耕地健康產(chǎn)能評價(jià)及其空間分異
——以濟(jì)南市為例

王滿意， 陳明慧， 李 申， 閆弘文， 殷冠羿， 王文琦

(1.山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東濟(jì)南 250358； 2.山東省國土空間生態(tài)修復(fù)中心，山東濟(jì)南 250014；3.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊 830011)

“地乃糧之母”，耕地是糧食生產(chǎn)的基石，是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。中國用不到全球10%的耕地養(yǎng)活了全世界近1/5的人口[1]，為解決全人類的糧食安全問題做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)也為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。然而，建設(shè)占用、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及頻繁的自然災(zāi)害使得耕地的數(shù)量和質(zhì)量不斷下降。據(jù)自然資源部發(fā)布的耕地?cái)?shù)據(jù)，我國的耕地總面積已由2009年底的20.307 7億畝(1畝=667 m2)下降到2019年的19.179 3億畝[2]，10年間耕地面積縮減1億畝。與此同時(shí)，土地鹽漬化、荒漠化、重金屬污染等耕地生態(tài)問題頻發(fā)[2-3]，對我國的糧食安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。這為政府和研究者們提出了一個(gè)難題：怎樣在耕地?cái)?shù)量減少和質(zhì)量下降的雙重挑戰(zhàn)下，維持耕地的產(chǎn)能，并同時(shí)保證農(nóng)產(chǎn)品的綠色與安全？黨和政府一直高度重視耕地保護(hù)，2015年習(xí)近平總書記對耕地保護(hù)工作做出過重要指示：“要實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，要像保護(hù)大熊貓一樣保護(hù)耕地”。2016年中央一號文件提出，要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，同年我國開始在東北冷涼地等生態(tài)脆弱區(qū)開展耕地輪作休耕試點(diǎn)工作，著力探尋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量效益并舉之路[4]。在這樣的背景下，耕地健康產(chǎn)能問題受到學(xué)者的廣泛關(guān)注[5]。

