕地利用的難易程度、經濟效益和生態風險，選擇坡度和侵蝕風險兩個地形因子作為評價指標，且將坡度＞25°和侵蝕風險為劇烈侵蝕作為可耕地的限制性條件。

在土壤條件方面，主要選擇土壤質地和pH值2個土壤因子作為評價指標，且將沙土、重黏土作為土壤質地的限制性因素，將pH＜4.5，pH≥9.5作為土壤pH的限制性因素。其中，大于等于10 ℃積溫、年平均降水量的模型參數主要參考文獻[31-32]。坡度、土壤質地和pH值的模型參數和得分主要參考《農用地質量分等規程》（GB/T 28407—2012），土壤侵蝕分級和得分參考中國科學院資源環境科學數據中心的數據分類，并結合實際研究需要進行了修改。

評價指標中土壤質地為離散型指標，pH值為中間型指標，為了方便數據處理，將pH值通過分級轉化為離散型指標，對離散型指標打分后計算可耕性指數。具體為土壤質地劃分為壤土、黏土（除重黏土）、壤沙土、沙土&重黏土，其分值分別為100、90、60、0；土壤侵蝕劃分為微度侵蝕、輕度侵蝕、中度侵蝕、強度侵蝕、劇烈侵蝕，其分值分別為100、75、50、25、0；pH值劃分為6.0≤pH＜7.9、5.5≤pH＜6.0 & 7.9≤pH＜8.5、5.0≤pH＜5.5 & 8.5≤pH＜9.0、4.5≤pH＜5.0 & 9.0≤pH＜9.5、pH＜4.5 & pH≥9.5，其分值分別為100、90、80、60、0。

根據FAO頒布的《土地評價綱要》中耕地對評價用途的適宜性和限制程度，本研究將土地可耕性劃分為高度可耕、中度可耕、勉強可耕、不可耕4個等級。

2.1.2生態位模型

本研究采用生態位模型評價土地可耕性。生態位表征區域發展對資源的需求所構成的多維空間，區域的現狀資源空間和需求生態位之間的匹配程度可用于資源適宜性評價[33]。有關專家學者將生態位模型引入到耕地適宜性評價中，并構建耕地可持續利用生態位模型[34]。依據耕地生態位模型可將本研究選擇的評價因子分為4類：

正向型因子（大于等于10 ℃積溫、年均降水和土壤質地），這類因子必須滿足最低要求，值越大越好，但當值超過某一值后，其影響程度越來越小。該類型指標的評價模型為

式中M為評價因子的可耕性指數；X為評價因子的現狀值；Dopt和Dmin分別為評價因子的理想值和最低限度值。

適度型因子（pH值），該類因子的值存在一個適宜的區間，既不能高于某一個值也不能低于某一個值，過高或過低都會成為限制因素。該類型指標的評價模型為

式中Dmax是因子的上限值。

負向型因子（坡度、侵蝕風險），該類因子必須低于一定值，且數值越低越好。該類型指標的評價模型為

4）確定性影響因子（特殊生態區）。由于本研究是在全國地域范圍內進行，區別于傳統的耕地生態位模型，為確保實現糧食安全的同時保障生態安全，因此，本研究在進行土地可耕性評價時增加建設用地、特殊保護區、生態敏感區、生態脆弱區的評價因子，凡是屬于建設用地、特殊保護區、生態敏感區和生態脆弱區中的土地均不能作為可耕地開發。因此，增加此類影響因子。該類型指標的評價模型為

利用各評價因子的現狀值組成的向量表征土地的現實生態位，所有影響土地可耕性的指標值構成了一個維的資源空間，其中各評價因子處于理想值可令土地可耕性達到最優狀態，此狀態表征為土地可耕性的最佳生態位。現實生態位與最佳生態位的貼近程度為土地可耕性的生態位可耕性，任何一個因子的不足都會最終影響土地的可耕性。因此，土地的可耕性評價模型為

式中為土地的可耕性指數。土地的可耕性達到耕地的最低要求時則說明該土地為可耕地，可耕性指數越大代表可耕地質量越好。

2.2 數據來源

本研究所用的數據主要包括：1）2020年全國土地利用遙感監測數據，分辨率為1 km×1 km，來源于中國科學院資源環境科學數據中心（www.resdc.cn）；2）土壤質地和pH值數據，來源于世界土壤數據庫（HWSD）；3）DEM和土壤侵蝕空間分布數據，來源于中國科學院資源環境科學數據中心（www.resdc.cn），借助ArcMap10.4中的坡度生成工具提取坡度；4）多年平均降水和大于等于10 ℃積溫，來源于中國科學院資源環境科學數據中心（www.resdc.cn）；5）國家自然保護區和國家公園邊界數據，來源于中國自然保護區標本資源共享平臺（http://www.papc.cn/）；6）中國六大區域分布、九大農業區、農業自然區劃數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心（www.resdc.cn）。將以上所有空間數據統一轉化為柵格數據且統一重采樣為1 km×1 km空間分辨率。

