基于產(chǎn)能的耕地整理數(shù)量質(zhì)量潛力測算方法研究——以河北省盧龍縣為例*

劉文智,陳亞恒,李新旺,張利,許 皞,霍習(xí)良

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北保定071001)

耕地資源是重要的生產(chǎn)資料,在當(dāng)今城市化進(jìn)程加快,耕地資源短缺形勢日益嚴(yán)峻的背景下,耕地保護(hù)日益引起人們的重視。耕地保護(hù)不僅要求耕地數(shù)量穩(wěn)定,而且更要注重耕地質(zhì)量的穩(wěn)定,以期最終達(dá)到綜合生產(chǎn)能力的穩(wěn)定[1]。針對廣大農(nóng)村中存在的耕地零碎分散,閑散廢棄地、廢棄工礦地,利用率低的農(nóng)村道路等,通過土地整理對田、水、路、林、村的綜合整治,可以提高農(nóng)用地質(zhì)量,增加糧食產(chǎn)量,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益[2],同時也是保障糧食安全的重要途徑。一些學(xué)者對土地整理數(shù)量潛力和質(zhì)量潛力測算進(jìn)行了深入的研究:張一飛、黃勁松等以農(nóng)用地定級結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行了農(nóng)用地整理綜合潛力測算[3];倪九派,李萍等運用AHP和熵權(quán)法賦權(quán)法進(jìn)行了土地整理潛力評價研究[4];陳輝、廖和平等通過建立評價指標(biāo)體系對耕地整理進(jìn)行了潛力分區(qū)研究[5]。然而,將農(nóng)用地綜合產(chǎn)能核算成果應(yīng)用到土地整理潛力的相關(guān)研究目前尚未見到。

目前在國土資源部領(lǐng)導(dǎo)下開展的河北省農(nóng)用地產(chǎn)能核算即農(nóng)用地綜合生產(chǎn)能力調(diào)查與評價工作已經(jīng)完成,農(nóng)用地產(chǎn)能核算是農(nóng)用地分等工作的延續(xù)和深化[6]。通過農(nóng)用地綜合生產(chǎn)能力成果,可以更加深入分析區(qū)域農(nóng)用地資源利用強(qiáng)度和潛力,為農(nóng)用地資源數(shù)量質(zhì)量并重管理、科學(xué)編制土地規(guī)劃、開展土地整理規(guī)劃、耕地保護(hù)和動態(tài)監(jiān)測、落實耕地占補平衡制度等提供技術(shù)支撐。因此,運用農(nóng)用地綜合產(chǎn)能核算成果計算土地整理數(shù)量質(zhì)量潛力可以提高其科學(xué)性、準(zhǔn)確性和現(xiàn)實性。

1 研究內(nèi)容和研究方法

1.1 土地整理數(shù)量潛力

耕地整理的數(shù)量潛力是指對現(xiàn)實中分布在耕地地塊中能夠適合于耕地用途的未利用地和工礦廢棄地等零星地類及耕地中分布的農(nóng)村道路、溝渠和田坎通過土地整理規(guī)劃設(shè)計,降低其比例系數(shù),所能夠增加的有效耕地面積[7],公式如下:

式中:ΔS——耕地增加面積;S——耕地整理總面積;λ——耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù);A——實際耕地系數(shù)。

采用實地調(diào)查法確定耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù):通過對近幾年來研究區(qū)域內(nèi)土地整理項目完成后田坎、溝渠和農(nóng)村道路面積的統(tǒng)計分析確定[8]。實際耕地整理系數(shù)是指單位耕地面積中的凈耕地面積的比例。

新增耕地系數(shù)反映了待整理區(qū)增加耕地的能力,數(shù)量上表現(xiàn)為耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)和實際耕地系數(shù)的差。根據(jù)新增耕地系數(shù)劃分待整理區(qū)潛力級別,通過劃分高中低三級別來表示耕地整理潛力的空間分布規(guī)律[9]。

