基于指標(biāo)綜合特征的耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)

孫曉兵，孔祥斌，張青璞，溫良友，廖宇波

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2.自然資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

0 引 言

耕地是中國最為寶貴的自然資源，是國家糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)[1-2]。當(dāng)前中國耕地存在數(shù)量下降、質(zhì)量降低與生態(tài)問題頻發(fā)等問題，嚴(yán)重威脅著耕地資源的可持續(xù)利用[3-5]。為此，2017年，中共中央和國務(wù)院下發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)耕地保護(hù)和占補(bǔ)平衡的意見》（中發(fā)〔2017〕4號(hào)）要求，著力加強(qiáng)耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)，并指出要推進(jìn)耕地質(zhì)量提升和保護(hù)，加強(qiáng)耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)[6]。耕地質(zhì)量作為耕地保護(hù)的重要內(nèi)容，科學(xué)合理的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)是耕地資源開發(fā)、利用與保護(hù)的基礎(chǔ)[7-8]。然而，面對(duì)新時(shí)代耕地保護(hù)要實(shí)施數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)的新形勢(shì)，已有的耕地質(zhì)量概念內(nèi)涵及其評(píng)價(jià)方法難以滿足耕地開發(fā)、利用與保護(hù)的新要求。因此，基于耕地質(zhì)量概念內(nèi)涵的演變特征，構(gòu)建科學(xué)合理的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，優(yōu)化與完善耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論方法對(duì)耕地質(zhì)量管理實(shí)踐具有極其重要的作用。

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)是滿足國家從事耕地資源利用與管理的基礎(chǔ)[7-8]。為科學(xué)地開展耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，國家不同部委都開展了大量的理論研究與具體實(shí)踐，制定和出臺(tái)了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的相關(guān)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，有效地推動(dòng)了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的順利進(jìn)行[9-14]。例如原國土資源部的《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407—2012）[9]和《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》（GB/T 28405—2012）[10]，主要是從自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì) 2個(gè)方面選取指標(biāo)，從資源利用角度開展耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)；原農(nóng)業(yè)部《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1634—2008）[11]和《耕地質(zhì)量等級(jí)》（GB/T 33469—2016）[12]，主要側(cè)重耕地生產(chǎn)能力和障礙因素的調(diào)查；原環(huán)境保護(hù)部的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 15618—1995）[13]則是側(cè)重耕地的環(huán)境條件和健康狀況的評(píng)價(jià)。鑒于時(shí)代發(fā)展對(duì)耕地質(zhì)量理解的局限性以及部委責(zé)任分工的差異性，各部委對(duì)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究各有側(cè)重，從側(cè)面體現(xiàn)了對(duì)耕地質(zhì)量不同維度的認(rèn)知[15-16]。然而，面對(duì)新時(shí)代國家要實(shí)施耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)的新要求，差異化和碎片化的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法難以滿足國家耕地資源管理的需求[17-18]。因此，探究滿足新時(shí)代耕地資源利用與管理的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法迫在眉睫。國際上的《土地評(píng)價(jià)綱要》[19]、農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)法[20]、“土地評(píng)價(jià)與立地分析”（Land Evaluation and Site Assessment，LESA）[21]、《可持續(xù)土地利用管理評(píng)價(jià)綱要》[22]和土地質(zhì)量指標(biāo)體系[23]都對(duì)中國耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)具有借鑒意義。近年來，國內(nèi)諸多學(xué)者也對(duì)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了很多嘗試，例如馬瑞明等[24]從控制因素、加分因素和減分因素3個(gè)層次構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；祝錦霞等[25]探討了基于變化向量的耕地利用方式變化下耕地質(zhì)量變化的快速評(píng)價(jià)方法；Liu等[26]提出了評(píng)價(jià)中國耕地質(zhì)量的新等級(jí)體系。然而，已有具體實(shí)踐和理論研究從不同側(cè)面擴(kuò)展了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，但相關(guān)研究多是從指標(biāo)的靜態(tài)視角分析耕地質(zhì)量維度特征及其相應(yīng)評(píng)價(jià)方法，缺少從指標(biāo)動(dòng)態(tài)視角分析耕地資源內(nèi)在稟賦特征與外在利用水平對(duì)耕地質(zhì)量的作用與影響，難以很好地滿足當(dāng)前國家在土地綜合整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)過程中對(duì)耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理的新需求。

鑒于此，本文基于耕地質(zhì)量概念內(nèi)涵與要素特征，從氣候條件、地形狀況、土壤性狀、耕作條件和環(huán)境條件 5個(gè)方面篩選指標(biāo)并構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于指標(biāo)綜合特征將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，進(jìn)而嘗試從靜態(tài)的耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)的耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量2個(gè)方面對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文選取河北省曲周縣為例進(jìn)行實(shí)證研究，揭示耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的空間分布特征及其相互關(guān)系，以期為耕地質(zhì)量建設(shè)與保護(hù)提供科學(xué)借鑒。

