鎮(zhèn)域耕地質(zhì)量時空演變及其影響因素研究

景偉力等

摘 要：隨著人地矛盾日益凸顯，單純的數(shù)量保護已不能滿足土地可持續(xù)利用的要求。耕地質(zhì)量變化研究已成為當前的熱點問題，但小尺度耕地質(zhì)量時空演變規(guī)律研究還有待深入。獲取全面客觀的耕地綜合質(zhì)量是研究耕地質(zhì)量演化機理的重要基礎(chǔ)。因此，本文以耕地自然條件與利用條件為基礎(chǔ)，構(gòu)建耕地質(zhì)量綜合評價體系，同時對引起質(zhì)量變化的因素進行了空間耦合分析。該研究結(jié)果客觀反映了小尺度耕地資源綜合質(zhì)量狀況與演化規(guī)律，揭示出了影響耕地質(zhì)量演化的主要影響因素與作用方式。

關(guān)鍵詞：農(nóng)用地分等；耕地質(zhì)量；時空演變；小尺度

耕地質(zhì)量評價作為耕地整理的一項基礎(chǔ)工作，是在耕地整理前對區(qū)域內(nèi)耕地的優(yōu)劣進行全面評估的活動[1]。當前，我國耕地質(zhì)量評價研究已經(jīng)取得長足發(fā)展。耕地質(zhì)量的研究趨向于動態(tài)監(jiān)測以及評價指標和評價方法的探討[2-3]，在耕地質(zhì)量評價中RS和GIS技術(shù)[4-5]已經(jīng)比較廣泛的采用。研究方法上主要有灰色關(guān)聯(lián)度分析法[6]、景觀生態(tài)學中的分維數(shù)法[7]和CA-Markov模型[8]等數(shù)學方法和模型。另外，也有一些學者在土壤環(huán)境質(zhì)量[9]和重金屬污染[10]等對耕地質(zhì)量的影響方面進行了有益的探索。

然而目前耕地質(zhì)量的研究區(qū)域仍然集中在大中尺度[11]，對小尺度的研究雖然已經(jīng)有一些嘗試[12]，但研究過程中對影響耕地質(zhì)量的因素分析深度仍顯不足。因此，本文以新都區(qū)新民鎮(zhèn)為研究對象，進一步完善鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度耕地質(zhì)量綜合評價的方法體系，旨在找出耕地質(zhì)量的長時間演規(guī)律與在此過程中導致耕地質(zhì)量劇烈變化的主導因素。

1.研究區(qū)概況

新民鎮(zhèn)地處成都平原腹心地帶新都區(qū)的西北部，位于北緯30°54′，東經(jīng)104°05′，平均海拔523 m，大氣年均降水800-1000 mm。鎮(zhèn)內(nèi)地勢平坦，土地肥沃，清白江自西向東縱貫全鎮(zhèn)11.74 km。全鎮(zhèn)幅員36 km2，轄7個村，4個社區(qū)?？?cè)丝?.9萬人，其中農(nóng)業(yè)人口36306人，流動人口11360人。新民鎮(zhèn)從2010至今進行了大規(guī)模的農(nóng)用地整理項目。

2.數(shù)據(jù)來源與處理

（1）耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)，主要來源于四川省農(nóng)用地分等定級與耕地質(zhì)量等級補充完善成果；

（2）耕地數(shù)量與空間分布數(shù)據(jù)，主要來源于新都區(qū)2010、2013年土地利用現(xiàn)狀圖；

3.研究方法

3.1耕地自然質(zhì)量評價

耕地自然質(zhì)量的優(yōu)劣是耕地質(zhì)量高低的基礎(chǔ)性條件，而耕地的自然質(zhì)量主要通過自然質(zhì)量分來表示和反映。在農(nóng)用地分等成果的基礎(chǔ)上，運用農(nóng)用地分等中測算耕地自然質(zhì)量分的方法，得到耕地自然質(zhì)量分。

自然質(zhì)量分具體公式如下：

Ck=∑mk=1wk·fk（1）

式中：Ck為第k個分等因素的自然質(zhì)量分；Wk是第k個分等因素的權(quán)重；k是分等因素編號；m是分等因素的數(shù)目；fk是二級指標第k個分等因素的指標分值，取值為（0～100）。

