耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定及可提升潛力研究
——以河北省盧龍縣為例

陳青鋒，于化龍，張杰，田超，陳亞恒，*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，a.國土資源學(xué)院；b. 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000）

耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定及可提升潛力研究
——以河北省盧龍縣為例

陳青鋒1a，于化龍1b，張杰1a，田超1b，陳亞恒1a，1b*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，a.國土資源學(xué)院；b. 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000）

為科學(xué)地劃定耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行耕地質(zhì)量提升潛力計(jì)算。基于盧龍縣2012年農(nóng)用地分等定級(jí)成果，分析通過相應(yīng)土地整治可以改善或消除耕地質(zhì)量限制因子的程度，構(gòu)建基于耕地整治可改善限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)組合模型與可提升潛力測算模型，進(jìn)行縣域耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定以及可提升潛力計(jì)算。通過研究，縣域內(nèi)耕地共劃分為三個(gè)提升重點(diǎn)區(qū)域：以灌溉保證率為主導(dǎo)的提升重點(diǎn)區(qū)域1，整治面積為37 658.85 hm2，占耕地總面積的93.67%，區(qū)域內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.64個(gè)利用等；以有機(jī)質(zhì)含量為主導(dǎo)的提升重點(diǎn)區(qū)域2，整治面積為403.62 hm2，占耕地總面積的1.00%，區(qū)內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.83個(gè)利用等；以農(nóng)田防護(hù)林為主導(dǎo)的重點(diǎn)區(qū)域3，整治面積為2 139.53 hm2，占耕地總面積的5.32%，區(qū)內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.60個(gè)利用等。盧龍縣耕地質(zhì)量平均提高0.69個(gè)利用等，縣域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別提升0.47-0.86個(gè)利用等，并且呈現(xiàn)縣域北部的提升潛力小于南部的提升潛力。研究結(jié)果可為丘陵山區(qū)整治規(guī)劃、確定區(qū)域耕地可提升潛力、劃定區(qū)域耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域提供技術(shù)支撐。

耕地質(zhì)量提升；重點(diǎn)區(qū)域；可提升潛力；利用等；盧龍縣

陳青鋒， 于化龍， 張杰， 田超， 陳亞恒. 耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定及可提升潛力研究——以河北省盧龍縣為例［J］. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究， 2016， 37（2）： 221-229.

Chen Q F， Yu H L， Zhang J， Tian C， Chen Y H. The study of the zoning and development potentials of the key areas of arable land improvement： A case study of Lulong County of Hebei Province［J］.

Research of Agricultural Modernization， 2016， 37（2）： 221-229.

土地整治的首要任務(wù)就是增加耕地?cái)?shù)量，提升耕地質(zhì)量，對(duì)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、保護(hù)糧食安全具有重要意義［1］。對(duì)耕地整治提升重點(diǎn)區(qū)域及可提升潛力進(jìn)行研究，是確定地塊主導(dǎo)限制因子及確定提升潛力，是實(shí)施耕地整治專項(xiàng)工程的基礎(chǔ)。以往中國耕地保護(hù)主要集中于提高耕地的數(shù)量［2-4］，隨著2011年國務(wù)院發(fā)布《全國土地整治規(guī)劃（2011-2015）》，在文件中提出全國耕地質(zhì)量整體提升1個(gè)等別的目標(biāo)［5］，對(duì)于耕地整治更是提出了更嚴(yán)格的要求，強(qiáng)調(diào)數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，劃定耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域并進(jìn)行可提升潛力研究，是耕地整治工程規(guī)劃的必須內(nèi)容。

目前，對(duì)區(qū)域耕地整治的分區(qū)研究主要以農(nóng)用地分等定級(jí)等成果為基礎(chǔ)，以GIS和數(shù)學(xué)模型為手段，對(duì)整治區(qū)進(jìn)行劃定［6］，或者運(yùn)用相應(yīng)理論方法對(duì)耕地生產(chǎn)力、土地整理、可持續(xù)利用及耕地價(jià)值等方向進(jìn)行土地分區(qū)研究，而對(duì)耕地質(zhì)量提升的重點(diǎn)區(qū)域劃定尚未提出相應(yīng)合理的理論技術(shù)方法。耕地整治質(zhì)量潛力測算多用耕地等級(jí)提升或產(chǎn)能提高的程度表示，且多通過區(qū)域待整治耕地現(xiàn)狀等級(jí)與理論等級(jí)或最高等級(jí)、現(xiàn)狀產(chǎn)能與理論產(chǎn)能或最高產(chǎn)能之間的差距來測算［7］；也有較多的研究集中在對(duì)耕地整治潛力等級(jí)的評(píng)價(jià)分級(jí)方面［8］，研究選擇不同指標(biāo)對(duì)耕地整治的潛力進(jìn)行分級(jí)［9］，并探討潛力等級(jí)測算結(jié)果在整治區(qū)域劃分、工程規(guī)劃布局等方面的應(yīng)用［10］?？傮w來說耕地質(zhì)量潛力測算，由于整治后耕地質(zhì)量等級(jí)往往被“高估”造成測算結(jié)果不夠準(zhǔn)確，如何確定整治后耕地質(zhì)量等級(jí)是耕地整治質(zhì)量提升潛力測算的重點(diǎn)［11］。

