云南省不同海拔梯度耕地自然質(zhì)量等特征分析

余 菊, 鄭宏剛, 文 杰, 彭 云, 李 攀

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 水利水電與建筑學院, 昆明 650201;2.云南省國土資源廳國土規(guī)劃整理中心, 昆明 650224; 3.云南農(nóng)業(yè)大學 體育學院, 昆明 650201)

云南省不同海拔梯度耕地自然質(zhì)量等特征分析

余 菊1, 鄭宏剛1, 文 杰2, 彭 云3, 李 攀1

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 水利水電與建筑學院, 昆明 650201;2.云南省國土資源廳國土規(guī)劃整理中心, 昆明 650224; 3.云南農(nóng)業(yè)大學 體育學院, 昆明 650201)

針對農(nóng)用地分等規(guī)程中未將海拔作為分等因素的情況，以云南省為例，探明耕地自然質(zhì)量等隨海拔梯度變化的規(guī)律。通過采用傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計分析和統(tǒng)計學空間分析相結(jié)合的方法，綜合分析耕地自然質(zhì)量與海拔梯度的相關(guān)性。結(jié)果表明：自然質(zhì)量等總體上呈現(xiàn)隨海拔升高而降低的趨勢，但海拔梯度在1 500～2 000 m和3 500 m以上的區(qū)域內(nèi)有輕微的回升。因此，海拔層面的垂直分布直接影響到區(qū)域耕地結(jié)構(gòu)，準確反映不同海拔區(qū)域耕地資源配置狀況，對合理利用和保護耕地資源，挖掘資源潛力，提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。

海拔梯度; 耕地; 自然質(zhì)量等; 云南省

人多地少的基本國情，決定了我國必須實行世界上最嚴格的土地管理制度[1]。土地資源作為人類最基本的生活資料和最主要的勞動對象,隨著人口不斷增長,日益顯現(xiàn)出人地關(guān)系緊張化的態(tài)勢[2]。云南省山區(qū)比重大、少數(shù)民族多、耕地后備資源難以開發(fā)利用。全省山區(qū)和半山區(qū)占土地總面積的94%，相對平緩的土地只占6%左右。而農(nóng)業(yè)人口卻約占總?cè)丝诘?0%，耕地資源呈現(xiàn)人多地少、耕地后備資源嚴重不足的局面[3]。耕地是人類的生產(chǎn)資料和生活資料，具有糧食生產(chǎn)能力和經(jīng)濟潛力[4]。農(nóng)用地尤其是耕地的數(shù)量、質(zhì)量狀況，直接影響全省經(jīng)濟發(fā)展、糧食安全以及社會穩(wěn)定。

