基于GIS的耕地質(zhì)量等別評(píng)價(jià)

牛欣然　張麗琴　龔健　劉慶亞

摘要：耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)既是全面掌握耕地質(zhì)量狀況，使耕地由數(shù)量管理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)量、質(zhì)量以及生態(tài)管理，促進(jìn)土地資源節(jié)約集約利用的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前研究耕地質(zhì)量變化，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)。為了保持耕地質(zhì)量等級(jí)成果的現(xiàn)勢(shì)性及了解耕地質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì)，以宜昌市夷陵區(qū)為例，在GIS的支持下對(duì)耕地等級(jí)質(zhì)量成果更新工作進(jìn)行研究，進(jìn)而了解區(qū)域耕地質(zhì)量等別變化及其空間分布情況，掌握年度內(nèi)耕地現(xiàn)狀變化及耕地質(zhì)量建設(shè)引起的耕地質(zhì)量等別變化情況。結(jié)果表明，本次夷陵區(qū)更新評(píng)價(jià)后的國(guó)家自然等、利用等、經(jīng)濟(jì)等的等別分布與上一輪成果基本保持一致，保證了更新評(píng)價(jià)成果的連續(xù)性，同時(shí)耕地總面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，耕地質(zhì)量也有一定的提升，主要?dú)w因于地區(qū)土地整治項(xiàng)目的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：耕地質(zhì)量等別；GIS；更新評(píng)價(jià)；宜昌市夷陵區(qū)

耕地是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)國(guó)家糧食的安全至關(guān)重要。隨著中國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，大量的耕地資源被占用，耕地資源問(wèn)題日益突出。如何保護(hù)耕地，提高糧食綜合生產(chǎn)能力，保證國(guó)家糧食安全是當(dāng)前的重要課題。因此，要實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用、優(yōu)化配置和科學(xué)管理，保持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡，保障中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，需要對(duì)耕地質(zhì)量做出科學(xué)的評(píng)價(jià)。搞好耕地質(zhì)量分等評(píng)價(jià)工作，對(duì)中國(guó)實(shí)現(xiàn)土地管理由數(shù)量管理向數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)管護(hù)綜合管理轉(zhuǎn)變具有重要的作用，同時(shí)，為落實(shí)占用耕地補(bǔ)償制度，實(shí)現(xiàn)區(qū)域耕地占補(bǔ)平衡目標(biāo)、耕地生產(chǎn)能力核算、農(nóng)用地流轉(zhuǎn)和基本農(nóng)田保護(hù)提供依據(jù)。

中國(guó)是世界上研究耕地分類進(jìn)行耕地評(píng)價(jià)最早的國(guó)家。早在2500年前古籍《周禮·地官·司徒》中就有關(guān)于土地質(zhì)量高低的記載。新中國(guó)建立后，中國(guó)非常重視耕地的質(zhì)量建設(shè)，在20世紀(jì)50年代和第一次土壤普查、第二次土壤普查期間及相關(guān)的區(qū)域資源調(diào)查中，都開(kāi)展過(guò)不同形式的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，這些評(píng)價(jià)為當(dāng)時(shí)中國(guó)耕地資源利用、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但限于當(dāng)時(shí)的條件，這些耕地評(píng)價(jià)多以定性評(píng)價(jià)為主，考慮的因素也較少。20世紀(jì)90年代以來(lái)，以GIS（地理信息系統(tǒng)）為代表的“3s”技術(shù)和地圖、自動(dòng)制圖技術(shù)等高新技術(shù)在耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)中得到了應(yīng)用與發(fā)展，并在數(shù)據(jù)更新、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)精度方面取得很大進(jìn)展。與此同時(shí)，耕地評(píng)價(jià)所采用的方法也有了較大的發(fā)展，主要包括層次分析法（AHP）、模糊綜合評(píng)價(jià)法、德?tīng)柗品ǎ―elphi method）等。耕地評(píng)價(jià)研究正向著綜合化、多元化、精確化、定量化、信息系統(tǒng)管理方向以及跨區(qū)域的橫向可比的方向發(fā)展。本研究依據(jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》和《湖北省耕地質(zhì)量等別年度更新評(píng)價(jià)技術(shù)方案》中的要求，采用多因素綜合分析法對(duì)夷陵區(qū)的全部耕地進(jìn)行質(zhì)量等別更新評(píng)價(jià)，旨在為土地管理的日常工作以及制定相關(guān)的耕地保護(hù)政策提供依據(jù)。

