基于“质量-风险”的干旱区休耕空间布局及补偿策略

曾庆敏，王雨蓉，王 晶，陈利根，黄金升，刘新平

•土地保障与生态安全•

基于“质量-风险”的干旱区休耕空间布局及补偿策略

曾庆敏1，王雨蓉2，王 晶3，陈利根1※，黄金升4，刘新平5

（1. 南京农业大学公共管理学院，南京 210095；2. 上海市农业科学院农业科技信息研究所，上海 201403；3. 西北农林科技大学经济管理学院，杨凌 712100；4. 安徽工业大学商学院，马鞍山 243002；5. 新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052）

构建节水型休耕生态补偿机制是干旱地区农业可持续发展的必然选择，探讨符合干旱地区休耕地的空间布局方法是提高休耕生态补偿效率的关键。该研究以新疆开都-孔雀河流域为例，从土壤理化属性和耕作便利条件两方面建立耕地质量评价指标体系，利用综合评估法评估流域内耕地质量状况；基于MEDALUS-ESAs模型框架，从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面评估全流域的土地退化风险；综合考虑耕地质量和土地退化风险，利用Z-score方法确定休耕空间布局，并提出不同分区的休耕补偿策略。结果表明：1）开都-孔雀河流域耕地质量“总体良好，局部较差”，土地退化风险呈现“北低南高”的空间分布格局；2）流域内优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2，限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2；3）优先休耕区耕地的约束条件为耕地质量，可将休耕与耕地质量提升相结合，实施中长期休耕，依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准；次优先休耕区耕地质量较好，可与农业节水相结合，基于水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕，依据农业收益损失确定休耕补偿标准；限制休耕区受耕地质量和生态安全的双重约束，应将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，实施年度休耕，依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。

休耕；生态补偿；耕地质量；土地退化风险；空间布局；开都-孔雀河流域

0 引 言

耕地是保障中国粮食安全的重要基石，保护与提升耕地质量具有极其重要的现实意义。长期以来，在中国人多地少的国情下耕地始终处于高强度和超负荷利用状态。粗放的农业生产方式，不仅造成局部区域耕地出现地力退化现象，也引发了诸多严重生态环境问题。当前国内外粮食市场供给相对宽裕，这为中国“藏粮于地”战略的实施提供了良好的外部环境。国家 《十三五规划纲要》明确提出要根据区域特点探索耕地轮作休耕制度，为中国休耕生态补偿制度建立指明了方向。同年，又出台了《探索实行耕地轮作休耕制度试点方案》，先后将华北黑龙港地区和新疆塔里木河流域等资源性缺水地区纳入休耕试点，旨在探索建立休耕生态补偿制度以缓解区域水资源的供需矛盾，促进耕地质量的提升。从制度层面来看，政策顶层设计已经为休耕生态补偿制度化、体系化创造了良好的条件。

西北地区常年气候干旱，蒸发强烈，降水稀少以及水资源时空分布不均等原因导致该区域水资源短缺问题非常突出。水资源总量有限决定了农业、工业以及生产生活之间围绕水资源分配与利用展开激烈的竞争。据《新疆统计年鉴》统计数据，2003—2018年新疆的耕地面积由403.72×104hm2增至524.23×104hm2，耕地规模扩大带来直接后果就是农业耗水量的增加。新疆农业用水占总用水量的九成左右，不仅挤占了其他生产、生活和生态用水，还造成了一系列严重生态环境问题。譬如，农业灌溉过度抽取地下水以及不合理的灌溉方式，直接造成耕层土壤盐碱化、地下水位下降、湖泊湿地萎缩、绿洲植被衰败等生态环境问题[1]。此外，西北地区日照时间长，光热充足，为绿洲农业的发展提供了良好的自然条件。然而耕地长期只用不养、排灌不合理、过量施用农药、化肥以及过度使用地膜，造成了耕地农业综合生产能力下降，严重威胁区域农业可持续发展和区域粮食安全[2]。根据《2020年新疆耕地质量等级情况公报》数据，新疆的耕地质量总体偏低，中低产田约占耕地总面积的73.56%，障碍因素主要表现为盐碱、沙化、瘠薄和耕层板结等。西北地区水资源短缺和耕地质量下降等资源环境问题尤为突出，建立以节水和养地为目的的休耕生态补偿制度成为破解上述资源环境困境和资源可持续利用的重要途径。

随着中国多省份休耕试点的逐步实施，休耕地空间布局作为休耕制度构建的重要内容，逐渐受到国内学者广泛关注。石飞等[3]通过对比国内外休耕时空配置做法，认为休耕地空间布局本质上就是对休耕的规模、范围以及时序进行优化组合。陈展图等[4]根据居民点整治时空配置、高标准农田布局的思路，从理论上阐释了休耕地时空配置的实施路径。王茂林[5]认为休耕的实施要立足于区域资源环境约束，将空间布局与农业生产结构调整相结合。曾思燕等[6]从土壤污染、土壤质量及潜在生态风险三个维度对中国土壤重金属污染进行了评估，并根据休耕迫切度划定了休耕布局。杨庆媛等[7]基于西南喀斯特地区的自然条件特征，结合休耕对象诊断、休耕规模预测以及区域生态脆弱性评估，对贵州晴隆县休耕地进行了分区布局。由于不同类型休耕的目的与实施路径不同，休耕地空间布局的理论依据与技术方法存在差异性。通过梳理文献发现，现有对休耕地空间布局的理论和技术方法的研究尚不够深入，研究对象主要聚焦于重金属污染区修复型休耕和生态退化区保护型休耕，针对干旱地区节水型休耕地空间布局的理论依据并不充分。此外，多数研究中休耕地空间布局方法主要基于单一准则，而在多目标准则视角下的研究并不多见[8]。因此，本文以开都-孔雀河流域为研究区域，以确定干旱地区节水休耕地空间布局为研究目标，在评估耕地质量和土地退化风险的基础上，将耕地质量与土地退化风险同时作为休耕地空间选择的依据，划分休耕空间布局并提出相应的休耕补偿策略。

