鲁西北平原区耕地质量等别及产能核算研究

王泽 闫弘文 崔传宝 张一萍

[摘要]鲁西北平原区是全国重要的产粮基地，以济南市范围内鲁西北平原区为研究区，以耕地质量等别成果为基础，运用面积加权平均法、空间分析法、产能核算模型，定量刻画研究区内耕地质量等别空间格局，并核算耕地产能。结果表明，“十二五”期间，区域耕地数量减少，质量有所提升，新增耕地面积低于减少耕地面积，新增耕地等别高于减少耕地等别;从空间格局来看，研究区中部和西南部耕地质量较好，东部和北部耕地质量较差，通过质量建设，耕地质量等别较高的区域往西扩展;耕地单产越高，耕地利用等别、可实现利用强度越大，可实现利用潜力越小，中等地的可挖掘利用潜力较大。依据研究区耕地质量等别以及耕地产能，提出耕地利用的相关对策建议。

[关键词]耕地质量;空间分析法;产能核算;鲁西北平原区

[中图分类号]F301.2 [文献标识码]A

“十二五”期间，济南市开展了2011年度耕地质量等别成果补充完善、2013～2015年度耕地质量等别年度更新评价工作，其中2013年度的成果为2012年、2013年两年的成果。近年来，一些学者基于耕地质量等别成果，进行耕地质量变化态势、耕地等别空间分布特征、耕地质量等别差异程度、耕地质量等别年度更新方法等研究，这些研究有利于耕地质量等别成果的应用，为耕地资源管理提供科学支撑。耕地产能核算是对耕地质量成果的延续，《农用地产能核算技术规范》中将农用地产能分为农用地理论产能、可实现产能和实际产能3个层次。许多学者对耕地产能进行了研究，如：耕地产能核算方法研究、某研究区域内耕地产能核算及其影响因子分析、基于产能核算进行的分区研究等，但对各等别的耕地产能研究较少。在研究耕地质量等别的基础上，核算各利用等别耕地产能、可实现利用强度和潜力，从而进行产能挖潜。

综上，以济南市范围内的鲁西北平原区（济阳县、商河县、天桥区的大桥镇和桑梓店镇）为研究区，以2011年和2015年耕地质量等别成果为依据，通过分析研究区内耕地数量质量变化特征，定量刻画研究区耕地空间格局分布特征，进而根据耕地等别核算耕地产能，提出耕地利用相关对策建议。

1研究区概况与数据来源

1.1研究区概况

根据《山东省耕地质量等级成果补充完善技术细则》，济南市范围内的鲁西北平原区包括济阳县、商河县以及天桥区的大桥镇和桑梓店镇，共24个乡镇。研究区位于黄河北岸，水分充足，属温带季风气候区，夏季高温多雨，秋季天高气爽，适合种植多种农作物。研究区内基准作物为冬小麦，指定作物是冬小麦、夏玉米、甘薯、水稻、花生，标准耕作制度是冬小麦—夏玉米一年两熟制。研究区内农业利用历史悠久，耕地资源质量较好，根据国家级等别转换，自然等处于5—8等，利用等处于6—10等，经济等处于6—11等。至2015年，耕地总面积为156174.20hm2。

1.2 数据来源

研究数据主要包括2011年和2015年济阳县、商河县、天桥区耕地质量等别数据库;2013、2014、2015年度耕地质量更新数据库;2011～2015年济南统计年鉴以及抽样调查样点数据等。

2研究方法

2.1面积加权平均法

在耕地质量等别分析时，采用面积加权平均法，计算区域内耕地质量平均等别，公式如下：

A为某区域平均等别（平均自然等别、平均利用等别、平均经济等别）;Ci为耕地等别（自然等别、利用等别、经济等别）;imin为耕地等别最小值;imax为耕地等别最大值;Si为i等耕地的面积（hm2）;S总为该区域耕地总面积（hm2）。

2.2空间分析方法

以济阳县、商河县、天桥区两镇的耕地质量成果为基础数据，运用ArcGIS软件中的空间叠加、统计和综合分析等相关功能，进行研究区内分乡镇、分等别以及新增减少耕地的质量分析，并得出耕地质量在研究区的空间格局分布情况。

2.3耕地产能核算模型

2.3.1 实际产能核算。实际产能是指目前已经实现的生产能力，即农作物已经达到的产量。根据耕地质量等别数据库，将研究区内指定作物的单产作为实际单产，并将其按照产量比换算为标准粮实际单产，再根据标准耕作制度核算研究区耕地实际产能。

