中國耕地質量評價和監(jiān)測研究進展與展望

李河

摘要?采用文獻綜合法和總結歸納法對相關文獻進行梳理，總結近年來耕地質量評價和監(jiān)測取得的成果，尤其是監(jiān)測點布設和質量評價方法方面的成果。耕地質量評價的時間尺度、空間尺度和耕地質量監(jiān)測的空間尺度研究不足;監(jiān)測和評價指標體系還不完善;耕地質量保護研究缺乏提升機制研究。未來研究應以耕地質量的全方位監(jiān)測、多功能評價和質量保護提升機制等為重點;以耕地質量管理與保護為目的，對耕地質量評價與監(jiān)測研究的內(nèi)在聯(lián)系進行綜合研究;加強GIS技術與RS技術在耕地質量研究中的應用，并促進各學科與耕地質量監(jiān)測評價研究的相互融合，以耕地質量評價和監(jiān)測的研究成果為耕地質量保護提供決策依據(jù)。

關鍵詞?耕地質量;評價;監(jiān)測;中國

中圖分類號?F301文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0014-03

耕地質量是耕地自然環(huán)境、經(jīng)濟狀況和利用程度的綜合體現(xiàn)，主要表現(xiàn)為耕地農(nóng)產(chǎn)品質與量的可持續(xù)產(chǎn)出能力。隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展，耕地占優(yōu)補劣、污染以及不合理利用現(xiàn)象日益突出，導致耕地質量嚴重退化[1]，該問題在中國尤為嚴重。耕地質量的低下和退化造成耕地產(chǎn)出能力的降低和食品質量安全問題，已嚴重阻礙社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，耕地質量的保護迫在眉睫。在此背景下，中國實行了最為嚴格的耕地保護制度，并對耕地質量的退化進行積極的防治。耕地質量的科學評價是實現(xiàn)耕地質量保護的重要依據(jù)，耕地質量監(jiān)測為耕地質量管理提供連續(xù)可靠的數(shù)據(jù)，因此，通過對相關文獻的歸納分析，闡述耕地質量評價監(jiān)測的研究動態(tài)，提出未來的研究方向和重點，以期促進耕地質量保護與管理工作。

1?耕地質量的內(nèi)涵

耕地質量研究應當建立在對耕地質量概念充分認識的基礎上，概念和內(nèi)涵的理解有助于研究者從耕地質量新的角度和方向進行探索，尤其對耕地質量評價、監(jiān)測指標體系的建立具有重要指導作用。耕地質量的內(nèi)涵可分為耕地質量的多效益內(nèi)涵和多屬性內(nèi)涵2個方面。

1.1?耕地質量多效益內(nèi)涵

隨著研究的不斷深入，耕地質量不再是經(jīng)濟效益的單一概念，而是耕地經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益等多效益的綜合內(nèi)涵。①耕地的經(jīng)濟效益。耕地是人類賴以生存的基礎，是不可替代的重要資源[2]。在生產(chǎn)資料投入和人工管理下便能產(chǎn)生經(jīng)濟效益，經(jīng)濟效益的大小則取決于耕地質量、糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)[3]。②耕地的生態(tài)效益。耕地生態(tài)系統(tǒng)是地球生態(tài)系統(tǒng)中的重要部分，耕地的質量和耕地生態(tài)具有重要聯(lián)系，耕地質量的提升有助于耕地調(diào)節(jié)微氣候、涵養(yǎng)水源、處理廢物和保護生物多樣性等生態(tài)服務功能的發(fā)揮[4]。③耕地的社會效益。中國農(nóng)村勞動力數(shù)量龐大，耕地對農(nóng)村勞動力人口具有一定的社會保障功能，耕地的糧食綜合生產(chǎn)能力又保障了國家糧食安全，促進了社會的穩(wěn)定和發(fā)展[5]。耕地質量保護產(chǎn)生的生態(tài)效益和社會效益具有明顯的正外部性特征，但耕地質量保護的主要主體——農(nóng)戶卻并未得到合理補償，在一定程度上造成農(nóng)戶耕地保護的積極性受挫，耕地退化日趨嚴重。