3 可耕地評價結果及空間分布格局

3.1 可耕地現狀

依據評價單元總分值，通過對比最終選擇與實際情況較為符合的自然斷點法將土地可耕性劃分為4個等級，即不可耕作區[0]、勉強耕作區（0,63]、中度可耕作區（63,78]、高度可耕作區（78,100]，得到中國土地可耕性等級結果（圖2）。

注：數值為可耕性分值。 Note: Value is cultivability score.

從數量層面上看，可耕地約為現狀耕地的2.05倍，中度、高度可耕地是現狀耕地的1.59倍。其中，不可耕作區、勉強可耕作區、中度可耕作區、高度可耕作區分別約5 815 746、1 286 896、1 388 611、957 505 km2，分別占國土總面積的61.55%、13.62%、14.70%、10.13%。從空間分布層面上看，中國土地可耕性東部和西部差異明顯，分界線基本與“胡煥庸線”重合，可耕地主要分布在“胡煥庸線”東側，不可耕地主要分布在“胡煥庸線”西側。高度可耕作區主要分布在廣東、海南、廣西、福建、江西、湖南、浙江、上海、江蘇、安徽等省份，中度可耕作區主要分布在河南、山東、河北、遼寧、北京、貴州等省份，勉強可耕作區主要分布在山西、陜西、吉林、黑龍江、內蒙古等省份。

通過土地可耕性評價結果可知，可耕作土地面積較少，僅占國土總面積的38.45%，且可耕作土地中73.64%屬于勉強可耕作區和中度可耕作區。此外，可耕地空間分布不均勻，主要分布在“胡煥庸線”以東的區域，與人口空間分布高度重合，可耕地面臨隨時被侵占的風險。

3.2 可耕地與現狀耕地空間分布格局

為厘清可耕地與現狀耕地的空間匹配度情況，同時從不同區域維度對比分析其差異，本研究從學界已發布的中國六大區、中國九大農業區、中國自然資源區劃3個維度分析可耕地與現狀耕地的空間分布（圖3），其中，中國六大區是按照地理位置和氣候條件來劃分的，中國九大農業區是根據農業生產條件、特征和發展方向、重大問題和關鍵措施及行政單位的完整性等原則劃分的，中國自然資源區劃是依據地貌、氣候劃分的。此外，現狀耕地可耕性分級處理方法與可耕地保持一致。從中國六大區維度可知，可耕地主要分布在中南地區、華東地區和東北地區，不可耕作的區域主要分布在西北地區和西南地區。現狀耕地在六大區中分布較為均勻，中南地區、華東地區、東北地區分布相對較多，西南地區、西北地區分布相對較少，但仍占整體的29.41%，而可耕地在六大區中空間分布差異較為明顯，兩者空間分布存在較大差異；從中國自然區劃維度可知，可耕地主要分布在濕潤區和半濕潤區，約占可耕地總量的93.10%。干旱區、半干旱區幾乎沒有可以耕種的土地。現狀耕地85.71%分布在濕潤區、半濕潤區，干旱區和半干旱區約占14.29%。總體來說可耕地與現狀耕地在自然區劃維度空間分布差異不大；從中國九大農業區維度可知，可耕地主要分布在華南區、長江中下游地區、黃淮海平原區、云貴高原區，而現狀耕地主要分布在長江中下游平原、東北平原、黃淮海平原、北方干旱與半干旱地區、云貴高原區、四川盆地及周邊地區。總體來說可耕地與現狀耕地在九大農業區維度空間分布存在一定的差異，主要體現在現狀耕地分布在北方干旱與半干旱地區、東北平原區，而光溫水土較好的華南地區耕地占比較少。