2.3.2 可实现产能核算。回归分析法。可实现产能主要指正常年景下农作物能够获得的最高产量。选取在正常年景下指定作物能够获得的年最高产量的样点（934个），核算成标准粮产量，进行标准粮产量与利用等指数之间的相关性分析。可实现单产模型如下：

Yi=aXi+b

Yi表示第i个分等单元标准粮可实现单产;Xi表示第i个分等单元的利用等指数;a、b为回归系数值。

依据以上模型，将研究区内所有分等单元利用等指数带入模型，再将分等单元耕地可实现单产乘以相应的耕地面积，核算分等单元的耕地可实现产能，各分等单元可实现产能相加得到研究区耕地可实现产能。可实现利用强度是实际单产与可实现单产的比值，可实现利用潜力是可实现单产与实际单产的差值。

3结果与分析

3.1 研究区耕地质量等别情况

3.1.1 新增、减少耕地质量情况。“十二五”期间，研究区新增耕地面积为1405.64hm2，减少耕地面积为1685.17hm2。自然质量等中，新增耕地面积最大的是6等地，为1091.41hm2，平均自然等别为5.97等;减少耕地面积最大的是6等地，为1125.94hm2，平均自然等别为5.99等。利用等中，新增耕地多为7等和8等，为1274.38hm2，平均利用等别为7.67等;減少耕地多为8等和9等，为1253.03hm2，平均利用等别为8.14等。可见，新增耕地面积低于减少耕地面积，新增耕地等别高于减少耕地等别（见表1）。

从新增、减少耕地来源来看，新增耕地中，土地整治补充耕地面积最大，为574.43hm2;其他补充耕地次之，为515.30hm2;增减挂钩补充耕地、工矿废弃地复垦补充耕地面积分别为162.11hm2、148.46hm2。减少耕地中，主要来源是建设占用和农业结构调整，所占面积分别为990.72hm2、690.18hm2。

3.1.2 质量建设耕地质量情况。“十二五”期间，质量建设后耕地面积为31698.56hm2。自然质量等中，耕地面积最大的是6等地，为21448.13hm2，平均自然等别上升了0.17等。利用等中，耕地面积最大的是7等地，为15299.28hm2，平均利用等别上升了0.05等。可见，经过质量建设，耕地质量等别有所上升（见表2）。

质量建设耕地来源包括土地整理、高标准基本农田建设、农田水利建设、农业综合开发四种类型。其中，农田水利建设所占面积最大，为14509.52hm2;其次为土地整理，面积为7328.72hm2;高标准基本农田建设、农业综合开发所占面积较小，分别为5527.07hm2、4333.25hm2。

3.1.3耕地质量等别结构分析。2015年，研究区耕地面积为156174.20hm2。自然质量等中，6等地所占面积最大，为114615.40hm2，占比为73.39%，平均自然质量等为5.98等;利用等中，8等地所占面积最大，为65367.67hm2，占比为41.86%，平均利用等别为7.75等（见表3）。

“十二五”期间，研究区耕地面积先增加后减少，净减少279.53hm2。其中，2011～2013年，耕地面积净增加371.67hm2;2013～2014年，耕地面积净减少323.26hm2;2014～2015年，耕地面积净减少327.94hm2。从耕地质量等别来看，自然质量等中，5等地增加，6、7、8等地减少，平均自然质量等别由6.02等上升为5.98等;利用等中，6、7、8等地面積有所增加，9等和10等地减少，平均利用等别由7.77等上升为7.75等;总体来看，通过质量建设，质量等别较高的耕地面积增加，质量等别较低的耕地面积减少，耕地质量等别提升。

3.1.4 耕地质量等别空间格局分析。（1）新增、减少、质量建设耕地空间分布情况。“十二五”期间，研究区新增、减少、质量建设耕地的分布情况如图1所示。新增耕地中，曲堤镇、垛石镇、新市镇新增耕地面积较多，位于研究区的中南部，崔寨镇、仁风镇、龙桑寺镇次之，主要原因是2011—2013年在研究区内进行了大规模的土地整治项目，耕地面积增加。减少耕地中，太平镇、玉皇庙镇、济阳街道减少耕地面积较多，沙河乡、桑梓店镇、许商街道次之，主要原因是研究区经济迅速发展进行建设占用了耕地，耕地面积减少。质量建设耕地主要位于研究区的中部与西部，主要分布在垛石镇、新市镇、玉皇庙镇、白桥乡、曲堤镇等，主要原因是为粮食高产创建项目进行大规模农田水利建设、土地整理和高标准基本农田建设等。