因此，本文以地處燕山山地丘陵區(qū)的盧龍縣為研究區(qū)，分析土地整治可以改善耕地質(zhì)量限制因子的程度，構(gòu)建基于耕地整治可改善限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并建立耕地質(zhì)量提升潛力計(jì)算模型與單因素可提升潛力計(jì)算模型，基于因素組合法進(jìn)行耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定研究，為丘陵山區(qū)土地整治提供新的理論指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

盧龍縣位于河北省秦皇島市，燕山山地丘陵區(qū)（118°45' 54″-119°08' 6″E、39°43' 00″-40°08' 42″N），地勢(shì)從西北向西南呈梯狀傾斜。2013年全縣土地總面積95 580.24 hm2，其中耕地面積為43 758.38 hm2，占全縣土地總面積的45.78%，其中可改善提升的耕地共40 202.00 hm2，占耕地總面積的91.87%?？h轄12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，548個(gè)行政村，耕地在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布比較分散，主要分布在該縣的平原以及一些丘陵山區(qū)，是全國主要的商品糧生產(chǎn)基地。近些年，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展，致使城市擴(kuò)張迅速，土地污染日益嚴(yán)重，致使農(nóng)村耕地質(zhì)量逐漸下降，耕地資源合理利用與耕地質(zhì)量提升迫在眉睫。盧龍縣地貌多樣性、社會(huì)發(fā)展階段有代表性，因此本文選取燕山山地丘陵區(qū)的盧龍縣作為研究區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所需數(shù)據(jù)為2012年1∶1萬土地利用變更數(shù)據(jù)、1∶1萬土壤圖、1∶5萬DEM影像圖、行政區(qū)劃圖、2012年盧龍縣《農(nóng)用地分等定級(jí)》成果、林業(yè)部門統(tǒng)計(jì)資料等。其中，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)所需有效土層厚度、灌溉保證率、有機(jī)質(zhì)含量等分等因素?cái)?shù)據(jù)由農(nóng)用地分等成果數(shù)據(jù)庫獲得；田間（生產(chǎn)）路、圖斑形態(tài)、農(nóng)田防護(hù)林?jǐn)?shù)據(jù)由土地利用現(xiàn)狀圖提?。?級(jí)指標(biāo)區(qū)、光溫生產(chǎn)潛力指數(shù)、作物產(chǎn)量比系數(shù)、土地利用系數(shù)及基準(zhǔn)作物產(chǎn)量由農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)獲得。

2 研究方法

2.1 構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1.1 構(gòu)建基于可改造限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 耕地作為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然的綜合體，其質(zhì)量受到自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等要素的綜合影響。目前，耕地整治工程的主要任務(wù)包括平整土地、改善灌排水條件、提高田間道路通達(dá)度、提高農(nóng)田防護(hù)林比例、保護(hù)生態(tài)環(huán)境［12］?；谝酝谋R龍縣土地整治工程，主要對(duì)于灌溉保證率、有機(jī)質(zhì)含量、田塊連片度、田塊規(guī)整度、田塊平整度、田間道路通達(dá)度、耕作便利度、農(nóng)田防護(hù)林比率布設(shè)工程項(xiàng)目。因此，本研究基于盧龍縣2012年農(nóng)用地分等定級(jí)成果，補(bǔ)充“田塊連片度、田塊規(guī)整度、田塊平整度、田間道路通達(dá)度、耕作便利度、農(nóng)田防護(hù)林比率”，通過耕地整治可以改善的限制因子為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖、地形圖疊加所確定的耕地圖斑作為評(píng)價(jià)單元，構(gòu)建基于耕地整治可改善限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。根據(jù)已有的研究［13］，運(yùn)用層次分析法確定其權(quán)重（表1）。