1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論框架構(gòu)建

1.1 理論框架

耕地質(zhì)量作為表征耕地內(nèi)在屬性特征與外在利用狀況的重要指標(biāo)，隨著人類對(duì)耕地資源要素認(rèn)知的不斷深入以及對(duì)耕地資源利用過程的不斷深化，耕地質(zhì)量的概念內(nèi)涵及其評(píng)價(jià)方法也會(huì)發(fā)生變化[18,27-28]。目前國內(nèi)學(xué)者對(duì)耕地質(zhì)量的概念內(nèi)涵尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，通常認(rèn)為耕地質(zhì)量是由自然因素和人為因素綜合作用而形成的滿足作物生長的適宜性程度[8,27]。耕地質(zhì)量通常是由氣候條件、地形狀況、土壤性狀、耕作條件與環(huán)境條件等要素組成，且各組成要素對(duì)耕地質(zhì)量的影響具有差異性[29]。耕地質(zhì)量組成要素的具體指標(biāo)通常具有時(shí)間的變異性和空間的分異性，但不同指標(biāo)的時(shí)間變異程度具有較大的差異性[8]。如氣候要素中的積溫和降水對(duì)耕地質(zhì)量有著重要的影響，其在宏觀尺度具有較大的分異性，而在中觀和微觀尺度，其值具有相對(duì)穩(wěn)定性。積溫和降水在中觀和微觀尺度的相對(duì)穩(wěn)定性，就如生物學(xué)中的遺傳現(xiàn)象，即親代與子代之間同一性狀相似的現(xiàn)象[29-31]。而氮、磷和鉀等土壤養(yǎng)分與灌溉保證率、田間道路通達(dá)度和田塊規(guī)整度等耕作條件可因人為管理活動(dòng)而發(fā)生變化，就如生物學(xué)中的變異現(xiàn)象，即親代與子代之間出現(xiàn)性狀差異的現(xiàn)象[29-31]。然而，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)同時(shí)受到自然生態(tài)環(huán)境與人為利用活動(dòng)的影響，指標(biāo)所呈現(xiàn)的相對(duì)穩(wěn)定性或較大變異性是由指標(biāo)的內(nèi)在屬性特征與外在利用水平共同決定的，其中，內(nèi)在屬性特征是指標(biāo)所具有的本質(zhì)屬性；外在利用水平是指人為作用對(duì)指標(biāo)的影響狀況，是指標(biāo)受到人為干擾的程度。因此，本文運(yùn)用指標(biāo)綜合特征表征指標(biāo)的內(nèi)在屬性特征和外在利用水平綜合作用而顯現(xiàn)出的穩(wěn)定性或變異性特征，故指標(biāo)綜合特征可由指標(biāo)的內(nèi)在屬性特征和外在利用狀況2個(gè)方面共同表征，遺傳現(xiàn)象或變異現(xiàn)象是指標(biāo)綜合特征所呈現(xiàn)的表象。

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)通常需要選取能夠反映各個(gè)質(zhì)量維度特征的具體指標(biāo)，其所具有的指標(biāo)特性能夠直接或間接地影響耕地質(zhì)量狀況[32-33]?；谥笜?biāo)綜合特征可將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)與動(dòng)態(tài)指標(biāo)，耕地質(zhì)量遺傳指標(biāo)是指在特定的時(shí)間內(nèi)由于指標(biāo)內(nèi)在本質(zhì)屬性與外在人為干預(yù)綜合作用下而指標(biāo)屬性不易發(fā)生變化的指標(biāo)，通常是指耕地利用過程中不易受到人為干擾的自然因素，而動(dòng)態(tài)指標(biāo)是指在特定的時(shí)間內(nèi)由于指標(biāo)內(nèi)在本質(zhì)屬性與外在人為干預(yù)而容易發(fā)生變化的指標(biāo)，通常是指易受人為干擾的自然因素和人為因素[7,29]。由此可將耕地質(zhì)量劃分為耕地遺傳質(zhì)量和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量兩種類型，其中，耕地遺傳質(zhì)量是指由遺傳性指標(biāo)綜合作用而形成的能夠促進(jìn)作物生長的能力，即是指由不易受到人為干預(yù)的因素而形成的質(zhì)量，其具有相對(duì)穩(wěn)定性；耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量則是由動(dòng)態(tài)性指標(biāo)綜合作用而形成的能夠促進(jìn)作物生長的能力，即是指由易受人為干預(yù)的因素而形成的質(zhì)量，其具有較高變異性。因此，本文基于指標(biāo)綜合特征將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量2個(gè)維度，即遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量是耕地質(zhì)量的組成部分，從相對(duì)穩(wěn)定的遺傳質(zhì)量和較高變異的動(dòng)態(tài)質(zhì)量2個(gè)維度綜合衡量耕地質(zhì)量，通過對(duì)耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量空間分布特征及其相互關(guān)系的分析，有利于建立保護(hù)遺傳質(zhì)量和提升動(dòng)態(tài)質(zhì)量的基本理念，可為土地綜合整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論框架Fig.1 Theoretical framework of cultivated land quality evaluation

1.2 指標(biāo)體系

構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的核心與關(guān)鍵內(nèi)容[23,33]?；跇?gòu)建的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論框架，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)從氣候條件、地形狀況、土壤性狀、耕作條件和環(huán)境條件 5個(gè)維度選取指標(biāo)構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖1）。鑒于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的多樣性，本文參考原國土資源部、農(nóng)業(yè)部和環(huán)境保護(hù)部等相關(guān)部門制定的規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，以及現(xiàn)有國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究成果，以綜合性、主導(dǎo)性、生產(chǎn)性和可獲得性等為原則，綜合運(yùn)用文獻(xiàn)總結(jié)法和專家咨詢法篩選耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。氣候條件主要從積溫和降水 2個(gè)方面選取指標(biāo)，具體包括≥10 ℃積溫和年平均降水量 2個(gè)指標(biāo)；地形狀況決定著物質(zhì)和能量的再分配過程，具體包括地形部位和田面坡度2個(gè)指標(biāo)，地形部位表征耕地所處的微觀地形環(huán)境狀況，田面坡度是指耕地的傾斜程度；土壤性狀主要從剖面特征、理化性質(zhì)和養(yǎng)分狀況3個(gè)方面篩選指標(biāo)，具體包括土體構(gòu)型、障礙層類型及距地表深度、有效土層厚度、土壤容重、耕層質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、鹽漬化程度、全氮、有效磷和速效鉀；耕作條件主要是從田塊狀況和基礎(chǔ)設(shè)施2個(gè)方面選取指標(biāo)，主要涉及田塊特征、道路條件和灌溉排水等內(nèi)容，具體包括田塊規(guī)整度、田間道路通達(dá)度、灌溉保證率和排水條件4個(gè)指標(biāo)；環(huán)境條件主要反映耕地利用的基本環(huán)境狀況，本文選取土壤重金屬用以表征耕地利用環(huán)境狀況及其健康程度。