3.2耕地地塊規(guī)整度評價

田塊規(guī)整度通過采用景觀生態(tài)學中的分維數(shù)FRAC來表達（式（2）），分維數(shù)描述了田塊幾何形狀的復雜性，是對田塊邊緣復雜性的量化表達，該指數(shù)理論范圍在1.0～2.0之間，指數(shù)越小表示田塊形狀越規(guī)則，反之則田塊形狀越復雜[13]。

FRAC=2ln（0.25*P）ln（a）（2）

式中，P為地塊周長（m）；a是地塊面積（m2），F(xiàn)RAC的值域為[1，2]。

3.3耕地地塊集中連片度評價

耕地如果集中連片，則有利于規(guī)模經(jīng)營，而耕地的連片程度本文用田塊的聚集度Q（式（3））[7]來表示：

Q=20 a≤0.16hm2 20+40*a-0.160.38-0.16 0.16hm2

式中，Q為耕集中連片分值；a為地塊面積；根據(jù)研究區(qū)耕作條件的實際情況，地塊面積小于0.16 hm2，耕作條件嚴重受限，極大的影響耕作效率；0.38 hm2為研究區(qū)域內(nèi)地塊的平均面積；1.1 hm2則可以完全滿足機械化與規(guī)?；a(chǎn)的要求。

3.4耕地質(zhì)量綜合評價

選取自然因素和利用條件作為測算耕地質(zhì)量的一級指標，一級指標下設(shè)二級指標，其中自然因素有：有效土層厚度、剖面構(gòu)型、土壤有機質(zhì)含量、土壤PH值、表層土壤質(zhì)地、排水條件、地形坡度、灌溉保證率；利用條件有：田塊規(guī)整度和田塊聚集度。建立耕地質(zhì)量綜合評價指標體系及量化標準表（表1），并以特爾斐法確定其權(quán)重。

將參與評價的各因素標準化后與一級指標權(quán)重加權(quán)組合得到各評價單元的綜合評價分值，分值越高，耕地質(zhì)量越好，反之則越低。采用綜合指數(shù)法[12]，得到耕地質(zhì)量綜合指數(shù)，計算公式如下：

S=∑nk=1Ck.Pk（4）

式中，S為耕地質(zhì)量綜合指數(shù)；n為參與評價的分等因素數(shù)目，Ck為第k個評價因素的自然質(zhì)量分；Pk為第k個評價因素的一級權(quán)重。

得出耕地質(zhì)量綜合評價指數(shù)后對耕地質(zhì)量進行分等

I=高等別S≥85中等別80

式中，I為耕地質(zhì)量綜合評價等別，S為耕地質(zhì)量綜合指數(shù)。

4.研究結(jié)果和分析

4.1新民鎮(zhèn)耕地質(zhì)量評價結(jié)果

新民鎮(zhèn)2002年耕地質(zhì)量主要以高等別和中等別為主，兩者之和占耕地總面積的93.06%，低等別的比重占6.94%；而到2010年新民鎮(zhèn)耕地面積減少了101.52 hm2。耕地質(zhì)量主要以高等別的耕地質(zhì)量下降為主。到2013年新民鎮(zhèn)耕地總面積較2010年增加了19.45 hm2，中等別耕地所占比例比2010年下降了30.47%，高等別和中等別耕地之和所占比例達到了93.14%，低等別耕地下降到2002年的水平，耕地質(zhì)量水平較前兩期明顯提高。

4.2耕地質(zhì)量時空演變分析

4.2.1耕地質(zhì)量時間演變分析

從2002年到2013年，低等別耕地面積比例相對穩(wěn)定，中等別和高等別的變化主要發(fā)生在2010年之后，到2013年中等別耕地下降到研究時段內(nèi)的最低值，而高等別的耕地則上升到研究時段內(nèi)的最高值。

