陽泉市郊區(qū)耕地生產(chǎn)潛力提升策略研究

張曉雯 安祥生 李豪

摘要 [目的]對陽泉市郊區(qū)耕地生產(chǎn)潛力進行測算，分析當前耕地生產(chǎn)短板，提出相應(yīng)提升策略。[方法]通過建立耕地生產(chǎn)潛力階乘修正模型，逐級訂正，以氣候因子為主，結(jié)合土地因素，將耕地生產(chǎn)潛力劃分為4個層面進行測算。[結(jié)果]全區(qū)土壤生產(chǎn)潛力以高于18 000 kg/hm2為主，生產(chǎn)潛力短板主要在于水分因素。[結(jié)論]陽泉市郊區(qū)耕地生產(chǎn)主要限制性因素可以總結(jié)為水資源狀況、土地條件、土壤條件、災(zāi)害以及人為管理5個因素，針對于此，潛力提升可以從自然生產(chǎn)力與管理生產(chǎn)力兩方面進行。

關(guān)鍵詞 耕地生產(chǎn)潛力;階乘修正模型;耕地質(zhì)量提升策略;陽泉市郊區(qū)

Abstract [Objective]This paper calculated the production potential of farmland in the suburb of Yangquan， analyzed the current short production of cultivated land， and put forward corresponding promotion strategies. [Method]Through the establishment of the factorial correction model of cultivated land production potential， step by step revision， mainly based on climate factors， combined with land factors， the cultivated land production potential was divided into four levels to calculate.[Result]The soil production potential of the whole area was higher than that of 18 000 kg/hm2， and the deficiency of production potential was mainly due to the water factor.[Conclusion]The main restrictive factors of cultivated land production in the suburbs of Yangquan can be summarized as five factors： water resources， land conditions， soil conditions， disasters and manmade management. In view of this， the improvement of potential can be carried out from two aspects： natural productivity and management productivity.

Key words Cultivated land productive potential;Factorial correction model; Quality improvement strategy of cultivated land;Suburb district of Yangquan City

耕地是人類得以生存和發(fā)展最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，如何合理有效地利用、保護、管理耕地資源，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，保障國家糧食安全，是我國長期面臨的重大課題，而工礦城市所面臨的挑戰(zhàn)更為嚴峻[1]。陽泉市郊區(qū)作為一個典型的工礦城市近郊，工礦企業(yè)集中、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比較發(fā)達的，有著豐富的礦產(chǎn)資源。但由于礦產(chǎn)資源的無序開采及城市不斷擴張的要求，導(dǎo)致耕地數(shù)目減少，同時水資源匱乏這一先天不足造就其耕地情況始終不容樂觀。為了保證耕地的可持續(xù)發(fā)展，國家提出占補平衡制度，隨著制度的不斷完善，已從單純的重視轉(zhuǎn)變?yōu)閷τ诟財?shù)量、質(zhì)量及生態(tài)“三位一體”的保護階段，在此背景下，對于現(xiàn)有耕地質(zhì)量的提升成為一種行之有效的途徑[2-3]。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力研究是測算土地人口承載力的基礎(chǔ)，以揭示耕地自身條件、環(huán)境條件與農(nóng)作物產(chǎn)量的相互作用機制[4]。筆者通過量化的方式來了解陽泉市郊區(qū)耕地生產(chǎn)提升潛力，并根據(jù)其結(jié)果提出相應(yīng)的提升策略，為區(qū)域土地、環(huán)境、人口的研究及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人口布局提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陽泉市郊區(qū)地處山西省東部、太行山中段，全區(qū)總面積62 701 hm2，呈現(xiàn)出西北高、東南低，中部丘陵起伏的地勢狀況，海拔在628.0～1 495.2 m，氣候溫和，四季分明。陽泉市郊區(qū)屬水資源貧乏地區(qū)，水資源破壞嚴重，主要自然災(zāi)害為旱災(zāi)，尤以春旱為主，指定作物為春玉米。

