基于糧食生產(chǎn)能力的重慶市耕地質(zhì)量評價(jià)研究.pdf

1、當(dāng)前農(nóng)用土地評價(jià)強(qiáng)調(diào)土地生產(chǎn)力水平和土地持續(xù)利用的評價(jià)，并向綜合化、定量化、精確化、多元化、信息化方向發(fā)展。中國的糧食安全倍受國內(nèi)外社會(huì)關(guān)注，耕地質(zhì)量評價(jià)成為確保國家糧食安全的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。中國正處在土地資源由數(shù)量管護(hù)向數(shù)量質(zhì)量并重管護(hù)的轉(zhuǎn)變時(shí)期?？沙掷m(xù)土地管理，如耕地總量動(dòng)態(tài)平衡、基本農(nóng)田保護(hù)、耕地糧食生產(chǎn)能力的核算等，迫切需要對農(nóng)用地，尤其是耕地進(jìn)行等級(jí)劃分，并形成以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主要手段的、多層次、全覆蓋、跨區(qū)域橫向可比的評價(jià)體

2、系。農(nóng)用地分等應(yīng)用了作物生產(chǎn)潛力模型，是一種土地生產(chǎn)力水平的評價(jià)方法，以作物生產(chǎn)力原理、生產(chǎn)要素理論、地租理論為理論基礎(chǔ)，通過對光溫和氣候潛力指數(shù)的逐級(jí)衰減，計(jì)算獲得自然質(zhì)量等指數(shù)、利用等指數(shù)、經(jīng)濟(jì)等指數(shù)。本文吸收了專家關(guān)于農(nóng)用地分等的思想和研究成果，針對簡單套用農(nóng)用地分等算法導(dǎo)致各層次等指數(shù)可比性差等問題，以重慶市為實(shí)證，提出了分模塊控制的方法、獨(dú)立產(chǎn)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量核算的檢驗(yàn)方法，以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域和跨耕作制度間等指數(shù)的可比性目標(biāo)。以

3、2003年末更新調(diào)查的重慶市39個(gè)縣域的耕地為評價(jià)對象，選用自然質(zhì)量等和利用等指數(shù)模型，在GIS技術(shù)支持下，通過參數(shù)的確定和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的模型運(yùn)算、評價(jià)成果的宏觀和微觀檢驗(yàn)、等級(jí)產(chǎn)能確定，建立了重慶市耕地質(zhì)量評價(jià)體系。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了基于縣域耕地質(zhì)量的分類和分區(qū)和耕地質(zhì)量分布與自然、經(jīng)濟(jì)要素的關(guān)系分析，揭示了重慶市耕地質(zhì)量的空間分布規(guī)律。從自然資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系出發(fā)，嘗試引入空間自相關(guān)分析方法，并與常用的相關(guān)分析方法相結(jié)合，定量揭示重慶市

4、耕地質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間耦合關(guān)系。研究得出如下結(jié)果： 1.重慶市耕地質(zhì)量評價(jià)模型構(gòu)建在分等區(qū)劃后獲取了光溫/氣候潛力指數(shù)。以地貌形態(tài)為主，將重慶市劃分為4個(gè)2級(jí)指標(biāo)區(qū)；通過主要作物的生態(tài)適宜性和區(qū)域環(huán)境指標(biāo)，將重慶市劃分為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)耕作制度區(qū)，確定重慶市指定作物為中稻、玉米、甘薯、冬小麥、油菜，基準(zhǔn)作物為中稻；以縣域?yàn)閱挝徽{(diào)查了不同海拔指定作物的播種期一收獲期等，提交國土資源部農(nóng)用地分等辦公室初步計(jì)算，經(jīng)實(shí)地校核和驗(yàn)證，獲得39個(gè)

5、縣域的光溫/氣候潛力指數(shù)。 將最大自然質(zhì)量等指數(shù)模型R<,imax>=∑α<,tj>·β<,j>析出，作為分模塊控制的關(guān)鍵，進(jìn)行了理論和實(shí)證分析以及算法改進(jìn)。①β系數(shù)的產(chǎn)量比算法具有條件性，條件是作物生態(tài)條件相似、生育期基本相同；國家提供的重慶市光溫潛力指數(shù)與實(shí)際存在一定偏差；不同2熟標(biāo)準(zhǔn)耕作制度間作物生育期重疊長短存在差異，導(dǎo)致最大自然質(zhì)量等指數(shù)在指標(biāo)區(qū)之間和區(qū)內(nèi)水田和旱地之間出現(xiàn)較大偏差。②將模型改進(jìn)為R<,imax>=∑α

6、<,tj>·β<,j>·γ<,j>?；讦孪禂?shù)的本質(zhì)是理論標(biāo)準(zhǔn)糧產(chǎn)量折算系數(shù)，將其從產(chǎn)量比算法調(diào)整為能量比算法；基于氣候相同光溫潛力指數(shù)和相當(dāng)原理，引入光溫潛力協(xié)調(diào)系數(shù)γ，采用產(chǎn)潛比法和參照系法獲取，用于調(diào)整不同標(biāo)準(zhǔn)耕作制度間光溫潛力指數(shù)和的偏差。③通過改進(jìn)的算法獲得重慶市5種作物中稻、冬小麥、玉米、甘薯、油菜的β系數(shù)為1.00、0.99、1.04、0.23、1.66，γ系數(shù)為1.00、1.11、0.90、0.86、1.05：用改進(jìn)的算