1.研究區(qū)域概況

宜昌市夷陵區(qū)位于湖北省西部、長(zhǎng)江三峽的下端，跨東經(jīng)110°51′-111°39′，北緯30°32′～31°28′。夷陵區(qū)東連遠(yuǎn)安、當(dāng)陽(yáng)，南鄰夷陵、宜昌市城區(qū)、枝城、長(zhǎng)陽(yáng)，西接秭歸、興山，北抵保康。東西最寬77km，南北最長(zhǎng)103 km，全區(qū)總面積為3 424 km²。全區(qū)轄11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1個(gè)街道辦事處、1個(gè)省級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，225個(gè)行政村。

2.研究數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

所使用的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于夷陵區(qū)土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、夷陵區(qū)耕地質(zhì)量等級(jí)補(bǔ)充完善成果資料、夷陵區(qū)土地整治項(xiàng)目圖件及數(shù)據(jù)資料、夷陵區(qū)年度綜合開(kāi)發(fā)、農(nóng)田水利建設(shè)等項(xiàng)目資料、統(tǒng)計(jì)資料等。

為了方便數(shù)據(jù)處理以及成果的統(tǒng)一，此次研究以ArcGIS10，2為平臺(tái)，由于土地整治項(xiàng)目圖件是CAD格式，因此需要轉(zhuǎn)化為ArcGIS的SHP格式。在ArcGIS操作平臺(tái)下對(duì)數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換格式的過(guò)程中所產(chǎn)生的錯(cuò)誤和丟失的屬性進(jìn)行補(bǔ)充和修改。統(tǒng)一各數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)，并進(jìn)行空間位置的配準(zhǔn)。需要進(jìn)行更新的耕地分等屬性可以從土地整治數(shù)據(jù)資料查找和參考《農(nóng)用地分等規(guī)程》（GB/T28407-2012）、《湖北省耕地質(zhì)量等別年度更新評(píng)價(jià)技術(shù)方案》和《農(nóng)用地質(zhì)量分等數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》（報(bào)批稿）相關(guān)要求。

2.2研究方法

夷陵區(qū)耕地質(zhì)量等級(jí)更新采用因素法。夷陵區(qū)耕地分等單元共計(jì)51 854個(gè)耕地圖斑，在確定分等因素及其權(quán)重的基礎(chǔ)上，采用多因素綜合分析法，對(duì)耕地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)信息值進(jìn)行補(bǔ)充和完善，完善分等因素圖，確定耕地分等單元工作底圖，建立耕地分等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算各分等單元指定作物的自然質(zhì)量分，并根據(jù)光溫（氣候）生產(chǎn)潛力指數(shù)、產(chǎn)量比系數(shù)計(jì)算耕地自然質(zhì)量等指數(shù)，更新耕地利用系數(shù)和經(jīng)濟(jì)系數(shù)，計(jì)算耕地利用等指數(shù)和經(jīng)濟(jì)等指數(shù)，根據(jù)省等指數(shù)與國(guó)家等指數(shù)平衡轉(zhuǎn)換規(guī)則，計(jì)算分等單元的國(guó)家級(jí)等指數(shù)。在此基礎(chǔ)上采用等間距法，劃分耕地自然質(zhì)量等別、經(jīng)濟(jì)等別以及利用等別。根據(jù)《湖北省耕地質(zhì)量等級(jí)成果補(bǔ)充完善縣級(jí)工作報(bào)告》，夷陵區(qū)位于湖北省二級(jí)指標(biāo)區(qū)的盆周秦巴山區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)耕作制度為油菜一中稻，一年兩熟制，基準(zhǔn)作物為中稻，指定作物為中稻和油菜。