耕地健康產(chǎn)能的相關(guān)研究實(shí)質(zhì)上是國際土壤理化質(zhì)量的研究與中國可持續(xù)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合[6]，其淵源可追溯到20世紀(jì)40年代。1941年，美國生態(tài)學(xué)家Leopold曾定義土地健康的概念：土地自身能夠抵御外界侵?jǐn)_實(shí)現(xiàn)自我更新是健康的表現(xiàn)。同時(shí)使用土地疾病等術(shù)語描述土地功能上的紊亂[7]。之后，國際上與耕地健康相關(guān)的研究轉(zhuǎn)移到土壤健康上。20世紀(jì)80年代，加拿大農(nóng)業(yè)部門在其國內(nèi)開展土壤健康研究項(xiàng)目，并定義土壤健康為土壤能夠支撐作物生長而不危害環(huán)境的狀態(tài)[8]。2011年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織指出：土壤健康是土壤維持植物生長和土壤功能穩(wěn)定的能力。Bünemann等探討了土壤質(zhì)量與土壤健康的區(qū)別，并列舉了包括土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值等在內(nèi)的表征土壤健康的常見理化指標(biāo)[9]。目前，國內(nèi)對于耕地健康產(chǎn)能的研究主要集中在耕地健康的內(nèi)涵界定、耕地健康產(chǎn)能評價(jià)等方面。李強(qiáng)等認(rèn)為，耕地健康是一個(gè)復(fù)雜的綜合概念，健康的耕地既要有好的環(huán)境、沒有污染，又要有可觀的產(chǎn)能，二者都不能缺少[10-12]。健康是耕地發(fā)揮其正常作物生產(chǎn)功能和生態(tài)服務(wù)功能等五大功能的外在體現(xiàn)。與此同時(shí)，健康的耕地應(yīng)該是可持續(xù)的，不僅包括時(shí)間而且也包括空間上的可持續(xù)。鄖文聚等從4個(gè)方面解讀健康的耕地的內(nèi)涵，受到了較多學(xué)者的認(rèn)可：一是耕地能夠支持作物的正常生長，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠；二是耕地土壤擁有一定的肥力基礎(chǔ)和凈化污染的能力；三是耕地有能力抵抗正常的化肥、農(nóng)藥、沉降物等的侵害，保持其功能不失調(diào)；四是耕地生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程中不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)[13-14]。陳文廣等認(rèn)為，健康的耕地應(yīng)首先具備持續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)能力，其次農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境綠色無污染，生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品健康無公害，最后還應(yīng)該對外界干擾有一定的應(yīng)對能力[15]。隨著人們對耕地?cái)?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護(hù)的日益重視，對耕地健康的關(guān)注也逐步轉(zhuǎn)移到耕地健康產(chǎn)能上。鄖文聚等在2015年即提出，耕地健康產(chǎn)能本身是一復(fù)合的評價(jià)式概念，主要涵蓋耕地的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)環(huán)境、自我恢復(fù)能力及其生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)等方面[14]。趙瑞等則從耕地健康和耕地產(chǎn)能2個(gè)方面對耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵進(jìn)行界定[16]。但學(xué)界目前對于耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵尚未形成統(tǒng)一見解，相關(guān)研究也較少。本研究在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上結(jié)合研究區(qū)的特點(diǎn)，將耕地健康產(chǎn)能的內(nèi)涵界定為：首先耕地要有較高的、穩(wěn)定的產(chǎn)能，這要求耕地要有一定的地力，質(zhì)量要可靠，水熱條件適合當(dāng)?shù)刈魑锷L；其次耕地要有良好的健康狀況，這不僅要求耕地要有良好的生態(tài)環(huán)境，還要求耕地對外界侵害具有一定的抵抗能力和自我修復(fù)能力。耕地只有滿足以上2點(diǎn)，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要。關(guān)于耕地健康產(chǎn)能評價(jià)的研究則主要圍繞指標(biāo)體系構(gòu)建與評價(jià)方法創(chuàng)新2方面展開，評價(jià)尺度以區(qū)(縣)級為主，缺乏更大尺度范圍內(nèi)的探索。相關(guān)學(xué)者基于能值分析和模糊評價(jià)方法[17]，從耕地質(zhì)量、耕地產(chǎn)能、耕地環(huán)境方面選取指標(biāo)對縣域耕地健康做評價(jià)，區(qū)分出其健康、亞健康和不健康的狀態(tài)；趙瑞等將耕地健康與耕地產(chǎn)能分別評價(jià)后再將二者耦合得到研究區(qū)的耕地健康產(chǎn)能情況[16，18-19，15]。在評價(jià)方法上，以《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》[20]為指導(dǎo)，通過連乘積法、1+X累加模型、最小限制因子法等對耕地健康產(chǎn)能狀況進(jìn)行測算。但是由于缺乏生物活性指標(biāo)，使得其評價(jià)成果的準(zhǔn)確性降低。宏觀尺度上，葉思菁等以全國范圍內(nèi)的65個(gè)試點(diǎn)縣為研究對象對中國的耕地健康產(chǎn)能進(jìn)行評價(jià)，并通過分析各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差收斂特征將65個(gè)樣本的耕地健康產(chǎn)能等級劃分為健康、亞健康、不健康3類[21]，實(shí)現(xiàn)了跨越自然區(qū)的耕地健康產(chǎn)能狀況可比。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)(圖1)位于36°01′～37°32′N、116°11′～117°44′E之間，地勢南高北低，南與泰山相依，北跨黃河與德州、濱州比鄰，地處低山丘陵與沖擊平原交界處。研究區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，日照充足，年均溫度13.6 ℃，年均降水量 614.0 mm。研究區(qū)屬農(nóng)用地質(zhì)量分等一級指標(biāo)區(qū)的黃淮海區(qū)，二級分區(qū)跨越冀魯豫低洼平原區(qū)和山東丘陵區(qū)，共計(jì)分為魯西北平原區(qū)、泰魯沂蒙尼山地丘陵區(qū)、濟(jì)濰山前平原區(qū)和汶、泗及湖東平原區(qū)4個(gè)指標(biāo)區(qū)；作物熟制為一年兩熟，基準(zhǔn)作物為小麥，指定作物為小麥和玉米；共轄歷下、市中、槐蔭、天橋、歷城、長清、章丘、濟(jì)陽、萊蕪、鋼城10個(gè)區(qū)和平陰、商河2個(gè)縣。2020年地區(qū)生產(chǎn)總值為 10 140.9 億元，戶籍總?cè)丝谶_(dá)806.7萬，常住人口920.24萬。研究區(qū)系黃河流域生態(tài)文明與區(qū)域協(xié)調(diào)的中高點(diǎn)定位，更是我國新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)高地。以2019年研究區(qū)耕地質(zhì)量等別更新數(shù)據(jù)庫中的耕地圖斑為評價(jià)單元，處理后的評價(jià)單元共計(jì) 202 639 個(gè)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)來源于2019年濟(jì)南市土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，DEM數(shù)據(jù)和黃河范圍矢量數(shù)據(jù)來源于地理國情數(shù)據(jù)云平臺(tái)。光溫生產(chǎn)潛力、產(chǎn)量比系數(shù)來源于《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》[20]；表層土壤質(zhì)地、鹽漬化程度、障礙層次、排水條件等數(shù)據(jù)來源于2019年濟(jì)南市耕地質(zhì)量等別成果數(shù)據(jù)庫；土壤pH值、生物多樣性數(shù)據(jù)來源于2020年研究區(qū)耕地資源質(zhì)量分類成果數(shù)據(jù)庫；重金屬污染狀況數(shù)據(jù)來源于野外采樣檢測；降水量、年平均溫度、農(nóng)藥化肥施用量、糧食產(chǎn)量等數(shù)據(jù)來源于各年份研究區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒和統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