表1 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及其屬性特征Table 1 Index of cultivated land evaluation and its attribute characteristics

基于構(gòu)建的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1），結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合屬性特征，可將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為耕地遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。從耕地質(zhì)量各維度特征來看，氣候條件雖然同時(shí)受到自然環(huán)境與人為活動(dòng)的影響，但人為活動(dòng)對(duì)其影響相對(duì)較小，且在市域、縣域或鄉(xiāng)鎮(zhèn)等中觀、微觀尺度，氣候條件空間差異性相對(duì)較小，故本文不將氣候條件納入耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)的實(shí)證研究；而耕作條件容易受到人為管理措施的影響而容易發(fā)生變化，其指標(biāo)具有較高的動(dòng)態(tài)性[34-35]；其余各耕地質(zhì)量維度也都同時(shí)受到自然環(huán)境與人為活動(dòng)影響，具體指標(biāo)是遺傳指標(biāo)或動(dòng)態(tài)指標(biāo)需要根據(jù)其內(nèi)在屬性特征與外在利用水平綜合評(píng)判，即基于指標(biāo)綜合特征將指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

為比較客觀地區(qū)分耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)是遺傳性指標(biāo)或動(dòng)態(tài)性指標(biāo)，本文構(gòu)建指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間（Indicator Response Time，IRT）和人為干擾程度（Degree of Human Interference，DHI）2個(gè)指標(biāo)，用以分別表征指標(biāo)的內(nèi)在基本屬性與外在人為活動(dòng)的狀況，即基于指標(biāo)的綜合特征的2個(gè)方面綜合確定耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)是遺傳指標(biāo)或動(dòng)態(tài)指標(biāo)。指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間引申于 Arnold等用于表征土壤性質(zhì)隨時(shí)間的可變性而提出的特征響應(yīng)時(shí)間（Characteristic Response Time，CRT）[36]，本文借鑒 CRT概念內(nèi)涵提出指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間（IRT），用以表征在外界環(huán)境相對(duì)恒定時(shí)，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)生變化所需要的時(shí)間，并將IRT劃分為＜10-1、10-1～100、100～101、101～102、102～103a和＞103a共6個(gè)等級(jí)[37-39]。綜合國內(nèi)外相關(guān)研究，一般認(rèn)為IRT＞10 a的指標(biāo)具有一定的穩(wěn)定性，而IRT＜10 a的指標(biāo)具有一定的動(dòng)態(tài)性[40-41]。人為干擾程度（DHI）是指在正常耕地利用情況下，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)受到干擾的程度，若某種指標(biāo)的DHI比較大，則可認(rèn)為其受到人為活動(dòng)的影響比較劇烈，其性質(zhì)或特征較容易發(fā)生變化；反之，其性質(zhì)或特征不容易發(fā)生變化。結(jié)合耕地資源利用程度，將DHI 劃分為高、中和低3個(gè)等級(jí)，用以表征耕地質(zhì)量指標(biāo)受到人為干擾的程度。因此，本文運(yùn)用IRT和DHI2個(gè)指標(biāo)從內(nèi)在屬性特征與外在利用水平2個(gè)層面綜合表征指標(biāo)特征，綜合確定指標(biāo)是遺傳指標(biāo)或動(dòng)態(tài)指標(biāo)（表1），并構(gòu)建耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表2）。

表2 耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重Table2 Indicators and weights of inherent quality and dynamic quality of cultivated land

1.3 評(píng)價(jià)方法

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，選取合適的評(píng)價(jià)方法能夠更加科學(xué)準(zhǔn)確地表征耕地質(zhì)量狀況[16,34]。目前，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)多以定量評(píng)價(jià)為主，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法包括指數(shù)和法、層次分析法、回歸分析法、主成分分析法和模糊聚類法等[34]，同時(shí)，也有諸多學(xué)者將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法和物元模型等方法應(yīng)用于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[42-44]。此外，也有部分學(xué)者根據(jù)耕地質(zhì)量各個(gè)維度的基本特征，通過借助內(nèi)梅羅指數(shù)等已有公式或構(gòu)建“1+X”等模型測(cè)算各維度指標(biāo)值，豐富與完善了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[16,34,45]。然而，本文從耕地質(zhì)量不同維度構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于指標(biāo)綜合特征將指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并將耕地質(zhì)量劃分為耕地遺傳質(zhì)量和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量，打破了單個(gè)維度內(nèi)部的指標(biāo)構(gòu)成，因此，本文采用傳統(tǒng)的指數(shù)和法測(cè)算耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)，并運(yùn)用指數(shù)和法測(cè)算耕地綜合質(zhì)量指數(shù)。

1.3.1 耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)

耕地遺傳質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)包括地形部位、土體構(gòu)型和有效土層厚度等n個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用指數(shù)和法計(jì)算耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)的公式如下：