（2）耕地质量等别空间分布情况。利用ArcGIS软件得到研究区2011年和2015年耕地质量等别分布图，以利用等为例，如图2、图3。总体上来看，“十二五”期间，研究区的耕地以高等地和中等地为主，耕地质量较好的位于中部和西南部，主要包括玉皇庙镇、白桥乡、垛石镇、曲堤镇等，东部和北部耕地质量相对较差，主要包括仁风镇、殷巷镇、韩庙乡等。从空间格局变化来看，通过质量建设，耕地质量等别较高的区域往西扩展，高等地面积增加，中等地面积减少。

3.2研究区耕地产能核算分析

3.2.1研究区耕地产能核算。通过核算，至2015年，研究区耕地实际单产为10937.28kg/hm2，可实现单产为13977.72kg/hm2，实际产能为170.81万t，可实现产能为218.30万t。从耕地产能来看，济阳县、商河县、天桥区两镇的实际产能分别为79.59万t、81.40万t、9.83万t，可实现产能分别为98.03万t、108.73万t、11.53万t。从可实现利用强度和潜力来看，天桥区两镇可实现利用强度为0.85，可实现利用潜力为1805.51kg/hm2;济阳县可实现利用强度为0.81，可实现利用潜力为2606.78kg/hm2;商河县可实现利用强度为0.75，可实现利用潜力为3597.83kg/hm2。可见，研究区内通过粮食高产创建活动，可实现利用强度较高，为0.78，并存在一定的利用潜力，为3040.44kg/hm2（见表4）。

3.2.2分等别耕地产能核算。以国家利用等进行各等别产能的核算，如表5所示。从耕地单产来看，6等地的实际单产最大，为13780.14kg/hm2，10等地实际单产最小，为7232.04kg/hm2，可见，耕地单产值越大，耕地利用等别越高。从耕地产能来看，不同利用等别产能大小与该等别对应的耕地面积有关，利用等中，8等地所占面积最多，所占耕地可实现产能最大，为90.64万t;其次为7等地，可实现产能为76.53万t;10等地可实现产能最小，为1.97万t。

对利用等6～10等地的可实现利用强度和潜力进行计算，得出耕地等别越高，可实现利用强度越大，可实现利用潜力越小。高等地的可实现利用强度在0.7以上，可实现利用潜力均在4000kg/hm2以下，说明研究区高等地得到有效利用。中等地的可实现利用强度在0.5～0.7之间，可实现利用潜力在4000kg/hm2～7000kg/hm2之间，中等地的可挖掘利用潜力较大，可在中等地进行质量建设，提高耕地等别，进而提高耕地产能。

3.2.3 耕地利用相关对策建议。基于耕地质量等别及耕地产能，提出研究区耕地利用的相关对策建议。（1）进行农业新旧动能转换。黄河北岸的桑梓店镇、大桥镇、崔寨镇、回河镇、太平镇、孙耿镇、济阳街道、济北街道作为济南市新旧动能转换先行区，平均自然等别较高，耕地利用需与国家导向相结合。提升此区域农业综合生产能力，创建粮食绿色高质高效工程，建设一批现代农业产业园和农业机械化工程，进行特色农产品优势区的创建。

（2）推进中等地质量建设。研究区中等地（利用等别）主要分布在北部、南部和东部，经过核算，中等地的可实现利用强度较低，可挖掘利用潜力较大，可在此区域进行耕地质量建设，提高耕地利用等别，使耕地利用潜力发挥最大效益，进而增加耕地产能。

（3）加强新增耕地质量管理。对于新增耕地不仅要注重数量，更要严格把控质量，实行建设用地增减挂钩，落实耕地占补平衡，建立耕地质量监测网，并设立耕地质量管理专项资金。

4结论与讨论

在耕地质量分等数据库的基础上，进行研究区耕地质量等别及产能核算研究，得出以下结论。

（1）从耕地质量更新情况来看，新增耕地面积为1405.64hm2，减少耕地面积为1685.17hm2，新增耕地面积低于减少耕地面积，新增耕地等别高于减少耕地等别。质量建设耕地面积为31698.56hm2，通过质量建設，耕地质量等别有所上升。从研究区耕地质量等别来看，自然质量等、利用等、经济等所占耕地面积最大的分别为6等、8等、9等。“十二五”期间，研究区耕地面积先增加后减少，净减少279.53hm2。耕地平均自然、利用、经济等别分别上升了0.04等、0.02等、0.04等，耕地质量等别有所提升：