圖1 2002-2013年新民鎮(zhèn)耕地質(zhì)量等別面積變化

4.2.2耕地質(zhì)量空間演變分析

本文采用八象限法將新民鎮(zhèn)耕地范圍分為八個象限[15]，2002年到2010年，耕地質(zhì)量總體下降，主要是以高等別轉(zhuǎn)為中等別為主，變化面積較大的主要集中在第一、四、五象限；在等別提高方面，主要是第五、七、八象限內(nèi)有低等別轉(zhuǎn)為高等別和中等別轉(zhuǎn)為高等別；2010年到2013年耕地等別以提高為主，主要是中等別提高為高等別，等別的下降表現(xiàn)為破碎的小斑點；2002年到2013年之間，耕地質(zhì)量等別總體保持不變，局部有所提高，主要是第五、六、八象限內(nèi)中等別提高為高等別。

4.3耕地質(zhì)量時空演變影響因素分析

4.3.1河流距離影響分析

由于河流的灌溉作用，加上鎮(zhèn)域內(nèi)地形起伏不大，河流對耕地質(zhì)量的影響直接表現(xiàn)為從河流到緩沖距離600 m范圍內(nèi)，集中了大部分的耕地面積，并且隨著距離的增加，各等別耕地面積呈直線下降。所以通過整治，有充足的水源保證后，高等別耕地面積就可以大幅增加，相應的中等別耕地面積就會減少，這也從側(cè)面證實了水源對耕地質(zhì)量的重要性。

4.3.2道路距離影響分析

由于當?shù)氐匦纹鸱淮?，農(nóng)村道路的完善狀況主要能體現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的可進入性進而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。通過對當?shù)氐缆返木彌_分析可以得出在距離道路150 m范圍內(nèi)，耕地等別面積別變化顯著，明顯的反映出耕地質(zhì)量等別對道路距離的敏感性，2002年到2013年高等別耕地主要表現(xiàn)出先下降再上升，中等別耕地則呈現(xiàn)相反的態(tài)勢，在250 m范圍外高、中、低等別的耕地面積都很少。

4.3.3農(nóng)村居民點距離影響分析

由居民點到耕地的遠近主要反應耕作的便捷程度，耕地等別的變化，主要是在距離居民點100 m處達到最大值，通過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當?shù)氐偷葎e耕地主要受居民點交叉分布的影響，因為耕地的戶主分布和耕地分布并不一致，在這種交叉分布的影響下，距離戶主最近的耕地不一定是戶主的，所以實際耕作距離是在離居民點100 m處，同時交叉分布會產(chǎn)生比較小的耕地斑塊，這就會降低耕作意愿。

4.3.4中心城鎮(zhèn)距離影響分析

中心城鎮(zhèn)的人口密度最大，農(nóng)藥化肥的經(jīng)營點也主要在鎮(zhèn)上分布，雖然2002年到2013年中心城鎮(zhèn)的影響范圍越來越大，高、中、低等別的耕地整體向距離鎮(zhèn)更近的范圍靠近，耕地質(zhì)量得到提高特別是高等別耕地面積的增加，但是中心城鎮(zhèn)在擴張的過程中出現(xiàn)了分散擴展的情況，產(chǎn)生了比較小的耕地斑塊，導致局部出現(xiàn)低等別耕地分布在距離中心城鎮(zhèn)較近的地帶。

5.結(jié)論

通過對比研究發(fā)現(xiàn)，2002—2013年，新民鎮(zhèn)的耕地總面積下降后增加，耕地總體質(zhì)量呈現(xiàn)下降再提高的趨勢，并伴隨著第五、六、七和八象限以提高為主，而第一和四象限以下降為主，其余象限以平穩(wěn)為主的質(zhì)量演化的時空演變規(guī)律。耕地等別距離河流、道路、建制鎮(zhèn)越近，并且在農(nóng)村居民點適當范圍內(nèi)耕地質(zhì)量越好。評價結(jié)果有助于掌握研究區(qū)耕地質(zhì)量狀況，并且可以為基本農(nóng)田的劃定提供依據(jù)，在耕地等別變化劇烈的地區(qū)不適宜作為基本農(nóng)田，以提高其穩(wěn)定性，從而發(fā)揮基本農(nóng)田所應發(fā)揮的作用。

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