3.3 可耕地與現狀耕地沖突分析

將可耕地和現狀耕地進行空間疊加，便可得到可耕地與現狀耕地的沖突關系，主要體現在空間沖突、質量沖突和管控沖突3個方面。在空間沖突方面，通過對可耕地和現狀耕地的空間分布格局分析可知（圖4），現狀耕地與可耕地的空間重合率為83.17%，即有16.83%的現狀耕地分布在不可耕作區，而空間重合區域中僅有22.88%的現狀耕地分布在高度可耕作區內，可見可耕地與現狀耕地存在嚴重空間錯配，錯配區域主要分布在新疆、甘肅、寧夏、內蒙古等地。在質量沖突方面，分布在不可耕作區、勉強可耕作區及中度可耕作區的現狀耕地占現狀耕地與可耕地重復部分的72.49%，該區域的耕地在氣候、地形、土壤等條件上存在一定的障礙因素，嚴重影響耕地質量。據農業農村部發布《2019年全國耕地質量等級情況公報》可知，全國耕地平均等級為4.76等，耕地等級整體不高。因此，通過可耕地空間布局合理布局現狀耕地對提升耕地質量具有重要意義。在管控沖突方面，中國對耕地實施最嚴格的耕地保護，嚴格控制其用途，加強耕地用途管制，還對部分耕地后備資源采取特殊保護，而對其他具有耕作潛力的土地并未明確規定如何保護，缺少細致的土地用途管制要求，致使部分優質卻為劃定為耕地或者耕地后備資源的土地未得到有效保護，出現污染土壤、侵占優質可耕地、掠奪式開發等破壞土地耕作層的行為，可耕地安全得不到保障。總體來說，由于現狀耕地與可耕地存在空間錯配，有將近五分之一的現狀耕地分布在不可耕作區，重合區域中有將近60%的耕地分布在中度可耕作區以下，耕地質量總體不高，大量優質可耕地因缺少應有的用途管控、地力保護等而使耕作層遭到破壞，亟需根據可耕地空間布局及可耕性分級結果優化耕地布局，降低現狀耕地與可耕地空間沖突。

圖3 三個維度下可耕地與現狀耕地空間分布情況

圖4 可耕地與現狀耕地空間沖突分析

4 耕地保護轉型策略

4.1 將耕地保護擴展到可耕地保護

將耕地保護拓展到可耕地保護為保障國家糧食安全提供充足的數量保證。雖然現狀耕地在數量上滿足當下中國的糧食安全需求，但在突發疫情、災情及國際貿易爭端不斷的背景下，國家糧食安全將受到嚴重挑戰。此外，據統計1980－2018年中國人均肉類消費量從9 kg增至63 kg，居民膳食結構發生顯著變化，需要更多的耕地種植作物以滿足居民對肉類的需求。可耕地在現狀耕地的基礎上大約增加1 858 087 km2，其中高度可耕作的土地增加552 224 km2，中度可耕作的土地增加804 327 km2，勉強可耕作的土地增加800 579 km2。現狀耕地中不可耕作的耕地應當遵循“宜林則林、宜草則草、宜濕則濕”的原則逐步退出耕作。可耕地保護區別于現狀耕地保護原則，其是對土地耕作能力的保護，在確保糧食安全的前提下，評估可耕地原有種植類型是否破壞耕作層，不破壞耕作層的種植行為可予以保留，破壞耕作層的種植行為立即予以禁止，并咨詢相關農業專家結合當地自然地理狀況種植不破壞耕作層且經濟生態價值高的農作物。

4.2 開展可耕地分級分區保護

將耕地內涵拓展至可耕地內涵時，具有耕作能力的土地總量增加，但是其質量、空間分布存在顯著差異。因此，可通過土地可耕性對可耕地進行分級分區管控以提高可耕地效益。

1）在可耕地分級方面，按照土地可耕性將可耕地分為高度可耕、中度可耕、勉強可耕3個等級。高度可耕為第一等級，該等級目標為保障國家糧食安全，嚴格管控耕地非糧化、非農化。中度可耕為第二等級，該等級采用糧食生產為主，其他農作物并行的管控模式，能夠在需要時及時改種糧食。勉強可耕為第三等級，主要為糧食、農作物生產儲備區，該地區一般因地勢、降雨、溫度等原因限制農作物生產受限，因此，該等級內的可耕地可以采取種植不破壞耕作層的果樹、茶樹、蔬菜等，既提高經濟效益又能滿足居民膳食結構多樣化需求。