1 休耕地选择的理论分析

1.1 休耕地选择的依据

休耕生态补偿是通过将休耕产生的正向环境外部性转化成经济补偿，以激励休耕农户持续供给生态服务行为的制度安排[9]。在政府主导型休耕生态补偿模式中，政府作为实际的付费者，休耕生态补偿资金来源于政府财政预算，其目的是在资金约束下获得最大休耕环境效益[10]。然而不同区域实施休耕产生的生态系统服务增量或潜在的生态风险具有空间异质性，因此需要根据休耕目的并结合区域特点筛选出最符合条件的生态补偿区域[11]。美国的“土地休耕保护计划”（Conservation Reserve Program，CRP）正是通过采用环境效益指数筛选出最符合条件的休耕地块，不仅减少了休耕的生态环境风险，还提高了休耕补偿资金的使用效率。中国西北地区实施的节水型休耕主要通过采用压减耗水农作物播种面积和对休耕地培肥养护以达到减少农业用水和提升地力的双重环境目标。根据奥尔森的集体行动理论，在资源的利用过程中任何一个行动者不被排斥在分享由他人带来的利益之外，那么该行为者往往会有“搭便车”的动机且不会为集体共同利益而采取行动[12]。由于休耕地并不产生直接经济收益，在信息不对称情况下只考虑个体利益的休耕农户可能会选择“搭便车”行动策略而对休耕地放弃管护。众所周知，西北地区农牧业生态系统相互交错，生态系统受到人类活动和自然环境的扰动比较剧烈[13]。在生态脆弱区域休耕地不加以管护极易造成耕地表层遭到破坏，进而诱发土地沙化、盐碱化、水土流失等土地退化风险。因此，干旱地区休耕地选择需要优先考虑土地退化风险较小的区域进行休耕。

提升耕地地力是休耕的一个重要目标，高质量耕地是区域粮食稳产高产的重要保障，其基础地力状况和农田配套基础设施条件较好，粮食生产能力较高，休耕后地力提升的边际效用较小，因此并不是最优的休耕对象。受干旱地区恶劣自然条件和不合理人为活动的影响，部分耕地的肥力状况和农业配套基础设施相对较差，通过种植绿肥、改良盐碱地等技术路径不仅可以改善耕地质量，还可以有效减少农业面源污染，提高耕地的综合生产能力。因此，从耕地质量角度来说，可以优先选择耕地质量较低的耕地进行休耕。减少农业用水是休耕的另一个重要目标，在西北地区农作物灌溉主要采用定额灌溉方式，同一区域不同质量等级的耕地之间耗水量差异并不明显，因此本文并不单独讨论休耕不同质量耕地所能节约农业用水量的差异。

1.2 耕地质量评价指标体系构建

耕地质量是反映耕地综合属性的重要指标，然而目前对于耕地质量内涵界定学界依然存在一定分歧。沈仁芳等[14]认为，耕地质量是包含自然、环境和社会经济等多因素的综合概念，可以从耕地土壤属性、空间位置、利用管理水平以及产出能力等4个方面进行表征。奉婷等[15]认为耕地质量主要体现在耕地自然质量、生态安全、空间形态以及利用条件等方面。杜国明等[16]将耕地质量表述为耕地满足人类特定需求或福祉的程度，具体包括地力质量、空间质量、工程质量、美学与文化质量、生态环境质量等方面内容。孙晓兵等[17]认为耕地质量是指耕地促进农作物生长的能力，根据受到自然和人为因素影响的难易度，可分为耕地遗传质量和动态质量两种类型。虽然耕地质量在认识和内涵界定上存在差异性，但是已有文献基本将耕地质量的影响因素大致归纳为自然因素和社会经济因素两个方面。本文使用的耕地质量定义主要依据《农用地质量分等规程》（GB/T 28407—2012）、《农用地定级规程》（GB/T 28405—2012）和《耕地质量调查监测与评价办法》的阐释，即“耕地肥力状况、土壤健康程度和农田基础设施构成的保障农产品持续生产的能力”。

农用地质量分等和定级规程为西北地区耕地质量评价提供了可供参考指标，但是考虑到其中部分定性指标难以精确量化，并且空间数据获取难度较大，无法直接全部应用于具体流域的耕地质量评估。因此在综合考虑数据可得性和国家相关规程衔接的基础上，保留规程中有可靠数据来源的评价指标，并根据开都-孔雀河流域的区域特征适当增加部分评价指标，从耕地的土壤理化属性和耕作便利条件两个方面构建耕地质量评价指标体系（见表1）。

表1 开都-孔雀河流域耕地质量评价指标体系

注：耕地质量Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级依次被赋值为5、4、3、2、1。

Note: Grade I, Grade II, Grade III, grade IV and Grade V of farmland quality are assigned to 5,4,3,2,1

耕地的土壤理化属性主要体现耕地本底属性。其中，耕层土壤厚度主要影响耕作条件，耕层土壤越深厚、土壤结构的保水保肥性能越好以及有机质含量越高则更能保证农作物的稳产和高产[18]。盐碱化是作物生长的障碍因素，耕层土壤含盐量高会加剧土壤盐碱化程度，造成农作物的减产，甚至绝收[19]。耕作便利条件则体现人类利用耕地的社会经济特征。耕地距离河流距离越远，则需要布设灌渠的距离越长，不仅在输水过程中渠系下渗造成水资源浪费，还会因定额用水管理导致末端农田灌溉保证程度降低。耕作半径越大表明耕地距离居民点的距离越远，农户从事农业生产活动的交通成本增加，降低了农田精细化管理的便捷性[20]。田面坡度小的耕地有利于农业机械化耕作，而坡度大的耕地只能依靠人力或畜力进行耕作，不仅耕作效率较低，而且容易造成耕层土壤流失[20]。耕地连片性越大说明耕地空间分布越集中，集中连片的耕地适宜大中型农业机械统一进行耕作，实现规模化经营[21]。

根据耕地质量评价指标与耕地质量影响相关关系与衰减程度进行分级，每个指标被划分为5个等级。其中土壤质地、有机质含量、耕层含盐量等指标分级主要参考《农用地质量分等规程》《农用地定级规程》，田面坡度、耕作半径、耕地连片度等指标分级主要参考前人相关研究成果[22-23]，耕层土壤厚度和灌渠引水距离等指标分级主要根据笔者在开都-孔雀河流域的土壤采样和农户实地访谈综合确定。

1.3 土地退化风险指标选择依据

根据《联合国防治荒漠化公约》的定义，土地退化具体可以表述为耕地、草地、森林等土地利用类型的经济生产力、生物多样性以及生态系统服务或功能下降（或丧失），包括土壤、植被等生物，物理以及化学特征逐渐恶化乃至长期丧失[24]。土地退化的驱动因素主要分为自然因素和人为因素[25]。在中国西北干旱地区土地退化的自然因素包括气候变化、自然灾害（沙尘暴、干旱、洪涝等）等，人为因素主要指乱砍滥伐、排灌不当、过度放牧等不合理的人类活动，因此常见的土地退化类型包括土地沙化、土壤盐碱化、土壤侵蚀以及土地损毁等。环境敏感区（Environmental Sensitive Areas，ESAs）模型方法，由Kosmas等[26]在地中海荒漠化和土地利用项目（MEDALUS）中首次提出，并应用于评估地中海敏感地区发生土地退化的风险。该框架不仅揭示了干旱地区土壤、气候、植被和土地利用与管理等驱动因素与发生土地退化生态风险的内在机理，并提出土地退化风险的计算方法，目前已被国内外学者广泛应用于半干旱和干旱地区土地退化风险评估的相关研究中[27-29]。开都-孔雀河流域位于中国西北干旱地区，因此该模型方法具有较好的适用性。