表1 基于可改造限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Table 1 Evaluation index system and weight of cultivated land quality based on the restricting factors of the transformation

2.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)量化

1）田塊連片性［14］Q。反映田塊的集中連片程度，Q值以地塊面積作為基礎(chǔ)進(jìn)行量化，Q值越大，代表地塊連片程度越高，反之則越低，地塊面積閾值通過對(duì)全區(qū)所有耕地地塊面積采用自然斷點(diǎn)法獲得，具體計(jì)算如下：

式中：Q為耕地連片度；a為地塊面積。

2）田塊規(guī)整度［15］。借用景觀生態(tài)學(xué)中的分形維數(shù)FARC來表達(dá)（公式2），分形維數(shù)描述了田塊周邊的復(fù)雜程度，該指數(shù)理論范圍為［1.0，2.0］，F(xiàn)ARC數(shù)越小表示田塊越規(guī)則。最小值為1.0，表示評(píng)價(jià)單元是最簡單的正方形；最大值為2.0，表示評(píng)價(jià)單元為最復(fù)雜的地塊，其計(jì)算公式如下：

式中：FARC為田塊規(guī)整度；p為地塊周長。

3）田塊平整度計(jì)算［15］。用田塊相對(duì)高程差來表示田塊平整度的高低，基于DEM數(shù)據(jù)，在ArcGis9.3軟件平臺(tái)中對(duì)田塊的最大高程值與最小高程值利用3D分析、空間分析計(jì)算高程差。

4）田間道路通達(dá)度、耕作便利度計(jì)算［16］。區(qū)位條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便利度都將對(duì)耕地質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。因此，本文中耕地的區(qū)位條件用田間道路通達(dá)度來表示；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便利度選擇耕作便利度指標(biāo)來表示。這兩個(gè)因素均屬于擴(kuò)散型指標(biāo)，道路通達(dá)

式中：fi為第i個(gè)指標(biāo)作用分值；Mi是規(guī)模指數(shù)； S為盧龍縣面積；L為路的長度；di為地塊相抵評(píng)價(jià)因素實(shí)際距離；d為評(píng)價(jià)因素半徑；r為相對(duì)距離。

5）農(nóng)田防護(hù)林比率［15］。根據(jù)林業(yè)部門2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算各耕地斑塊的防護(hù)林面積比例，其計(jì)算如公式6：

式中：H為農(nóng)田防護(hù)林比率；Sf為防護(hù)林面積；Std為耕地圖斑面積。

2.1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí) 為使評(píng)價(jià)工作規(guī)范化和便于數(shù)據(jù)處理，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子進(jìn)行量化分級(jí)，并根據(jù)不同等級(jí)分別賦值。賦值區(qū)間為［0，100］，分值大小與耕地質(zhì)量呈正相關(guān)。分等因素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)2012年盧龍縣農(nóng)用地分等定級(jí)的成果對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)；補(bǔ)充因素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)盧龍縣高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)相關(guān)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、根據(jù)盧龍縣處于山地丘陵區(qū)的現(xiàn)狀以及結(jié)合專家意見與農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.2 耕地質(zhì)量提升限制因子可提升程度分析

耕地整治主要將原來地勢(shì)高低不平、灌溉條件度用田塊到現(xiàn)狀公路的距離作為度量；而耕作便利度，則利用評(píng)價(jià)單元到農(nóng)村道路距離作為衡量尺度。兩指標(biāo)作為現(xiàn)行指標(biāo)，以直線衰減法進(jìn)行賦值計(jì)算，其具體計(jì)算見公式3～5：差、交通欠發(fā)達(dá)的耕地田塊進(jìn)行整治，主要從以下8個(gè)方面進(jìn)行改善：灌溉保證率、有機(jī)質(zhì)含量、田塊連片度、田塊規(guī)整度、田塊平整度、田間道路通達(dá)度、耕作便利度、農(nóng)田防護(hù)林比率（表3）。

表2 盧龍縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)分值表Table 2 Cultivated land quality evaluation index classification score table in Lulong County

表3 耕地質(zhì)量提升限制因子可改造程度情況表Table 3 Improvement of the quality of cultivated land and the transformation degree of restricting factors