式中I為耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)（無量綱），數(shù)值范圍為[0,100]；Si為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的值；Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；n為耕地遺傳質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

1.3.2 耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)

耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)包括田面坡度、土壤容重和灌溉保證率等m個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用指數(shù)和法計(jì)算耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)的公式如下：

式中D為耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)（無量綱），數(shù)值范圍為[0,100]；m為耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

1.3.3 耕地綜合質(zhì)量指數(shù)

基于耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)，本文采用指數(shù)和法計(jì)算耕地綜合質(zhì)量指數(shù)，具體計(jì)算公式如下：

式中Q為耕地綜合質(zhì)量指數(shù)（無量綱），數(shù)值范圍為[0,100]；α為耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)的權(quán)重；β為耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)的權(quán)重；其中，α+β=1。鑒于耕地遺傳質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定性和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的較高變異性，遺傳質(zhì)量決定著耕地的固有質(zhì)量，動(dòng)態(tài)質(zhì)量影響著耕地質(zhì)量的變化狀況，故基于遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量對(duì)耕地綜合質(zhì)量的作用與影響，本文認(rèn)為耕地遺傳質(zhì)量略微比耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量重要，故將α值設(shè)置為0.55，β取值設(shè)置為0.45。

2 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與處理

2.1 研究區(qū)概況

曲周縣地處太行山以東，河北省南部的邯鄲市東北部，位于 114°50′30″-115°13′30″E、36°34′45″-36°57′57″N，土地總面積為6.77×104hm2，管轄5鎮(zhèn)5鄉(xiāng)，342個(gè)行政村。曲周縣屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫為13.1 ℃，≥10 ℃積溫為 4 472 ℃，無霜期約為 210 d。縣域境內(nèi)有支漳河、滏陽河和老沙河等河流，年降水量為566 mm，且主要集中于7-9月份。成土母質(zhì)為河流的洪積物和沖積物，土壤類型有潮土、鹽土和褐土，土壤質(zhì)地有砂土、砂壤、輕壤、中壤和黏土。曲周縣農(nóng)業(yè)曾受旱澇堿咸的制約，但隨著旱澇堿咸綜合治理以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的實(shí)施與不斷推進(jìn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升，農(nóng)作物以小麥、玉米和棉花為主，且復(fù)種指數(shù)高、土地投入大，農(nóng)業(yè)集約化程度較高。曲周縣糧食單產(chǎn)由建國之初675 kg/hm2增加到現(xiàn)在的7 500 kg/hm2，化肥施用量由2000年的3.79 t/hm2增加到2014年的5.27 t/hm2[46]。2017年曲周縣總?cè)丝跒?2.73×104人，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為16.46億元，糧食總產(chǎn)量達(dá)42.33萬t，為全國縣域平均水平的1.82倍。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要有耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)庫、實(shí)地調(diào)研、遙感影像和文獻(xiàn)資料4種獲取途徑。耕地利用圖斑數(shù)據(jù)來源于曲周縣自然資源和規(guī)劃局 2016年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)；耕層質(zhì)地、土體構(gòu)型、鹽漬化程度、灌溉保證率和排水條件數(shù)據(jù)來自于曲周縣 2015年耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)庫。土壤容重、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、全氮、有效磷、速效鉀和土壤重金屬等數(shù)據(jù)源自2018年和2019年實(shí)地調(diào)研土壤采樣測(cè)試化驗(yàn)數(shù)據(jù)[47]，其主要是通過點(diǎn)狀數(shù)據(jù)的反距離插值獲得的面狀數(shù)據(jù)。地形狀況中的地形部位和田面坡度數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）的DEM數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為30 m×30 m的柵格，其中，地形部位是根據(jù)其指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)綜合評(píng)定，田面坡度則是基于DEM數(shù)據(jù)提取的坡度數(shù)據(jù)。有效土層厚度和障礙層類型及距地表深度數(shù)據(jù)在參考耕地等別更新數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，還查閱了曲周縣縣志、《曲周縣國土資源志》以及其他相關(guān)的文獻(xiàn)資料。田塊規(guī)整度和田間道路通達(dá)度是以2016年耕地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，基于相關(guān)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算公式并借助ArcGIS10.3軟件平臺(tái)計(jì)算而得[9,48]。

2.3 評(píng)價(jià)單元的確定

根據(jù)曲周縣2016年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，從地類圖斑（DLTB）中提取地類名稱（DLMC）為水澆地（012）和旱地（013）2種耕地利用類型圖斑，將其作為耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)單元。耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)單元數(shù)量總共為4 632個(gè)，總面積為54 360.03 hm2，評(píng)價(jià)比例尺為1∶1萬。

2.4 指標(biāo)分級(jí)與權(quán)重

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)是在參考《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》（GB/T 28407—2012）、《耕地質(zhì)量等級(jí)》（GB/T 33469—2016）、《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1634—2008）、《農(nóng)用地定級(jí)規(guī)程》（GB/T 28405—2012）、《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）、《高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1033—2012）和《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 2148—2012）等相關(guān)已有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，并結(jié)合曲周縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)各指標(biāo)的具體實(shí)際情況，綜合確定各個(gè)指標(biāo)的分級(jí)狀況（表3）。此外，本文運(yùn)用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法測(cè)算土壤重金屬數(shù)值，并基于其劃分等級(jí)將其賦值在區(qū)間[10,100]，以保障各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)的統(tǒng)一性（表3）。基于不同權(quán)重確定方法的基本特點(diǎn)，本文綜合運(yùn)用層次分析法和專家打分法綜合確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重（表2）。

表3 耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與賦值規(guī)則Table 3 Classification standard and rules of cultivated land quality evaluation indicators

