基于GIS的耕地质量等别评价

牛欣然　张丽琴　龚健　刘庆亚

摘要：耕地质量评价既是全面掌握耕地质量状况，使耕地由数量管理转变为数量、质量以及生态管理，促进土地资源节约集约利用的基础，也是当前研究耕地质量变化，实现社会可持续发展的重点。为了保持耕地质量等级成果的现势性及了解耕地质量的发展趋势，以宜昌市夷陵区为例，在GIS的支持下对耕地等级质量成果更新工作进行研究，进而了解区域耕地质量等别变化及其空间分布情况，掌握年度内耕地现状变化及耕地质量建设引起的耕地质量等别变化情况。结果表明，本次夷陵区更新评价后的国家自然等、利用等、经济等的等别分布与上一轮成果基本保持一致，保证了更新评价成果的连续性，同时耕地总面积呈增长趋势，耕地质量也有一定的提升，主要归因于地区土地整治项目的实施。

关键词：耕地质量等别；GIS；更新评价；宜昌市夷陵区

耕地是人类生存的物质基础，其质量的优劣对国家粮食的安全至关重要。随着中国工业化和城市化进程的不断推进，大量的耕地资源被占用，耕地资源问题日益突出。如何保护耕地，提高粮食综合生产能力，保证国家粮食安全是当前的重要课题。因此，要实现土地资源的可持续利用、优化配置和科学管理，保持耕地总量动态平衡，保障中国社会经济持续健康发展，需要对耕地质量做出科学的评价。搞好耕地质量分等评价工作，对中国实现土地管理由数量管理向数量、质量、生态管护综合管理转变具有重要的作用，同时，为落实占用耕地补偿制度，实现区域耕地占补平衡目标、耕地生产能力核算、农用地流转和基本农田保护提供依据。

中国是世界上研究耕地分类进行耕地评价最早的国家。早在2500年前古籍《周礼·地官·司徒》中就有关于土地质量高低的记载。新中国建立后，中国非常重视耕地的质量建设，在20世纪50年代和第一次土壤普查、第二次土壤普查期间及相关的区域资源调查中，都开展过不同形式的耕地质量评价工作，这些评价为当时中国耕地资源利用、促进农业发展奠定了坚实的基础。但限于当时的条件，这些耕地评价多以定性评价为主，考虑的因素也较少。20世纪90年代以来，以GIS（地理信息系统）为代表的“3s”技术和地图、自动制图技术等高新技术在耕地质量评价中得到了应用与发展，并在数据更新、动态评价、评价精度方面取得很大进展。与此同时，耕地评价所采用的方法也有了较大的发展，主要包括层次分析法（AHP）、模糊综合评价法、德尔菲法（Delphi method）等。耕地评价研究正向着综合化、多元化、精确化、定量化、信息系统管理方向以及跨区域的横向可比的方向发展。本研究依据《农用地分等规程》和《湖北省耕地质量等别年度更新评价技术方案》中的要求，采用多因素综合分析法对夷陵区的全部耕地进行质量等别更新评价，旨在为土地管理的日常工作以及制定相关的耕地保护政策提供依据。

1.研究区域概况

宜昌市夷陵区位于湖北省西部、长江三峡的下端，跨东经110°51′-111°39′，北纬30°32′～31°28′。夷陵区东连远安、当阳，南邻夷陵、宜昌市城区、枝城、长阳，西接秭归、兴山，北抵保康。东西最宽77km，南北最长103 km，全区总面积为3 424 km²。全区辖11个乡镇、1个街道办事处、1个省级经济开发区，225个行政村。

2.研究数据与方法

2.1数据来源与处理

所使用的数据主要来源于夷陵区土地利用变更调查数据库、夷陵区耕地质量等级补充完善成果资料、夷陵区土地整治项目图件及数据资料、夷陵区年度综合开发、农田水利建设等项目资料、统计资料等。

为了方便数据处理以及成果的统一，此次研究以ArcGIS10，2为平台，由于土地整治项目图件是CAD格式，因此需要转化为ArcGIS的SHP格式。在ArcGIS操作平台下对数据在转换格式的过程中所产生的错误和丢失的属性进行补充和修改。统一各数据的坐标系统，并进行空间位置的配准。需要进行更新的耕地分等属性可以从土地整治数据资料查找和参考《农用地分等规程》（GB/T28407-2012）、《湖北省耕地质量等别年度更新评价技术方案》和《农用地质量分等数据库标准》（报批稿）相关要求。

2.2研究方法

夷陵区耕地质量等级更新采用因素法。夷陵区耕地分等单元共计51 854个耕地图斑，在确定分等因素及其权重的基础上，采用多因素综合分析法，对耕地质量等级评价指标信息值进行补充和完善，完善分等因素图，确定耕地分等单元工作底图，建立耕地分等基础数据库，计算各分等单元指定作物的自然质量分，并根据光温（气候）生产潜力指数、产量比系数计算耕地自然质量等指数，更新耕地利用系数和经济系数，计算耕地利用等指数和经济等指数，根据省等指数与国家等指数平衡转换规则，计算分等单元的国家级等指数。在此基础上采用等间距法，划分耕地自然质量等别、经济等别以及利用等别。根据《湖北省耕地质量等级成果补充完善县级工作报告》，夷陵区位于湖北省二级指标区的盆周秦巴山区，标准耕作制度为油菜一中稻，一年两熟制，基准作物为中稻，指定作物为中稻和油菜。