7、法與《農(nóng)用地分等規(guī)程》算法分別計(jì)算4個(gè)2級(jí)指標(biāo)區(qū)最大自然質(zhì)量等指數(shù)，對比分析表明，改進(jìn)的算法優(yōu)于規(guī)程算法，有效實(shí)現(xiàn)了4個(gè)2級(jí)指標(biāo)區(qū)水田和旱地最大自然質(zhì)量等指數(shù)的可比，有機(jī)整合了各作物光溫潛力對不同區(qū)域農(nóng)用地質(zhì)量的貢獻(xiàn)，驗(yàn)證了方法的合理性。提取評價(jià)單元并獲取單元屬性數(shù)據(jù)，確定了自然質(zhì)量分和利用系數(shù)模型的相關(guān)參數(shù)，建立了自然質(zhì)量等和利用等指數(shù)模型。①在MapGIS環(huán)境下采用縣域1：50,000-1：100,000土地利用現(xiàn)狀圖(2003年末

8、)和坡度圖疊加劃分耕地評價(jià)單元，全市共劃分142319個(gè)單元，耕地總面積2347627.48 hm<'2>；單元屬性數(shù)據(jù)中，地貌因子采用縣域1：50,000-1：100,000數(shù)字高程圖和坡度圖提取，土壤等因子采用第二次土壤普查數(shù)據(jù)和補(bǔ)充調(diào)查數(shù)據(jù)。②基于5個(gè)試點(diǎn)縣樣點(diǎn)耕作制度、作物產(chǎn)量、投入狀況等調(diào)查，確定了2級(jí)指標(biāo)區(qū)自然質(zhì)量分8個(gè)地貌和土壤等參評因素，分3-6級(jí)不等，采用0-100分閉區(qū)間賦值，各因素權(quán)重不同；經(jīng)綜合協(xié)調(diào)，確定了全市統(tǒng)

9、一的自然質(zhì)量分因素一分級(jí)一分值表，保留了2級(jí)指標(biāo)區(qū)間因素權(quán)重的差異性，提高了2級(jí)指標(biāo)區(qū)間自然質(zhì)量分的可比性。③根據(jù)村樣點(diǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)，確定了2級(jí)指標(biāo)區(qū)指定作物最高單產(chǎn)，分村進(jìn)行了利用系數(shù)計(jì)算。將自然質(zhì)量分對最大自然質(zhì)量等指數(shù)進(jìn)行衰減，．獲得自然質(zhì)量等指數(shù)模型；將利用系數(shù)對自然質(zhì)量等指數(shù)進(jìn)行衰減，獲得利用等指數(shù)模型。采用100分等間距法將自然質(zhì)量等和利用等指數(shù)劃分為12個(gè)等級(jí)。對縣域評價(jià)成果圖進(jìn)行制圖綜合，建立了重慶市1：500,000耕地質(zhì)

10、量評價(jià)成果圖和不同尺度單元數(shù)據(jù)的空間對應(yīng)關(guān)系。 2.重慶市耕地質(zhì)量評價(jià)結(jié)果的宏觀檢驗(yàn)耕地質(zhì)量評價(jià)結(jié)果的初步分析表明，全市自然質(zhì)量等和利用等2種等級(jí)面積分布均以7等地比重最大，基本是向12等和1等地依次遞減；同等級(jí)最大偏差為2.16個(gè)百分點(diǎn)(12等)，利用等5-8等地比重較自然質(zhì)量等有所增加，1-4等優(yōu)等地比重有所減少，9-12等劣等地比重減少略大。說明全市2種等級(jí)近于正態(tài)分布，總體偏差不大。 2004-2005年縣域糧食

11、播面單產(chǎn)一平均等級(jí)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ头治霰砻鳎僮匀毁|(zhì)量等和利用等線性相關(guān)系數(shù)分別為-0.83和-0.87，達(dá)極顯著相關(guān)水平。②25個(gè)縣域的利用等、14個(gè)縣域的自然質(zhì)量等具有更大的合理性，確定了優(yōu)選等(14個(gè)縣域?yàn)樽匀毁|(zhì)量等、25個(gè)為利用等)，播面單產(chǎn)一優(yōu)選等線性相關(guān)系數(shù)提高到-0.92。③提出引入修正系數(shù)，對14個(gè)以自然質(zhì)量等為優(yōu)選等的縣域的評價(jià)單元利用等指數(shù)修正的方法。研究表明，從縣域?qū)哟魏暧^檢驗(yàn)，重慶市自然質(zhì)量等和利用等具有合理性和區(qū)域橫向