1.2 土地整理質(zhì)量潛力

農(nóng)用地產(chǎn)能是指在一定地域、一定時期和一定的經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)條件下所形成的農(nóng)用地生產(chǎn)能力,分為農(nóng)用地理論產(chǎn)能、可實現(xiàn)產(chǎn)能和實際產(chǎn)能[10]。農(nóng)用地產(chǎn)能核算的最終結(jié)果為不同類型產(chǎn)能的單位耕地面積標(biāo)準(zhǔn)糧單產(chǎn)和總產(chǎn)。耕地的理論產(chǎn)能是指主要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到充分保證,光、熱、水、土等環(huán)境因素均處于最優(yōu)狀態(tài),技術(shù)因素所決定的農(nóng)作物所能達(dá)到的最高產(chǎn)量。耕地可實現(xiàn)產(chǎn)能是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到基本保證,光、熱、水、土等環(huán)境因素均處于正常狀態(tài)、技術(shù)條件可以滿足,由政策、投入等因素決定的正常年景下農(nóng)作物能夠達(dá)到的最高產(chǎn)量。實際產(chǎn)能是指目前已經(jīng)實現(xiàn)的產(chǎn)能。即某年農(nóng)作物已經(jīng)達(dá)到的平均產(chǎn)量,數(shù)據(jù)主要來源于農(nóng)業(yè)統(tǒng)計部門對農(nóng)作物產(chǎn)量的統(tǒng)計調(diào)查。由此可見農(nóng)用地產(chǎn)能核算成果可以精確地核算農(nóng)用地生產(chǎn)能力的絕對水平[11]。

農(nóng)用地產(chǎn)能核算成果不僅可以反映耕地質(zhì)量的優(yōu)劣,而且不同層次的成果可以反映耕地不同層次的糧食生產(chǎn)潛力[12]。根據(jù)糧食生產(chǎn)能力核算成果中理論生產(chǎn)能力,可實現(xiàn)生產(chǎn)能力,實際生產(chǎn)能力之間的內(nèi)在關(guān)系,發(fā)現(xiàn)3個層次成果相互間的比較也體現(xiàn)了不同的潛力概念。

1.2.1 確定耕地的理論單產(chǎn)和理論產(chǎn)能 通過以二級指標(biāo)區(qū)為單位,建立指定作物理論單產(chǎn)樣本值與樣本地塊相應(yīng)的農(nóng)用地自然質(zhì)量等指數(shù)的函數(shù)關(guān)系,將所有產(chǎn)能分等單元的農(nóng)用地自然質(zhì)量等指數(shù)代入函數(shù)方程,可以獲取它們的農(nóng)用地理論單產(chǎn)。依據(jù)所有產(chǎn)能核算分等單元的農(nóng)用地理論單產(chǎn)乘以相應(yīng)的產(chǎn)能分等單元的耕地面積得到產(chǎn)能分等單元的農(nóng)用地理論產(chǎn)能。此種生產(chǎn)力能夠較好地反映在現(xiàn)實的利用條件下,可以通過優(yōu)化投入模式等各種措施得到的產(chǎn)量水平。公式如下:

式中:Y理論單產(chǎn)——第 i個分等單元的理論單產(chǎn);Si——第 i個分等單元的耕地面積;W理論產(chǎn)能 ——耕地理論產(chǎn)能。

1.2.2 確定耕地的可實現(xiàn)產(chǎn)能和可實現(xiàn)單產(chǎn) 通過建立抽樣單元的實際單產(chǎn)樣本值和相應(yīng)的農(nóng)用地利用等指數(shù)的函數(shù)關(guān)系,將所有分等單元的農(nóng)用地利用等指數(shù)代入函數(shù)方程,可以獲取它們的可實現(xiàn)單產(chǎn)。依據(jù)所有分等單元的可實現(xiàn)單產(chǎn)乘以相應(yīng)的分等單元面積核算其可實現(xiàn)產(chǎn)能。公式如下:

式中:W可實現(xiàn)單產(chǎn)i——第i個分等單元的可實現(xiàn)單產(chǎn);Si——第 i個分等單元的耕地面積;W可實現(xiàn)產(chǎn)能 ——耕地可實現(xiàn)產(chǎn)能。

1.2.3 確定耕地的實際產(chǎn)能和實際單產(chǎn) 依據(jù)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計與實際調(diào)查核實數(shù)據(jù),將核算區(qū)域內(nèi)的不同區(qū)域單元的指定作物產(chǎn)量視作核算區(qū)域內(nèi)的不同區(qū)域單元的指定作物的實際總產(chǎn)。然后,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)糧換算系數(shù)和實際種植制度核算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)用地實際單產(chǎn)。公式如下:

式中:W實際產(chǎn)能——耕地實際產(chǎn)能;Yi——某種作物的實際單產(chǎn);Bi——指定作物的產(chǎn)量比系數(shù);Si——某種作物的實際耕作面積;Y實際單產(chǎn)——耕地實際單產(chǎn);S——總耕地面積。