1.2?耕地質量的多屬性內(nèi)涵

雖然不同學者從不同角度闡述了耕地質量的不同屬性，但可歸結為4類：①自然屬性，主要由耕地的自然環(huán)境決定，是耕地的土壤肥力、氣候、坡度、坡向等諸多因素的綜合表現(xiàn)[6]。近年來，隨著耕地污染的不斷加劇，學者們也將重金屬污染、農(nóng)藥污染[7]等考慮到耕地質量自然屬性范圍內(nèi)。②經(jīng)濟屬性，主要包括耕地的位置、耕地投入產(chǎn)出等因素，耕地質量表現(xiàn)為耕地環(huán)境狀況的優(yōu)劣和產(chǎn)出能力的高低，可分為耕地本底質量、健康質量和經(jīng)濟質量[8]，其耕地質量應當以自然因素為基礎，并充分考慮區(qū)位條件、勞動投入和機械化程度等經(jīng)濟屬性[9]。③管理屬性，耕地質量不僅包括耕地質量的自然和經(jīng)濟屬性，還包括耕地質量的管理屬性[10]，耕地質量管理主要有耕地的利用方式、勞動力投入和農(nóng)業(yè)科技普及[11]等具體方面，其對耕地質量同樣具有影響作用。④生態(tài)屬性，耕地質量是耕地自然因素、社會經(jīng)濟因素和生態(tài)因素的綜合體[12]，耕地質量保護需要兼顧周圍環(huán)境的生態(tài)多樣性、病蟲害及水資源等生態(tài)屬性。

2?耕地質量的評價

耕地質量評價是耕地質量保護的重要內(nèi)容，需綜合考慮耕地的自然條件、經(jīng)濟條件和農(nóng)戶利用行為等因素，科學的評價是實現(xiàn)耕地質量差異化保護和管理的基礎。

2.1?耕地質量評價的時間與空間尺度

在時間尺度上，耕地質量評價研究可分為時間截面評價和時間序列評價研究。從時間截面的質量評價中雖然可以清楚地了解耕地質量的狀態(tài)，但是卻不能掌握耕地質量變化的趨勢，也不能找出影響耕地質量變化的影響因素?；谕恋卣砗湍苤道碚揫13]的時間序列耕地質量評價[14]研究耕地質量的變化趨勢，但關于整體評價研究較少，發(fā)展不足。隨著耕地質量理論發(fā)展，GIS、RS等技術的進步和數(shù)據(jù)庫的積累，時間序列的耕地質量評價研究成為未來研究的重點。

在空間尺度上，按行政單元劃分的耕地質量評價主要分為國家、省、市、縣級研究尺度。不同的研究尺度為所對應的空間提供了決策依據(jù)，整體空間尺度上的耕地質量評價研究較多[15]，成為研究的主流趨勢。但省級及以上研究尺度的耕地質量評價研究較少，其容易忽視地方質量的差異性，研究結果也被研究者懷疑。缺乏大尺度的耕地質量評價研究就無法掌握耕地質量的總體水平和趨勢，因此要加強國家、省、市和縣級研究尺度的并進。

2.2?耕地質量評價的研究層面

從研究層面上分類，耕地質量評價研究可分為宏觀評價和微觀評價。宏觀評價主要從宏觀上分析耕地質量的狀況，微觀研究則從農(nóng)戶微觀角度研究農(nóng)戶的行為對耕地質量的影響，并以此進行微觀上的耕地質量評價研究。

2.2.1?宏觀評價研究。

在研究方法上，宏觀評價的研究方法主要有專家經(jīng)驗法、模糊數(shù)學法、層次分析法、灰色關聯(lián)度、聚類分析模型和NORM等。BIO-NORM法則基于耕地單產(chǎn)的方法，結合耕地的實際產(chǎn)出情況，評價結果顯得較為科學合理[16]。目前，耕地質量評價主要以量化分析為主，評價方法也逐漸由簡單向復雜的數(shù)學模型轉變，研究結果更加準確客觀。但是現(xiàn)有的方法在大尺度研究中容易忽視耕地質量的地方差異，研究結果脫離客觀實際。隨著GIS和RS技術的不斷發(fā)展，其在耕地質量評價上得到廣泛的應用。GIS、RS和數(shù)學模型的綜合運用[17]克服了傳統(tǒng)耕地質量評價的局限性，為耕地質量的評價提供了一種簡單、準確的方法。