2）在可耕地分區方面，依據可耕性等級將可耕地劃分為糧食生產功能區、重要農產品生產保護區、生態保育區3個分區，從中國九大農業區維度來看，糧食生產功能區主要分布在長江中下游地區、黃淮海平原區、云貴高原區、華南區、東北平原區，該區域以高度可耕作區和中度可耕作區為主，主要進行糧食生產。重要農產品生產保護區主要分布在四川盆地及周邊地區、黃土高原區，該區域由少量的高度可耕作區、中度可耕作區及較多的勉強可耕作區組成，所占面積較小且不易開展規模化種植，因此可以利用該地區獨特的地勢氣候發展適宜該地區生產的農產品，如甜菜、香菇、藥材、甘蔗、高粱、蘋果、獼猴桃等農產品。生態保育區主要分布在北方干旱半干旱地區、青藏高原區，該地區主要分布少量勉強可耕作區且整體生態環境惡劣，因此，作為糧食生產儲備區，在糧食安全有保障的情況下主要發揮其生態功能，種植不破壞耕作層且生態效益高的作物。

4.3 優化現狀耕地及新增耕地布局

中國耕地空間分布較廣，不同區域耕地所面臨的自然社會、經濟、環境狀況存在明顯差異，依據可耕地布局及分級分區結果優化耕地布局有益于提高耕地保護效益。首先，在優化現狀耕地布局方面，依據可耕地分級分區結果，厘清現狀耕地空間分布狀況，對于分布在不可耕作區的耕地應逐步退耕，并在可耕作區內補充相應耕地，耕地應盡可能向可耕性等級較高的地區聚集，提高耕地質量。其次，在優化新增耕地布局方面，利用可耕地分級分區結果，合理規劃新增耕地布局，新增耕地應分布在可耕地區域內，并優先分布在可耕性等級較高的區域。對于可耕作區的建設用地嚴格控制新增建設用地數量，挖潛盤活存量建設用地，對于確實需要新增的建設用地，應根據可耕地分級分區結果優先安排在不耕作或可耕性較低的地區。此外，應積極騰退可耕性較好的閑置廢棄建設用地以補充優質耕地。

5 討 論

本研究運用生態位模型對中國土地可耕性進行評價，探求土地可耕性現狀、空間分布及用地沖突，以期厘清可耕地資源本底，保護其耕作能力，盡可能避免經濟發展過程中對優質耕地的侵占，有效指引現狀耕地中不可耕種的耕地陸續退耕，并在高度可耕作區有序開墾新耕地，能有效提高耕地數量，改善耕地質量和生態，以應對因突發疫情、災情等可能激增的糧食需求。當前關于耕地保護開展了大量研究，研究內容逐漸拓展至數量、質量、生態“三位一體”保護研究，但研究內容大多集中于現有耕地或局部地區的土地宜耕性研究。本研究突破現狀耕地限制，在全國范圍內的土地上開展土地可耕性研究，為耕地保護提供了新思路。在保護內涵上，可耕地的保護指對所有具有耕作能力的土地加以保護；在保護范圍上，可耕地包含國土內所有可以耕作的土地（本研究受數據獲取及工作量限制，剔除了建設用地），根據計算結果，可耕地是現狀耕地的2.05倍，能最大限度提供糧食種植所需的土地，有效應對短時間驟升的可耕作土地的需求[35]；在保護內容上，可耕地保護則是采取分級分區保護，對于不同分區、不同級別的耕地采取不同的保護措施，允許種植類型多樣化，其底線要求是保護其耕作層不被破壞。

事實上，要達到可耕地標準所需要的條件較高，受多種因素的影響而致使測度結果存在差異，例如受數據獲取限制，中國土壤數據是從世界土壤數據庫提取的，該數據較為粗糙、陳舊，會在一定程度上影響評價結果。其次，受數據獲取限制，本研究在進行可耕地評價時在水資源方面僅選擇年均降雨量作為評價指標，未將地表水、地下水納入評價指標，雖然農業分布格局與年均降水量有關，但綜合考量地表水、地下水分布情況能進一步增加評價結果的科學嚴謹性。此外，通過可耕性評價結果可知，吉林、黑龍江、內蒙古等糧食主產區分布在勉強可耕作區，這與當前的認知現狀存在差異。

此外，可耕地空間分布與社會經濟發展重心高度重合，可耕地隨時面臨被建設用地侵占的威脅，如何協調保護與發展的問題是確保可耕地可持續發展的重要內容。從生態文明和高質量發展角度看，可耕地分級管控和分區許可對實現多樣化種植結構，滿足居民膳食結構多樣化具有重要意義，未來在不破壞耕作層的前提下需進一步探究不同等級和分區中具體的植物種植類型。

6 結 論

本研究運用生態位模型對全國土地開展可耕性評價，揭示中國可耕地情況及其空間分布特征，分析可耕地與現狀耕地的空間分布差異，探討可耕地與現狀耕地空間沖突，并提出對應的耕地保護轉型策略。主要結論如下：