1.2.4 確定耕地整理的可實現(xiàn)利用潛力和理論利用潛力 耕地的可實現(xiàn)利用潛力是指耕地的實際產(chǎn)能與可實現(xiàn)產(chǎn)能之間的差值。它反映了近期通過增加投入、提高管理水平所增加的產(chǎn)量。耕地的理論利用潛力是指耕地可實現(xiàn)產(chǎn)能與理論產(chǎn)能之間的差值。它反映了通過對耕地的持續(xù)投入,長時間的管理,可以達(dá)到的糧食產(chǎn)量。公式如下:

式中:W可實現(xiàn)潛力——耕 地 可 實 現(xiàn) 利 用 潛 力;W可實現(xiàn)產(chǎn)能——耕地可實現(xiàn)產(chǎn)能;W實際產(chǎn)能——耕地實際產(chǎn)能;W理論潛力——耕地理論利用潛力;

土地整理作為一項系統(tǒng)工程,具有持久性。依據(jù)耕地可實現(xiàn)利用潛力和理論利用潛力在時間序列上表達(dá)了近期和遠(yuǎn)期的關(guān)系。因此將耕地可實現(xiàn)利用潛力作為耕地整理的近期目標(biāo),耕地理論利用潛力作為耕地整理的遠(yuǎn)期目標(biāo),為土地整理項目規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)[13]。

1.2.5 確定耕地整理的理論和可實現(xiàn)利用潛力強(qiáng)度評價 耕地理論利用潛力強(qiáng)度是耕地可實現(xiàn)單產(chǎn)與耕地理論單產(chǎn)的比值,反映了農(nóng)業(yè)科技利用水平。耕地可實現(xiàn)利用潛力強(qiáng)度是耕地實際單產(chǎn)與耕地可實現(xiàn)單產(chǎn)的比值,反映目前可實現(xiàn)生產(chǎn)能力的發(fā)揮程度。公式如下:

式中:Q可現(xiàn)實強(qiáng)度——耕地可實現(xiàn)利用潛力強(qiáng)度;Y實際單產(chǎn)— —耕地實際單產(chǎn);Y可實現(xiàn)單產(chǎn)— —耕地可實現(xiàn)單產(chǎn);Q理論強(qiáng)度——耕地理論利用潛力強(qiáng)度;Y可實現(xiàn)單產(chǎn)— —耕地可實現(xiàn)單產(chǎn);Y理論單產(chǎn)——耕地理論單產(chǎn)。

2 實證研究

2.1 研究區(qū)概況

盧龍縣地處河北省東部,東距秦皇島市65 km,西距北京225 km,西南距省會石家莊432 km,距天津市165 km。位于華北平原邊緣地帶屬燕山南部低山丘陵區(qū),地勢北高南低,西北向東南傾斜。全縣12個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)),2008年國民生產(chǎn)總值為60.9億元,農(nóng)民人均純收入5 061元。

2.2 盧龍縣土地整理數(shù)量潛力

根據(jù)盧龍縣第二次土地調(diào)查成果,統(tǒng)計全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地、零星地類和輔助生產(chǎn)設(shè)施用地情況,見表1。

表1 盧龍縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地整理數(shù)量潛力 hm2

依據(jù)盧龍縣2000-2006年土地整理項目的調(diào)查研究,綜合分析整理后項目區(qū)內(nèi)的農(nóng)村道、溝渠以及田坎所占的面積比例系數(shù)。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元確定耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù),見表2。

以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位計算新增耕地系數(shù),下寨鄉(xiāng)新增耕地系數(shù)最大,達(dá)到11.53%,可增加耕地395.76 hm2,占全縣可增加耕地面積總量的14.28%,將其劃為高等級整理潛力區(qū)。陳官屯鄉(xiāng)、木井鄉(xiāng)和蛤泊鄉(xiāng)新增耕地系數(shù)為5%～10%,占全縣可增加耕地面積總量的30.76%,將其劃為中等級整理潛力區(qū)。將高等級和中等級耕地整理潛力區(qū)作為全縣耕地整理的主要來源區(qū)域。

其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)新增耕地系數(shù)均小于5%。全縣新增耕地數(shù)量潛力分級見圖1。

2.3 盧龍縣土地整理質(zhì)量潛力

以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元,通過上述公式測算,得出全縣耕地理論利用潛力即耕地整理遠(yuǎn)期目標(biāo)為4.55萬t,耕地可實現(xiàn)利用潛力即耕地整理近期目標(biāo)為1.36萬t,見表3。