基于MEDALUS-ESAs框架，本文从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面建立开都-孔雀河流域土地退化风险指标体系（见表2），每个指标按照风险等级从高到低依次划分为5个等级。土壤含砂量和排水条件分级依据世界土壤数据库（Harmonized World Soil Database version 1.1，HWSD）的分级标准，土壤侵蚀强度分级依据《土壤侵蚀分类分级标准》SL190—2007，坡度分级主要参考《土地利用现状调查技术规程》，平均风速分级依据《风力等级》GB/T 28591—2012，生物丰度指数和植被指数分级依据《生态环境状况评价技术规范》（HJ 192—2015），单位面积化肥施用量指标分级主要参考《生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》，单位面积载畜量主要参考《天然草场适宜载畜量计算标准》（NY/T 635—2002），平均降水量、人口密度和土地垦殖率分级主要参考相关研究成果[30-32]。

表2 开都-孔雀河流域土地退化风险评价指标体系

注：极高风险、高风险、中风险、低风险和无风险分别赋值为5、4、3、2、1。

Note: Extremely high risk, high risk, moderate risk, low risk and risk are assigned 5, 4, 3, 2, 1.

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区概况

开都-孔雀河流域位于新疆巴音郭楞蒙古自治州（简称巴州）境内，流域空间范围[33]在83°50′~90°45′E， 40°19~43°18′N之间，由开都河流域、孔雀河流域以及博斯腾湖等部分组成，流域面积约为83 378.92 km2（见图 2）。流域上游为巴音布鲁克草原，下游为塔克拉玛干沙漠，地势北高南低，气候属典型的大陆性气候特征，具有蒸发强烈，降水稀少，多风沙、盐碱、洪涝等自然灾害，生态环境比较脆弱。开都-孔雀河流域是典型的农牧交错区，在农区以香梨、棉花、辣椒、红枣、甘草等特色林果业和种植业为主[34]；牧区草地资源丰富，是肉牛、羊、马、驴等畜产品的重要生产基地。

巴州地处干旱内陆地区，水资源在支撑产业发展过程中发挥着重要的作用。根据《新疆水资源公报2016》数据，巴州总用水量为54.13×108m³，第一、二、三产业用水量占比分别为92.61%、3.47%、0.31%，可见农业生产在该地区水资源利用结构中占有相当大的比例。随着流域上游地区农作物种植面积扩大，农业灌溉耗水量增多，造成了“农业与工业、生活、生态”争水的局面。譬如，孔雀河流域上游农业生产过度抽水，导致下游地区可用水资源量减少，河流两侧的胡杨林大面积枯死，沿岸湿地面积急剧萎缩等负面的生态环境效应[35]。

2.2 数据来源及处理

本研究依托于2018年新疆耕地质量监测与评价项目，土壤采样数据来源于新疆耕地地力评价数据库，采用ArcGIS10.2软件的克里金插值法对658个土壤样点进行插值分析，分别得到耕层厚度、耕层土壤含盐量以及有机质含量分布图，并通过叠加分析赋予耕地地块土壤属性值，并以30 m分辨率输出数据。土壤质地和排水条件数据来源于国家青藏高原科学数据中心（http://data.tpdc.ac.cn）的世界土壤数据库（HWSD）中国土壤数据集（v1.2），数据的分辨率为1 km。生物丰度数据来源于全球变化科学研究数据出版系统（http://www. geodoi.ac.cn/），分辨率为1 km。30 m分辨率的数字高程模型数据（DEM）、1 km分辨率的植被指数（NDVI）和1 km分辨率的土壤侵蚀强度数据来源于国家地球系统科学数据中心（http://www.geodata.cn/）。耕地、河流和居民点数据来源于2017年巴州各县市的土地利用调查变更数据库，利用ArcGIS10.2软件近邻分析得到灌渠引水距离和耕作半径，田面坡度来源于第二次土地调查成果。耕地连片度采用赵小娟等[23]提出的耕地连片度计算方法，利用ArcGIS10.2缓冲区分析工具实现。平均降水量数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/）的中国1980年以来逐年年降水量空间插值数据集，利用Raster Calculator将其单位换算为毫米，分辨率为1 km。平均风速数据来源于全球风力图集（The Global Wind Atlas）官方网站（https://globalwindatlas.info/），该数据空间分辨率为30 m。生物丰度指数则依据生态环境部发布的《生态环境状况评价技术规范》（HJ 192—2015）中测算方法，根据土地利用类型斑块面积计算得到。人口数量、化肥施用量和牲畜存栏量等社会经济数据来源于《巴音郭楞蒙古自治州统计年鉴2019》。本研究中所用空间数据均统一转换成西安80地理坐标系，高斯克吕格投影，通过采用重采样工具将低分辨率栅格数据转化为30 m×30 m的分辨率。

2.3 评价单元的划分

目前常用的评价单元划分方法包括图斑法、网格法、地块法、叠置法等[36]，本研究主要采用叠置法。根据评价单元边界具有完整性、评价单元内部具有均一性以及评价单元之间具有可比性的原则，利用ArcGIS10.2软件将地形图、土地利用现状图与行政区界线（包括乡级、镇级、新疆生产建设兵团的团场以及县市直属行政单元）进行叠加分析，提取得到耕地质量评价的基本单元。

2.4 研究方法

2.4.1 耕地质量评价方法

1）权重值计算。本研究采用层次分析法确定耕地质量评价指标的权重值，利用层次分析法软件（Yaahp7.0）实现。为减少层次分析法确定权重的主观性偏差，本研究根据《农用地质量分等规程》中西北地区耕地质量分等评价因素之间权重关系对判断矩阵进行修正（见表3）。其中，灌渠引水距离的指标权重最大，这与干旱地区绿洲农业生产“以水定地”的特征相符。开都-孔雀河流域土地盐碱化是农业生产的主要障碍性因素，耕层含盐量权重值次之。流域内耕地整体集中连片度较好，耕地连片度是影响耕地质量的次要因素，权重值最小。