1）全國可耕地存量可觀，空間分布差異明顯。從數量上看，可耕地是現狀耕地的2.05倍，存量較大。其中，中度、高度可耕地是現狀耕地的1.59倍，總體來說質量較高，表明中國具有豐富的可耕地資源，對其加以保護能在很大程度上確保充足的土地以保障國家糧食安全。從空間上看，可耕地主要分布在胡煥庸線以東區域，可耕性從東南向西北逐漸降低，與中國工業化、城鎮化空間分布格局大體一致，工業化、城鎮化發展過程中不斷向周邊蔓延，侵占優質可耕地，可耕地保護存在巨大壓力。為應對建設用地的大肆擴張，可根據可耕地評價結果，有針對性加強對優質可耕地的保護力度。

2）現狀耕地質量參差不齊，高度可耕作區面積占比較小。據統計，現狀耕地僅有22.88%的耕地分布在高度可耕作區，其余主要分布在勉強可耕作區和中度可耕作區，不可耕作區中現狀耕地仍占16.83%。可見，現狀耕地質量參差不齊。

3）結合可耕地與現狀耕地沖突分析結果，有16.83%的現狀耕地需要從不可耕作區調入可耕作區，主要分布在西北的干旱和半干旱地區。在可耕作區域內的現狀耕地中，有72.49%的現狀耕地屬于中度可耕作區及以下，耕地質量總體不高。此外，可耕地在現狀耕地的基礎上大約增加1 858 087 km2，主要分布在光溫水土較好的中南地區和華東地區，面臨著建設用地擴張侵占優質可耕地的巨大壓力。

[1] 強文麗，張翠玲，劉愛民，等. 全球農產品貿易的虛擬耕地資源流動演變及影響因素[J]. 資源科學，2020，42(9)：1704-1714.

QIANG Wenli, ZHANG Cuiling, LIUAimin, et al. Evolution of global virtual land flow related to agricultural trade and driving factors[J]. Resources Science, 2020, 42(9): 1704-1714. (in Chinese with English abstract)

[2] 陳紅，陳莎，葉艷妹. 面向農業高質量發展的耕地保護轉型研究[J]. 農業現代化研究，2023，44(1)：55-64.

CHEN Hong, CHEN Sha, YE Yanmei. Research on the transformation path of farmland protection under the high-quality agricultural development[J]. Research of Agricultural Modernization, 2023, 44(1): 55-64. (in Chinese with English abstract)

[3] 韓述，郭貫成，史洋洋，等. 基于國土空間“三線”劃定與耕地質量自相關的耕地空間布局優化[J]. 農業工程學報，2022，38(19)：237-248.

HAN Shu, GUO Guancheng, SHI Yangyang, et al. Optimization of the spatial layout of arable land protection using “Three Lines” delineation of territorial spatial planning and spatial autocorrelation attributes of arable land quality[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(19): 237-248. (in Chinese with English abstract)

[4] 錢鳳魁，王賀興，項子璇. 基于潛在土地利用沖突識別的主城區周邊耕地保護[J]. 農業工程學報，2021，37(19)：267-275.

QIAN Fengkui, WANG Hexing, XIANG Zixuan. Cultivated land protection in the periphery of the main urban areas based on potential land use conflict identification[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(19): 267-275. (in Chinese with English abstract)

[5] 辛良杰. 中國居民膳食結構升級、國際貿易與糧食安全[J].自然資源學報，2021，36(6)：1469-1480.

XIN Liangjie. Dietary structure upgrade of China's residents, international trade and food security[J]. Journal of Natural Resources, 2021, 36(6): 1469-1480. (in Chinese with English abstract)

[6] 江立君，胡冰川. 中國農產品國際貿易中虛擬土含量測算及其結構調整分析：基于糧食安全視角[J]. 生態經濟，2021，37(2)：96-103，110.

JIANG Lijun, HU Bingchuan. Calculation of virtual soil content and analysis of structural adjustment in international trade of Chinese agricultural products: From the perspective of food security[J]. Ecological Economy, 2021, 37(2): 96-103, 110. (in Chinese with English abstract)

[7] 劉丹，鞏前文，楊文杰. 改革開放40年來中國耕地保護政策演變及優化路徑[J]. 中國農村經濟，2018(12)：37-51.

LIU Dan, GONG Qianwen, Yang Wenjie. The evolution of farmland protection policy and optimization path from 1978 to 2018[J]. Chinese Rural Economy, 2018(12): 37-51. (in Chinese with English abstract)

[8] 王文旭，曹銀貴，蘇銳清，等. 基于政策量化的中國耕地保護政策演進過程[J]. 中國土地科學，2020，34(7)：69-78.

