安徽省含山縣土地整理耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)及其變化研究

夏權(quán)， 夏萍， 馮東， 曹帥

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，合肥 230036)

安徽省含山縣土地整理耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)及其變化研究

夏權(quán)， 夏萍， 馮東， 曹帥

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，合肥 230036)

土地整理是改善土地利用條件，提高土地質(zhì)量的有效措施，對(duì)土地整理后的耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)是土地整理重要工作之一。從耕地質(zhì)量的內(nèi)涵和土地整理項(xiàng)目的基本要求出發(fā)，選取耕地自然條件和耕地利用條件2個(gè)基本因素和12個(gè)影響因子，將特爾斐法與層次分析法相結(jié)合，確定各因子權(quán)重，構(gòu)建基于土地整理的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以安徽省含山縣銅閘鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目為例，采用傳統(tǒng)的土壤調(diào)查與3S技術(shù)相結(jié)合的方法，分析土地整理復(fù)墾過(guò)程中耕地質(zhì)量時(shí)空格局變化，得出整理前、后耕地質(zhì)量的級(jí)別變化。研究結(jié)果表明，通過(guò)土地整理，研究區(qū)的耕地質(zhì)量空間分布和級(jí)別發(fā)生了很大變化，整理后一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)質(zhì)量的土地比整理前分別增加了7.20%，11.95%和0.65%，四級(jí)、五級(jí)則分別減少了15.65%和4.16%，整理后的耕地質(zhì)量總體水平是整理前的1.291倍。

土地整理；耕地質(zhì)量；評(píng)價(jià)體系；遙感影像

0 引言

土地整理是通過(guò)土地平整、農(nóng)田水利、田間道路以及地塊規(guī)則化等工程，對(duì)田、水、路、林、村進(jìn)行綜合整治的過(guò)程，是改善土地利用條件，提高耕地質(zhì)量的有效措施。但目前國(guó)內(nèi)土地開發(fā)整理普遍存在重耕地面積，輕耕地質(zhì)量的現(xiàn)象。對(duì)土地整理后的耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，是土地整理的重要工作之一，其評(píng)價(jià)結(jié)果是土地整理績(jī)效評(píng)價(jià)的重要依據(jù)[1-2]。

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)主要是根據(jù)土地的自然生產(chǎn)能力或利用潛力的高低對(duì)土地的質(zhì)量作出評(píng)估[3-4]。Dumanski等針對(duì)拉丁美洲地區(qū)和非洲撒哈拉地區(qū)，土壤侵蝕、土壤肥力下降等農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的主要土地問(wèn)題建立了相應(yīng)的土地質(zhì)量指標(biāo)[5]；Wael等利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)制作土壤質(zhì)量圖，監(jiān)測(cè)埃及埃爾法尤姆區(qū)域土壤質(zhì)量[6]; 吳克寧等以河南省嵩縣田湖鎮(zhèn)為例，對(duì)農(nóng)田整理示范區(qū)的土地質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)[7]；丁江等根據(jù)土地整理復(fù)墾項(xiàng)目特點(diǎn)，提出項(xiàng)目全過(guò)程統(tǒng)一管理、分階段評(píng)價(jià)及驗(yàn)收的一體化方案[8]；路婕等從耕地生態(tài)管護(hù)的角度出發(fā),采用土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與農(nóng)用地分等成果的融合方法對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)[9]。目前，許多學(xué)者對(duì)土地整治項(xiàng)目區(qū)的耕地質(zhì)量級(jí)別更新方法進(jìn)行了研究和探討，但對(duì)土地整理前后耕地質(zhì)量時(shí)空格局變化量化指標(biāo)研究較少。

本文從耕地質(zhì)量的內(nèi)涵和土地整理項(xiàng)目的基本要求出發(fā)，建立了適宜土地開發(fā)整理項(xiàng)目中耕地級(jí)別評(píng)定方法；采用傳統(tǒng)的土壤調(diào)查與3S技術(shù)相結(jié)合的方法，分析土地整理過(guò)程中耕地質(zhì)量時(shí)空格局的變化，量化耕地質(zhì)量級(jí)別，為土地整治項(xiàng)目提供技術(shù)支持。

1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括影響因子的選擇、各因子權(quán)重的確定及耕地質(zhì)量分等定級(jí)分值的確定[10-11]。