2）综合指数评价法。在耕地质量评价指标体系的基础上，根据各评价指标得分及其权重，利用综合指数评价法计算耕地质量得分，据此反映耕地质量高低状况。具体计算公式如下

式中是指耕地质量得分值，w为权重值，Q(x)是第个指标赋值得分。

表3 耕地质量评价指标权重

2.4.2 生态退化风险评价方法

综合考虑土壤、气候、植被和土地利用与管理等土地退化生态风险的驱动因素，利用MEDALUS-ESA模型框架中生态敏感区的计算方法，构建开都-孔雀河流域土地退化风险评估模型。具体计算公式如下

式中LDI表示土地退化风险指数， SRI为土壤风险指数，CRI为气候风险指数，VRI为植被风险指数，LU-MRI为土地利用与管理风险指数。

式中Sand为土壤含砂量，%；Erosion为土壤侵蚀强度；Slope为坡度，(°)；Drainage为排水条件。

式中Precipitation为平均降水量，mm；Wind为平均风速，m/s。

式中Population为人口密度，人/km2；Land为土地垦殖率，%；Fertilizer为单位面积化肥施用量，kg/hm2；Livestock为单位面积载畜量，头/km2。

2.4.3 休耕空间布局分区

基于耕地质量与土地退化风险的评估结果，在评价单元的基础上对其进行Z-score标准化，根据轴、轴和坐标原点的四象限分区将标准化后耕地质量指数与土地退化风险指数划分为高质量-高风险、低质量-高风险、低质量-低风险、高质量-低风险四种组合类型，以此作为休耕空间布局分区的依据。具体计算公式如下[37]

2.4.4 技术路线

本文以开都-孔雀河流域为研究区域，在评估耕地质量和土地退化风险的基础上确定干旱地区节水休耕地空间布局，具体技术路线如图3所示。首先，从微观层面建立耕地评价指标体系，利用综合指数评价法得到开都-孔雀河流域的耕地质量得分；其次，根据MEDALUS-ESA模型框架选择土壤、气候、植被、土地利用与管理风险指标，计算出区域的土地退化风险指数；最后，利用Z-score方法对耕地质量状况和土地退化风险两个变量进行标准化处理，根据四象限分区划分休耕地空间布局。

3 结果分析

3.1 耕地质量空间分布特征

开都-孔雀河流域共有耕地327 534.46 hm2，主要分布在开都河和孔雀河绿洲与博斯腾湖西北部。耕地质量空间分布如下图（见图4），耕地质量得分在2.626～3.780之间，均值为3.338，耕地质量呈现“总体良好，局部较差”的分布格局。其中高质量耕地主要分布在开都河下游沿岸地区，包括和静县南部、和硕县西部、焉耆县东部，此外在尉犁县辖区内的孔雀河两侧也分布有高质量耕地。库尔勒市低质量耕地主要分布在铁克其乡、阿瓦提乡、哈拉玉宫乡和哈尔巴克乡，该区域主要发展香梨、油桃等特色林果业和畜牧业，土壤中有机质含量偏低，耕地地块破碎度较大。博湖县的低质量耕地分布在博斯腾湖乡、塔温觉肯乡和本布图镇，该区域耕地靠近博斯腾湖，地势低洼，耕层盐碱化现象严重。和静县低质量耕地分布在乃门莫墩镇、22团和223团，该区域位于山前洪积扇下部，耕层土壤较薄，土壤质地以砂砾为主，保水保肥性差。和硕县的低质量耕地分布在乌什塔拉回族民族乡，该区域耕地靠近荒漠戈壁滩，土壤质地相对较差。地下水位较高，地势低平灌排不畅，耕层盐碱化严重。焉耆县的低质量耕地主要分布在苏海良种场和七个星镇，该区域土壤耕层浅薄，盐渍化严重。尉犁县的低质量耕地分布在墩阔坦乡，该区域盐碱滩涂分布较广，以畜牧业为主。

3.2 土地退化风险空间分布特征

根据开都-孔雀河流域土地退化风险评估模型，分别测算了土壤风险指数、气候风险指数、植被风险指数和土地利用与管理风险指数（见图5）。其中土壤风险指数在1.00～4.73之间，土壤风险指数较低的区域分布在孔雀中下游和博斯腾湖周边，该区域地处焉耆盆地和孔雀河冲积扇下游，受到北部天山山脉阻挡，受到风力等自然外力侵蚀强度较小。冲积扇地形具有一定的坡度起伏，土壤排水条件较好。气候风险指数在1.00～4.00之间，开都-孔雀河流域下游地区气候风险指数较大，原因在于流域下游地区为广阔的戈壁滩和沙漠，降水稀少，蒸发强烈，多发生大风、沙尘天气。植被风险指数在1.41～5.00之间，流域上游地区为巴音布鲁克国家级自然保护区，植被覆盖率较高，流域中部焉耆盆地和天山南麓洪积冲积扇绿洲地带是主要农牧交错区，主要为耕地、牧草地、林地等土地利用类型，而南部地区靠近塔克拉玛干沙漠，植被覆盖率低，土地利用类型单一。土地利用与管理风险指数在1.41～3.98之间，其中指数最高的区域位于中部农牧交错区，该地区人口分布较为密集，大片土地被开垦为耕地，土地垦殖率较高，农业生产中单位面积化肥施用量较大，农业面源污染严重。该区域同时分布着大片的牧草地，草场载畜量较大，容易因过度放牧而出现草场退化。

开都-孔雀河流域土地退化风险空间分布如下图（见图6）。土地退化风险指数在1.843～3.037之间，土地退化风险呈现“北低南高”的空间分布格局，库尔勒市土地退化高风险区域分布在库尔勒直属、28团、30团、上户镇、塔什店镇、经济技术开发区、阿瓦提农场和西尼尔镇。尉犁县土地退化高风险区域分布在兴平乡和尉犁县直属，焉耆县土地退化高风险区域分布在王家庄牧场和苏海良种场，博湖县土地退化高风险区域分布在博湖镇，和硕县土地退化高风险区域分布在塔哈其乡、特吾里克镇和苏哈特乡。轮台县和若羌县位于开都-孔雀河流域的区域无耕地分布，因此不再做详细赘述。开都-孔雀河流域土地退化低风险区域分布在和静县的巴音郭楞乡、巴音布鲁克镇、巩乃斯乡、额勒再特乌鲁乡、牧三场和克尔古提乡。