WANG Wenxu, CAO Yingui, SU Ruiqing, et al. Evolution characteristics and laws of cultivated land protection policy in China based on policy quantification[J]. China Land Science, 2020, 34(7): 69-78. (in Chinese with English abstract)

[9] TANG H, YUN W, LIU W, et al. Structural changes in the development of China's farmland consolidation in 1998-2017: Changing ideas and future framework [J]. Land Use Policy, 2019, 89: 104212.

[10] 劉洪彬，陳文亮，李順婷，等. 基于政策文獻量化的我國耕地保護制度演進規律研究[J]. 土壤通報，2020，51(5)：1079-1085.

LIU Hongbin, CHEN Wenliang, LI Shunting, et al. Research on the evolution law of cultivated land protection system in China based on the quantification of policy documents[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2020, 51(5): 1079-1085. (in Chinese with English abstract)

[11] 牛善棟，方斌. 中國耕地保護制度70年：歷史嬗變、現實探源及路徑優化[J]. 中國土地科學，2019，33(10)：1-12.

NIU Shandong, FANG Bin. Cultivated land protection system in China from 1949 to 2019: Historical evolution, realistic origin exploration and path optimization[J]. China Land Science, 2019, 33(10): 1-12. (in Chinese with English abstract)

[12] 祖健，郝晉珉，陳麗，等. 耕地數量、質量、生態三位一體保護內涵及路徑探析[J]. 中國農業大學學報，2018，23(7)：84-95.

ZU Jian, HAO Jinmin, CHEN Li, et al. Analysis trinity connotation and approach to protect quantity, quality and ecology of cultivated land[J]. Journal of China Agricultural University, 2018, 23(7): 84-95. (in Chinese with English abstract)

[13] 王曉君，何亞萍，蔣和平. “十四五”時期的我國糧食安全：形勢、問題與對策[J]. 改革，2020(9)：27-39.

WANG Xiaojun, HE Yaping, JIANG Heping. China’s Food Security during the “14th Five-Year Plan” period: Situation, problems and countermeasures[J]. Reform, 2020(9): 27-39. (in Chinese with English abstract)

[14] LIU X, SHI L, QIAN H, et al. New problems of food security in Northwest China: A sustainability perspective[J]. Land Degradation & Development, 2020, 31(8): 975-989.

[15] CHEN H, CHEN S, YANG R, et al. Optimizing the cropland fallow for water resource security in the groundwater funnel area of China[J]. Land, 2023, 12(2):462.

[16] 熊曦柳，胡月明，文寧，等. 耕地遙感識別研究進展與展望[J]. 農業資源與環境學報，2020，37(6)：856-865.

XIONG Xiliu, HU Yueming, WEN Ning, et al. Progress and prospect of cultivated land extraction research using remote sensing[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2020, 37(6): 856-865. (in Chinese with English abstract)

[17] 董光龍，張文信，楊忠學，等. 山東省耕地后備資源宜耕性評價[J]. 中國農業大學學報，2018，23(8)：160-170.

DONG Guanglong, ZHANG Wenxin, YANG Zhongxue, et al. Suitability assessment of reserve cultivated land resources in Shandong Province[J]. Journal of China Agricultural University, 2018, 23(8): 160-170. (in Chinese with English abstract)

[18] 周浩，雷國平，路昌，等. 黑龍江省耕地后備資源宜耕性評價與空間分異特征研究[J]. 農業現代化研究，2016，37(5)：840-847.

ZHOU Hao, LEI Guoping, LU Chang, et al. K. Suitability assessment of arable land reserve and its spatial differentiation in Heilongjiang Province[J]. Research of Agricultural Modernization, 2016, 37(5): 840-847. (in Chinese with English abstract)

[19] 廖遠琴. 上海市耕地后備資源宜耕性調查評價[J]. 上海國土資源，2016，37(1)：19-23.

LIAO Yuanqin. The investigation and evaluation of the suitability of reserved cultivated land resources in Shanghai[J]. Shanghai Land & Resources, 2016, 37(1): 19-23. (in Chinese with English abstract)

[20] 周建，張鳳榮，徐艷，等. 基于生態生產生活視角的北方農牧交錯區土地宜耕性評價[J]. 農業工程學報，2019，35(6)：253-260.