2 評價(jià)過程

2.1 評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

耕地?fù)碛邪ㄉa(chǎn)功能和生態(tài)服務(wù)功能在內(nèi)的多項(xiàng)功能[10]，并且這些功能仍隨著人類社會(huì)的發(fā)展而不斷細(xì)化，這是由人類的需求決定的。最初，耕地給人類供給必要的生存要素，僅發(fā)揮其生產(chǎn)功能[18]。當(dāng)人類吃飽以后轉(zhuǎn)而追求更多其他享受，這些享受仍要以耕地能夠提供足量農(nóng)產(chǎn)品供給為前提，于是高度集約化生產(chǎn)成為耕地主要的生產(chǎn)方式。這種高強(qiáng)度、高負(fù)荷的作業(yè)方式給耕地本身帶來了巨大壓力[22]，產(chǎn)生了地力下降[23]、土壤板結(jié)、面源污染加劇[24]等眾多問題。生態(tài)環(huán)境部2014年發(fā)布的調(diào)查[25]顯示，中國耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率近20%。在這種情況下，國民開始意識(shí)到保護(hù)耕地的重要性，立足于數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)的三位一體保護(hù)[4]日益受到政府和公眾的重視。這意味著耕地不僅要有持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)能，還要有良好的健康狀況，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要。因此，耕地的健康狀況也逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，基于人類需求-耕地供給構(gòu)建的耕地健康產(chǎn)能評價(jià)理論框架見圖2。耕地產(chǎn)能狀況主要從氣候條件、耕層特征、地塊狀況、技術(shù)水平4個(gè)方面進(jìn)行測算，耕地健康狀況主要從耕地彈性、生產(chǎn)環(huán)境2個(gè)方面進(jìn)行診斷，耕地產(chǎn)能與耕地健康評測結(jié)果疊加構(gòu)成研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能狀況。

根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)和數(shù)據(jù)獲取難易程度選取指標(biāo)分別對耕地產(chǎn)能和耕地健康進(jìn)行評價(jià)，指標(biāo)的選取參考了《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T 28407—2012)[20]、《耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》(NY/T 1634—2008)[26]、《耕地質(zhì)量等級》(GB/T 33469—2016)[27]、《自然資源分等定級通則》(TD/T 1060—2021)[28]、《第三次全國國土調(diào)查耕地資源質(zhì)量分類工作方案》等。現(xiàn)有研究缺乏生物活性指標(biāo)，或以蚯蚓條數(shù)代替，該指標(biāo)受外界環(huán)境影響較大，且在一定時(shí)間內(nèi)不具有穩(wěn)定性，使得評價(jià)結(jié)果的說服力降低。因此，本研究的生物活性選取生物多樣指標(biāo)進(jìn)行表征，主要依據(jù)土壤樣點(diǎn)的Chao1指數(shù)值在全省中的位次確定其等級再根據(jù)各區(qū)(縣)地類區(qū)別賦值到圖斑；地塊破碎度指標(biāo)計(jì)算參考李文灝等的研究成果[29]；糧食生產(chǎn)變異系數(shù)、機(jī)械化耕種水平、農(nóng)藥與化肥施用量指標(biāo)值通過統(tǒng)計(jì)各區(qū)(縣)各年份相應(yīng)指標(biāo)值并計(jì)算，最終賦值到圖斑。耕地產(chǎn)能和耕地健康指標(biāo)賦分與分級參考了《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T 28407—2012)[20]、《山東省耕地質(zhì)量等級成果補(bǔ)充完善技術(shù)細(xì)則》、《自然資源分等定級通則》(TD/T 1060—2021)[28]。部分指標(biāo)如地塊破碎度、農(nóng)藥化肥施用量等的賦分和分級參考了現(xiàn)有研究[15，19]。詳細(xì)的指標(biāo)內(nèi)容及賦分規(guī)則見表1、表2、表3。