3.3 休耕地空间分区

利用SPSS 21.0软件对耕地质量得分和土地退化风险指数进行Z-score 标准化处理，以轴、轴和坐标原点为基准，得到开都-孔雀河流域耕地质量与土地退化风险的分区四象限图（见图7）。第一象限表示“耕地质量高-土地退化风险大”的乡镇。该区域耕地质量较好，但生态环境较为脆弱，若在该区域进行休耕可能产生沙化、盐碱化、水土流失等潜在的土地退化风险，因此应该被划作禁止休耕区。第二象限表示“耕地质量低-土地退化风险大”的乡镇。这些区域农业生产自然环境条件恶劣和农业基础设施较差，受到瘠薄、盐碱、沙化等障碍因素影响，分布有大片中低产田，提升耕地地力与生态环境保护是同等重要的任务，因此可将其划分为限制休耕区。第三象限表示“耕地质量低-土地退化风险小”的乡镇。该区域的生态环境较好，休耕可能产生的潜在土地退化风险较小。受到各种耕作障碍性因素和不合理人为活动的影响，耕地质量相对较低，因此提升耕地地力是该区域的首要目标，故将其划为优先休耕区。第四象限表示“耕地质量高-土地退化风险小”的乡镇。该区域耕地肥力好并且农业基础设施完善，休耕后并不会产生较大的土地退化风险，因此同样具备实施节水休耕的条件。但是耕地休养生息并不是该区域最迫切的任务，因此将其划为次优先休耕区。

据结果可知，开都-孔雀河流域优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，占耕地总面积的20.70%，其中库尔勒市位于优先休耕区内的面积最大，约为41 471.92 hm2，主要分布在30团、库尔楚园艺场、普惠乡-1（同一乡镇存在多块飞地，故按其名称进行编号）。其他的优先休耕区具体分布在和静县（223团、23团），焉耆县（焉耆县直属），和硕县（乌什塔拉乡）和博湖县（塔温觉肯乡）。次优先休耕区内耕地面积为71 784.94 hm2，占耕地总面积的21.92%，其中和静县占比最大，约为49 333.78 hm2，主要分布在和静县直属、21团、22团、巴润哈尔莫墩镇、哈尔莫墩镇、和静镇、乌拉斯台农场、协比乃尔布呼镇等8个乡镇。其他次优先休耕区位于和硕县（乃仁克尔乡-2、和硕县直属和马兰基地）、库尔勒市（28团、包头湖农场、库尔勒市直属、塔什店镇）和焉耆县（包尔海乡和查汗采开乡）。

限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，占耕地种面积比重为24.60%，其中库尔勒市位于限制休耕区内的耕地面积最大，占比约为35 984.17 hm2，主要分布在库尔勒市的阿瓦提农场、阿瓦提乡、国家农作物原种场、哈尔巴克乡、哈拉玉宫乡、经济技术开发区、普惠乡-2、沙依东园艺场、铁克其乡、托布力其乡、英下乡。其他的限制休耕区位于博湖县（本布图镇、博斯腾湖乡）、和静县（乃门莫墩镇）、和硕县（曲惠乡、塔哈其乡和新塔热乡）、尉犁县（墩阔坦乡）和焉耆县（七个星镇、苏海良种场、王家庄牧场、焉耆镇牧业队）。禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2，占耕地总面积的32.78%，其中尉犁县耕地占比大，为40 933.53 hm2，主要分布在尉犁县的阿克苏普乡、古勒巴格乡、塔里木乡、团结乡、尉犁县直属和尉犁镇。其他的禁止休耕区位于博湖县（25团、才坎诺尔乡、查干诺尔乡、乌兰再格森乡、博湖镇和种畜场）、和硕县（24团、26团、清水河农场、苏哈特乡和特吾里克镇）、库尔勒市（29团、和什力克乡、兰干乡、恰尔巴格乡和上户镇）和焉耆县（27团、北大渠乡、四十里城子镇、五号渠乡、焉耆镇和永宁镇）。

3.4 基于空间分区的休耕补偿策略

优先休耕区耕地质量低，土地退化风险小，休耕主要目标为提升耕地质量和减少农业用水，该区域所有耕地均适宜休耕，因此可以采取区域整体休耕的方式。在技术路径上可将休耕与耕地质量提升相结合，通过生物、化学、物理等工程措施对中低产田进行整治，加强农田配套基础设施建设，推广滴灌、喷灌等高效节水的灌溉技术。同时，休耕过程中需要加强耕地养护，种植耗水量少的绿肥作物，通过深耕翻地与增施有机肥等举措，提升土壤肥力。由于改善耕地地力周期性较长，可以针对耕地开展中长期休耕，并依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准。

次优先休耕区耕地质量较好，土地退化风险小，休耕主要目标为减少农业用水，该区域可以根据水资源短缺状况确定休耕规模，根据农户参与意愿采取区域整体休耕或者局部休耕方式。在技术路径上可将休耕与农业节水相结合，采取“一季休耕，一季养护”的技术路径，压减农作物种植面积，减低耕作强度，种植耐旱农作物，以缓解西北地区水资源季节性短缺的问题。季节性休耕主要影响农户短期的农业收益，因此可以依据农业收益损失确定休耕补偿标准。

限制休耕区耕地质量低，土地退化风险大，休耕主要目标为提升耕地质量和节约农业用水，该区域并非最优的休耕区域，需要在管控风险的前提下方能开展休耕。该区域仅有部分耕地适宜休耕，因此只能采取区域局部休耕的方式。在技术路径上可以将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，通过种植绿肥与施用有机肥提高土壤肥力，在降低耕作强度的同时还需要重视生态环境保护与农田配套基础设施建设，防止耕地出现退化。在限制休耕区进行休耕除了需要改良土壤外，还需要投入资金保护生态环境，因此可以依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。

4 结 论

本文以开都-孔雀河流域为研究区域，基于干旱地区开展节水休耕的背景下探讨休耕地空间布局方法，将耕地质量与土地退化风险同时作为休耕地选择的依据，利用综合评价法、生态敏感区法以及Z-score等方法对休耕空间布局进行划分，提出不同区域的差异化休耕补偿策略。本文研究结论如下：

1）开都-孔雀河流域高质量耕地主要集中分布在开都河下游沿岸地区，低质量耕地分布在孔雀河绿洲中部和东部区域、开都河绿洲的东部区域以及博斯腾湖的北部和南部区域。土地退化风险总体呈现“北低南高”的空间分布格局，低风险区域主要分布在开都河流域上游地区，具有高风险区域主要分布孔雀河的中下游地区。