ZHOU Jian, ZHANG Fengrong, XU Yan, et al. Land cultivation suitability evaluation of agro-pastoral ecotone in northern China based on aspects of ecology, production and life[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(6): 253-260. (in Chinese with English abstract)

[21] 畢瑋，黨小虎，馬慧，等. “藏糧于地”視角下西北地區耕地適宜性及開發潛力評價[J]. 農業工程學報，2021，37(7)：235-243.

BI Wei, DANG Xiaohu, MA Hui, et al. Evaluation of arable land suitability and potential from the perspective of “Food Crop Production Strategy based on Farmland Management” in northwest China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(7): 235-243. (in Chinese with English abstract)

[22] 鄭宇，楊偉州，張蓬濤，等. 基于變權模型的未利用地宜耕性模糊綜合評價：以河北省昌黎縣為例[J]. 江蘇農業科學，2018，46(4)：263-267.

ZHENG Yu, YANG Weizhou, ZHANG Pengtao, et al. Fuzzy comprehensive evaluation of cultivability of unused land based on variable weight model: Taking Changli County, Hebei Province as an example[J]. Jiangsu Agricultural Science, 2018, 46(4): 263-267. (in Chinese with English abstract)

[23] 徐小千，汪景寬，李雙異，等. 基于生態位理論的東北黑土區耕地整治適宜性評價：以公主嶺市為例[J]. 中國生態農業學報，2018，26(3)：432-441.

XU Xiaoqian, WANG Jingkuan, LI Shuangyi, et al. Evaluation of cultivated land consolidation suitability in Northeast China black soil zone using niche-fitness model: A case study of Gongzhuling City[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(3): 432-441. (in Chinese with English abstract)

[24] 梁鑫源，金曉斌，孫瑞，等. 多情景糧食安全底線約束下的中國耕地保護彈性空間[J]. 地理學報，2022，77(3)：697-713.

LIANG Xinyuan, JIN Xiaobin, SUN Rui, et al. China's resilience-space for cultivated land protection under the restraint of multi-scenario food security bottom line[J]. Acta Geographica Sinica, 2022, 77(3): 697-713. (in Chinese with English abstract)

[25] 王濤，呂昌河. 基于合理膳食結構的人均食物需求量估算[J]. 農業工程學報，2012，28(5)：273-277.

WANG Tao, LV Changhe. Estimation of food grain demand per capita based on rational dietary pattern[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(5): 273-277. (in Chinese with English abstract)

[26] 趙姚陽，蔣琳琳，王潔. 居民膳食結構變化對中國食物生產用地需求的影響研究[J]. 中國人口·資源與環境，2014，24(3)：54-60.

ZHAO Yaoyang, JIANG Linlin, WANG Jie. Study of the effect of residents’ dietary pattern change to the land requirements for food[J]. China's Population, Resources and Environment, 2014, 24(3): 54-60. (in Chinese with English abstract)

[27] 方斌，牛善棟，黃木易. 吃飽和吃好語境對我國耕地保護的啟示[J]. 長江流域資源與環境，2021，30(10)：2533-2544.

FANG Bin, NIU Shandong, HUANG Muyi. The enlightenment of the context of eating-full and eating-well to the protection of cultivated land in China[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2021, 30(10): 2533-2544. (in Chinese with English abstract)

[28] 朱德舉. 土地評價（修訂版）[M]. 北京：中國大地出版社，2002：35.

[29] 李祥，徐麗萍，陳月嬌，等. 西北干旱區瑪納斯河流域土地宜耕性評價[J/OL]. 中國農業資源與區劃：1-14[2022-06-26]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3513.s.20220318.1847.032.html.

LI Xiang, XU Liping, CHEN Yuejiao, et al. Evaluation of land cultivation suitability in the Manas River Basin of the Northwest Arid Zone[J/OL]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning: 1-14. [2022-06-26]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3513.s.20220318.1847.032.html. (in Chinese with English abstract)

[30] 類淑霞，郝晉珉，王麗敏. 生態脆弱區宜耕未利用土地開發適宜性評價：以山西省大同市為例[J]. 中國生態農業學報，2011，19(6)：1417-1423.

LEI Shuxia, HAO Jinmin, WANG Limin. Evaluation of exploitation suitability of unutilized arable lands in ecologically fragile areas: A case study of Datong City, Shanxi Province[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2011, 19(6): 1417-1423. (in Chinese with English abstract)

[31] 黃海潮，溫良友，孔祥斌，等. 中國耕地空間格局演化對耕地適宜性的影響及政策啟示[J]. 中國土地科學，2021，35(2)：61-70.