1）表層土壤質(zhì)地、有效土層厚度、地形坡度、剖面構(gòu)型：此四項(xiàng)限制因子在整治過程中，都是在資金、技術(shù)現(xiàn)狀以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)背景下，近期開發(fā)難度大，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，并且不適合大面積推廣，因此，在本文中認(rèn)定此四項(xiàng)限制因子為不可改善或消除的限制因子。

2）灌溉保證率：根據(jù)其距離灌溉水源情況而確定，對(duì)盧龍縣主要灌溉水源進(jìn)行緩沖區(qū)分析，根據(jù)水源距離分為三個(gè)級(jí)別，按照距離水源的不同距離進(jìn)行提高。一級(jí)區(qū)域?yàn)橐跃嚯x水域最近的區(qū)域，三級(jí)區(qū)域?yàn)橐跃嚯x水源最遠(yuǎn)的區(qū)域，灌溉保證率情況按照距離水源的不同距離進(jìn)行提高：距離水域近的區(qū)域可以達(dá)到最高級(jí)，距離稍遠(yuǎn)的區(qū)域提高兩級(jí)，距離最遠(yuǎn)的區(qū)域提高一級(jí)。

3）有機(jī)質(zhì)含量：通過農(nóng)家肥等培肥措施，縣域內(nèi)的耕地都已將有機(jī)質(zhì)含量提高到最高等級(jí)。

4）田塊連片度、田間道路通達(dá)度、耕作便利度：通過將縣域內(nèi)的耕地圖斑圖、線狀地物圖、高程圖進(jìn)行疊加，得出：隨著高程的增加，耕地斑塊呈現(xiàn)出越零散、面積越小的趨勢(shì)，則表明田塊的連片程度降低；道路面積明顯降低，且相當(dāng)面積的耕地沒有道路，因此隨著高程的增加，耕作便利度與田間道路通達(dá)度都呈下降趨勢(shì)，因此，在本文中用高程作為田塊連片性、耕作便利度、田間道路通達(dá)度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。高程小于100 m的耕地可以作為最高的等級(jí)，高程處于100-300 m都可以提升到最高等級(jí)，大于300 m的每個(gè)等級(jí)分別提升1個(gè)級(jí)別；田間道路通達(dá)度與耕作便利度均同田塊連片性的提級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相同。

5）田塊規(guī)整度與田塊平整度：通過盧龍縣DEM影像圖，提取縣域的坡度圖，再將耕地圖斑與縣域坡度圖進(jìn)行疊加可以得出：隨著坡度的增加，田塊規(guī)整度與田塊平整度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，因此在本文中用坡度作為田塊規(guī)整度、田塊平整度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)于坡度分析，共分為五個(gè)等級(jí)：坡度小于2°屬于最高級(jí)；2°-5°由原等級(jí)提高到最高等級(jí)；5°-8°由原等級(jí)提高兩個(gè)等級(jí)；8°-15°與15°-25°均由原等級(jí)提高1個(gè)級(jí)別。

6）農(nóng)田防護(hù)林比率：主要是在耕作區(qū)通過植樹造林的方式提高農(nóng)田防護(hù)林的比率。盧龍縣通過耕地整治，各地塊的防護(hù)林可以達(dá)到相當(dāng)高的水平，因此在本研究中，將農(nóng)田防護(hù)林都提升到第一級(jí)。

2.3 潛力指數(shù)組合模型確定耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域2.3.1 各限制因子提升潛力計(jì)算 耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)模型的核心是基于一定的數(shù)學(xué)方法，使求得的指標(biāo)分值全局可比。通過影響耕地質(zhì)量的指標(biāo)因素在耕地整治后所能達(dá)到的分值與該因素指標(biāo)的現(xiàn)狀分值進(jìn)行比較，兩者差值即為該項(xiàng)指標(biāo)的提升潛力指數(shù)。耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)模型的計(jì)算公式［17］為：

式中：Pik為第i個(gè)分等單元第k個(gè)分等因素提升潛力指數(shù)；wjk為第j種指定作物第k個(gè)分等因素權(quán)重；fijk、Fijk分別為耕地整治前后第i個(gè)分等單元第j種指定作物第k個(gè)分等因素的分值；αj為第j種作物的光溫生產(chǎn)潛力指數(shù)；βj為第j種作物的產(chǎn)量比系數(shù)。

耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)越大，說明此分等因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)單元的耕地質(zhì)量提升空間越大；相反潛力指數(shù)越小，說明此因素性狀已達(dá)到良好狀態(tài)，可改良提升的余地較小，小于100可以看做已達(dá)到最優(yōu)的水平［18］。本文在進(jìn)行盧龍縣耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定過程中，只考慮影響因素提升潛力指數(shù)在100以上的地塊。