2）开都-孔雀河流域优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，主要分布在孔雀河绿洲西部边缘和博斯腾湖东北部区域。次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2，主要分布在开都河绿洲的北部区域。限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，主要分布在孔雀河绿洲中部区域、博斯腾湖北部和南部区域以及开都河绿洲东部边缘。禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2，主要位于开都河和孔雀河绿洲下游地区以及博斯腾湖东部区域。

3）优先休耕区可以采取区域整体休耕方式，将休耕与耕地质量提升相结合，对耕地实施中长期休耕，依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准；次优先休耕区可采取区域整体或者局部休耕方式，将休耕与农业节水提升相结合，根据水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕，依据农业收益损失确定休耕补偿标准；限制休耕区可采取局部休耕方式，将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，对耕地进行年度休耕，依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。

中国正在尝试建立多元化休耕制度，包括以节水为目的地下水超采区休耕、以生态修复为目的重金属污染区休耕、以生态环境治理为目标的生态严重退化区的休耕试点，不同休耕类型的实施路径各有差异，本研究在中国西北干旱地区以节水为目的休耕生态补偿实施的背景下，立足于保障区域粮食生产潜力和防范生态环境风险，提出了兼顾“耕地质量”和“土地退化风险”的休耕地空间布局思路，以期为干旱地区休耕生态补偿制度的设计提供借鉴与启示。值得注意的是，由于缺乏基层农户调查数据和乡镇层面的社会经济资料，本文中土地利用与管理风险指数仅仅从县级层面进行了初步探讨，在休耕空间布局研究中也并未充分反映出微观层面农户参与休耕意愿、投入成本以及乡镇经济发展等社会经济因素的差异性。因此，在未来休耕空间布局研究中需要更多考虑社会经济数据与空间数据的结合，从县、乡（镇）、村等不同尺度层面形成节水型休耕空间布局理论方法。

[1] 郎新文. 喀什地区2012—2015年地下水变化动态分析[J]. 地下水，2019，44(4)：46-48.

[2] 赖波，汤明尧，柴仲平，等. 新疆农田化肥施用现状调查与评价[J]. 干旱区研究，2014，31(6)：1024-1030.

Lai Bo, Tang Mingyao, Chai Zhongping, et al. Investigation and evaluation of the chemical fertilizer application situation of farmland in Xinjiang[J]. Arid Zone Research, 2014, 31(6): 1024-1030. (in Chinese with English abstract)

[3] 石飞，杨庆媛，王成，等. 世界耕地休耕时空配置的实践及研究进展[J]. 农业工程学报，2018，34(14)：1-9.

Shi Fei, Yang Qingyuan, Wang Cheng, et al. Practice and research progress on spatio-temporal collocation of fallow of cultivated land in world[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(14): 1-9. (in Chinese with English abstract)

[4] 陈展图，杨庆媛. 中国耕地休耕制度基本框架构建[J]. 中国人口·资源与环境，2017，27(12)：126-136.

Chen Zhantu, Yang Qingyuan. Fundamental framework of China’s fallow system[J]. China Population, Resources and Environment, 2017, 27(12): 126-136. (in Chinese with English abstract)

[5] 王茂林. 美国土地休耕保护计划的制度设计及若干启示[J]. 农业经济问题，2020(5)：119-122.

Wang Maolin. The system design and some enlightenment of the US conservation reserve program[J]. Issues in Agricultural Economy, 2020(5): 119-122. (in Chinese with English abstract)

[6] 曾思燕，于昊辰，马静，等. 中国耕地表层土壤重金属污染状况评判及休耕空间权衡[J/OL]. 土壤学报：1-13[2021-11-06]. http: //kns. cnki. net/kcms/detail/32. 1119. P. 20210331. 1104. 006. html.

Zeng Siyan, Yu Haochen, Ma Jing, et al. Identifying the status of heavy metal pollution of cultivated land for tradeoff spatial fallow in China[J/OL]. Acta Pedologica Sinica: 1-13[2021-11-06]. http: //kns. cnki. net/kcms/detail/32. 1119. P. 20210331. 1104. 006. html. (in Chinese with English abstract)

[7] 杨庆媛，毕国华，陈展图，等. 喀斯特生态脆弱区休耕地的空间配置研究：以贵州省晴隆县为例[J]. 地理学报，2018，73(11)：2250-2266.

Yang Qingyuan, Bi Guohua, Chen Zhantu, et al. Spatial allocation of fallow land in karst rocky desertification areas: A case study in Qinglong County, Guizhou Province[J]. Acta Geographica Sinica, 2018, 73(11): 2250-2266. (in Chinese with English abstract)

[8] 刘晋宏，孔德帅，靳乐山. 生态补偿区域的空间选择研究：以青海省国家重点生态功能区转移支付为例[J]. 生态学报，2019，39(1)：53-62.

Liu Jinhong, Kong Deshuai, Jin Leshan. Research on spatial selection of ecological compensation areas: Using the transfer payment of national key ecological function areas of Qinghai Province as an example[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(1): 53-62. (in Chinese with English abstract)

[9] 王雨蓉，龙开胜. 基于IAD框架的政府付费生态补偿利益关系及协调[J]. 南京农业大学学报：社会科学版，2016，16(5)：137-144，158.

Wang Yurong, Long Kaisheng. Interest relationship and coordination in government: Financed PES programs based on Institutional Analysis and Development Framework[J]. Journal of Nanjing Agricultural University: Social Sciences Edition, 2016, 16(5): 137-144, 158. (in Chinese with English abstract)

[10] 赵雪雁. 生态补偿效率研究综述[J]. 生态学报，2012，32(6)：1960-1969.

Zhao Xueyan. Review of the ecological compensation efficiency[J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(6): 1960-1969. (in Chinese with English abstract)

[11] Wunder S, Brouwer R, Engel S, et al. From principles to practice in paying for nature's services[J]. Nature Sustainability, 2018, 1(3): 145-150.

[12] 曼瑟尔·奥尔森. 集体行动的逻辑[M]. 陈郁，郭宇峰，李崇新译. 上海：格致出版社，2017.

[13] 鄢继尧，赵媛. 近三十年我国生态脆弱区研究热点与展望[J]. 南京师大学报(自然科学版)，2020，43(4)：74-85.

Yan Jiyao Zhao Yuan. Research hotspot and prospect of ecologically vulnerable area in China in the past three decades[J]. Journal of Nanjing Normal University(Natural Science Edition), 2020, 43(4): 74-85. (in Chinese with English abstract)

[14] 沈仁芳，陈美军，孔祥斌，等. 耕地质量的概念和评价与管理对策[J]. 土壤学报，2012，49(6)：1210-1217.