12、可比性；利用等合理性高于自然質(zhì)量等，優(yōu)選等高于利用等。 3.重慶市耕地等級(jí)糧食生產(chǎn)能力的確定典型縣耕地質(zhì)量評價(jià)結(jié)果分析與比較表明，大足和梁平地勢起伏較小，以中優(yōu)等地為主，缺劣12等地：彭水屬光照低值區(qū)，地勢起伏較大，1等地缺失，8等地比重最大；巫溪屬光照高值區(qū)，地勢起伏最大，具完整的12個(gè)等級(jí)，自然質(zhì)量等以11-12等地為主，利用等以9等地為主。縣域內(nèi)不同地貌部位土壤類型不同，耕地質(zhì)量具有不同的等級(jí)特征。 典型縣樣點(diǎn)全年

13、糧食產(chǎn)量一利用等指數(shù)關(guān)系模型分析表明，①調(diào)查共獲得836個(gè)有效單元的作物產(chǎn)量，分布于不同的耕地類型和等級(jí)，具代表性，精度較高。②水田1等地全年糧食產(chǎn)量為11625 kg/hm<'2>左右；水田最低等級(jí)為8等，全年糧食產(chǎn)量為6750kg/hm<'2>左右。③旱地最高等地大足和梁平為3等，全年糧食產(chǎn)量為10275 kg/hm<'2>左右，巫溪為2等，彭水為4等，分別略高于、低于大足和梁平3等地水平；最低等級(jí)12等全年糧食產(chǎn)量為3825kg/

14、hm<'2>左右。 4.重慶市基于縣域耕地質(zhì)量的分類與分區(qū)以縣域自然質(zhì)量等、利用等、優(yōu)選等為依據(jù)，采用聚類分析方法，將重慶市39個(gè)縣域分為3類。以優(yōu)選等為例，第1類縣域(質(zhì)量高)11個(gè)，1-6等地面積占較大比重；第2類縣域(質(zhì)量中)16個(gè)，2-9等地面積占較大比重；第3類縣域(質(zhì)量低)12個(gè)，6-11等地面積占較大比重。 以縣域優(yōu)選等為依據(jù)，空間自相關(guān)分析表明，縣域耕地質(zhì)量存在顯著的空間自相關(guān)性，即耕地質(zhì)量相似的縣域在空

15、間上具有顯著的集聚特征。耕地質(zhì)量局部正相關(guān)的縣域占87％。強(qiáng)勢HH型縣域21個(gè)、弱勢LL型縣域13個(gè)、過渡的HL，型和LH型縣域僅5個(gè)。HH型、HL型和LH型縣域與聚類分類的1-2類縣域具有較大的對應(yīng)關(guān)系。 5.重慶市耕地質(zhì)量分布與自然要素的關(guān)系分析氣候、地貌和土壤對耕地質(zhì)量的影響主要采用要素圖與光溫/氣候潛力指數(shù)分布、耕地質(zhì)量分布圖、耕地質(zhì)量分區(qū)分類圖疊加對比分析，耕地質(zhì)量與景觀要素的關(guān)系采用相關(guān)分析。 氣候?qū)Ω刭|(zhì)量

16、分布的影響分析表明，①重慶市光照以渝東北最高，渝東南最低；光溫/氣候潛力指數(shù)以渝東北最高，以渝東南最低，說明光照對光溫/氣候潛力指數(shù)影響顯著。②縣級(jí)站點(diǎn)年平均氣溫對光溫潛力指數(shù)的空間分布偏差總體影響不大。③降水等通過水分影響函數(shù)影響氣候潛力指數(shù)，重慶市渝西西部降水偏低，其次是渝東北東部，水份影響函數(shù)以渝西兩部較低，其次是渝東北東部；渝東南南部降水最高，水份影響函數(shù)亦最高，但區(qū)域差異不大。地貌和土壤對耕地質(zhì)量分布的影響分析表明，長江谷地及

17、其以北，東到萬州，地勢起伏和坡度較小、以紫色土和水稻土為主，1-4等優(yōu)質(zhì)耕地出現(xiàn)較大頻率，集中了1-2類縣域和HH、HL、LH型縣域；此線以東以南，地勢起伏和坡度增大，以石灰土、黃壤和黃棕壤為主，1-4等優(yōu)質(zhì)耕地出現(xiàn)頻率大減，集中了3類縣域和LL型縣域。重慶市地貌和土壤存在空間耦合性，對耕地質(zhì)量的空間分布產(chǎn)生決定性影響。 6.重慶市耕地質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間耦合關(guān)系分析研究選用縣域優(yōu)選等和2004-2005年縣域糧食播面單產(chǎn)、單位

18、耕地面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)民人均純收入、人均GDP等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行自相關(guān)和相關(guān)分析。 采用Moran’s I指數(shù)自相關(guān)分析表明，重慶市縣域耕地質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均存在顯著的全局空間自相關(guān)關(guān)系，特征相似的縣域在空間上顯著集聚；耕地質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的局部自相關(guān)存在極大的一致性，耕地質(zhì)量為HH型的21個(gè)縣域中，4項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)90％以上的HH型縣域分布其中；耕地質(zhì)量為LL型的13個(gè)縣域中，3項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也為13個(gè)LL型縣域，1項(xiàng)指標(biāo)為12個(gè)LL型縣域。表