崇阳县耕地后备资源的质量潜力测算

张，李若晗，唐祥云，刘舒馨

（武汉大学资源与环境科学学院，武汉湖北430079）

崇阳县耕地后备资源的质量潜力测算

（武汉大学资源与环境科学学院，武汉湖北430079）

准确分析评价和测算耕地后备资源的潜力是对其进行开发利用的前提。以湖北省崇阳县为研究区，参照农用地分等定级的技术方法，确定分等的因素指标和权重，计算崇阳县耕地后备资源自然质量等指数，划分自然质量等别，并借助湖北省二级区的耕地产能核算模型计算其理论产能，以此来测算耕地后备资源的质量潜力。通过计算结果可知，崇阳县耕地后备资源总潜力产量为3986.0205×104kg，在空间分布上大体呈现从西北向东南递减的趋势。

耕地后备资源；潜力测算；产能核算模型；崇阳县

引言

耕地后备资源是耕地占补平衡的主要来源，是重要的土地开发整理对象，是实现粮食安全的重要手段。在对耕地后备资源进行开发利用之前，有必要对其潜力进行评价和测算，掌握区域内待开发、整理、复垦土地的质量及存在问题，为区域土地整理规划制定、土地整理工程项目实施、中低产田改造与农用地宏观管理提供技术依据［1］，防止贸然开发对区域生态、经济等各方面带来的不利影响。

目前，国内学者在研究耕地质量潜力时主要是将农用地分等定级中的自然质量等指数作为质量潜力测算的依据，寻找自然质量等指数与粮食产量之间的关系［2］。也有不少学者把研究区内的土地等级最大值作为土地整治后需达到的目标，依此进行潜力测算［3］。但是，张瑞娟［4］等学者认为这种方法可能会忽略土地整治活动对耕地限制因素可改造程度的差异，其测算结果将夸大土地潜力提升的能力。综观已有的研究成果，对于耕地后备资源潜力测算的研究还较少，大部分都停留在适宜性评价和等级划分的层面［5-8］。由于耕地后备资源属于未利用地，如何确定耕地后备资源在开发后的耕地质量是其潜力测算的重点。本文以湖北省崇阳县为研究区，引用湖北省二级区的耕地产能核算模型，将耕地后备资源经过开垦和复垦后的理论产能作为衡量其潜力的标准，对耕地后备资源的潜力进行量化。

1　研究区概况及数据来源

1.1研究区概况

崇阳县隶属湖北省咸宁市，位于湘、鄂、赣三省交界处。地处北纬29°12'-29°41'，东经113°43'-114°21'之间。东至通山，南邻通城及江西修水，西接通城和湖南省临湘，北连赤壁、咸安。县境东西最长61公里，南北最宽52公里，国土面积为1968平方公里，折合295.2万亩。崇阳县下辖8个镇，4个乡，分别为天城镇、石城镇、桂花泉镇、白霓镇、青山镇、金塘镇、路口镇、沙坪镇、肖岭乡、铜钟乡、港口乡和高枧乡。2011年崇阳县人口为47.13万人，其中常住人口为39.74万人。崇阳县在全国耕地后备资源调查分区中属于江南区，截至2012年年底，该县共有耕地后备资源12240.06hm2，其中包括其他草地11370.61hm2，内陆滩涂449.20hm2，裸地96.38hm2，采矿用地323.87hm2。由以上数据可知，崇阳县的耕地后备资源各地类中其他草地所占面积最大，其次是内陆滩涂和采矿用地，裸地面积最小。

1.2数据来源与处理

按照实事求是的原则，参照《湖北省耕地后备资源调查与评价技术规程》，从崇阳县国土局搜集二次调查标准时点数据库、耕地质量等级信息数据库，有关法律法规，基本农田保护相关资料，土地开发整理项目资料，全国农用地质量等级更新调查评价与监测成果资料，2009年以来变更调查资料，土地整治规划，生态保护区规划成果和资料等，以2012年的卫星影像图、二次土地调查数据库和2012年土地利用变更调查数据库为基础，以ArcGIS为技术手段，以内业室内预判处理为主，外业调查核实为辅，获取评价指标的属性数据，制作各评价指标图层。

表1　各类耕地后备资源的限制性评价指标

表2　分等因素及权重

2　研究方法

本次耕地后备资源潜力测算是在对研究区内各分等单元调查的基础上，根据《农用地分等规程（TD/T1004-2003）》［9］中的技术方法，选取农用地自然质量等指数的分等因素及指标权重，计算耕地后备资源各分等单元的自然质量等指数，划分自然质量等别，再借助湖北省二级区的耕地产能模型，测算耕地后备资源的潜力。