2.3.2 潛力組合類型法確定耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域

潛力指數(shù)組合法通過創(chuàng)新數(shù)學(xué)理論模型，基于農(nóng)用地分等成果，求得影響耕地質(zhì)量的指標(biāo)因素具有全局可比性的提升潛力指數(shù)，進(jìn)而提取全因素耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)的組合類型，同時(shí)考慮主導(dǎo)因素的限制性和提升潛力劃定耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域［19］。

本文基于所求得的各指標(biāo)因素的提升潛力指數(shù)，分析提取全因素提升潛力指數(shù)的組合類型。在考慮研究區(qū)所屬的標(biāo)準(zhǔn)耕作制度區(qū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)而分析提煉出區(qū)域劃分的閥值范圍。并以此得到耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域的初步劃定結(jié)果。

2.4 構(gòu)建耕地質(zhì)量可提升潛力計(jì)算模型

耕地質(zhì)量可提升潛力以整治工程實(shí)施前后耕地利用等的差值來表示［20］?；凇掇r(nóng)用地分等定級(jí)》成果，以光溫生產(chǎn)潛力為起點(diǎn)，對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到自然質(zhì)量分，并經(jīng)過產(chǎn)量比系數(shù)及土地利用系數(shù)進(jìn)行逐級(jí)修正，得到整治前耕地利用等指數(shù)。然后，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，分析耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)因素及其改善提升的程度，并進(jìn)行整治后耕地質(zhì)量的二次評(píng)價(jià)，得到整治后耕地利用等指數(shù)。最后利用整治前后利用等指數(shù)的差值表示耕地質(zhì)量可提升的潛力。耕地質(zhì)量各評(píng)價(jià)單元可提升潛力計(jì)算模型［21］如下：

式中：Pi為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元耕地質(zhì)量可提升的潛力；αij為光溫生產(chǎn)潛力指數(shù)；α為分等因素權(quán)重；b為補(bǔ)充因素權(quán)重；fijk1、f'ijk1分別為整治前后分等指標(biāo)第i個(gè)評(píng)價(jià)單元第j種作物第k1個(gè)因素得分；wk1、wk2分別為分等、補(bǔ)充指標(biāo)的權(quán)重；fijk2、f'ijk2分別為整治前后補(bǔ)充指標(biāo)第i個(gè)評(píng)價(jià)單元第j種作物第k2個(gè)因素得分；βj為第j種作物產(chǎn)量比系數(shù)；k1為土地利用系數(shù)。

可改善提升因素最終得分，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，經(jīng)專家咨詢法修正得到。最后按照耕地質(zhì)量潛力計(jì)算模型計(jì)算整治前后耕地質(zhì)量利用等指數(shù)及耕地整治質(zhì)量潛力，參照農(nóng)用地分等定級(jí)中的等間距法，轉(zhuǎn)換為利用等，得到耕地質(zhì)量提升的潛力。

3 耕地質(zhì)量可提升潛力與提升重點(diǎn)區(qū)域劃定

3.1 耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定研究

根據(jù)公式7，結(jié)合盧龍縣實(shí)際情況，計(jì)算可改造限制因子提升的潛力指數(shù)。限制因子提升潛力指數(shù)P越大，說明此限制因子對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)單元的耕地質(zhì)量提升的空間越大。相反，P越小，說明此因素在當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境約束下已達(dá)到最好的狀態(tài)。因此，在本文中8種可改造的限制因子進(jìn)行全因素排列組合，理論上可以得到40 320種耕地質(zhì)量提升潛力指數(shù)值的組合類型，但在實(shí)際操作中，每塊耕地圖斑只選取前兩種主導(dǎo)因素，分析可得盧龍縣全縣43 758.38 hm2耕地共有13種主導(dǎo)因素組合類型 （表4），且每個(gè)主導(dǎo)因子P值較大，即提升潛力較大。此13種主導(dǎo)因素組合類型代表了縣域內(nèi)全部耕地質(zhì)量的主導(dǎo)限制因子。