評價指標體系上，根據(jù)不同的屬性評價則耕地質量的評價指標體系不同。對耕地質量自然屬性的評價主要包括耕地中土壤重金屬污染程度評價[18]、土壤肥力的評價和土壤污染程度的質量評價[19];對耕地質量自然和經(jīng)濟屬性的綜合評價研究，則需要在自然屬性指標的基礎上加入道路通達度、灌溉保證率[20]、灌溉水源和排水條件[21]等經(jīng)濟指標;馬立軍等[22]對耕地質量的經(jīng)濟和生態(tài)安全進行評價，在經(jīng)濟屬性指標的基礎上加入單位面積化肥、農(nóng)藥使用量等生態(tài)安全指標。在可持續(xù)發(fā)展的理念下，耕地質量應涉及自然、經(jīng)濟、社會和生態(tài)等諸多屬性的指標，而這些指標的綜合評價也成為耕地質量評價的主流趨勢。

2.2.2?微觀評價研究。

微觀評價研究認為現(xiàn)行的耕地質量評價普遍缺乏“耕地—農(nóng)戶”這一核心關系[23]，因為耕地質量不僅受到耕地自然屬性的影響，還受農(nóng)戶行為（如投入水平、管理方式、種植模式等）的制約[24]。孔祥斌等[25]基于農(nóng)戶的耕地利用行為理論和“壓力—狀態(tài)—效應—響應”模型構建了耕地質量評價指標體系;李濤等[26]基于農(nóng)戶決策行為對耕地質量評價的指標體系和研究方法進行探討和研究。基于農(nóng)戶行為的微觀調(diào)查和宏觀數(shù)據(jù)相結合的評價方法，不僅利用耕地自然、社會、經(jīng)濟屬性，還結合農(nóng)戶的利用行為，為耕地質量評價提供一種新的思路，是未來耕地質量評價的新研究方向，但是目前關于此類研究較少，對評價指標和評價方法尚需進一步研究和探討。

3?耕地質量的監(jiān)測

耕地質量監(jiān)測是掌握耕地質量變化狀況的必要手段，能為耕地質量保護工作提供連續(xù)的數(shù)據(jù)，加強對耕地質量的實時管理，這對耕地質量保護反饋機制的建立具有重要意義。耕地質量的監(jiān)測研究主要包括耕地質量監(jiān)測點布設和監(jiān)測指標體系的建立。

3.1?耕地質量監(jiān)測點的布設

耕地質量監(jiān)測點的合理布設是耕地質量科學監(jiān)測的基礎，從監(jiān)測的研究尺度上講，耕地質量監(jiān)測研究主要分為國家級、省級和市縣級。郭力娜等[27]基于農(nóng)用地自然等別質量探討冀、豫、鄂3省的耕地質量監(jiān)測帶的布設;孫亞彬等[28]基于潛力指數(shù)研究縣域耕地質量監(jiān)測樣點布設;劉毅等[29]以西部生態(tài)脆弱區(qū)為研究對象，探討耕地質量基準監(jiān)測縣和突變監(jiān)測縣的選取方法。目前，以市縣級研究為主，而關于國家和省級監(jiān)測的研究較少，未來研究應當加強省級和國家級尺度的研究，逐步建立國家、省級和市縣級的分級布控體系。