3 結(jié)果與分析

3.1 耕地綜合質(zhì)量的空間分布特征

曲周縣耕地綜合質(zhì)量指數(shù)范圍為[79.99，96.60]，借助ArcGIS軟件平臺(tái)，運(yùn)用等間距法（Equal Interval）將耕地質(zhì)量指數(shù)劃分為5個(gè)級(jí)別，即將耕地劃分為優(yōu)等地、高等地、中等地、低等地和差等地5個(gè)等級(jí)。由圖2可知，曲周縣耕地綜合質(zhì)量以高等為主，面積為256.78 km2，為耕地總面積的47.24%，主要分布于河南疃鎮(zhèn)、第四疃鎮(zhèn)、白寨鄉(xiāng)和安寨鎮(zhèn)，其共占高等地面積的57.92%。中等地面積次之，為耕地總面積的35.09%，主要分布于安寨鎮(zhèn)、第四疃鎮(zhèn)、侯村鎮(zhèn)、槐橋鄉(xiāng)和曲周鎮(zhèn)，其共占中等地面積的 72.92%。優(yōu)等地、低等地和差等地占耕地總面積的比例依次遞減且均在10%以下，其中，優(yōu)等地主要分布于安寨鎮(zhèn)、白寨鄉(xiāng)、大河道鄉(xiāng)和南里岳鄉(xiāng)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)占優(yōu)等地面積比例均在 10%以上；低等地主要分布于安寨鎮(zhèn)、侯村鎮(zhèn)和槐橋鄉(xiāng)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)占低等地的面積比例均在 20%以上；差等地主要分布于依莊鄉(xiāng)，共占差等地面積的 97.70%?？傮w來看，耕地綜合質(zhì)量較高的區(qū)域土壤條件相對(duì)較好，耕層質(zhì)地多以壤土為主，有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高，灌溉和排水條件相對(duì)較好；反之，耕地綜合質(zhì)量相對(duì)較低的地區(qū)，如依莊鄉(xiāng)的差等地主要是由于耕層質(zhì)地為礫質(zhì)土，土體構(gòu)型是通體砂或通體礫，且土壤有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分元素含量也相對(duì)較低。

3.2 耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量空間特征

3.2.1 耕地遺傳質(zhì)量空間分布特征

曲周縣耕地遺傳質(zhì)量指數(shù)范圍為[78.10，98.30]，并運(yùn)用等間距法將其劃分為 5個(gè)級(jí)別，即耕地遺傳質(zhì)量分為優(yōu)等、高等、中等、低等和差等5個(gè)等級(jí)。由圖3可知，曲周縣耕地遺傳質(zhì)量以高等為主，面積為329.70 km2，為耕地總面積的60.65%，主要分布于縣域北部、西南部和東南部地區(qū)，其中，白寨鄉(xiāng)、第四疃鎮(zhèn)、河南疃鎮(zhèn)和南里岳鄉(xiāng)占高等地面積的比例均在 10%以上。中等地面積次之，占耕地總面積的25.36%，主要分布于侯村鎮(zhèn)、安寨鎮(zhèn)和曲周鎮(zhèn)，其占中等地面積的比例分別為33.83%、21.98%和 14.47%。優(yōu)等地占耕地總面積的比例為11.81%，主要分布于縣域北部和南部地區(qū)，其中，大河道鄉(xiāng)占優(yōu)等地面積比例最大，其值為23.33%。低等地和差等地的面積相對(duì)較小，其占耕地總面的比例分別為1.90%和0.28%，其中，低等地主要分布于安寨鎮(zhèn)、侯村鎮(zhèn)和依莊鄉(xiāng)，差等地主要分布于依莊鄉(xiāng)。

從各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量不同等級(jí)面積比例來看（圖4），曲周縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量以高等為主，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)高等地面積占其耕地面積的比例范圍為32.97%～83.12%，其中，白寨鄉(xiāng)、第四疃鎮(zhèn)、河南疃鎮(zhèn)、南里岳鄉(xiāng)和依莊鄉(xiāng)的高等地面積占鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地總面積的比例均在70%以上。

圖2 曲周縣耕地綜合質(zhì)量空間分布特征Fig.2 Spatial distribution characteristics of cultivated land comprehensive quality in Quzhou County

圖3 曲周縣耕地遺傳質(zhì)量空間分布特征Fig.3 Spatial distribution characteristics of cultivated land inherent quality in Quzhou County

大河道鄉(xiāng)耕地遺傳質(zhì)量以優(yōu)等為主，其占鄉(xiāng)域耕地總面積的 50.88%，高等地面積次之，其面積比例為49.12%；侯村鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量以中等為主，其占鎮(zhèn)域耕地總面積的比例為58.30%；安寨鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量以高等和中等為主，高等地和中等地占鎮(zhèn)域耕地總面積的比例分別為 41.74%和 41.87%。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)低等地和差等地面積比例相對(duì)較低，但依莊鄉(xiāng)低等地和差等地面積占鄉(xiāng)域耕地總面積的比例分別為12.61%和4.25%?？傮w而言，曲周縣耕地遺傳質(zhì)量為優(yōu)等和高等的區(qū)域主要分布于縣域北部、西南部以及東南部，該區(qū)域土壤條件相對(duì)較好，土壤質(zhì)地多以壤土為主，土體構(gòu)型以通體壤、壤/砂/壤為主，土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高；低等地和差等地主要分布于縣域東南部的部分區(qū)域，耕層質(zhì)地、土體構(gòu)型和土壤有機(jī)質(zhì)是其耕地遺傳質(zhì)量的主要限制因素。