由表4可以得出，全縣需要進(jìn)行耕地質(zhì)量提升的耕地面積為43 758.38 hm2，其中以灌溉保證率作為影響耕地質(zhì)量第一主導(dǎo)因素的地塊遍布面積最廣，作為全縣最主要的主導(dǎo)因子，影響面積為42 081.17 hm2；以有機(jī)質(zhì)含量作為第一主導(dǎo)因素的地塊北部分布集中，南部分布零散，影響面積為321.32 hm2；以防護(hù)林比率作為第一主導(dǎo)因素的地塊相對(duì)較少，縣域南部集中分布，北部分布較為零散，影響面積為1 347.42 hm2；以道路通達(dá)度作為第一主導(dǎo)因素的地塊分布極少，只在縣域中南部有極少量零散分布，影響面積為8.47 hm2。

表4 盧龍縣耕地質(zhì)量提升潛力組合類型統(tǒng)計(jì)表Table 4 Combination type of cultivated land quality improvement potential in Lulong County

本文在研究中充分考慮耕地質(zhì)量提升建設(shè)集中連片、規(guī)模經(jīng)營、投入合理、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)，將耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域的劃定落實(shí)到項(xiàng)目層面，嘗試在耕地質(zhì)量提升類型組合劃分的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究?；诒R龍縣現(xiàn)狀，將可布設(shè)耕地整治工程的最小面積設(shè)為10 hm2。首先將評(píng)價(jià)單元進(jìn)行臨近融合，然后把單地塊面積大于10 hm2的挑出，形成一個(gè)獨(dú)立的地塊；將小于10 hm2的地塊進(jìn)行緩沖分析，設(shè)定緩沖半徑為15 m，并將緩沖結(jié)果面積仍不到10 hm2的地塊刪除；將此圖斑再與大于10 hm2的圖斑進(jìn)行融合，得到項(xiàng)目可操作層面的耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域（圖1）。由圖1及表5可得：河北省盧龍縣全域耕地可劃分為4個(gè)提升重點(diǎn)區(qū)域。

耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域1面積為37 658.85 hm2，占93.67%。在全縣每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有分布，其中盧龍鎮(zhèn)、劉田各莊鎮(zhèn)、雙望鎮(zhèn)、下寨鄉(xiāng)、印莊鄉(xiāng)等分布面積大，達(dá)到3 000 hm2以上，占鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地質(zhì)量可提升的70%以上。該重點(diǎn)區(qū)域耕地質(zhì)量提升的主導(dǎo)因子為灌溉保證率，次主導(dǎo)因子為防護(hù)林比率、有機(jī)質(zhì)含量、道路通達(dá)度、田塊平整度。盧龍縣有70%的耕地處于山地丘陵區(qū)，該地區(qū)因?yàn)榈匦斡绊?，大部分為無灌溉的旱地，同時(shí)位于平原區(qū)的耕地也有相當(dāng)一部分耕地為旱地或雖為水澆地，但灌溉保證率卻不能充分滿足農(nóng)作物生長需求，因此灌溉保證率也是盧龍縣耕地質(zhì)量提升的主要限制因素。重點(diǎn)實(shí)施相應(yīng)農(nóng)田水利工程，使區(qū)內(nèi)有良好的灌溉系統(tǒng)、水澆地有灌溉保證，同時(shí)布設(shè)相應(yīng)工程，增加農(nóng)田防護(hù)林的比率、增加有機(jī)質(zhì)含量、平整田塊，使耕地質(zhì)量在資源環(huán)境、技術(shù)、資金約束下達(dá)到最大的等別。

表5 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地質(zhì)量各提升重點(diǎn)區(qū)域情況表Table 5 Key areas of improvement of the quality of arable land in each township

圖1 盧龍縣耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定圖Fig. 1 Key areas of cultivated land quality improvement in Lulong County

耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域2面積為403.62 hm2，占1.00%。主要分布在縣域中部與北部，且分布較為集中，以潘莊鎮(zhèn)、印莊鄉(xiāng)、陳官屯鄉(xiāng)為突出，分布面積相對(duì)較大。該區(qū)域耕地質(zhì)量提升的主導(dǎo)限制因子為有機(jī)質(zhì)含量。盧龍縣屬于典型低山丘陵地貌區(qū)，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分缺失，進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量降低。建議通過配套排水工程健全全區(qū)內(nèi)干、支、斗、農(nóng)排水溝道，同時(shí)借助秸稈還田、增施有機(jī)肥和科學(xué)管理等方法提升土壤有機(jī)質(zhì)含量。其次，次主導(dǎo)因素為防護(hù)林比例、田塊平整度、田塊連片度。

耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域3面積為2 139.53 hm2，占5.32%。該區(qū)域分布比較集中，主要分布于蛤泊鄉(xiāng)、劉田各莊鎮(zhèn)、下寨鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。該區(qū)域耕地質(zhì)量提升主導(dǎo)限制因子為防護(hù)林比例，次主導(dǎo)因子為有機(jī)質(zhì)含量、道路通達(dá)度、灌溉保證率、道路平整度。該地區(qū)處于山地丘陵區(qū)，農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施不完善，水土流失嚴(yán)重，有效土層厚度偏低，并且農(nóng)田防護(hù)林遭受嚴(yán)重破壞，因此本區(qū)域耕地質(zhì)量提升的主要限制因子為農(nóng)田防護(hù)林比例-有效土層厚度的組合。建議在對(duì)該區(qū)域進(jìn)行耕地整治時(shí)，采取必要的工程措施，改善該區(qū)域的農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施，并且注重水土流失等自然災(zāi)害的發(fā)生。

耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域4面積極少，僅為8.47 hm2，主導(dǎo)因素為道路通達(dá)度，次主導(dǎo)因素為有機(jī)質(zhì)含量、防護(hù)林比例。因?yàn)榇藚^(qū)域面積極少，且分布分散，考慮耕地整治工程的集中連片度與整治成本，本文不予考慮。

3.2 耕地質(zhì)量可提升潛力

根據(jù)劃定的耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域，明確每個(gè)地塊的主導(dǎo)限制因子，計(jì)算限制因子提升后的利用等與原利用等別的差值，即為耕地質(zhì)量提升的潛力。通過計(jì)算，耕地利用等別較高的主要分布在木井鎮(zhèn)、盧龍鎮(zhèn)、劉田各莊鎮(zhèn)，提升潛力較低的處于本縣北邊的地勢(shì)相對(duì)較高的地區(qū)，如：劉家營鄉(xiāng)、潘莊鎮(zhèn)、燕河營鎮(zhèn)。盧龍縣耕地整治質(zhì)量潛力等級(jí)提升從整體上顯現(xiàn)出中南部潛力高于北部的分布特征，原因是南部地勢(shì)相對(duì)較低，基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)較好，只要稍加改造，就能取得較好的成果，所以提升潛力較大；而北部受地勢(shì)、本身水土及地形條件的限制，耕地整治工程實(shí)施難度較大，耕地質(zhì)量提升潛力不高。

由表6可得：提升重點(diǎn)區(qū)域1內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.64個(gè)利用等；提升重點(diǎn)區(qū)域2內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.83個(gè)利用等；提升重點(diǎn)區(qū)域3內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.60個(gè)利用等。由表7及圖2可知，經(jīng)過整治后，盧龍縣耕地利用等平均提升0.69等，分鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)利用等提升潛力在0.47-0.86之間，受地形與地勢(shì)因素影響，耕地質(zhì)量整體呈現(xiàn)北部的提升潛力小于南部的提升潛力。其中，提升潛力較高的主要是處于縣域中南部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，如木井鎮(zhèn)、盧龍鎮(zhèn)、蛤泊鄉(xiāng)，提升潛力分別為：0.86、0.84、0.82。提升潛力較小的主要是處于縣域北部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，如劉家營鄉(xiāng)與燕河營鎮(zhèn)，提升潛力分別為：0.47、0.54。

表6 盧龍縣耕地質(zhì)量提升各重點(diǎn)區(qū)域提升潛力表Table 6 Improvement potential of cultivated land quality in Lulong County

圖2 整治前后耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 2 Results of farmland quality evaluation before and after land consolidation

表7 盧龍縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地利用等潛力表Table 7 Potential of utilization grade of farmland classification in each town in Lulong County

4 結(jié)論

本文在分析耕地整治可改善提升耕地質(zhì)量限制因子基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于耕地整治可改善提升限制因子的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，引入潛力指數(shù)組合模型及可提升潛力模型，對(duì)區(qū)域耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域劃定及可提升潛力進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

1）在本文的研究中構(gòu)建潛力指數(shù)組合模型，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，通過對(duì)河北省盧龍縣影響耕地質(zhì)量限制因子的分等因素、補(bǔ)充因素的8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)可提升潛力進(jìn)行計(jì)算，并得到13種全因素組合類型，依次劃分為3個(gè)耕地質(zhì)量提升重點(diǎn)區(qū)域，分別為灌溉保證率主導(dǎo)的重點(diǎn)區(qū)域1、有機(jī)質(zhì)含量為主導(dǎo)的重點(diǎn)區(qū)域2、防護(hù)林比例為主導(dǎo)的重點(diǎn)區(qū)域3。此模型的構(gòu)建，既能反映耕地質(zhì)量等級(jí)的提升潛力，也可以得出相關(guān)指標(biāo)的制約程度，同時(shí)還指出了未來在耕地整治工作中正對(duì)耕地質(zhì)量特性的耕地整治方向。

