耕地质量等别监测研究——以图们市为例

李高行，李淑杰*，邢丽娟，郭 鑫，姬冬梅

(1.吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061；2.吉林省国土资源调查规划研究院，吉林 长春 130000)

耕地质量建设与管理是落实最严格耕地保护制度的重要内容,是提高农业综合生产能力、确保国家粮食安全的根本保障，也是优化利用土地资源、构建国家生态安全屏障的有效途径。我国在完成了耕地地力调查和全国农用地分等工作、具备比较完善的耕地质量基础数据的基础上，为了进一步深化耕地质量管理工作，对耕地质量进行了动态监测,从而实现了对耕地质量的宏观精准管理[1-3]。基于此，本文以吉林省图们市为例,进行了耕地质量等别监测研究。

1 研究区概况

图们市地处吉林省东部，从属于吉林省延边朝鲜族自治州。位于吉林省东部，图们江下游。下辖4个镇和3个街道，50个行政村[4]。在市区周围，南面邻水，东、西、北三面环山，地理位置得天独厚。

2 研究方法和数据来源

2.1 划分耕地等别渐变类型集

结合土地利用规划资料、土壤普查资料和农业调查资料等，对吉林省耕地等别数据成果进行了统计分析，按照耕地等别变化主导因素，初步建立了吉林省耕地等别渐变类型集。并结合吉林省耕地渐变类型，确定图们市的耕地等别渐变类型主要为酸化型，分析图们市耕地等别渐变主导因素为土壤pH值。

2.2 确定图们市耕地等别监测渐变类型区

在耕地发生渐变的县域范围内，利用和土地经济水平相对一致的区域划分各个分区，且要求各个分区内部的地形、地貌、降水量和年积温差别不大，依据主导因素进行分区，区内耕地质量变化趋势要一致，类型区的分布要能够反映高等别区和低等别区的渐变类型是否有差异[5]。耕地等别渐变类型分布范围可以包含主导因素一致耕地等别不同的农用地分等单元。每个渐变类型区内根据耕地质量等别划分不同监测样区[6]。

2.3 选取耕地等别渐变监测单元

在布设样点时需要综合考虑3个方面因素，首先考虑耕地渐变类型，在不同的渐变类型上布设样地；其次根据现有的耕地分等成果，在不同的等别上布设样点；最后，根据作物种类，即在水田、旱地和水浇地上分别设定样点，并在耕地渐变类型分布范围内的不同等别上分别布设一个固定监测单元和若干个临时监测单元[7]。综上所述，图们市耕地质量等别年度监测评价工作共设定4个长期监测样点和54个辅助监测样点。

2.4 监测单元调查

依据主导因素确定监测单元需要监测的参数，土壤pH值是本次图们市耕地质量等别年度监测评价研究的主要监测对象，具体数据来源于土肥站监测样点数据及现场取样实验数据。

2.5 调查评价监测单元的质量变化信息

本次研究长期监测了引起各监测单元耕地等别渐变的主导因素，并对引起的耕地等别渐变做出定量评价。为保证结果数据的可比性，监测单元耕地质量等别的评价，除对监测单元所对应的渐变类型主导因素分值进行更新外，其余分等参数采用2016年度耕地质量等别更新评价数据库中的参数[8]。监测单元内主导因素的年初、年末分值、等指数变化、等别变化，采用算术平均法确定，并挂接到固定监测单元上，形成这个渐变类型的监测结果[9]。等别渐变耕地抽样监测工作技术路线图如图1所示。

图1 图们市耕地质量等别年度监测评价技术路线

3 图们市耕地质量等别渐变类型监测指标变化及驱动因子分析

3.1 图们市渐变耕地现状分析

截止到2016年末，图们市耕地总面积为10632.73 hm2，其中水田1274.80 hm2，水浇地232.32 hm2，旱地9125.61 hm2。其中12等旱地占耕地总面积的17.77%，13等旱地占耕地总面积的68.06%；12等水田占耕地总面积的5.21%，13等水田占耕地总面积的6.77%；12等水浇地占耕地总面积的0.46%，13等水浇地占耕地总面积的1.73%。本次耕地质量等别年度监测评价项目仅划分为酸化型一种渐变类型，包含图们市2016年末的全部耕地，涉及图们市全部乡镇(图2)。

从图3可知，12等旱地占耕地总面积的17.77%，13等旱地占耕地总面积的68.06%；12等水田占耕地总面积的5.21%，13等水田占耕地总面积的6.77%；12等水浇地占耕地总面积的0.46%，13等水浇地占耕地总面积的1.73%。