1.1 影響因子的選擇

土地整理項(xiàng)目中耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)是伴隨土地整理工作開展而誕生的新內(nèi)容，通常耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)是以《農(nóng)用地分等規(guī)程》為基礎(chǔ)[12]，但土地整理項(xiàng)目中土地質(zhì)量評(píng)價(jià)與農(nóng)用地定級(jí)有較大的差異，影響因子的選擇除考慮耕地本身的自然條件外，還應(yīng)該增加一些受工程影響較大的因素。本文在《農(nóng)用地分等規(guī)程》的基礎(chǔ)上，結(jié)合安徽省實(shí)際，選取耕地自然條件和耕地利用條件2個(gè)基本因素，土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型、障礙層深度、pH值、土壤污染、有效土層厚度、地形坡度、灌溉條件、排水條件、田塊規(guī)整度及道路通達(dá)度等12個(gè)評(píng)價(jià)因子作為耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)影響因子。

1.2 因子權(quán)重的確定

目前，確定耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)因子權(quán)重的方法很多，如特爾菲法、層次分析法、主成分分析法、回歸分析法等。本研究采用特爾菲法和層次分析法相結(jié)合的方法，最終確定影響因子權(quán)重。

土地整理項(xiàng)目中的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定既要考慮耕地的自然條件，又要兼顧土地整理工程。本研究在農(nóng)用地分等定級(jí)的基礎(chǔ)上，增加了田塊規(guī)整度和道路通達(dá)度等指標(biāo)；減少了土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、剖面構(gòu)型、障礙層深度及pH 值等受工程影響較小的影響因子權(quán)重；增加了有效土層厚度、地形坡度、排水條件、灌溉條件等受工程影響較大的影響因子權(quán)重。表1為調(diào)整后的土地整理項(xiàng)目耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)影響因子及其權(quán)重。

表1 土地整理項(xiàng)目耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)影響因子及其權(quán)重Tab.1 Farmland economic evaluation indexes system and its weight

1.3 耕地質(zhì)量分等定級(jí)

采用綜合指數(shù)加權(quán)求和法進(jìn)行耕地質(zhì)量分等定級(jí)。參考安徽省農(nóng)用地分等定級(jí)規(guī)程，將整理前、后耕地劃分為5個(gè)級(jí)別，[85～100)分為一級(jí)、[75～85)分為二級(jí)、[60～75)分為三級(jí)、[45～60)分為四級(jí)、[0～45)分為五級(jí)。無(wú)污染的耕地綜合級(jí)別保持原定級(jí)別不變，有污染傾向的耕地綜合級(jí)別作降級(jí)處理，存在污染的耕地采用一票否決制，級(jí)別降為末等。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省含山縣銅閘鎮(zhèn)(118°01′05″～18°04′58″E，31°27′15″～31°29′06″N)，包括長(zhǎng)崗村、桑園村、太湖村和大馬村等4個(gè)行政村。地形北高南低，多數(shù)農(nóng)田地勢(shì)較低，局部地面高差較大；耕地田塊小、田埂多，不利于機(jī)械化作業(yè)。農(nóng)村居民點(diǎn)布局分散零亂，建筑密度和容積率較低。研究區(qū)被凌家灘崗分隔為東、西2片，其中東區(qū)總面積640 hm2，新增耕地34 hm2，新增耕地率為6.38%，土地開發(fā)整理項(xiàng)目于2012年6月通過(guò)驗(yàn)收。

2.2 數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源包括含山縣土地開發(fā)項(xiàng)目土地利用現(xiàn)狀圖(1∶10 000)和土地利用總體規(guī)劃圖(1∶50 000)、項(xiàng)目區(qū)實(shí)測(cè)地形圖(1∶2 000)、含山縣銅閘鎮(zhèn)土地整理項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)報(bào)告和土地利用分類圖。

隨著3S技術(shù)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)大量地使用于農(nóng)業(yè)工程、林業(yè)勘察等領(lǐng)域中[15-17]。本文采用 QuickBird和資源三號(hào)(ZY-3)衛(wèi)星多光譜影像作為遙感數(shù)據(jù)源。整理前選擇2007年2月12日QuickBird遙感數(shù)據(jù)，整理后選擇2012年2月14日Z(yǔ)Y-3數(shù)據(jù)。圖1為研究區(qū)整理前、后的衛(wèi)星圖像。