2.3评价指标选择及赋值

由于影响农用地质量的因素种类多，影响强度各异，因而科学选择分等因素对农用地分等具有重要意义。采用德尔菲法，根据《农用地分等规程》（GB/T 28407-2012）的推荐因素进行专家打分。指标体系的选择主要遵循主导性、系统性、独立性、差异性、科学性与可操作性兼顾、定量与定性相结合等原则，结合夷陵区项目实际情况，确定指标体系。由于夷陵区有中稻和油菜两种指定作物，因此要对两种作物分别进行评价指标选择及赋值。分等因素指标体系及权重见表1、表2。

3.结果与分析

3.1耕地质量等级更新评价结果

夷陵区耕地面积35 939.90 hm²，根据湖北省耕地质量等别划分标准，将夷陵区划分为4个国家自然等、5个国家利用等、4个国家经济等。

3.1.1耕地自然等别质量分析 夷陵区耕地自然等指数主要分布于3 060～4 263区间，自然等范围在5等地到8等地之间，其中主要为6等地，占夷陵区所有耕地的47.25%，主要分布在分乡镇、雾渡河镇、鸦鹊岭镇等，面积合计16 980.91 hm²；比例最少的为5等地，只有2 159.74 hm²，占夷陵区所有耕地的6.01%，主要分布于龙泉、鸦鹊岭镇等；7等地和8等地分别为14 267.31 hm²和2 531.93 hm²，占所有耕地的39.70%和7.04%，主要分布于黄花乡、鸦鹊岭镇、樟村坪镇等。等别面积分布情况见图1。

3.1.2耕地利用等别质量分析 利用等指数主要分布于1 484-2 220区间，利用等范围在4等地到8等地之间，其中主要为6等地和7等地，面积分别为9 798.14 hm²和15 458.48 hm²，占夷陵区所有耕地的27.26%和43.01%，主要分布于分乡镇、黄花乡、鸦鹊岭镇、雾渡河镇等；比例最少的为4等地，仅有5.64 hm²，分布于乐天溪镇，占夷陵区所有耕地的0.02%。其余5等地和8等地，面积分别为5 961.86 hm²和4 715.78 hm²，占所有耕地的16.59%和13.12%，主要分布于龙泉镇、下堡坪乡、樟村坪镇等。等别面积分布情况见图2。

3.1.3耕地经济等别质量分析 经济等指数主要分布于1 016-1 795区间，经济等范围在7等地到10等地之间，其中主要为9等地，面积为15 296.76hm²，占夷陵区所有耕地的42.56%，主要分布于下堡坪乡、分乡镇等：比例最少的为7等地，仅有1 619.03 hm²，占夷陵区所有耕地的4.50%，主要分布于龙泉镇、小溪塔街道、三斗坪镇等；其余8等地和10等地分别为12 550.51 hm²和6 473.59 hm²，主要分布于黄花乡、龙泉镇、樟村坪镇、雾渡河镇等，分别占所有耕地的34.92%和18.01%。等别面积分布情况见图3。

3.2耕地等别数量分布特点

根据夷陵区耕地自然质量等、利用等和经济等各等别面积统计结果以及耕地各个等别面积分布图，可以看出3个等别划分的结果都表现出高等别耕地分布较多的特点。表明夷陵区整体质量较高，符合夷陵区自然条件以及生产利用方式的实际情况。

3.3耕地等别空间分布特点及分布规律

夷陵区耕地呈块状分布。自然等、利用等、综合等的分布均以河流、水库或乡镇所在地为中心向周围逐渐降低。各类别等别中的最高等均分布在夷陵区的大部分地区，最低等集中分布在东北部以及丘陵地带。耕地等别差异的形成原因：

1）地形地貌。夷陵区大部分地区地势平坦、土壤肥沃、地貌变化相对较小，耕地质量较高：丘陵坡度较大，相对来说没有其他地方土壤灌溉条件好，耕地质量相对较差。

2）土壤。土壤是土地质量的重要标志。夷陵区土壤共有4个土类，相对来说，东部以及其他大部分地区土质较好，而丘陵山区较差。因此，土壤不仅是造成耕地等别差异的主要原因，也是夷陵区耕地质量整体较高的原因。

3.4与上轮成果的对比分析

上轮成果耕地自然质量等别分布为5等至8等，耕地利用等别的分布为5等至8等，耕地经济等别的分布为7等至10等，通过与上一轮成果对比，从而可以看出本轮与上轮均保持一致，保证了耕地质量补充完善成果数据的连续性，就个别地区而言，耕地质量出现了一定程度的上升，主要是因为土地整治提高了这些地区的耕地质量。

4.小结与讨论

1）在GIS软件的支持下对耕地质量进行更新评价，不仅为夷陵区内部耕地质量评价研究建立了小范围的可比性，也为该区域提供了省级甚至全国范围内的耕地质量评价可比性结果。同时，在更新过程中也对增加、减少及质量建设耕地进行了全面、系统的评价。应用AreGIS软件在耕地分等过程中的数据采集和编辑过程，以及数据库的建立和成果的输出，相对于以前的人工操作方法大大减少了工作量，提高了工作效率。

2）本次更新评价的结果可用于指导农民根据耕地质量，合理调整土地利用方式，减少盲目耕作带来的人力、资源的浪费。企业也可以根据更新评价的成果，合理布局产业投资。国家、省、市、县的土地管理部门可以以更新评价的成果为依据，对土地进行复垦、开发和整理，以提高耕地质量，提高粮食产量，保证国家粮食安全。

综上所述，宜昌市夷陵区的耕地质量等别更新评价成果可以保持耕地质量等别数据的现势性，服务于土地管理的日常工作，并为制定相关的耕地保护政策提供依据。