目前，監(jiān)測點的布設方法可大致分為3類。第一，網(wǎng)格布點法。其主要是應用ArcGIS軟件在地圖上繪制覆蓋研究區(qū)域的方格網(wǎng)，并結合一定的數(shù)學模型進行網(wǎng)格布點?？紤]到空間樣點的相關性，大多數(shù)研究方法和地統(tǒng)計學相結合，如克里格法和Kriging插值法[30]，祝錦霞等[31]應用半方差函數(shù)分析耕地質量的變異情況，將變異函數(shù)的滯后距離作為網(wǎng)格布點的網(wǎng)格間距，以此為基礎進行監(jiān)測點的布設。第二，空間抽樣法?？臻g抽樣基于地理學第一定律的理論成果，以地理空間分布的區(qū)域為抽樣對象。宋艷華等[32]依據(jù)耕地質量及其影響因素進行空間分層，在各控制區(qū)內(nèi)采用空間隨機法布設監(jiān)測樣點。楊建宇等[33]在分析影響耕地質量監(jiān)測主要因素后，利用包含概率柵格的圖層進行空間平衡法隨機抽樣。其他的抽樣方式還有系統(tǒng)分層抽樣、系統(tǒng)等距抽樣、等別分層抽樣、簡單隨機抽樣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)分層抽樣和網(wǎng)格法抽樣等[34]。第三，定性與定量相結合。張玉臻等[35]運用地統(tǒng)計學方法確定監(jiān)測樣地數(shù)量，在此基礎上為各監(jiān)測區(qū)分配監(jiān)測數(shù)目，按一定的原則人為選擇監(jiān)測樣地。馬建輝[36]運用數(shù)學模型確定監(jiān)測點的初步位置，根據(jù)耕地質量變化的影響因素和實際經(jīng)驗對監(jiān)測點的位置進行調(diào)整。

監(jiān)測點布設方法的研究充分考慮了樣點空間的相關性，促進地理學、統(tǒng)計學等學科融合和GIS技術的應用，研究取得一定的成果，但是基于網(wǎng)格布點和空間抽樣的方法完全依賴于數(shù)學模型還需人工優(yōu)化。

3.2?耕地質量的監(jiān)測指標體系

借鑒美國國家資源清單計劃、加拿大土壤質量監(jiān)測體系、歐盟土壤環(huán)境評價監(jiān)測項目等監(jiān)測體系[37]，學者們對耕地質量監(jiān)測體系進行初步探索。耕地監(jiān)測體系應當在耕地內(nèi)涵與耕地質量屬性等理論分析的基礎上，充分利用耕地的自然因素、經(jīng)濟因素和生態(tài)因素等指標反映耕地質量狀況。

耕地質量的同一屬性具有多個不同的指標，相近的指標又具有一定的相關性，因此指標的選取要確保之間的獨立性。王佳寧等[38]運用相關性分析法來確定監(jiān)測指標體系，以達到節(jié)約成本和提高監(jiān)測效率的目的;劉霈珈等[39]運用因素整合分析法整合農(nóng)用地分等與土地質量地球化學評估的數(shù)據(jù)指標建立監(jiān)測指標體系。耕地質量監(jiān)測體系的建立除了要滿足耕地質量評價和耕地分等定級的需要，還要反映耕地的生態(tài)質量狀況，關注人類環(huán)境安全與健康狀況。

不同屬性的指標監(jiān)測周期不同，根據(jù)監(jiān)測指標對耕地質量影響的時間長短劃分具體指標的監(jiān)測周期。自然因素中的指標一般對耕地質量影響緩慢，可將監(jiān)測周期放寬到每5年1次，對社會經(jīng)濟因素和環(huán)境因素的指標則為每年1次[40]，另外對發(fā)生自然災害、土地綜合整治、開發(fā)和建設的耕地應當進行實時監(jiān)測。

4?結論與展望

耕地質量的評價為監(jiān)測點布設的綜合屬性分區(qū)提供基礎，評價指標體系也為監(jiān)測指標體系的建立提供了參考依據(jù)，兩者研究相互促進，同時致力于耕地質量的保護工作。

在耕地質量評價上，耕地質量屬性逐漸多元化，評價方法也開始由簡單定性評價向更高級的數(shù)學模型轉變，基于微觀和宏觀相結合的研究方法，為耕地質量的評價提供了新的思路。在時間尺度上，隨著未來GIS和RS等技術的發(fā)展，耕地質量的時間序列評價是一個新的方向。