(a) 整理前QuickBird影像 (b) 整理后ZY-3影像

圖1 研究區(qū)衛(wèi)星影像

Fig.1 Remote sensing images of study area

從圖1可以看出，土地開發(fā)整理項(xiàng)目通過(guò)土地平整、農(nóng)田水利、田間道路、地塊規(guī)則化等，使田塊在分布上趨于集中，田間路網(wǎng)和灌排條件得以改善，有效地提高了土地的利用水平。

2.3 數(shù)據(jù)處理

以 1∶2 000 地形圖作為工作底圖，采樣點(diǎn)采用中海達(dá)Q8型GIS數(shù)據(jù)采集器定位，在研究區(qū)內(nèi)共布置32個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采集0～25 cm耕層土樣，通過(guò)野外調(diào)查、實(shí)地判斷和室內(nèi)化驗(yàn)，獲取樣點(diǎn)土壤的有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、障礙層深度、pH值、土壤污染、有效土層厚度等資料。整理前未對(duì)研究區(qū)土壤情況進(jìn)行采樣，實(shí)地采樣時(shí)，在每個(gè)樣點(diǎn)附近尋找未整理的地塊作為對(duì)照。利用ArcGIS軟件插值處理功能制作土地整理前、后有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、剖面構(gòu)型、障礙層深度、pH值、土壤污染以及有效土層厚度等專題圖。

研究區(qū)的遙感數(shù)據(jù)為多光譜影像數(shù)據(jù)，首先，利用ENVI圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行輻射校正、切割、融合等處理，用GPS控制測(cè)量方法進(jìn)行幾何精糾正；然后，對(duì)影像進(jìn)行計(jì)算機(jī)分類，提取田斑面積及數(shù)量、道路長(zhǎng)度、灌排渠長(zhǎng)度等指標(biāo)；最后，利用ArcGIS軟件緩沖功能制作土地整理前、后灌排條件、田塊規(guī)整度、道路通達(dá)度等專題圖層。

采用ArcGIS軟件將各評(píng)價(jià)因素專題圖進(jìn)行空間加權(quán)疊加，得到各單元綜合評(píng)價(jià)分值。參考安徽省農(nóng)用地分等定級(jí)規(guī)程，對(duì)各因素空間疊加后的綜合分值進(jìn)行頻率曲線統(tǒng)計(jì)。為了統(tǒng)一評(píng)價(jià)因子權(quán)重，以調(diào)整后的權(quán)值計(jì)算，最終得到的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)級(jí)別如圖2所示。

(a) 整理前 (b) 整理后

圖2 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)級(jí)別

Fig.2 Level of cultivated land quality evaluation

3 結(jié)果與分析

研究區(qū)土地總面積為640 hm2。其中農(nóng)用地占總面積的88.9%，建設(shè)用地占10.0%，未利用土地僅占1.1%。表2為整理前、后各土地質(zhì)量級(jí)別的面積及其占總面積的比例。

表2 土地整理前、后耕地質(zhì)量級(jí)別統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of the level of cultivated land quality before and after land consolidation

從表2和圖2可以看出： 整理前耕地質(zhì)量級(jí)別以三級(jí)、四級(jí)為主，三級(jí)地占耕地總面積的39.03%，四級(jí)地占耕地總面積的36.81%；整理后通過(guò)規(guī)整田塊、降低田坎系數(shù)、擴(kuò)大田塊規(guī)模和完善溝渠路布局等措施，提高了耕地質(zhì)量級(jí)別。同時(shí)，將一部分非耕地整理成耕地，荒草地、廢棄的工礦用地開發(fā)為水澆地，增加了耕地面積。整理后耕地質(zhì)量級(jí)別基本上為二級(jí)、三級(jí)地，其中，二級(jí)地占耕地總面積的22.22%，三級(jí)地占耕地總面積的39.68%。通過(guò)土地整理項(xiàng)目，耕地質(zhì)量的空間分布和級(jí)別發(fā)生了改變，整理后比整理前一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)地的面積分別增加了7.20%，11.95%和0.65%，四級(jí)、五級(jí)地則減少了15.65%和4.16%，整理后的耕地質(zhì)量總體提高了29.1%。