圖4 曲周縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量等級(jí)面積比例Fig.4 Area proportion of cultivated land inherent grade in each township in Quzhou County

3.2.2 耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量空間分布特征

基于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與計(jì)算方法，曲周縣耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)范圍為[76.20，96.60]，為使耕地遺傳質(zhì)量和耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量具有可比性，參照耕地遺傳質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量劃分為5個(gè)等級(jí)，即優(yōu)等、高等、中等、低等和差等。由圖5可知，曲周縣耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量以高等為主，面積為272.79 km2，為耕地總面積的50.18%，主要分布于安寨鎮(zhèn)、第四疃鎮(zhèn)、河南疃鎮(zhèn)和侯村鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。中等地面積次之，為耕地總面積的29.79%，主要分布于縣域中部和東南部的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，白寨鄉(xiāng)、侯村鎮(zhèn)、槐橋鄉(xiāng)和曲周鎮(zhèn)的中等地面積占縣域中等地總面積的比例均在 10%以上。低等地占耕地總面積的比例為12.48%，主要分布于依莊鄉(xiāng)、槐橋鄉(xiāng)和第四疃鎮(zhèn)，其共占低等地面積的54.56%。優(yōu)等地和差等地占耕地總面積的比例分別為7.34%和0.21%，其中，優(yōu)等地主要分布于安寨鎮(zhèn)和第四疃鎮(zhèn)，其共占縣域優(yōu)等地面積的51.09%，而差等地主要分布于槐橋鄉(xiāng)和依莊鄉(xiāng)。

從圖6看，曲周縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量以高等為主，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)高等地面積占其耕地面積的比例范圍為10.42%～68.14%，其中，大河道鄉(xiāng)、河南疃鎮(zhèn)和侯村鎮(zhèn)的高等地面積占鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地總面積的比例均在60%以上。依莊鄉(xiāng)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量以中等和低等為主，其占鄉(xiāng)域耕地總面積比例分別為 39.74%和 48.83%，其高等地面積占鄉(xiāng)域耕地總面積的比例僅為10.42%；白寨鄉(xiāng)和槐橋鄉(xiāng)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量以中等為主，其中等地占鄉(xiāng)域耕地總面積的比例分別為 45.06%和 38.84%；曲周鎮(zhèn)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量為高等和中等的面積相差較小，其占鎮(zhèn)域耕地總面積的比例分別為 41.98%和 44.23%。安寨鎮(zhèn)和第四疃鎮(zhèn)優(yōu)等地占鎮(zhèn)域耕地總面積的比例分別為 17.17%和 11.46%；白寨鄉(xiāng)、第四疃鎮(zhèn)、槐橋鄉(xiāng)、南里岳鄉(xiāng)、曲周鎮(zhèn)和依莊鄉(xiāng)低等地面積占鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地總面積的比例均在10%以上，其中，依莊鄉(xiāng)低等地面積占鄉(xiāng)域耕地總面積的比例高達(dá)48.83%；各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量為差等地的面積比例均在1%以下?？傮w而言，曲周縣耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量為優(yōu)等和高等的區(qū)域主要分布于縣域北部和南部，該區(qū)域土壤養(yǎng)分含量相對(duì)較高，且灌溉保證率相對(duì)較高；低等地和差等地主要分布于槐橋鄉(xiāng)和依莊鄉(xiāng)的部分區(qū)域，該區(qū)域土壤養(yǎng)分含量相對(duì)較低，且部分地塊的田間道路通達(dá)度相對(duì)較低，此外，部分地塊仍存在輕度的鹽漬化，也是耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量較低的原因。

圖5 曲周縣耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量空間分布特征Fig.5 Spatial distribution characteristics of cultivated land dynamic quality in Quzhou County

圖6 曲周縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量等級(jí)面積比例Fig.6 Area proportion of cultivated land dynamic grade in each township in Quzhou County

3.3 耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量關(guān)系分析

耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量共同決定著耕地綜合質(zhì)量，耕地遺傳質(zhì)量的相對(duì)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的可變性可為土地綜合整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供理論依據(jù)[35]。基于耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的交互狀況可知（表4和圖7），曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量均為優(yōu)等的面積為4.62 km2，僅占耕地總面積的0.85%，分別占優(yōu)等遺傳質(zhì)量和優(yōu)等動(dòng)態(tài)質(zhì)量面積的 7.20%和11.58%，零星分布于縣域北部和西南部；耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量均為高等的耕地面積最大，其值為158.69 km2，占耕地總面積的29.19%，分別占高等遺傳質(zhì)量和高等動(dòng)態(tài)質(zhì)量面積的48.13%和58.17%，主要分布于縣域北部、中東部、西南部和東南部地區(qū)。此外，耕地遺傳質(zhì)量為高等且動(dòng)態(tài)質(zhì)量為中等的面積和耕地遺傳質(zhì)量為中等且動(dòng)態(tài)質(zhì)量為高等的面積也相對(duì)較大，分別為耕地總面積的 18.93%和13.27%，其余各交互等級(jí)面積相對(duì)較小，其交互面積均在50 km2以下，面積比例也均在10%以下。

表4 曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量面積交互特征Table 4 Interactive characteristics of inherent quality and dynamic quality of cultivated land in Quzhou County km2

圖7 曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量空間交互特征Fig.7 Spatial interaction characteristics of inherent quality and dynamic quality of cultivated land in Quzhou County