（2）从新增、减少、质量建设耕地空间格局分布来看，曲堤镇、垛石镇、新市镇新增耕地面积较多，太平镇、玉皇庙镇、济阳街道减少耕地面积较多，质量建设耕地主要位于研究区的中部与西部，主要分布在垛石镇、新市镇、玉皇庙镇、白桥乡、曲堤镇等。从研究区耕地空间格局分布来看，耕地质量较好的位于中部和西南部，主要包括玉皇庙镇、白桥乡、垛石镇、曲堤镇等，东部和北部耕地质量相对较差，主要包括仁风镇、殷巷镇、韩庙乡等。通过质量建设，耕地质量等别较高的区域往西扩展，高等地面积增加，中等地面积减少。

（3）研究区耕地实际单产为10937.28kg/hm2，可实现单产为13977.72kg/hm2，实际产能为170.81万t，可实现产能为218.30万t，实现利用强度较大，为0.78，并存在一定的利用潜力，为3040.44kg/hm2。以国家利用等进行各等别产能核算，得出：①不同利用等别产能大小与该等别对应的耕地面积有关，8等地面积最大，可实现产能最大，10等地面积最小，可实现产能最小;②耕地单产越大，耕地利用等别、可实现利用强度越大，可实现利用潜力越小;③中等地的可挖掘利用潜力较大，通过进行质量建设，提高耕地等别，进而提高耕地产能。

（4）基于耕地质量等别及产能，提出研究区耕地利用的相关对策建议：①济南市新旧动能转换先行区进行农业新旧动能转换，创建粮食绿色高质高效工程和现代农业产业园等;②推进中等地质量建设，增加耕地产能;③通过实施耕地增减挂钩、耕地占补平衡、耕地质量监测网以及耕地质量管理专项资金等措施，加强新增耕地质量管理。

在众学者的思想与研究的基础上，进行研究区内耕地质量等别及产能核算研究，但还需要对以下情况进一步探讨。首先，评定耕地质量等别时指标区的参评因素，可结合第三次全国国土资源调查进一步探讨;其次，耕地产能可再进行多种方法核算，进一步探索适合的核算模型;最后，如何将研究区的耕地利用与社会经济的发展、国家导向相结合，并提出相关的政策建议有待进一步的研究。

[参考文献]

[1] 张士功.中国耕地资源的基本态势及其近年来数量变化研究[J].中国农学通报，2005，21（6）：374-374.

[2] 杨瑞珍，陈印军.东北地区耕地质量状况及变化态势分析[J].中国农业资源与区划，2014，35（6）：19-24.

[3] Wang Z，Wang L，Xu R，et al.GIS and RS based Assessment of Cultivated Land Quality of Shandong Province[J].Procedia Environmental Sciences，2012，12（4）：823-830.

[4] 孔祥斌，张青璞.中国西部区耕地等别空间分布特征[J].农业工程学报， 2012，28（22）：1-7.

[5] 陈建龙，狄春，马龙泉，等.松嫩平原耕地等别空间分异特征研究[J].水土保持研究，2015，22（3）：225-229.

[6] 马建辉，吴克宁，雒振军，等.基于基尼系数的农用地等别差异程度分析[J].中国农业资源与区划，2013，34（1）：53-57.

[7] 马培云，王帅，李洪兴，等.基于洛伦茨曲线和基尼系数的耕地质量空间差异程度分析——以忠县耕地地力评价结果为例[J].西南师范大学学报（自然科学版），2012，37（1）：60-66.

[8] 叶明珠，余峰.县级耕地质量等别年度更新评价研究——以南城县为例[J].国土与自然资源研究，2016（4）：50-52.

[9] 廖丽君，魏巍，郑宏刚，等.县级农用地质量分等成果年度更新方法研究[J].中国农业资源与区划，2015，36（1）：56-62.

[10] 王晓峰，曹建农，卫新东，等.基于农用地分等成果的耕地产能核算研究——以陕西省扶风县为例[J]. 陕西师范大学学报（自然科学版）， 2010（6）：89-93.

[11] 张莹，雷国平，林佳，等.基于RS的县域耕地产能核算及其产能提升研究——以黑龙江省肇源县为例[J].资源开发与市场，2017，33（7）：771-776.

[12] 宋戈，邹朝晖，王越.东北粮食主产区县域耕地产能核算及其影响因子分析[J].农业工程学报，2014，30（24）：308-317.

[13] Bohua Y U，Changhe L U.Change of Cultivated Land and Its Implications on Food Security in China[J].Chinese Geographical Science， 2006，16（4）：299-305.

[14] 任可可，徐玉霞.基于产能核算的宝鸡市耕地利用分区[J].贵州农业科学， 2018（1）：147-151.

[15] 潘洪义，蒋贵国，何伟.基于农用地产能核算成果基本农田划定研究——以安县为例[J].中国农学通报，2012，28（8）：160-165.