在耕地質量監(jiān)測上，現(xiàn)有的研究大多集中于監(jiān)測點布設，布設方法逐步由人為布設向基于統(tǒng)計學和地理學的布設方法轉變，方法呈現(xiàn)多元化的發(fā)展。未來應結合耕地質量評價的指標形成指標體系和監(jiān)測周期等完整的監(jiān)測體系。耕地質量監(jiān)測點布設涉及統(tǒng)計學、地球化學和地理學等多個學科，應加強各學科的交叉研究，使監(jiān)測更加方便，結果更加準確。最后耕地質量的研究應當以質量提升為目的，未來在耕地質量評價和監(jiān)測的基礎上如何實現(xiàn)耕地質量的保護和管理工作，將會是重要的研究領域。

參考文獻

[1] 陳印軍，王晉臣，肖碧林，等.我國耕地質量變化態(tài)勢分析[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2011，32（2）：1-5.

[2] 李傳林，吳家華，王永邦，等.改善耕地質量，促農(nóng)業(yè)綠色升級[J].農(nóng)業(yè)工程技術，2016（2）：41.

[3] 吳業(yè)，楊桂山，萬榮榮.耕地變化與社會經(jīng)濟發(fā)展關系研究進展[J].地理科學進展，2008，27（1）：90-98.

[4] 牛海鵬，張安錄.耕地利用生態(tài)社會效益測算方法及其應用[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26（5）：316-323.

[5] 王靜，黃曉宇，鄭振源，等.提高耕地質量對保障糧食安全更為重要[J].中國土地科學，2011，25（5）：35-38.

[6] 郭旭東，邱揚，連綱，等.基于PSR框架的土地質量指標體系研究進展與展望[J].地理科學進展，2003，22（5）：479-489.

[7] 秦子，閆慶華，凱迪日耶·買合蘇木.合作社內(nèi)部農(nóng)戶化肥和農(nóng)藥施用行為影響因素分析：以新疆阿圖什市林果業(yè)為例[J].農(nóng)業(yè)展望，2015（11）：56-60.

[8] 李丹，劉友兆，李治國.耕地質量動態(tài)變化實證研究：以江蘇省金壇市為例[J].中國國土資源經(jīng)濟，2004，17（6）：22-25.

[9] 吳群.耕地質量、等級與價格芻議[J].山東省農(nóng)業(yè)管理干部學院學報，2002，18（1）：73-74，76.

[10] 單美，王訓.我國耕地質量研究進展[J].泰山學院學報，2011，33（6）：110-116.

[11] 沈仁芳，陳美軍，孔祥斌，等.耕地質量的概念和評價與管理對策[J].土壤學報，2012，49（6）：1210-1217.

[12] 陶曉明.我國耕地質量評價研究評述與思考[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2015，26（6）：12-15.

[13] 侯現(xiàn)慧，王占岐，楊俊.富硒區(qū)耕地質量評價及利用分區(qū)研究：以福建省三元區(qū)為例[J].資源科學，2015，37（7）：1367-1375.

[14] 林華，李瑞華.基于能值理論的耕地質量評價研究：以河南省為例[J].資源與產(chǎn)業(yè)，2012，14（5）：123-129.

[15] 付國珍，擺萬奇.耕地質量評價研究進展及發(fā)展趨勢[J].資源科學，2015，37（2）：226-236.

[16] 于東升，張廣星，張忠啟，等.BIO-NORM與NORM耕地質量評價方法對比研究[J].土壤學報，2011，48（2）：238-245.

[17] 趙建軍，張洪巖，王野喬，等.基于AHP和GIS的省級耕地質量評價研究：以吉林省為例[J].土壤通報，2012，43（1）：70-75.

[18] 肖思思，黃賢金，彭補拙，等.經(jīng)濟發(fā)達縣域耕地土壤重金屬污染評價及其影響因素分析：以江蘇省昆山市為例[J].長江流域資源與環(huán)境，2007，16（5）：674-679.

[19] 舒英格，何騰兵，劉元生，等.喀斯特山區(qū)旱耕地土壤環(huán)境質量評價：以貴陽市烏當區(qū)為例[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（3）：1100-1106.