4 結(jié)論

1)土地整理項(xiàng)目中土地質(zhì)量評(píng)價(jià)影響因子的選擇除考慮耕地本身的自然條件外，還應(yīng)該增加一些受工程影響較大的因素。本研究在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，新增了田塊規(guī)整度和道路通達(dá)度等指標(biāo)，加大了立地條件影響因子的權(quán)重，降低了自然條件影響因子的權(quán)重。修正后的評(píng)價(jià)指標(biāo)能更科學(xué)合理地體現(xiàn)土地開發(fā)整理工程對(duì)耕地質(zhì)量的作用。

2)本研究通過(guò)野外調(diào)查、室內(nèi)化驗(yàn)、GPS調(diào)查等技術(shù)制作了土壤養(yǎng)分等專題圖，采用高分辨率、多時(shí)段遙感數(shù)據(jù)制作了道路通達(dá)度等專題圖。特別是綜合了自然條件和立地條件制作的耕地質(zhì)量級(jí)別圖，更能全面反映耕地質(zhì)量的時(shí)空變化特征，為完善耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究提供了方法參考。

3)通過(guò)對(duì)土地整理項(xiàng)目耕地質(zhì)量復(fù)核的實(shí)踐表明，土地整理前、后，耕地質(zhì)量級(jí)別會(huì)發(fā)生很大改變。土地整理擴(kuò)大了田塊規(guī)模、提高了灌排能力、增強(qiáng)了交通通達(dá)性，最終提高了耕地質(zhì)量。

[1] 王煒,楊曉東,曾輝,等.土地整理綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(10):70-73. Wang W,Yang X D,Zeng H,et al.Method for comprehensive benefit evaluation of land consolidation[J].Transactions of the CSAE,2005,21(10):70-73.

[2] 張正峰,陳百明,董錦.土地整理潛力內(nèi)涵與評(píng)價(jià)方法研究初探[J].資源科學(xué),2002,24(4):43-48. Zhang Z F,Chen B M,Dong J.Land readjustment potentiality:Connotation and evaluation methodology[J].Resources Science,2002,24(4):43-48.

[3] Crecente R,Alvarez C,Fra U.Economic, social and environmental impact of land consolidation in Galicia[J].Land Use Policy,2002,19(2):135-147.

[5] Dumanski J,Gameda S,Pieri C.Indicators of Land Quality and Sustainable Land Management[M].Washington D C:World Bank,1998.

[6] Kawy W A M A,Belal A A.Use of satellite data and GIS for soil mapping and monitoring soil productivity of the cultivated land in El-Fayoum depression,Egypt[J].Arab J Geosci,2013,6(3):723-732.

[7] 吳克寧,趙玉領(lǐng),呂巧靈,等.基本農(nóng)田整理示范區(qū)的土地質(zhì)量評(píng)價(jià)——以河南省嵩縣田湖鎮(zhèn)為例[J].國(guó)土資源科技管理,2007,24(5):27-31. Wu K N,Zhao Y L,Lü Q L,et al.Evaluation of land quality in basic farmland consolidation zones[J].Scientific and Technological Management of Land and Resources,2007,24(5):27-31.

[8] 丁江,黃愈,馮濤,等.土地整理復(fù)墾項(xiàng)目竣工驗(yàn)收與后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)[J].中國(guó)土地科學(xué),2011,25(9):59-66. Ding J,Huang Y,Feng T,et al.The design of assessment system for check and expost assessment on the completion of land consolidation & reclamation projects and the development of a software system[J].China Land Science,2011,25(9):59-66.

[9] 路婕,李玲,吳克寧,等.基于農(nóng)用地分等和土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的耕地綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(2):323-329. Lu J,Li L,Wu K N,et al.Cultivated land comprehensive quality evaluation based on agricultural land classification and soil environmental quality evaluation[J].Transactions of the CSAE,2011,27(2):323-329.

[10]Van Niekerk A.A comparison of land unit delineation techniques for land evaluation in the Western Cape,South Africa[J].Land Use Policy,2010,27(3):937-945.