2）根據(jù)盧龍縣耕地質(zhì)量限制因素的提升程度，對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行二次評(píng)價(jià)，獲得整治后耕地質(zhì)量，并基于兩次耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，建立耕地質(zhì)量提升潛力計(jì)算模型。經(jīng)過整治后，盧龍縣耕地利用等平均提升0.69等，整體呈現(xiàn)北部的提升潛力小于南部的提升潛力。提升重點(diǎn)區(qū)域1內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.64個(gè)利用等；提升重點(diǎn)區(qū)域2內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.83個(gè)利用等；提升重點(diǎn)區(qū)域3內(nèi)耕地質(zhì)量平均提升0.60個(gè)利用等。盧龍縣南部農(nóng)田質(zhì)量相對(duì)較高，基礎(chǔ)設(shè)施較完備，只要進(jìn)行稍微的整治就能取得不錯(cuò)的效果，因此提升的潛力南部大于縣域北部。本文以利用等為結(jié)果，體現(xiàn)出耕地整治質(zhì)量潛力，保證了其與農(nóng)用地分等成果的可比性。

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（責(zé)任編輯：王育花）

The study on the zoning and development potentials of the key areas of arable land improvement：A case study of Lulong County of Hebei Province

CHEN Qing-feng1a， YU Hua-long2b， ZHANG Jie1a， TIAN Chao2b， CHEN Ya-heng1a，1b*

（1. Agricultural University of Hebei， a. College of Land and Resources； b. College of Resources and Environment Science， Baoding， Hebei 071001， China）

In order to identify and zone the arable land with quality increase potentials scientifically， and to enhance the key areas to calculate the upgrade potential of the quality of arable land， based on the results of Lulong farmland classification and gradation results in 2012， this paper analyzed how we can limit the impacts from the restricting factors to the quality of arable land through appropriate regulation， built the quality evaluation system of controlling the restricting factors to the arable land management and quality improvement， and established a comprehensive model including both the arable land quality potential index and computable evaluation index to calculate the growth potential for arable land quality improvement quantitatively. Results showed that： according to the potential arable land index，we divided key areas for land quality improvement into three groups： 1） dominant regions with irrigation guarantee rate. The treatment area is 37 658.85 hm2， accounting for 93.67% of the total cultivated area， and the quality of arable land in the region was improved with 0.64 utilization. 2） dominant regions with organic matter content. The treatment area is 403.62 hm2， accounting for 1.00% of the total arable land， and the quality of cultivated land in the region was improved with 0.83 utilization. And 3） dominant regions with farmland shelter belts. The treatment area is 2 139.53 hm2，accounting for 5.32% of the total cultivated area， and the quality of cultivated land in the region was improved with 0.60 utilization. Through the regulation project， we found that the quality of farmland in Lulong was upgraded by 0.69 utilization in average， the townships were upgraded from 0.47 to 0.86 utilization in average， showing that northern partsupgrade potential was less than the southern parts. Research results from this research can provide technical support for the renovation plan of hill and mountainous areas， defined area of farmland upgrade potential， and the key areas of farmland quality upgrade.

promotion of land quality； key areas； promotion potential； using grade； Lulong County

Colleges and Universities in Hebei Province Scientific and Technological Research of Outstanding Youth Fund Projects （Y2012015）；Hebei Province Department of Platform Project （13967502D）.

CHEN Ya-heng， E-mail： chenyaheng@126.com.

8 July， 2015； Accepted 22 December， 2015.

F301.21

A

1000-0275（2016）02-0221-09

10.13872/j.1000-0275.2016.0019

河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目（Y2012015）；河北省科技廳平臺(tái)項(xiàng)目（13967502D）。

陳青鋒（1990-），男，黑龍江穆棱人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥恋刭Y源利用，E-mail： 15133229056@163.com；

陳亞恒（1973-），男，河北順平人，博士，教授，主要從事土地整理、土地評(píng)價(jià)、土地規(guī)劃等方面的研究和教學(xué)工作，E-mail：chenyaheng@126.com。

2015-07-08，接受日期：2015-12-22