自然質(zhì)量等是耕地質(zhì)量的直觀表現(xiàn)形式，其空間分布規(guī)律的研究成果可以為基本農(nóng)田保護、耕地占補平衡、區(qū)域開發(fā)和農(nóng)田建設(shè)提供參考依據(jù)[5]。耕地自然質(zhì)量等指數(shù)是耕地分等的一個中間成果,依據(jù)是作物生產(chǎn)力的原理,即在作物的光合速率一定(各種作物的光合速率是固定的)和投入與管理水平最優(yōu)的情況下,該作物的產(chǎn)量，決定于光照、溫度、水分、土壤等因素綜合影響的土地質(zhì)量[6]。自然質(zhì)量等描述的是除了氣候條件以外的其他耕地田間條件，包括土壤、地形、排水和灌溉等構(gòu)成的耕地質(zhì)量狀況，即耕地滿足作物生長需要的程度[7]。我國地形起伏大，人地關(guān)系矛盾突出，眾多學者對合理利用土地問題進行了大量的研究[8-9]。云南省在以往的歷史過程中，針對本省域在土壤、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、農(nóng)業(yè)水利區(qū)劃、土地利用區(qū)劃、土地資源調(diào)查等方面進行過一定層次和深度的研究[10-11]，但從海拔的角度來分析耕地質(zhì)量狀況的研究卻較少。為了進一步完善耕地質(zhì)量評價體系，彌補農(nóng)用地分等規(guī)程中未將海拔因子作為分等因素的情況，本文將海拔因子納入自然質(zhì)量等指數(shù)的計算，來探討不同海拔梯度耕地自然質(zhì)量等的分布特征。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南省的海拔差異顯著，省內(nèi)最高點是滇藏交界的德欽縣怒山山脈梅里雪山主峰卡格博峰，海拔6 740 m；最低點在東南部與越南交界的河口縣境內(nèi)，南溪河與元江交匯處，海拔僅為76.4 m，海拔高差達6 663.6 m，由南向北，平均每公里海拔升高6 m[12]。然而云南省絕大部分農(nóng)用地均分布在3 500 m以下, 3 500 m以上已基本無耕地分布。據(jù)此可將云南省的耕地按照海拔從低到高，以500 m為距離劃分為八個梯度。這八個梯度依次為：500 m以下，500～1 000 m，1 000～1 500 m，1 500～2 000 m，2 000～2 500 m，2 500～3 000 m，3 000～3 500 m，3 500 m以上。500 m以下的耕地自北向南主要分布在伊洛瓦底江、怒江、瀾滄江、紅河的兩岸，比這些江河小一些的河流兩岸也有零星分布，而且隨著海拔的降低，河流兩岸500 m以下的耕地也逐漸有增加和連片的趨勢。其中：富寧、耿馬、河口、金平、景洪、勐臘地區(qū)有較多單元的分布；屏邊、水富、綏江、新平、元江、元陽地區(qū)有一定單元的分布；而滄源、東川、個舊、廣南、綠春、麻栗坡等地有少量單元的分布。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理方法

本文依據(jù)云南省各縣農(nóng)用地分等成果和《中國耕

地質(zhì)量等級調(diào)查與評定》(云南卷)作為研究的基礎(chǔ)資料。以云南省農(nóng)用地分等國家級匯總數(shù)據(jù)庫成果(比例尺1∶50萬)的數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，采用計算機圖形處理技術(shù)進行數(shù)據(jù)分割處理。對不同海拔梯度的耕地資源狀況進行分析。

采用綜合指數(shù)法來進行耕地利用評價的計算。綜合指數(shù)法的基本思路是在耕作制度的控制下，從作物光溫潛力出發(fā)，經(jīng)作物產(chǎn)量比系數(shù)折算成全國可比的標準糧，再測算耕地自然質(zhì)量分，按照積分法綜合成可比的評價數(shù)量指標[13]。利用EXCEL軟件建立初步數(shù)據(jù)庫，同時進行分析計算，成果完成后建立云南省耕地利用評價的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。采用MAPGIS軟件建立數(shù)據(jù)庫、編制成果圖件、量算面積和統(tǒng)計，并在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析不同海拔梯度耕地自然質(zhì)量等的空間分布規(guī)律及特點。

1.3 自然質(zhì)量等計算方法

通過指定作物自然質(zhì)量等指數(shù)的計算模型計算各評價單元的耕地自然質(zhì)量等指數(shù)。云南省耕地利用評價等別劃分采用等間距法，耕地自然質(zhì)量等根據(jù)評價單元的自然質(zhì)量等指數(shù)值，以200分一個等別間距進行耕地自然質(zhì)量等的劃分。計算中，為使等別取整，采取了小數(shù)位數(shù)只進不舍的方法。從而得到各海拔梯度的耕地自然質(zhì)量等。然后根據(jù)耕地自然質(zhì)量等采用分等單元面積加權(quán)的方法得到平均自然質(zhì)量等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔梯度自然質(zhì)量等分布特征

云南省耕地的自然質(zhì)量等分布范圍為1—28等，按海拔梯度對各自然質(zhì)量等的面積進行統(tǒng)計，并計算出各海拔梯度中相同自然質(zhì)量等的耕地面積占全省同等別耕地面積的比例，結(jié)果如表1所示。