[11]余建新,魏巍,廖曉虹,等.土地整治項(xiàng)目區(qū)農(nóng)用地質(zhì)量分等方法的修正[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(10):234-240. Yu J X,Wei W,Liao X H,et al.Modified method for gradation on agricultural land quality in land remediation project areas[J].Transactions of the CSAE,2013,29(10):234-240.

[12]GB/T28407-2012.農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社. GB/T28407-2012.Regulation for Gradation on Agriculture Land Quality[S].Beijing:Standards Press of China.

[13]Song C H,Woodcock C E,Seto KC,et al.Classification and change detection using landsat TM data:When and how to correct atmospheric effects[J].Remote Sensing of Environment,2001,75(2):230-244.

[14]楊建鋒,馬軍成,王令超.基于多光譜遙感的耕地等別識(shí)別評(píng)價(jià)因素研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(17):230-236. Yang J F,Ma J C,Wang L C.Evaluation factors for cultivated land grade identification based on multi-spectral remote sensing[J].Transactions of the CSAE,2012,28(17):230-236.

[15]馮東,夏權(quán),夏萍,等.基于TM影像的采煤塌陷區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào),2013,35(6):41-44. Feng D,Xia Q,Xia P,et al.Dynamic monitoring of coal mining subsidence area based on TM image[J].Journal of Yichun College,2013,35(6):41-44.

[16]楊清華,李景華,韓旭,等.QuickBird遙感數(shù)據(jù)在土地整理工作中的應(yīng)用[J].國(guó)土資源遙感,2007,19(4):72-75. Yang Q H,Li J H,Han X,et al.The application of QuickBird remote sensing data to land re-organization[J].Remote Sensing for Land and Resources,2007,19(4):72-75.

[17]徐超,詹金瑞,潘耀忠,等.基于多時(shí)相TM圖像的耕地信息提取[J].國(guó)土資源遙感,2013,25(4):166-173. Xu C,Zhan J R,Pan Y Z,et al.Extraction of cropland information based on multi-temporal TM images[J].Remote Sensing for Land and Resources,2013,25(4):166-173.

(責(zé)任編輯： 李瑜)

Evaluation and change research on the quality of cultivated land in land consolidation of Hanshan County, Anhui Province

XIA Quan, XIA Ping, FENG Dong, CAO Shuai

(CollegeofEngineering,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230036,China)

Land consolidation is an effective measure to improve land use conditions and land quality, and hence the evaluation of the land quality after land consolidation constitutes one of the important tasks. In this paper, based on the connotation of cultivated land quality and basic requirement of land consolidation project, the authors selected two fundamental factors of the natural conditions and cultivated land use conditions as well as 12 impact factors and used the Delphi method and analytic hierarchy process to determine the weights and construct a cultivated land quality evaluation index system based on the land consolidation. Then, taking land consolidation project of Hanshan County in Anhui Province as a case study, the authors employed the traditional soil survey in combination with the 3S method to analyze the land quality temporal pattern changes during the land consolidation, thus obtaining the level changes before and after the land consolidation. The study result shows that the levels and spatial distribution of land quality of the study area experienced considerable changes through land consolidation. Compared with the situation before land consolidation, the percentage of level 1, level 2 and level 3 increases by 7.20%, 11.95% and 0.65% respectively, whereas the percentage of level 4 and level 5 is reduced by 15.65% and 4.16% respectively. After the land consolidation, the overall level of cultivated land quality is 1.291 times that of the level before the land consolidation.

land consolidation; quality of cultivated land; evaluation system; remote sensing image

2013-12-10；

2014-03-07

安徽省國(guó)土資源廳科技項(xiàng)目(編號(hào)： 2012-K-28)。

10.6046/gtzyyg.2015.01.29

夏權(quán)，夏萍，馮東，等.安徽省含山縣土地整理耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)及其變化研究[J].國(guó)土資源遙感，2015,27(1)：182-186.(Xia Q,Xia P,Feng D,et al.Evaluation and change research on the quality of cultivated land in land consolidation of Hanshan County, Anhui Province[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(1)：182-186.)

F 301

A

1001-070X(2015)01-0182-05

夏權(quán)(1990-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)工程。Email: 573843327@qq.com。

夏萍(1964-)，女，教授，主要從事農(nóng)業(yè)工程研究。Email: xiaping@ahau.edu。