2.1确定评价单元

本次研究中采用各评价指标图层与未利用地的土地利用现状图斑叠置形成的同质单元作为评价单元。由于耕地后备资源是指未利用地中具有较好的土地质量，可以开垦为耕地的那一部分特定区域。因此，需要依据湖北省耕地后备资源调查规程中规定的技术路线和评价指标体系进行限制性评价，以确定哪些未利用地为耕地后备资源。

根据湖北省耕地后备资源调查评价技术方案及规定，崇阳县所属的江南区各类耕地后备资源的限制性评价指标如表1所示。

通过内外业调查收集评价指标资料，并通过数字化勾划得到评价指标矢量图层，然后利用GIS空间叠加获取各评价单元的限制性评价结果。最后得到宜耕耕地后备资源共计2049.66公顷，2338个图斑。

2.2确定分等因素和权重

崇阳县属于江南区，按照《农用地分等规程（TD/T1004-2003）》及崇阳县的农用地分等定级项目，选取八个分等因素，即地形坡度、地表岩石露头度、有效土层厚度、表层土壤质地、土壤有机质含量、土壤PH值、灌溉保证率和土壤侵蚀程度，指标体系及权重见表2。

2.3确定分等因素分级规则及分值

崇阳县农用地分等定级中指定作物为中稻和油菜，按照农用地分等规程，结合崇阳县的实际情况，将八个分等因素指标细化分级，每一级根据指定作物的不同分别赋予分值（表3）。

2.4计算耕地后备资源自然质量分

采用加权平均法，计算各评价单元指定作物的分等因素指标分值。计算公式为：

式中：CLij为分等单元指定作物的农用地自然质量分；Wk为第k个分等因素的权重；i为分等单元编号；j为指定作物编号；k为分等因素编号；m为分等因素的数目；fijk为第i个分等单元内第j种指定作物第k个分等因素的指标分值。

计算结果见表4。表中列出了崇阳县12个乡镇的自然质量分的最高分、最低分和平均分。

2.5计算耕地后备资源自然质量等指数

2.5.1查找指定作物光温（气候）生产潜力指数αtj

光温生产潜力是在一定的光温条件下，其它环境因素和作物群体因素处于最适宜状态，作物利用当地的光温资源的潜在生产力。通过查阅农用地分等规程，指定作物的光温生产潜力指数见表5。

2.5.2确定产量比系数βj

产量比系数是当地基准作物最高理论单位面积产量与各指定作物最高理论单产面积产量之比，即各指定作物的标准粮折算比率，其计算公式如下：

表3　分等因素分值

表4　崇阳县各乡镇自然质量分

表5　指定作物光温生产潜力指数

表6　指定作物产量比系数

崇阳县的基准作物为中稻，指定作物的产量比系数见表6。

2.5.3计算自然质量等指数

第i个分等单元第j种指定作物的自然质量等指数计算公式如下：

式中：Rij为第i个分等单元第j中指定作物的自然质量等指数；αtj为第j中作物的光温（气候）生产潜力指数；CLij为第i个分等单元内第j种指定作物的农用地自然质量分；βj为第j种作物的产量比系数。

农用地自然质量等指数的计算公式如下：

式中：Ri为第i个分等单元的农用地自然质量等指数；其他符号的含义同公式（3）。

崇阳县的基本耕作制度为一年两熟，因此其自然质量等指数计算公式为：

根据公式5，崇阳县各乡镇后备耕地资源自然质量等指数计算结果见表7。

表7　各乡镇后备耕地资源自然质量等指数

2.6划分自然质量等别

崇阳县农用地划分自然质量等别时按照自然质量指数大小每隔400划分一个等别，具体等指数与等别对应关系见表8。崇阳县耕地后备资源自然质量等指数范围为3149-4609，按照表8中的分等规则进行划分，对应的自然质量等别为4-8等。

2.7耕地后备资源潜力测算

理论产能是指在农业生产条件得到充分保证，其他环境因素均处于最优状态时，在当地实际的光、热、水、土等资源条件下农作物所能达到的最高产量。本次研究将耕地后备资源的潜力定义为开垦或复垦后所能达到的理论产能，通过计算理论产能来进行潜力测算。

2.7.1测算潜力单产

聂艳在《湖北省耕地产能核算及空间变异规律》一文中，基于农用地分等成果和农业统计数据，建立产能核算模型对湖北省耕地产能进行测算［10］。该模型以湖北省二级指标区为单位，反映了理论单产与自然质量等指数之间的函数关系，经过数理分析和论证检验，确定各二级区理论单产核算模型。本研究借助该模型来进行崇阳县耕地后备资源潜力单产的测算。崇阳县所在二级区的产能核算模型为：