Shen Renfang, Chen Meijun, Kong Xiangbin, et al. Conception and evaluation of quality of arable land and Strategies for its management[J]. Acta Pedologica Sinica, 2012, 49(6): 1210-1217. (in Chinese with English abstract)

[15] 奉婷，张凤荣，李灿，等. 基于耕地质量综合评价的县域基本农田空间布局[J]. 农业工程学报，2014，30(1)：200-210.

Feng Ting, Zhang Fengrong, Li Can, et al. Spatial distribution of prime farmland based on cultivated land quality comprehensive evaluation at county scale[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(1): 200-210. (in Chinese with English abstract)

[16] 杜国明，刘彦随，于凤荣，等. 耕地质量观的演变与再认识[J]. 农业工程学报，2016，32(14)：243-249.

Du Guoming, Liu Yansui, Yu Fengrong, et al. Evolution of concepts of cultivated land quality and recognition[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(14): 243-249. (in Chinese with English abstract)

[17] 孙晓兵，孔祥斌，张青璞，等. 基于指标综合特征的耕地遗传质量和动态质量评价[J]. 农业工程学报，2020，36(22)：254-265.

Sun Xiaobing, Kong Xiangbin, Zhang Qingpu, et al. Evaluation of inherent quality and dynamic quality of cultivated land based on comprehensive characteristics of indexes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(22): 254-265. (in Chinese with English abstract)

[18] 马倩倩，董博，许旺旺，等. 干旱区耕地质量等级评价及土壤养分与盐渍化的分析研究：以民勤绿洲为例[J]. 干旱区地理，2021，44(2)：514-524.

Ma Qianqian, Dong Bo, Xu Wangwang, et al. Evaluation of cultivated land quality and analysis of soil nutrients and salinization in arid areas: Taking Minqin Oasis as an example[J]. Arid Land Geography, 2021, 44(2): 514-524. (in Chinese with English abstract)

[19] 曹晓风，孙波，陈化榜，等. 我国边际土地产能扩增和生态效益提升的途径与研究进展[J]. 中国科学院院刊，2021，36(3)：336-348.

Cao Xiaofeng, Sun Bo, Chen Huabang, et al. Approaches and research progresses of marginal land productivity expansion and ecological benefit improvement in China[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2021, 36(3): 336-348. (in Chinese with English abstract)

[20] 任艳敏，刘玉，潘瑜春，等. 华北平原农田耕作便利度评价研究[J]. 农业机械学报，2018，49(12)：165-171.

Ren Yanmin, Liu Yu, Pan Yuchun, et al. Evaluation of farming convenience degree in North China Plain[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2018, 49(12): 165-171. (in Chinese with English abstract)

[21] 杨建宇，赵龙，徐凡，等. 基于耕地连片度的高标准基本农田建设划区[J]. 农业机械学报，2017，48(4)：142-148.

Yang Jianyu, Zhao Long, Xu Fan, et al. Zoning of high standard prime farmland construction based on arable lands connectivity[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(4): 142-148. (in Chinese with English abstract)

[22] 宋文，吴克宁，张敏，等. 基于村域耕地质量均匀度的高标农田建设时序分区[J]. 农业工程学报，2017，33(9)：250-259.

Song Wen, Wu Kening, Zhangmin, et al. High standard farmland construction time sequence division based on cultivated land quality uniformity in administrative village scale[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(9): 250-259. (in Chinese with English abstract)

[23] 赵小娟，叶云，周晋皓，等. 珠三角丘陵区耕地质量综合评价及指标权重敏感性分析[J]. 农业工程学报，2017，33(8)：226-235.

Zhao Xiaojuan, Ye Yun, Zhou Jinhao, et al. Comprehensive evaluation of cultivated land quality and sensitivity analysis of index weight in hilly region of Pearl River Delta[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 226-235. (in Chinese with English abstract)

[24] 郭晓娜，陈睿山，李强，等. 土地退化过程、机制与影响：以土地退化与恢复专题评估报告为基础[J]. 生态学报，2019，39(17)：6567-6575.

Guo Xiaona, Chen Ruishan, Li Qiang, et al. Processes, mechanisms, and impacts of land degradation in the IPBES Thematic Assessment[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(17): 6567-6575. (in Chinese with English abstract)

[25] 李海东，沈渭寿，司万童，等. 中国矿区土地退化因素调查：概念、类型与方法[J]. 生态与农村环境学报，2015，31(4)：445-451.

Li Haidong, Shen Weishou, Si Wantong, et al. Investigation of driving factors of land degradation in mine areas in China: Concept, types and approaches[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2015, 31(4): 445-451. (in Chinese with English abstract)

[26] Kosmas C, Tsara M, Moustakas N, et al. Identification of indicators for desertification[J]. Annals of Arid Zone, 2003, 42(3): 393-416.

[27] Salvati L, Zitti M, Ceccarelli T. Integrating economic and environmental indicators in the assessment of desertification risk: A case study[J]. Applied Ecology & Environmental Research, 2007, 6(1): 129-138.

[28] Ferrara A, Kosmas C, Salvati L, et al. Updating the MEDALUS-ESA framework for worldwide land degradation and desertification assessment[J]. Land Degradation and Development, 2020(1): 1-15.

[29] Han W, Guohua L, Su X, et al. Assessment of potential land degradation and recommendations for management in the south subtropical region, SW China[J]. Land Degradation & Development, 2019(30): 979-990

[30] 周雪英，贾健，刘国强，等. 1997—2017年塔克拉玛干沙漠腹地降水特征[J]. 中国沙漠，2019，39(1)：187-194.

Zhou Xueying, Jia Jian, Liu Guoqiang, et al. Characteristics of precipitation at hinterland of Taklimakan Desert, China[J]. Journal of Desert Research, 2019, 39(1): 187-194. (in Chinese with English abstract)

[31] 杨振，雷军，段祖亮，等. 新疆人口的空间分布特征[J]. 地理研究，2016，35(12)：2333-2346.

Yang Zhen, Leijun, Duan Zuliang, et al. Spatial distribution of population in Xinjiang[J]. Geographical Research, 2016, 35(12): 2333-2346. (in Chinese with English abstract)

[32] 王宏卫，刘勤，柴春梅. 渭干河：库车河绿洲土地生态安全物元分析评价[J]. 安全与环境学报，2015，15(6)：358-363.

Wang Hongwei, Liu Qin, Chai Chunmei. Ecological security evaluation of land based on the method of matter element analysis of Ugan: Kuga River oasis[J]. Journal of Safety and Environment, 2015, 15(6): 358-363. (in Chinese with English abstract)

[33] 汪小钦，林梦婧，丁哲，等. 基于指标自动筛选的新疆开孔河流域生态健康评价[J]. 生态学报，2020，40(13)：4302-4315.