春玉米為喜溫、喜光的短日照作物，且需水較多，影響其生長發(fā)育的最低溫度為10 ℃，生育期不同品種要求≥10 ℃的活動積溫在2 500～3 000 ℃·d、耗水量大約500 mm左右，可在多種土壤上種植，生育期一般為4月中下旬至9月中下旬[5-6]。

根據(jù)2017年土地利用變更數(shù)據(jù)，全區(qū)土地面積62 701 hm2，其中，耕地面積10 652 hm2，其中絕大部分為旱地;以耕地質(zhì)量來說，陽泉市郊區(qū)耕地涉及國家自然等別9等、10等、11等及12等地，以10等地為主。

2 耕地生產(chǎn)潛力階乘修正模型

影響耕地生產(chǎn)潛力的因素有很多，該研究主要以氣候因素為主，同時參考耕地土壤條件建立耕地生產(chǎn)潛力階乘修正模型。該研究建立的模型共包含4個層次以代表不同的生產(chǎn)潛力水平，由高到低分別為光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力、氣候生產(chǎn)潛力與土壤生產(chǎn)潛力[7]。前3個層次只考慮氣候因素對耕地生產(chǎn)力的影響，從光照、熱量和水分這3個植物生長所必須的因素進行層層修正，其中光合生產(chǎn)潛力代表生產(chǎn)潛力的最高水平，即只考慮太陽輻射的影響下，耕地的最大生產(chǎn)力;在光合生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上，加以考慮溫度得出光溫生產(chǎn)潛力，加之降水因素得出氣候生產(chǎn)潛力，作為下一步土壤因素修正的基礎(chǔ)[8-11]。在氣候生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上，參考耕地本底，利用土壤有效系數(shù)（表1）進行修正，得出土壤生產(chǎn)潛力[11]，最終結(jié)果與當前耕地實際生產(chǎn)潛力，即作物實際單產(chǎn)進行比較。此次研究耕地生產(chǎn)潛力階乘修正模型詳見表2。

3 陽泉市郊區(qū)耕地生產(chǎn)潛力測算

光合生產(chǎn)潛力是植物在太陽輻射利用率最高情況下的農(nóng)作物產(chǎn)量的理論最大值，主要由生長季內(nèi)作物所吸收的太陽總輻射所決定，太陽輻射因地區(qū)而異[11]，最終得出陽泉市郊區(qū)光合生產(chǎn)潛力共分為兩區(qū)：37°N區(qū)域為35 544.37 kg/hm2，38°N區(qū)域為35 464.60 kg/hm2。光溫生產(chǎn)潛力是灌溉農(nóng)田產(chǎn)量的上限，由熱量資源條件進行修正，在光合生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上得出37°N區(qū)、38°N區(qū)光溫生產(chǎn)潛力分別為32 937.8、32 873.87 kg/hm2。基于對水分條件的修正得出氣候生產(chǎn)潛力，氣候生產(chǎn)潛力是旱作農(nóng)田產(chǎn)量的上限，陽泉市郊區(qū)缺乏灌溉條件，全區(qū)98.34%為旱地，因此該研究只考慮春玉米的非灌溉條件。最終得出陽泉市郊區(qū)氣候生產(chǎn)潛力分為4級，其值分別為 20 546.17、20 586.16、21 915.91、21 958.57 kg/hm2。

考慮到土壤有機質(zhì)含量、表層土壤質(zhì)地、地形坡度、有效土層厚度及土地塌陷情況對于農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，在氣候生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)上加以土壤因子修正最終得出土壤生產(chǎn)潛力。經(jīng)測算，全區(qū)耕地地塊土壤生產(chǎn)潛力主要集中于17 500～19 000 kg/hm2，其中以18 000～19 000 kg/hm2分布最為廣泛，占全區(qū)耕地面積的62.41%;按鄉(xiāng)鎮(zhèn)來看，除開發(fā)區(qū)耕地土壤生產(chǎn)潛力主要為小于17 500 kg/hm2外，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)均主要以18 000～19 000 kg/hm2為主，具體分布情況見表3。