2.2 評價(jià)方法

本研究將耕地產(chǎn)能與耕地健康分別評價(jià)，而后將二者疊加形成耕地健康產(chǎn)能狀況結(jié)果。分別采用加權(quán)求和法、逐級修正法、1+X累加法、疊加法等方法對研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能進(jìn)行測算。各指標(biāo)權(quán)重在參考《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》(GB/T 28407—2012)的基礎(chǔ)上，采用德爾菲法與熵權(quán)法相結(jié)合確定。最后，采用空間自相關(guān)對評價(jià)結(jié)果的空間分布狀況進(jìn)行探究。

2.2.1 研究區(qū)耕地產(chǎn)能評價(jià)

(1)計(jì)算研究區(qū)某一評價(jià)單元的某一指定作物的耕地產(chǎn)能指數(shù)分值。

Rij=αij×βj×(Wijk×fijk)/100。

(1)

式中：Rij為第i個(gè)評價(jià)單元內(nèi)第j種指定作物的耕地產(chǎn)能指數(shù)(i=1，2，…，202 639；j=1，2)；αij為第i個(gè)評價(jià)單元所在縣的第j種指定作物的光溫生產(chǎn)潛力；βj為第j種指定作物的產(chǎn)量比系數(shù)；Wijk為第i個(gè)評價(jià)單元所在指標(biāo)區(qū)的第j種指定作物的第k個(gè)指標(biāo)的權(quán)重(k=1，2，…)；fijk為第i個(gè)評價(jià)單元所在指標(biāo)區(qū)的第j種指定作物的第k個(gè)指標(biāo)的分值。

(2)計(jì)算研究區(qū)某一評價(jià)單元的年度耕地產(chǎn)能指數(shù)。由于研究區(qū)內(nèi)作物熟制為一年兩熟，且指定作物為玉米和小麥，故第i個(gè)評價(jià)單元的耕地產(chǎn)能指數(shù)為：

Ri=∑Rij。

(2)

式中：Ri為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地產(chǎn)能指數(shù)。

2.2.2 研究區(qū)耕地健康評價(jià) 耕地健康狀況的診斷由耕地彈性和生產(chǎn)環(huán)境狀況組成，耕地彈性主要表征耕地受到外界侵害時(shí)的恢復(fù)能力，生產(chǎn)環(huán)境主要衡量耕地的生態(tài)環(huán)境狀況。

(1)計(jì)算研究區(qū)某一評價(jià)單元的耕地彈性分值。

(3)

式中：REi為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地彈性分值(i=1，2，…，202 639；)；Wik為第i個(gè)評價(jià)單元的第k個(gè)指

表2 濟(jì)南市耕地彈性指標(biāo)體系及賦分規(guī)則

表3 濟(jì)南市耕地生產(chǎn)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)分級

標(biāo)的權(quán)重(k=1，2，3，4，5)；fik為第i個(gè)評價(jià)單元第k個(gè)指標(biāo)的分值。

(2)計(jì)算研究區(qū)某一評價(jià)單元的生產(chǎn)環(huán)境分值。

(4)

式中：Ei為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地生產(chǎn)環(huán)境分值，“1”表示該評價(jià)單元的耕地環(huán)境沒有受到污染的風(fēng)險(xiǎn)，Xik代表著第i個(gè)評價(jià)單元的第k個(gè)指標(biāo)對耕地環(huán)境的威脅等級。

(3)計(jì)算研究區(qū)某一評價(jià)單元的耕地健康狀況分值。

Hi=REi×Ei。

(5)

式中：Hi為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地健康狀況分值；REi為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地彈性分值；Ei為第i個(gè)評價(jià)單元的耕地生產(chǎn)環(huán)境分值。

2.2.3 研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能狀況 使用Jenks分類法將耕地產(chǎn)能指數(shù)劃為較優(yōu)產(chǎn)能、中等產(chǎn)能和較差產(chǎn)能共三等，將耕地健康狀況按照從好到壞劃分為5級。然后通過疊加耕地產(chǎn)能和耕地健康來劃分耕地健康產(chǎn)能狀況，參考趙瑞等的研究結(jié)果[16，30]，按照以下疊加原則(表4)最終將耕地健康產(chǎn)能狀況劃分為健康、輕度亞健康、中度亞健康、重度亞健康和不健康共5類。