從云南省耕地分布的海拔來看，海拔500～3 500 m的范圍內(nèi)均有耕地分布，高差大，垂直分布層次明顯，可為當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供不同的種植資源配置條件。云南省耕地數(shù)量總計為6.12×106hm2，主要分布在海拔1 000～2 500 m的區(qū)域。其中，海拔梯度為1 000～1 500 m的為2.19×106hm2，占全省耕地數(shù)量的35.82%；海拔梯度為1 500～2 000 m所占比例為31.02%，其對應(yīng)的耕地面積為1.90×106hm2；海拔梯度為2 000～2 500 m的為1.18×106hm2，在耕地總量中所占比例為19.33%。各海拔梯度耕地分布詳見圖1。

表1 不同海拔梯度耕地自然質(zhì)量等面積及其比例

數(shù)據(jù)來源：云南省各縣農(nóng)用地分等成果和《中國耕地質(zhì)量等級調(diào)查與評定》(云南卷)。

圖1 按海拔梯度劃分云南省耕地面積分布

根據(jù)對云南省耕地利用評價單元的計算分析，結(jié)合表1、各縣(市、區(qū))的土地利用現(xiàn)狀圖及云南省海拔梯度劃分結(jié)果等相關(guān)因素對全省耕地自然質(zhì)量等進行分析，云南省耕地自然等面積呈典型的偏態(tài)型分布。其中：隨著等別的增加，耕地具有漸漸向低海拔地區(qū)分布的趨勢。

1—4等地基本上分布在海拔2 500 m以上的地區(qū)，這些地區(qū)在省內(nèi)海拔較高，它們在滇西北、滇西、滇東北等地區(qū)有分布。這些地區(qū)海拔高差顯著，地形和氣候復(fù)雜多樣，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。當?shù)厮亮魇乐?，生態(tài)系統(tǒng)一旦破壞就很難修復(fù)。特別是在人類干擾，開墾耕地的過程中，由于土地利用方式的改變，造成土質(zhì)變劣，跑水、跑土、跑肥，加之當?shù)厝丝?、資源、環(huán)境方面的壓力，使耕地質(zhì)量很難恢復(fù)[14-15]。這些原因?qū)е铝水數(shù)氐母氐淖匀毁|(zhì)量一直很低。

5—15等地基本上分布在海拔1 000～2 500 m的地區(qū)，這些地區(qū)除了在滇西北、滇西、滇東北等這些省內(nèi)海拔較高和西雙版納、普洱等這些海拔較低的地區(qū)分布較少外，全省都有大面積的連片分布。這些地區(qū)的地形以大小不一的盆地為主,耕地主要分布在盆地中。云南省的中部大部分地區(qū)地勢起伏平緩，紅土高原特征突出，季節(jié)溫差較小，雨量豐富，適合作物生長，這些地區(qū)的耕地質(zhì)量較高，是云南省最適宜種植作物的地區(qū)，大部分區(qū)域的自然質(zhì)量較高[16]。而滇東南區(qū)地勢起伏平緩，但巖溶地貌較為發(fā)育，高差懸殊也比較大，該區(qū)域的氣候差異也較大，部分地區(qū)的自然質(zhì)量相對低些。

16—28等地無明顯分布規(guī)律，但幾乎全部分布在2 500 m以下，特別是在西雙版納、普洱等地。這些地區(qū)地勢平緩，光、溫、水、氣資源豐富，非常適宜種植熱帶作物，耕地的自然質(zhì)量很高。

2.2 自然質(zhì)量等在不同海拔梯度間的變化規(guī)律

通過面積加權(quán)法，計算研究區(qū)13 868個省級評價單元的平均自然質(zhì)量等，然后根據(jù)海拔梯度對它們進行分類，每一個類別的都求出它們的平均自然質(zhì)量等，得出關(guān)系見圖2所示。