造成氣候生產(chǎn)潛力與土壤生產(chǎn)潛力差距的主要是由于水分因素的作用下形成，由此可以看出就耕地質(zhì)量提升潛力而言，水分條件可以被視為一個重要提升因素，全區(qū)的提升潛力整體較大。土壤生產(chǎn)潛力是自然條件下農(nóng)作物產(chǎn)量的最高上限，經(jīng)過實地調(diào)查，得出與春玉米實際單產(chǎn)相比陽泉市郊區(qū)土壤生產(chǎn)潛力明顯要高出很多，且不同地區(qū)的耕地生產(chǎn)提升潛力也不同。從圖1可以明顯看出，耕地生產(chǎn)提升潛力高的區(qū)域集中于陽泉市郊區(qū)西部的舊街鄉(xiāng)與平坦鎮(zhèn)，東部地區(qū)較西部地區(qū)明顯要低，但在西南舁鄉(xiāng)、河底鎮(zhèn)與蔭營鎮(zhèn)中部的提升潛力亦明顯較高。

4 陽泉市郊區(qū)耕地質(zhì)量提升的關(guān)鍵因素與措施

4.1 關(guān)鍵因素

耕地質(zhì)量是由耕地的自然因素與人為管理狀況共同作用下決定的，具體表現(xiàn)為耕地生產(chǎn)能力的高低、耕地環(huán)境狀況優(yōu)劣以及耕地產(chǎn)品質(zhì)量的高低[12]。光照、氣溫以及水分被廣泛認為是影響耕地最重要的三大氣候因素，根據(jù)以上計算可發(fā)現(xiàn)，光照和氣溫并不是影響陽泉市郊區(qū)的最主要因素，針對相關(guān)生產(chǎn)潛力與耕地生產(chǎn)提升潛力的計算，可以得出影響陽泉市耕地質(zhì)量的因素主要涉及以下幾個方面。

4.1.1 水資源狀況。

陽泉市郊區(qū)作為一個資源型缺水地區(qū)，水資源較為匱乏，降水量少且蒸發(fā)量大，區(qū)內(nèi)河流以桃河、溫河2條季節(jié)性河流為主，缺乏灌溉條件，因此對于陽泉市郊區(qū)而言水資源是影響耕地質(zhì)量的一個重要因素。經(jīng)過生產(chǎn)潛力的計算也可以看出，單純考慮光照與氣溫的情況下，陽泉市郊區(qū)可達到一年兩熟，而經(jīng)過水分條件的修正，生產(chǎn)潛力明顯下降，可見水資源確實是制約陽泉市郊區(qū)春玉米產(chǎn)量的一個關(guān)鍵性因素。

4.1.2 土地條件。

土地條件也可以被稱為地形地貌條件，陽泉市郊區(qū)地勢起伏明顯，屬于低山丘陵區(qū)，坡度、高程等地形地貌因素對耕地影響十分明顯，尤其對于現(xiàn)代化規(guī)模農(nóng)業(yè)的建設(shè)，土地條件是制約農(nóng)業(yè)精準化、機械化的一個極為重要的因素。

4.1.3 土壤條件。

土壤是構(gòu)成土地的核心自然要素，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[13]。陽泉市郊區(qū)地處太行山區(qū)，巖石山廣布，土層極薄。土壤作為植物生長的溫床，為其生長提供了所需養(yǎng)分，因此土壤條件的好壞很大程度上影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量，具體包括表層土壤質(zhì)地、有效土層厚度、土壤有機質(zhì)含量等因素。

4.1.4 災(zāi)害發(fā)生。

除了以上耕地本底特性外，一些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生也會影響春玉米當年的產(chǎn)量。山西省自然條件復(fù)雜多樣，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，自然災(zāi)害頻繁，由自然災(zāi)害引起的水土變化，影響了土壤的形成與發(fā)育，進而使耕地質(zhì)量下降。此外，陽泉市郊區(qū)作為一個典型的工礦城市近郊，常年的采礦工業(yè)一定程度上影響到耕地質(zhì)量，水土流失與采煤沉陷表現(xiàn)尤為明顯。