2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇及賦值

由于影響農(nóng)用地質(zhì)量的因素種類多，影響強(qiáng)度各異，因而科學(xué)選擇分等因素對(duì)農(nóng)用地分等具有重要意義。采用德?tīng)柗品?，根?jù)《農(nóng)用地分等規(guī)程》（GB/T 28407-2012）的推薦因素進(jìn)行專家打分。指標(biāo)體系的選擇主要遵循主導(dǎo)性、系統(tǒng)性、獨(dú)立性、差異性、科學(xué)性與可操作性兼顧、定量與定性相結(jié)合等原則，結(jié)合夷陵區(qū)項(xiàng)目實(shí)際情況，確定指標(biāo)體系。由于夷陵區(qū)有中稻和油菜兩種指定作物，因此要對(duì)兩種作物分別進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇及賦值。分等因素指標(biāo)體系及權(quán)重見(jiàn)表1、表2。

3.結(jié)果與分析

3.1耕地質(zhì)量等級(jí)更新評(píng)價(jià)結(jié)果

夷陵區(qū)耕地面積35 939.90 hm²，根據(jù)湖北省耕地質(zhì)量等別劃分標(biāo)準(zhǔn)，將夷陵區(qū)劃分為4個(gè)國(guó)家自然等、5個(gè)國(guó)家利用等、4個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)等。

3.1.1耕地自然等別質(zhì)量分析 夷陵區(qū)耕地自然等指數(shù)主要分布于3 060～4 263區(qū)間，自然等范圍在5等地到8等地之間，其中主要為6等地，占夷陵區(qū)所有耕地的47.25%，主要分布在分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、霧渡河鎮(zhèn)、鴉鵲嶺鎮(zhèn)等，面積合計(jì)16 980.91 hm²；比例最少的為5等地，只有2 159.74 hm²，占夷陵區(qū)所有耕地的6.01%，主要分布于龍泉、鴉鵲嶺鎮(zhèn)等；7等地和8等地分別為14 267.31 hm²和2 531.93 hm²，占所有耕地的39.70%和7.04%，主要分布于黃花鄉(xiāng)、鴉鵲嶺鎮(zhèn)、樟村坪鎮(zhèn)等。等別面積分布情況見(jiàn)圖1。

3.1.2耕地利用等別質(zhì)量分析 利用等指數(shù)主要分布于1 484-2 220區(qū)間，利用等范圍在4等地到8等地之間，其中主要為6等地和7等地，面積分別為9 798.14 hm²和15 458.48 hm²，占夷陵區(qū)所有耕地的27.26%和43.01%，主要分布于分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、黃花鄉(xiāng)、鴉鵲嶺鎮(zhèn)、霧渡河鎮(zhèn)等；比例最少的為4等地，僅有5.64 hm²，分布于樂(lè)天溪鎮(zhèn)，占夷陵區(qū)所有耕地的0.02%。其余5等地和8等地，面積分別為5 961.86 hm²和4 715.78 hm²，占所有耕地的16.59%和13.12%，主要分布于龍泉鎮(zhèn)、下堡坪鄉(xiāng)、樟村坪鎮(zhèn)等。等別面積分布情況見(jiàn)圖2。

3.1.3耕地經(jīng)濟(jì)等別質(zhì)量分析 經(jīng)濟(jì)等指數(shù)主要分布于1 016-1 795區(qū)間，經(jīng)濟(jì)等范圍在7等地到10等地之間，其中主要為9等地，面積為15 296.76hm²，占夷陵區(qū)所有耕地的42.56%，主要分布于下堡坪鄉(xiāng)、分鄉(xiāng)鎮(zhèn)等：比例最少的為7等地，僅有1 619.03 hm²，占夷陵區(qū)所有耕地的4.50%，主要分布于龍泉鎮(zhèn)、小溪塔街道、三斗坪鎮(zhèn)等；其余8等地和10等地分別為12 550.51 hm²和6 473.59 hm²，主要分布于黃花鄉(xiāng)、龍泉鎮(zhèn)、樟村坪鎮(zhèn)、霧渡河鎮(zhèn)等，分別占所有耕地的34.92%和18.01%。等別面積分布情況見(jiàn)圖3。