由圖2可知：除了海拔梯度在1 500～2 000 m和3 500 m以上的區(qū)域內(nèi)平均自然質(zhì)量等的值有輕微的回升以外，平均自然質(zhì)量等總體上呈現(xiàn)隨海拔升高而降低的趨勢。其中：海拔梯度在500 m以下耕地的平均自然等為13.44，這些地區(qū)光、熱、水、土資源豐富，自然條件很好；海拔梯度在500 m至2 000 m耕地的平均自然等為10.09至10.84，這些地區(qū)的自然條件次之；海拔梯度在2 000 m至2 500 m，2 500 m至3 000 m耕地的平均自然等為8.65，6.87，這些地區(qū)的自然條件再次之；海拔梯度在3 000 m至3 500 m，3 500 m以上耕地的平均自然等為5.71，5.96，這些地區(qū)的自然條件最差。由自然條件的好壞可知：在河谷地區(qū)(海拔2 000 m以下),光熱水土條件好,土壤肥力高,糧食產(chǎn)出高;在半山區(qū)(2 000～3 000 m),由于海拔的增加,光熱條件相對河谷地區(qū)要差,糧食產(chǎn)量有所降低;在高寒山區(qū)(3 000 m以上),由于氣溫低,光熱條件差,坡耕地零星分散,旱地為主,糧食產(chǎn)量低。

圖2 海拔梯度與平均自然質(zhì)量等關(guān)系

3 結(jié)論與討論

通過以上分析，本文的主要研究結(jié)論是：自然質(zhì)量等總體上呈現(xiàn)隨海拔升高而降低的趨勢，但海拔梯度在1 500～2 000 m和3 500 m以上的區(qū)域內(nèi)有輕微的回升。換言之，海拔層面的垂直分布直接影響到區(qū)域耕地結(jié)構(gòu)，準確反映不同海拔區(qū)域耕地資源配置狀況。建議在農(nóng)用地分等中,對于海拔差異較大、耕地在各個海拔都有分布的地區(qū),將海拔作為影響因子納入到農(nóng)用地分等的計算中。鑒于農(nóng)用地分等結(jié)果需要在省際和縣際之間可比,因此在全國范圍內(nèi)是否統(tǒng)一選用海拔因子還需在今后工作實踐中進一步研究。

本文的研究成果可為農(nóng)業(yè)發(fā)展方向和途徑的選擇、結(jié)構(gòu)的調(diào)整、耕作制度的改革、新品種的引入推廣、栽培技術(shù)措施的應(yīng)用、以及建立良性的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供重要依據(jù)。對合理利用和保護耕地資源，挖掘資源潛力，提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。

耕地資源的自然質(zhì)量等受多種自然因素的共同作用，海拔梯度只是多種自然因素中的一種。因此，今后應(yīng)研究其他因素對耕地自然質(zhì)量的影響，豐富耕地自然質(zhì)量等的研究內(nèi)涵。

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CharacteristicsofCultivatedLandNaturalQualityatDifferentElevationGradientsinYunnanProvince

YU Ju1, ZHENG Hong-gang1, WEN Jie2, PENG Yun3, LI Pan1

(1.CollogeofHydropowerandArchitecture,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 2.LandPlanningandConsolidationCenter,YunnanAdministrationofDepartmentofLandandResources,Kunming650224,China; 3.CollogeofSports,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)

Yunnan province was taken as an example in this study. The purpose of this study is to find out the essential of natural quality of cultivated land changing with elevation gradients because elevation is not taken account of the grading factor for farmland classification procedures. The correlation of cultivated natural quality and elevation gradient was comprehensively analyzed by using the methods combining the traditional mathematical statistics analysis with statistical analysis.With this methods, natural quality appears the trend that it will reduce if the altitude increases on the whole, but it was a slight recovery in the area where the gradients are 1 500～2 000 meters and above 3 500 meters. The results indicate that elevation level of the vertical distribution directly affects the regional cultivated land structure. It accurately reflects the status of cultivated land resource allocation in different elevation areas, it has important practical significance in enhancing the resource potential, improving the utilization efficiency of agricultural resources and promoting the economic and social sustainable development.

elevation gradient; cultivated land; natural quality; Yunnan Province

2013-10-29

：2013-12-01

國土資源部資助項目“云南省農(nóng)用地分等研究”(20060915)

余菊(1989—),女,湖北黃岡人,碩士研究生,主要從事土地資源配置與可持續(xù)利用研究。E-mail:minifish0929@163.com

鄭宏剛(1971—),男,云南祿豐人,副教授,主要從事水土保持與國土資源利用研究。E-mail:ynhg61@126.com

F301.24

：A

：1005-3409(2014)04-0224-05