表2 盧龍縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)

圖1 盧龍縣耕地整理數(shù)量潛力分級

表3 盧龍縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)整理潛力對比分析

通過公式測算得出全縣耕地整理可實現(xiàn)利用潛力強(qiáng)度為0.57～0.99,耕地整理理論利用潛力強(qiáng)度為0.58～0.74,利用SPSS軟件進(jìn)行聚類分析,可實現(xiàn)利用潛力強(qiáng)度按0.57～0.68、0.68～0.89、0.89～0.99分別劃分為低中高三個等級潛力區(qū);理論利用潛力強(qiáng)度按 0.58～0.65、0.65～0.68、0.68～0.74分別劃分為低中高三個等級潛力區(qū)(見圖2)。

從各潛力區(qū)域可以看出,耕地質(zhì)量理論潛力高的區(qū)域主要分布在坡度較大,以低山丘陵地貌為主的劉家營鄉(xiāng)和潘莊鎮(zhèn),以及土地平整,灌溉條件較好的平原為主的蛤泊鄉(xiāng)。耕地質(zhì)量可實現(xiàn)潛力較高的區(qū)域主要分布在雙望鎮(zhèn)、印莊鄉(xiāng)和燕河營鎮(zhèn)。這些區(qū)域土層厚度高,保水保肥能力相對較好,灌溉設(shè)施也比較完善。針對這些區(qū)域,通過改善田間交通條件,加大田塊作業(yè)面積,提高土地平整程度,改造灌排渠道,完善配套基礎(chǔ)設(shè)施,可以有效地提高農(nóng)作物產(chǎn)量,屬于高潛力區(qū)域。

2.4 耕地整理綜合分區(qū)

根據(jù)盧龍縣耕地數(shù)量潛力分級和質(zhì)量潛力分級成果,利用M apGIS軟件進(jìn)行空間分析,把耕地整理數(shù)量潛力圖分別與質(zhì)量理論潛力級別圖和質(zhì)量可實現(xiàn)潛力級別圖疊加。把重疊區(qū)域數(shù)量潛力等級和質(zhì)量潛力等級均相對較高的區(qū)域作為耕地整理重點區(qū)域。其中數(shù)量潛力圖和可實現(xiàn)潛力圖疊加得到耕地整理近期綜合分區(qū)圖,分為近期重點整理區(qū),近期適宜整理區(qū)和近期一般整理區(qū);數(shù)量潛力圖和理論潛力圖疊加得到耕地整理遠(yuǎn)期綜合分區(qū)圖,分為遠(yuǎn)期重點整理區(qū),遠(yuǎn)期適宜整理區(qū)和遠(yuǎn)期一般整理區(qū)(見圖3)。

從圖3中可以看出,耕地整理近期的重點區(qū)域主要分布在潘莊鎮(zhèn)和蛤泊鄉(xiāng),耕地整理的遠(yuǎn)期重點區(qū)域主要分布在雙望鎮(zhèn)。在這些區(qū)域進(jìn)行耕地整理,可以既注重數(shù)量潛力整理,又注重質(zhì)量潛力整理,可以提高耕地整理的效率。同時將適宜整理區(qū)可作為重點整理區(qū)的有效補充部分。對耕地整理在空間上進(jìn)行合理的調(diào)整,為編制耕地整理項目規(guī)劃提供依據(jù)。

圖2 盧龍縣耕地質(zhì)量理論潛力(a)與可實現(xiàn)潛力(b)級別

圖3 耕地整理近期(a)和遠(yuǎn)期(b)綜合分區(qū)

3 結(jié)論

(1)通過以盧龍縣為例,對耕地整理數(shù)量潛力和質(zhì)量潛力進(jìn)行測算,并劃分耕地整理潛力區(qū)域,得到盧龍縣近期耕地整理重點區(qū)和遠(yuǎn)期耕地整理重點區(qū)。可以為合理安排耕地整理項目,數(shù)量質(zhì)量并重管理土地資源,編制縣級土地利用總體規(guī)劃服務(wù)。

(2)將農(nóng)用地產(chǎn)能核算成果引入到土地整理潛力測算中,擴(kuò)展了農(nóng)用地產(chǎn)能核算的應(yīng)用范圍,同時推動了土地整理潛力研究的進(jìn)程。

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