HUANG Haichao, WEN Liangyou, KONG Xiangbin, et al. The impact of spatial pattern evolution of cultivated land on cultivated land suitability in China and its policy implication[J]. China Land Science, 2021, 35(2): 61-70. (in Chinese with English abstract)

[32] 王秋兵. 土地資源學[M]. 北京：中國農業出版社，2011：38-40.

[33] 歐陽志云，王如松，符貴南. 生態位適宜度模型及其在土地利用適宜性評價中的應用[J]. 生態學報，1996，16（2）：113-120.

OUYANG Zhiyun, WANG Rusong, FU Guinan. Ecological niche suitability model and its application in land suitability assessment[J]. Acta Ecologica Sinica, 1996, 16（2）: 113-120. (in Chinese with English abstract)

[34] 牛海鵬，趙同謙，張安錄，等. 基于生態位適宜度的耕地可持續利用評價[J]. 生態學報，2009，29(10)：5535-5543.

NIU Haipeng, ZHAO Tongqian, ZHANG Anlu, et al. Cultivated land sustainable use evaluation based on niche-fitness[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(10): 5535-5543. (in Chinese with English abstract)

[35] 張鳳榮，張天柱，李超，等. 中國耕地[M]. 北京：中國農業大學出版社，2021：7.

Cultivability evaluation and conservation strategies of land resources in China

CHEN Hong1, YANG Runjia1, YE Yanmei1,2※

(1.,,310058,; 2.-,100812,)

Only one third of the world average can be found in the per capita farmland in China. Furthermore, a large number of high-quality cultivated land has been occupied and replaced by low-quality farmland with the continuous development of urbanization in recent years. The unsuitable or uncultivable distribution of farmland in areas (such as beaches and mountains) has posed a serious threat to the national security of farmland. Great challenges have also been put the national food security in the context of emergencies, such as epidemics and disasters. It is a high demand for the high level self-sufficiency in food production under a large population during this time. In this study, a new understanding was offered to protect the farmland system, in order to change the perception from the farmland system to the cultivatable land. The ecological niche model and geographic information system (GIS) were used to measure the scale size and spatial distribution of cultivatable land, current farmland, and construction land. Firstly, the amount of cultivatable land was sufficient with the outstanding difference in spatial distribution. The cultivatable land was sufficient in the east of Chinese Heihe-Tengchongn line, where the area was approximately 2.05 times that of the current farmland. Secondly, there was the uneven quality of current farmland, where the less current farmland was distributed in the highly cultivable areas. There was an outstanding location difference in cultivatable land quality. The cultivatable land showed a hierarchical level in different areas, where the quality gradually decreased from the southeast to the northwest of China. Thirdly, there was a spatial mismatch between the cultivatable land and the current farmland. About 16.83% of the current farmland was in the unsuitable area for cultivation. The current farmland was distributed in the uncultivable areas, where the low quality of farmland led to low production in the essential goal of farmland protection, due to the mismatch between the cultivatable land and current farmland. The proposal of cultivatable land was provided the direction for the transformation of farmland protection. The "grain-land" mismatch rate of farmland also reduced resource consumption and environmental pollution. The cultivatable land grading and zoning protection were carried out to appropriately adjust the layout of current and new farmland, in order to realize the fertile land for grain use and storage. At the same time, the protection of cultivatable land can greatly contribute to the cultivatable capacity of the land, in order to avoid the encroachment and squeezing of the cultivatable land, due to urbanization. The retention of enough land can be expected to fully meet the possible future farming needs. Therefore, sufficient cultivatable land can be provided in time for agricultural production.

farmland; models; evaluation of cultivability; transformation of farmland protection; space conflict; ecological niche model

10.11975/j.issn.1002-6819.202204245

F301.21

A

1002-6819(2023)-05-0192-09

陳紅，楊潤佳，葉艷妹. 中國土地資源的可耕性評價及其保護策略[J]. 農業工程學報，2023，39(5)：192-200.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202204245 http://www.tcsae.org

CHEN Hong, YANG Runjia, YE Yanmei. Cultivability evaluation and conservation strategies of land resources in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(5): 192-200. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202204245 http://www.tcsae.org

2022-04-24

2023-02-01

國家社科基金重大項目“城鄉區域平衡發展理念下的土地制度綜合改革研究”（19ZDA088）

陳紅，博士生，主要研究方向為耕地保護、土地資源優化配置。Email:chenhong0812@zju.edu.cn

葉艷妹，博士，教授，博士生導師。主要研究方向為土地整治工程、國土空間規劃。Email: yeyanmei@zju.edu.cn