4.1.5 人為管理因素。

除了以上自然條件的影響外，土地作為人類的主要活動場所和重要的自然資源，受人類的影響也很大[1]。隨著科技的進步與社會的發(fā)展，人類對耕地的影響越發(fā)明顯，尤其是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)日趨發(fā)展的今天，如種子、農(nóng)藥化肥、種植條件與灌溉條件均對耕地質(zhì)量有較大的影響。

4.2 措施

4.2.1 自然生產(chǎn)力方面。

4.2.1.1 水分條件。關(guān)于水分條件可以從多方面進行，包括引水、保水與節(jié)水。引水方面可采用黃河水等外來水資源以提升當?shù)厮Y源量;另一方面就是保持農(nóng)作物水分減少其蒸發(fā)，對此可以發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植，如大棚種植、地面覆蓋地膜等方式進行保水;在節(jié)水方面可以引進農(nóng)田水利資源配置技術(shù)，加強水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如集水水窖等，中、小、微型工程并舉，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，為農(nóng)作物的生長提供基礎(chǔ)灌溉條件，擺脫過去單純靠天吃飯的模式。

4.2.1.2 土地及土壤條件。①采取土地流轉(zhuǎn)模式，進行耕地集約化管理，規(guī)?；?、機械化種植，建立合作社與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，實施農(nóng)用地所有權(quán)、承包權(quán)、經(jīng)營權(quán)分置模式，充分配套種植前、種植時、收獲后的技術(shù)支持與服務(wù)，以達到向土地資源優(yōu)化配置與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)種植的逐步過渡轉(zhuǎn)化。②采取土地整治的方式，如土地平整、填土造地、耕作層剝離再利用、土地復(fù)墾等技術(shù)，從而降低耕地坡度，提高土層厚度。

4.2.1.3 災(zāi)害治理。

加強農(nóng)田防護工程建設(shè)，結(jié)合土地整治實際情況，注意災(zāi)害治理，布置必要的農(nóng)田防控水土流失與煤炭塌陷等農(nóng)田基本防護措施，已達到優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)景觀與維護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)安全并重的目標。

4.2.2 管理生產(chǎn)力方面。

4.2.2.1 合理定位。目前，針對陽泉市郊區(qū)的農(nóng)業(yè)建設(shè)目標為城郊型農(nóng)業(yè)，發(fā)展大棚蔬菜水果種植及養(yǎng)殖業(yè)等城郊型農(nóng)業(yè)，趨向于設(shè)施化與集約化種植。

4.2.2.2 合理種植。①選取良種。選取適宜陽泉市郊區(qū)的高產(chǎn)良種進行種植，如春玉米可采用裕豐201、吉農(nóng)大778、華農(nóng)887、正成018、聯(lián)創(chuàng)808、金島99、A1589、豫禾601、爍源558等。②合理密植。依據(jù)當?shù)鬲毺氐臍夂驐l件、土壤條件、生產(chǎn)條件及種植物的品種特性來確定最佳的春玉米種植密度。③合理施肥。通?？磥恚礁弋a(chǎn)量水平的農(nóng)作物需要吸收的肥量也越多，具體而言，生育期、高稈品種、種植密度、土壤肥力都是影響農(nóng)作物吸肥量的重要因素，應(yīng)因地、因種合理有效地進行施肥[14]。④合理灌溉。采取滴灌等精準灌溉方式。

4.2.2.3 科學(xué)管理。①資源整合。采用土地流轉(zhuǎn)的方式將零散土地進行集中種植與管理，為規(guī)模化、機械化與集約化種植土地資源與管理奠定基礎(chǔ)。②加大投入。包括資金、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及相關(guān)技術(shù)人員的投入，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)提供資金與技術(shù)的雙支柱。③提高服務(wù)。加強農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，可從產(chǎn)前良種選擇，種植密度指導(dǎo);產(chǎn)中合理施肥，精準灌溉;產(chǎn)后收割與銷售等方面進行，具體可采用合作社、大戶承包等產(chǎn)權(quán)分離政策。

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