從表5來看，壤質(zhì)潮土、壤質(zhì)褐土化潮土和砂質(zhì)褐土性土的耕地遺傳質(zhì)量平均等級(jí)均高于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的平均等級(jí)，而黏質(zhì)潮土的耕地遺傳質(zhì)量平均等級(jí)略低于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的平均等級(jí)；壤質(zhì)褐土化潮土的耕地遺傳質(zhì)量相對(duì)較高，平均耕地遺傳質(zhì)量為1.88等，而黏質(zhì)潮土的耕地遺傳質(zhì)量較低，平均耕地遺傳質(zhì)量為2.64等；壤質(zhì)潮土、壤質(zhì)褐土化潮土和黏質(zhì)潮土的耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量相差較小，其平均動(dòng)態(tài)質(zhì)量均在2.5等左右，而砂質(zhì)褐土性土耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量相對(duì)較低，平均等級(jí)為2.93等。從各土壤類型耕地質(zhì)量變異特征來看，4種土壤類型的耕地遺傳質(zhì)量的變異性程度均低于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的變異性程度，表明在同種土壤類型內(nèi)，耕地遺傳質(zhì)量等級(jí)變異性較小，而耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的變異性較大?？傮w而言，耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量具有面積的差異性與空間的分異性，壤質(zhì)潮土、壤質(zhì)褐土化潮土和砂質(zhì)褐土性土的耕地遺傳質(zhì)量比動(dòng)態(tài)質(zhì)量高，且耕地遺傳質(zhì)量的空間變異程度比耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量的空間變異程度低。

3.4 耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量差異分析

基于耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量等級(jí)的面積加權(quán)可得，曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的平均等級(jí)分別為2.18等和2.48等，表明縣域耕地遺傳質(zhì)量平均等級(jí)略微大于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量平均等級(jí)。為比較耕地遺傳質(zhì)量與動(dòng)態(tài)質(zhì)量的差異特征，根據(jù)耕地遺傳質(zhì)量與動(dòng)態(tài)質(zhì)量等級(jí)之間的差異狀況，將其差異程度劃分為遺傳遠(yuǎn)大于動(dòng)態(tài)、遺傳略大于動(dòng)態(tài)、遺傳等于動(dòng)態(tài)、遺傳略小于動(dòng)態(tài)和遺傳遠(yuǎn)小于動(dòng)態(tài) 5個(gè)等級(jí)，其中，遠(yuǎn)大于和遠(yuǎn)小于表示 2種質(zhì)量之間相差2個(gè)或2個(gè)以上等級(jí)，略大于或略小于表示2種質(zhì)量之間相差一個(gè)等級(jí)。由圖8可知，曲周縣耕地遺傳質(zhì)量等于動(dòng)態(tài)質(zhì)量的面積最大，為耕地總面積的37.17%，廣泛分布于曲周縣各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，相等質(zhì)量等級(jí)以高等和中等為主，占 2種質(zhì)量相等面積的96.25%。耕地遺傳質(zhì)量略大于動(dòng)態(tài)質(zhì)量的面積次之，為耕地總面積的29.52%，主要分布于縣域中部、西南部和東南部地區(qū)。耕地遺傳質(zhì)量遠(yuǎn)大于動(dòng)態(tài)質(zhì)量和遺傳質(zhì)量略小于動(dòng)態(tài)質(zhì)量的面積比例分別為11.92%和18.66%，而耕地遺傳質(zhì)量遠(yuǎn)小于動(dòng)態(tài)質(zhì)量的面積最小，為耕地總面積的2.73%，主要分布于東南部的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

表5 不同土壤類型耕地質(zhì)量等級(jí)統(tǒng)計(jì)特征Table 5 Statistical characteristics of cultivated land quality grades in different soil types km2

圖8 耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的空間差異特征Fig.8 Characteristics of spatial difference in inherent quality and dynamic quality of cultivated land

基于耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的等級(jí)差異特征及其成因，可為耕地質(zhì)量建設(shè)與保護(hù)提供基礎(chǔ)支撐?；趫D8的4個(gè)典型地塊可知，地塊a的耕地綜合質(zhì)量為中等，其中，遺傳質(zhì)量為高等，動(dòng)態(tài)質(zhì)量為低等，從該地塊耕地質(zhì)量組成要素可知，鹽漬化程度、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、灌溉保證率和土體構(gòu)型是耕地質(zhì)量的主要限制因素；地塊 d的耕地綜合質(zhì)量為低等，其中，遺傳質(zhì)量為低等，動(dòng)態(tài)質(zhì)量為高等，基于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)要素可知，耕層質(zhì)地、土體構(gòu)型和有機(jī)質(zhì)含量為其主要限制因素。同理可知，地塊 b耕地質(zhì)量的主要限制因素為土體構(gòu)型、耕層質(zhì)地、灌溉保證率和田間道路通達(dá)度，地塊c耕地質(zhì)量的主要限制因素為土壤有機(jī)質(zhì)、土體構(gòu)型和pH值。總體而言，曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量等級(jí)差異相對(duì)較小，相等或略微差異的面積是耕地總面積的85.36%，但各地塊耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的限制因素具有差異性，有針對(duì)性地對(duì)限制因素進(jìn)行整治與建設(shè)是提高耕地質(zhì)量的關(guān)鍵。

4 討 論

耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)是耕地資源利用與管理的基礎(chǔ)[7-8]。本文從氣候條件、地形狀況、土壤性狀、耕作條件和環(huán)境條件 5個(gè)方面篩選指標(biāo)并構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從天、地、人的綜合視角衡量耕地質(zhì)量狀況[6,29]。同時(shí)，基于耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在屬性特征和外在利用水平的綜合屬性特征，通過構(gòu)建的IRT和DHI這2個(gè)指標(biāo)將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，嘗試從相對(duì)穩(wěn)定的遺傳質(zhì)量和較高變異的動(dòng)態(tài)質(zhì)量2個(gè)方面衡量耕地質(zhì)量，為耕地資源利用過程中保護(hù)遺傳質(zhì)量和提升動(dòng)態(tài)質(zhì)量提供理論借鑒。