式中：x为分等单元自然质量等指数，y为分等单元理论单产。

由公式6，崇阳县各乡镇理论单产计算结果见表9。

2.7.2测算总潜力产量

总的潜力产量计算公式如下：

式中：G理论i为第i个分等单元的理论潜力；Si为第i个分等单元的面积；yi为第i个分等单元的理论单产。

总潜力产量计算结果见表10。

表8　自然等指数与自然质量等对应关系

表9　各乡镇理论单产（kg/亩）

表10　崇阳县耕地后备资源总潜力产量

3　结果与分析

3.1从总潜力产量计算结果可知，崇阳县耕地后备资源潜力产量总值为3986.0205×104kg。其中潜力产量最大的乡镇是石城镇881.4819×104kg，占全县潜力总量的22.1%；潜力产量最小的是高枧乡，占总量的1.4%。具体情况见图1。

3.2从潜力单产的计算结果可知，虽然天城镇的理论总潜力很高，但是其理论单产较低。这是由于天城镇耕地后备资源总量较大，但是其土地质量并不高。

3.3从耕地后备资源的空间分布来看，崇阳县西北部的天城镇、石城镇和沙坪镇的耕地后备资源面积较大，潜力总量较大，全县耕地后备资源潜力整体呈现西北向东南递减的趋势。具体分布情况见图2。

3.4综合上文的计算过程可知，耕地后备资源质量潜力的提升关键在于其自然质量分的提升。耕地后备资源开垦、复垦的过程主要是对未利用地及可复垦采矿用地中地势高低不平的土地进行平整，改良土壤状况，修建道路沟渠等农业配套工程。根据耕地后备资源的分等指标，可以从降低地形坡度，增加有效土层厚度，改善土壤PH值，提高灌溉保证率这几个方面来提高其自然质量分。此外，还可以修建配套的道路系统提高耕作便利度，经过土地整理增强田块规整度和耕地连片度等。

3.5本次耕地后备资源的潜力测算忽略了在土地开垦和复垦过程中由于耕地后备资源面积变化导致的潜力误差，且忽略了除耕地质量外其他因素对粮食产量的影响，这些可在以后的研究中进一步探讨。

图2　各乡镇耕地后备资源潜力产量空间分布

［1］刘连胜.高要市耕地后备资源监测调查评价与开发研究［D］.华南农业大学，2009.

［2］姬洪飞.基于农用地分等的耕地开发整理潜力研究为以卢龙县为例［D］：［硕士］.保定：河北农业大学，2008：5-16.

［3］陈茜.北京市基本农田保护区内耕地数量和质量提升潜力评价研究［D］.长沙：湖南农业大学，2012.

［4］张瑞娟，姜广辉，周丁扬，等.耕地整治质量潜力测算方法［J］.农业工程学报，2013，29（14）：238-244.

［5］方月.基于GIS技术的新疆耕地后备资源潜力评价与分析［D］.太原理工大学，2011.

［6］朱博融.基于GIS的延安市吴起县耕地后备资源开发潜力评价［D］：［硕士］.西安：长安大学，2013：8-9.

［7］朱蕾，黄敬峰，王秀珍.基于GIS的县级耕地开发整理潜力分析及评价—以浙江省仙居县为例［J］.地理与地理信息科学，2003（05）：55-60.

［8］李亨伟，田莹莹，李涛，等.达州市宜耕土地后备资源潜力评价分析［J］.四川农业科技，2015（04）：40-43.

［9］中华人民共和国国土资源部.TD/T1004-2003《农用地分等规程》［S］.2003.

［10］聂艳，吴西子，孙轶，等.湖北省耕地产能核算及空间变异规律［J］.湖北大学学报：自然科学版，2014，36（1）：1-6.

（2016-07-15收稿刘晓佳编辑）

Potential Quality Calculation of Reserve Resources of Cultivated Land of Chongyang County

ZHANG Yi et al
（School of Resource and Environmental Sciences，Wuhan University，Hubei Wuhan 430079，China）

Accurate analysis and calculation is a prerequisite for the development and utilization of the reserve resources of cultivated land.This paper studies on Chongyang County，Hubei Province，chooses classification factors and weighs according to the Rules for classification of agricultural land.Then calculates the natural quality of cultivated land reserve resources in Chongyang County and divides natural quality levels.And then calculates the theoretical capacity by the model of cultivated land productivity，in order to calculate the potential quality of reserve resources of cultivated land.The calculation results show that the total theoretical potential of arable land reserve resources in Chongyang County is 3986.0205×104kg and the potential quality decreases from northwest to southeast in space distribution.

Reserve resources of cultivated land；Potential quality calculation；Themodel of cultivated land productivity；Chongyang County

F301.2

A

1003-7853（2016）04-0026-05

张（1991-），女，河南驻马店人，硕士研究生，主要研究方向为土地利用与评价。