Wang Xiaoqin, Lin Mengjing, Ding Zhe, et al. Ecological health assessment of Kaikong River Basin based on automatic screening of indicators in Xinjiang[J]. Acta Ecologica Sinica, 2020, 40(13): 4302-4315. (in Chinese with English abstract)

[34] 茶明星，汪小钦，李娅丽，等. 基于遥感数据的新疆开-孔河流域农业区种植结构提取[J]. 干旱区研究，2020，37(2)：532-54.

Cha Mingxing, Wang Xiaoqin, Li Yali, et al. Crop planting structure extraction based on remote sensing data in Kai-Kong River Basin, Xinjiang[J]. Arid Zone Research, 2020, 37(2): 532-54. (in Chinese with English abstract)

[35] 吾买尔江·吾布力，李卫红，朱成刚，等. 新疆孔雀河流域生态退化问题与保护恢复研究[J]. 新疆环境保护，2017，39(1)：8-12.

Wumaierjiang·Wubuli, Li Weihong, Zhu Chenggang, et al. Research on ecological degradation, protection and restoration of Peacock River Basin, Xinjiang[J]. Environmental Protection of Xinjiang, 2017, 39(1): 8-12. (in Chinese with English abstract)

[36] 陈文广，孔祥斌，廖宇波，等. 黄土高原区耕地质量评价：以陕西省延川县为例[J]. 水土保持研究，2021，28(2)：375-381.

Chen Wenguang, Kong Xiangbin, Liao Yubo, et al. Evaluation of cultivated land quality in the Loess Plateau: A case study of Yanchuan County, Shaanxi Province[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2021, 28(2): 375-381. (in Chinese with English abstract)

[37] 谢丽霞，白永平，车磊，等. 基于价值：风险的黄河上游生态功能区生态分区建设[J]. 自然资源学报，2021，36(1)：196-207.

Xie Lixia, Bai Yongping, Che Lei, et al. Construction of ecological zone based on value: risk ecological function area in the Upper Yellow River[J]. Journal of Natural Resources, 2021, 36(1): 196-207. (in Chinese with English abstract)

Spatial distribution and compensation strategy of land fallow based on quality-risk in arid areas

Zeng Qingmin1, Wang Yurong2, Wang Jing3, Chen Ligen1※, Huang Jinsheng4, Liu Xinping5

(1.,,210095,; 2.,,201403,; 3.,,712100; 4.,,243002,; 5.,,830052,)

A diversified fallow ecological compensation is an inevitable choice for the sustainable development of agriculture in China. It is very necessary to explore the spatial distribution of fallow land for the higher efficiency of ecological compensation for fallow in arid areas. Taking the Kaidu-Kongque River basin in Xinjiang as an example, this article aims to propose different compensation strategies for different zones, thereby determining the spatial layout of fallow, considering the quality of cultivated land and risk of land degradation. The specific procedures were: 1) An evaluation index system of cultivated land quality was established to select the indicators from two aspects of soil physical and chemical properties, and cultivation convenience. A comprehensive evaluation was then made for the quality of cultivated land. 2) MEDALUS-ESAs model was selected to estimate potential risks of land degradation in the basin, where four indicators included soil, climate, vegetation and land use. 3) The Z-score was also applied for the quality score of cultivated land and risk index of land degradation. The standardized value was divided into four quadrants, according to the coordinate axis to determine the spatial distribution of fallow. Specifically, the cultivated land with “low quality and low risk” was classified as a priority fallow area, “high quality-low risk” was classified as a sub-priority fallow area, “low quality-high risk” was classified as restricted fallow areas, and “high-quality-high-risk” was classified as fallow area. 4) Different compensation strategies were finally proposed for fallow, according to different zones. The results showed that: 1) There was a fair overall quality of cultivated land in the whole Kaidu-Kongque River Basin, but slightly good in local areas. The spatial pattern of land degradation risk was “low in the northern, high in the southern”. 2) The area of cultivated land located in the priority fallow area was 67 814.60 hm2, mainly distributed in the western part of Kongque River Oasis and the northeastern part of Bosten Lake. The area of cultivated land located in the sub-priority fallow was 71 784.94 hm2, mainly distributed in the northern part of the Kaidu River Oasis. The area of cultivated land located in the restricted fallow area was 80 576.89 hm2, mainly distributed in the central area of the Kongque River Oasis, the northern and southern part of Bosten Lake, and the eastern part of the Kaidu River Oasis. The area of cultivated land located in the forbidden fallow area was 107 358.03 hm2, mainly distributed in the southern part of Kaidu River and Kongque River Oases and the eastern Bosten Lake. 3) The cultivated land located in the priority fallow area was restricted by cultivated land quality. As such, the long-term fallow was necessary to combine with the quality improvement of cultivated land. The fallow compensation in the zone was determined, according to the loss of agricultural income and the cost of land improvement. Furthermore, the cultivated land located in the sub-priority fallow area was in good condition, where the fallow can be combined with agricultural water saving to implement seasonally fallow. More importantly, the fallow compensation depended mainly on the loss of agricultural income. The cultivated land in the restricted fallow area was restricted by cultivated land quality and ecological safety. Therefore, the fallow can be combined with cultivated land quality improvement and ecological protection to implement annual fallow, where the agricultural income loss, land improvement costs, and ecological protection costs standard should be considered into the fallow compensation.

land fallow; ecological compensation; farmland quality; land degradation risk; spatial layout; Kaidu-Kongque River Basin

曾庆敏，王雨蓉，王晶，等. 基于“质量-风险”的干旱区休耕空间布局及补偿策略[J]. 农业工程学报，2021，37(20)：266-276.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.030 http://www.tcsae.org

Zeng Qingmin, Wang Yurong, Wang Jing, et al. Spatial distribution and compensation strategy of land fallow based on quality-risk in arid areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(20): 266-276. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.030 http://www.tcsae.org

2021-07-20

2021-09-28

国家自然科学基金面上项目（71874083）；教育部人文社会科学青年基金项目（19YJC790039）；上海市“科技创新行动计划”软科学重点项目（21692108800）；清华农村研究博士论文奖学金（201805）

曾庆敏，博士生，主要研究方向为资源环境经济与政策。Email：zqmlrm@163.com

陈利根，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为土地法与土地政策。Email：lgchen@njau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.20.030

F323.21

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1002-6819(2021)-20-0266-11