基于指標(biāo)綜合特征可將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，然而，耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的穩(wěn)定是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的，如隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)提高，現(xiàn)階段難以改造的指標(biāo)可能會(huì)變得容易改造與利用，或者由于不合理利用導(dǎo)致某些現(xiàn)階段可改造的指標(biāo)變得難以改造與利用。故本文是基于現(xiàn)階段耕地利用狀況和科學(xué)技術(shù)水平的宏觀背景從內(nèi)在和外在 2個(gè)方面綜合評(píng)判指標(biāo)綜合特征，遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)的劃分具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段性特征。耕地遺傳指標(biāo)的相對(duì)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)指標(biāo)的時(shí)間變異性分別決定著耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，共同影響著耕地質(zhì)量，致使耕地質(zhì)量的提升、保持或退化[31]。耕地質(zhì)量建設(shè)與管理對(duì)提升耕地質(zhì)量具有積極作用，而通過土地綜合整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等工程因地制宜地重構(gòu)耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)指標(biāo)，可有效提升耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量，通過可持續(xù)利用與管理以適應(yīng)耕地質(zhì)量遺傳指標(biāo)特征，可充分發(fā)揮耕地遺傳質(zhì)量，以便通過建立提升動(dòng)態(tài)質(zhì)量和保護(hù)遺傳質(zhì)量的理念促進(jìn)耕地綜合質(zhì)量的提升。

本研究基于指標(biāo)綜合特征將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，并選取河北省曲周縣為例進(jìn)行實(shí)證研究，豐富了耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)理論，但仍存在一些不足。本研究將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，打破了原有耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)各個(gè)維度的指標(biāo)組合特征，因而選用傳統(tǒng)的指數(shù)和法測(cè)算遺傳質(zhì)量指數(shù)和動(dòng)態(tài)質(zhì)量指數(shù)，但該方法并未考慮指標(biāo)的基本特征以及指標(biāo)之間的相互關(guān)系，故探究新的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是今后研究的重點(diǎn)。同時(shí)，本研究依據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性原則，選取常用的指標(biāo)構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并未包括土壤生物特性的相關(guān)指標(biāo)，此外，研究所用數(shù)據(jù)的年份具有差異性，且數(shù)據(jù)來源方式與精度均有較大的差異性，在后續(xù)研究中，盡量運(yùn)用相同年份和高精度的數(shù)據(jù)，以保障耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果更具有客觀性和真實(shí)性。

5 結(jié) 論

基于耕地質(zhì)量概念內(nèi)涵與要素特征，從氣候條件、地形狀況、土壤性狀、耕作條件和環(huán)境條件 5個(gè)方面篩選指標(biāo)并構(gòu)建耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于指標(biāo)綜合特征將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量，并選取河北省曲周縣為例進(jìn)行實(shí)證研究。主要結(jié)論如下：

1）基于指標(biāo)綜合特征的內(nèi)在屬性特征和外在利用水平2個(gè)維度構(gòu)建指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間和人為干擾程度2個(gè)指標(biāo)，將耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為遺傳指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，并將耕地質(zhì)量劃分為遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量兩種類型，從相對(duì)穩(wěn)定的遺傳質(zhì)量和較高變異的動(dòng)態(tài)質(zhì)量對(duì)耕地質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，揭示耕地固有質(zhì)量和利用質(zhì)量的基本特征與相互關(guān)系，能夠較為顯著地反映自然環(huán)境和人為活動(dòng)對(duì)耕地質(zhì)量的影響，對(duì)耕地質(zhì)量建設(shè)與提升具有基礎(chǔ)性作用。

2）曲周縣耕地綜合質(zhì)量以高等和中等為主，高等地占耕地總面積的47.24%，主要分布于縣域北部和南部地區(qū)，中等地占耕地總面積的35.09%，主要分布于縣域中部和東南部地區(qū)；耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量均以高等為主，分別為耕地總面積的60.65%和50.18%，主要分布于縣域北部和南部地區(qū)，且大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量以高等為主，但不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各質(zhì)量等級(jí)面積比例具有顯著差異。

3）曲周縣耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量均為高等的面積最大，占耕地總面積的29.19%，分別占高等遺傳質(zhì)量和高等動(dòng)態(tài)質(zhì)量面積的48.13%和58.17%，主要分布于縣域北部、中東部、西南部和東南部地區(qū)；相同土壤類型的耕地遺傳質(zhì)量普遍比動(dòng)態(tài)質(zhì)量高，且耕地遺傳質(zhì)量的空間變異程度較低。

4）曲周縣耕地遺傳質(zhì)量平均等級(jí)略微大于耕地動(dòng)態(tài)質(zhì)量平均等級(jí)，而耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量相等與略微差異的面積占耕地總面積的 85.36%，其中，遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量相等的面積最大，為耕地總面積的37.17%，相等質(zhì)量等級(jí)以高等和中等為主，為兩種質(zhì)量相等面積的 96.25%；基于耕地遺傳質(zhì)量和動(dòng)態(tài)質(zhì)量的基本特征及其相互關(guān)系，結(jié)合耕地質(zhì)量類型及其限制因素，可采取針對(duì)性措施進(jìn)行耕地質(zhì)量建設(shè)以提升耕地綜合質(zhì)量。