图2 图们市2017年度耕地质量渐变类型分布范围

3.2 图们市耕地质量等别监测单元统计

本次图们市2017年度耕地质量等别年度监测评价呈现出耕地逐渐酸化的趋势，结合耕地等别渐变监测单元选取要求,共布设了4个监测单元，4个固定监测样点及54个辅助监测样点，共58个监测样点。按照耕地等别渐变监测单元选取要求，图们市酸化型渐变耕地在旱地12等区域选取固定监测样点1个，辅助监测样点15个；旱地13等区域选取固定监测样点1个，辅助监测样点13个；水田12等区域选取固定监测样点1个，辅助监测样点11个；水田13等区域选取固定监测样点1个，辅助监测样点15个。其中，由于水浇地面积较少，不作为本次监测评价工作的主要监测对象，因此未设置监测样点。

将各监测样点监测值的平均值赋予固定监测样点，其余分等参数采用2016年度耕地质量等别更新评价数据库中的参数，计算该固定监测样点的年末国家利用等指数及年末国家利用等别，该固定监测样点的等指数及等别变化情况将代表该渐变类型的监测

结果[10]。根据布设的监测单元主导因素数据及监测数据，对监测单元等指数及等别变化情况进行统计分析，详见表1。

图3 图们市质量等别渐变耕地结构

监测单元编号渐变类型地类名称代表等别代表面积/hm2年初数据等指数等别监测数据等指数等别变化数据等指数等别DY22240201酸化型水田13等720.36524.7012.4522.5112.4-2.190.0DY22240202酸化型水田12等554.45744.7811.3744.4211.3-0.360.0DY22240203酸化型旱地12等1937.82608.2612.0607.7812.0-0.480.0DY22240204酸化型旱地13等7420.11593.4012.1590.6512.1-2.750.0

由表1可知，13等水田的国家利用等指数降低了2.19，12等水田的国家利用等指数降低了0.36，12等旱地的国家利用等指数降低了0.48，13等国家利用等指数降低了2.75，各个监测单元的国家利用等别均未发生明显变化。

3.3 图们市渐变耕地等别监测结果

按要求将固定监测样点监测主导因素的年末、年初变化值赋予该渐变类型区域内的全部耕地，再采用插值法进行计算[11]，得到2016年度图们市酸化型渐变耕地利用等别监测情况(表2)。

表2 图们市酸化型渐变耕地利用等别监测结果

由表2可知，图们市酸化型渐变耕地中，12等旱地年初国家利用等别为11.8等，年末国家利用等别为11.8等，国家利用等别与上一轮基本一致，国家利用等指数降低6.70，说明图们市12等旱地的整体平均水平由原来的偏碱性向偏酸性渐变；13等旱地年初国家利用等别为12.4等，年末国家利用等别为12.3等，降低了0.1，国家利用等指数降低4.00，说明图们市13等旱地的整体平均水平由原来的偏碱性向偏酸性渐变。

图们市酸化型渐变耕地中，12等水田的年初国家利用等别为11.7等，年末国家利用等别为11.6等，降低了0.1，国家利用等指数降低18.80，说明图们市12等水田的整体平均水平由原来的偏碱性向偏酸性渐变；13等水田年初国家利用等别为12.3等，年末国家利用等别为12.3等，国家利用等别未发生明显变化，国家利用等指数升高1.34，也未发生明显变化。

图们市酸化型渐变耕地中，12等水浇地年初国家利用等别为11.8等，年末国家利用等别为11.8等，国家利用等别未发生明显变化，国家利用等指数降低14.91，说明图们市12等水浇地的整体平均水平由原来的偏碱性向偏酸性渐变；13等水浇地年初国家利用等别为12.4等，年末国家利用等别为12.3等，降低了0.1，国家利用等指数降低1.06，说明图们市13等水浇地的整体平均水平由原来的偏碱性向偏酸性渐变。

3.4 影响图们市耕地等别变化情况因素分析

3.4.1 坡度 影响耕地开发利用情况的因素之一就是地形坡度，地形坡度也在一定程度上决定了耕地水土保持的难易程度。本文在结合二调对耕地坡度五级分类标准的基础上，统计了不同级别的地形坡度级别与土壤pH值变化情况，以及不同级别的地形坡度与国家利用等指数变化情况，以期找出地形坡度对图们市耕地质量提升的作用。