[20] 袁秀杰，趙庚星，朱雪欣.平原和丘陵區(qū)耕地地力評價及其指標體系銜接研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2008，24（7）：65-71.

[21] 徐康，金曉斌，吳定國，等.基于農(nóng)用地分等修正的土地整治項目耕地質量評價[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2015，31（7）：247-255.

[22] 馬立軍，陳召亞，楊哲.基于生態(tài)安全的耕地質量安全評價：以河北省盧龍縣為例[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2016，44（3）：358-363.

[23] 孔祥斌，劉靈偉，秦靜，等.基于農(nóng)戶行為的耕地質量評價指標體系構建的理論與方法[J].地理科學進展，2007，26（4）：75-85.

[24] 張貞，魏朝富，李萍，等.四川盆地丘陵區(qū)農(nóng)戶行為對耕地質量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25（4）：230-236.

[25] 孔祥斌，劉靈偉，秦靜.基于農(nóng)戶土地利用行為的北京大興區(qū)耕地質量評價[J].地理學報，2008，63（8）：856-868.

[26] 李濤，孔祥斌，梁穎，等.基于農(nóng)戶決策行為的耕地質量評價理論與方法構建[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2010，15（3）：101-107.

[27] 郭力娜，張鳳榮，馬仁會，等.基于標準樣地的國家級農(nóng)用地等別質量監(jiān)測點設置方法探討：以冀豫鄂三省為例[J].資源科學，2009，31（11）：1957-1966.

[28] 孫亞彬，吳克寧，胡曉濤，等.基于潛力指數(shù)組合的耕地質量等級監(jiān)測布點方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29（4）：245-254.

[29] 劉毅，高尚，劉希霖，等.西部地區(qū)耕地質量監(jiān)測縣選取方法的研究[J].資源科學，2013，35（11）：2248-2254.

[30] 莊雅婷，陳訓爭，范勝龍，等.基于Kriging插值的高效耕地質量監(jiān)測點布設方式研究：以建甌市為例[J].亞熱帶水土保持，2013，25（2）：17-22.

[31] 祝錦霞，徐保根，章琳云.基于半方差函數(shù)與等別的耕地質量監(jiān)測樣點優(yōu)化布設方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2015，31（19）：254-261.

[32] 宋艷華，毛含冰，王令超，等.基于控制區(qū)空間變異性的耕地質量監(jiān)測樣點布控方法[J].地域研究與開發(fā)，2014，33（6）：131-136.

[33] 楊建宇，岳彥利，宋海榮，等.基于空間平衡法的縣域耕地質量監(jiān)測布樣方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2015，31（24）：274-280.

[34] 殷守強，王鑫，賀文龍，等.耕地質量監(jiān)測中不同抽樣方法的精度比較：以河北省黃驊市為例[J].資源科學，2016，38（11）：2049-2057.

[35] 張玉臻，孔祥斌，劉炎，等.基于標準樣地的省級耕地質量監(jiān)測樣地布設方法：以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例[J].資源科學，2016，38（11）：2037-2048.

[36] 馬建輝.基于變異函數(shù)和等別類型的耕地質量監(jiān)測樣點布設研究[J].世界農(nóng)業(yè)，2015（5）：111-116.

[37] 蔡鷺斌，孔祥斌，段建南，等.國外經(jīng)驗對中國耕地質量監(jiān)測布點的啟示[J].中國農(nóng)學通報，2014，30（14）：192-197.

[38] 王佳寧，孔祥斌，張青璞，等.基于農(nóng)用地分等的縣級耕地質量等級監(jiān)測指標選取方法：以內(nèi)蒙古達拉特旗為例[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2015，20（3）：175-187.

[39] 劉霈珈，吳克寧，趙華甫.基于農(nóng)用地分等與土地質量地球化學評估的耕地質量監(jiān)測類型研究[J].資源科學，2015，37（1）：37-44.

[40] 梁曉晴，段建南，周青青.耕地質量監(jiān)測指標體系研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2014（5）：13-16.