3.2耕地等別數(shù)量分布特點(diǎn)

根據(jù)夷陵區(qū)耕地自然質(zhì)量等、利用等和經(jīng)濟(jì)等各等別面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果以及耕地各個(gè)等別面積分布圖，可以看出3個(gè)等別劃分的結(jié)果都表現(xiàn)出高等別耕地分布較多的特點(diǎn)。表明夷陵區(qū)整體質(zhì)量較高，符合夷陵區(qū)自然條件以及生產(chǎn)利用方式的實(shí)際情況。

3.3耕地等別空間分布特點(diǎn)及分布規(guī)律

夷陵區(qū)耕地呈塊狀分布。自然等、利用等、綜合等的分布均以河流、水庫(kù)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地為中心向周圍逐漸降低。各類別等別中的最高等均分布在夷陵區(qū)的大部分地區(qū)，最低等集中分布在東北部以及丘陵地帶。耕地等別差異的形成原因：

1）地形地貌。夷陵區(qū)大部分地區(qū)地勢(shì)平坦、土壤肥沃、地貌變化相對(duì)較小，耕地質(zhì)量較高：丘陵坡度較大，相對(duì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有其他地方土壤灌溉條件好，耕地質(zhì)量相對(duì)較差。

2）土壤。土壤是土地質(zhì)量的重要標(biāo)志。夷陵區(qū)土壤共有4個(gè)土類，相對(duì)來(lái)說(shuō)，東部以及其他大部分地區(qū)土質(zhì)較好，而丘陵山區(qū)較差。因此，土壤不僅是造成耕地等別差異的主要原因，也是夷陵區(qū)耕地質(zhì)量整體較高的原因。

3.4與上輪成果的對(duì)比分析

上輪成果耕地自然質(zhì)量等別分布為5等至8等，耕地利用等別的分布為5等至8等，耕地經(jīng)濟(jì)等別的分布為7等至10等，通過(guò)與上一輪成果對(duì)比，從而可以看出本輪與上輪均保持一致，保證了耕地質(zhì)量補(bǔ)充完善成果數(shù)據(jù)的連續(xù)性，就個(gè)別地區(qū)而言，耕地質(zhì)量出現(xiàn)了一定程度的上升，主要是因?yàn)橥恋卣翁岣吡诉@些地區(qū)的耕地質(zhì)量。

4.小結(jié)與討論

1）在GIS軟件的支持下對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行更新評(píng)價(jià)，不僅為夷陵區(qū)內(nèi)部耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究建立了小范圍的可比性，也為該區(qū)域提供了省級(jí)甚至全國(guó)范圍內(nèi)的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)可比性結(jié)果。同時(shí)，在更新過(guò)程中也對(duì)增加、減少及質(zhì)量建設(shè)耕地進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。應(yīng)用AreGIS軟件在耕地分等過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集和編輯過(guò)程，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和成果的輸出，相對(duì)于以前的人工操作方法大大減少了工作量，提高了工作效率。

2）本次更新評(píng)價(jià)的結(jié)果可用于指導(dǎo)農(nóng)民根據(jù)耕地質(zhì)量，合理調(diào)整土地利用方式，減少盲目耕作帶來(lái)的人力、資源的浪費(fèi)。企業(yè)也可以根據(jù)更新評(píng)價(jià)的成果，合理布局產(chǎn)業(yè)投資。國(guó)家、省、市、縣的土地管理部門可以以更新評(píng)價(jià)的成果為依據(jù)，對(duì)土地進(jìn)行復(fù)墾、開(kāi)發(fā)和整理，以提高耕地質(zhì)量，提高糧食產(chǎn)量，保證國(guó)家糧食安全。

綜上所述，宜昌市夷陵區(qū)的耕地質(zhì)量等別更新評(píng)價(jià)成果可以保持耕地質(zhì)量等別數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性，服務(wù)于土地管理的日常工作，并為制定相關(guān)的耕地保護(hù)政策提供依據(jù)。