3.4.1.1 地形坡度与土壤pH值变化 本文通过ArcGIS软件平台，将五级地形坡度与土壤pH值变化进行叠加，生成矢量成果，在此基础上，统计出各级别地形坡度与耕地土壤pH值变化(表3、图4)。从图4和表3可以看出，在一定范围内，渐变区域内的耕地土壤pH值发生了变化。四级坡度的耕地土壤酸化最为严重，土壤pH值变化值较大，其次是三级坡度和五级坡度的耕地土壤酸化较为严重。因此可以看出，图们市四级坡度的耕地更容易发生酸化情况。

图4 图们市坡度分级与耕地pH值变化分布

表3 各级地形坡度与耕地土壤pH值变化表 %

3.4.1.2 地形坡度与国家利用等指数变化 本文通过ArcGIS软件平台，将五级地形坡度与国家利用等指数变化进行叠加，生成矢量成果，在此基础上，统计出各级别地形坡度与国家利用等指数变化(表4、图5)。从图5和表4可以看出，国家利用等指数降低的耕地主要是坡度为五级的耕地，其次是坡度为四级的耕地，坡度为二级和三级的耕地国家利用等指数降低幅度相对较小，而国家利用等指数变化幅度最小的是坡度为一级的耕地。

表4 地形坡度与国家利用等指数变化表 %

图5 图们市坡度分级与国家利用等指数变化幅度分布

3.4.2 耕作距离 基于ArcGIS平台，提取图们市农村居民点图层，以500 m为间距，作缓冲分析发现图们市99%以上的耕地分布在耕作距离为1500 m范围内。其中，占比最大的是耕作距离为500 m的区域。

3.4.2.1 耕作距离与土壤pH值变化 从表5可以看出，耕作距离在500～2000 m区域范围内的土壤pH值变化较大，耕地酸化情况较为普遍，2500～3000 m区域范围内耕地土壤无明显酸化情况。

表5 耕作距离与耕地土壤pH值变化 %

3.4.2.2 耕作距离与国家利用等指数变化 从表6可以看出，耕作距离在1500～2000 m区域范围内的国家利用等指数变化幅度较大，该耕作距离内的耕地面积占耕地总面积的1.49%，国家利用等指数降低较为普遍。耕地距离为500 m内的耕地面积最大，且接近80%的耕地发生了耕地酸化渐变，国家利用等指数变化幅度集中在-1～-4之间。

表6 耕作距离与国家利用等指数变化 %

4 产能分析

本文在耕地分等成果的基础上，以耕地地块图斑为单元，通过核计耕地生产潜力和现实生产力以核算耕地生产能力[12]。

从图6可以看出：2015年图们市粮食总产量47529 t，玉米产量39713 t，水稻产量6594 t，大豆产量689 t；2016年图们市粮食总产量35207 t，玉米产量31530 t，水稻产量2724 t，大豆产量689 t。2016年粮食总产量有一定下降，比上年下降了25.93%，玉米产量小幅度下降，比上年下降了20.61%，大豆产量与上年基本持平，水稻产量有一定下降，比上年下降了58.69%，与耕地质量等别变化情况基本匹配，而对于玉米和水稻产量的降低有可能是作物种植期间雨水、气候等客观情况引起的。

本次耕地生产潜力核算有助于细致全面地了解耕地质量和耕地生产能力，对于推动合理利用管理耕地资源，切实保护粮食生产安全和提升粮食综合生产能力有一定的积极作用，也为图们市全面、协调、可持续发展提供了科学合理的决策依据。

图6 2015～2016年图们市粮食产能对比分析

5 小结

(1)本次图们市耕地质量等别监测是在2017年耕地质量等别成果的基础上，在耕地质量等别渐变区域，开展了年度监测评价工作，根据图们市的工作制度和主要农作物种植情况，完善监测区域划分、监测样点、监测指标和监测周期，并以此摸索年度耕地质量等别监测评价的指标、研究方法和成果的质量，并在监测单元的基础上，对耕地等别与产能进行动态监测评价。

(2)本次图们市耕地质量等别监测研究是在耕地质量等别体系的基础上，对其进行补充完善和动态监测的过程，两者相互促进，相辅相成，对推动图们市耕地质量向数量、质量并重管理的演变具有极其重要的作用。可以更加细致地反映图们市耕地质量等别渐变及产能变化情况，具有良好的现实性，对于推进耕地资源利用的可持续发展，以及耕地保护具有积极的意义。

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