2.2.4 空間自相關(guān)

(1)全局空間自相關(guān)。通過Global Moran’s I 對耕地健康與耕地產(chǎn)能狀況在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的自相關(guān)程度進(jìn)行測算，用以表征研究區(qū)評價(jià)結(jié)果的空間分布特征。公式如下

表4 濟(jì)南市耕地健康產(chǎn)能評價(jià)疊加原則

(6)

(7)

3 評價(jià)結(jié)果及空間分布特征

3.1 耕地產(chǎn)能

通過查閱《山東省耕地質(zhì)量等級成果補(bǔ)充完善技術(shù)細(xì)則》確定各縣(區(qū))指定作物的光溫生產(chǎn)潛力值，依據(jù)前文所述評價(jià)方法，對研究區(qū)耕地產(chǎn)能狀況進(jìn)行測算。研究區(qū)耕地產(chǎn)能指數(shù)范圍在1 095～3 000 之間，耕地產(chǎn)能指數(shù)縱向差距為1 905，差距較大。使用Jenks分類法將耕地產(chǎn)能指數(shù)劃為較優(yōu)產(chǎn)能、中等產(chǎn)能和較差產(chǎn)能共3等，其中評價(jià)結(jié)果為較優(yōu)產(chǎn)能的耕地?cái)?shù)量最大，面積達(dá)282 406.22 hm2，占耕地總面積的66.08%；中等產(chǎn)能耕地面積為 111 187.73 hm2，占26.02%；產(chǎn)能較差的耕地?cái)?shù)量最小，面積為33 757.69 hm2，占7.90%。

3類耕地產(chǎn)能空間分布情況如圖3(左)所示，通過觀察圖3可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的耕地產(chǎn)能呈現(xiàn)出北高南低、西高東低的總體特征，且在南部平陰縣、長清區(qū)、歷城區(qū)、章丘區(qū)以及萊蕪區(qū)具有一條十分明顯的低產(chǎn)能集聚帶，類別上主要以較差產(chǎn)能為主。這條低產(chǎn)能集聚帶跨越了研究區(qū)耕地質(zhì)量分等3級指標(biāo)區(qū)中的泰魯沂蒙尼山地丘陵區(qū)和濟(jì)濰山前平原區(qū)。這一地帶與研究區(qū)的其他區(qū)域相比，地勢較為起伏，地形以山地丘陵為主；土壤質(zhì)地方面沙壤土、礫質(zhì)土、黏質(zhì)土雜居分布；土層厚度以60～100 cm為主，部分地區(qū)土層厚度小于60 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量不高，生物多樣性水平總體一般。這一地帶的機(jī)械化耕種水平也較低，或因坡度起伏所致。研究區(qū)西部、北部連片區(qū)域，包括商河縣、濟(jì)陽區(qū)、天橋區(qū)、市中區(qū)、歷城區(qū)與章丘區(qū)的北部，耕地產(chǎn)能普遍較高，僅有少量低產(chǎn)能耕地異質(zhì)分布。這些區(qū)域主要為耕地質(zhì)量分等指標(biāo)區(qū)中的魯西北平原區(qū)和濟(jì)濰山前平原區(qū)的西部、北部。這一區(qū)域地勢較為平坦，利于機(jī)械化作業(yè)。土壤質(zhì)地以壤質(zhì)為主，土層厚度普遍大于100 cm，適合作物生長發(fā)育。產(chǎn)能分類為中等的圖斑不規(guī)則分布于研究區(qū)各地，其中以濟(jì)陽區(qū)數(shù)量最多，總面積達(dá)25 047.30 hm2，占該區(qū)耕地總面積的35.53%。

3.2 耕地健康

依據(jù)前文所述方法，對研究區(qū)耕地健康狀況進(jìn)行測算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)耕地健康狀況分值處于38.4～93.1分之間，相差54.7分，分值差距較大。采用Jenks分類法將耕地健康狀況從好到壞分為5級，耕地健康狀況等級為1級的耕地?cái)?shù)量為 229 301.18 hm2，占53.66%，數(shù)量最多；2、3、4級耕地?cái)?shù)量分別為84 280.91、63 067.81、44 251.16 hm2，分別占19.72%、14.76%、10.35%；耕地健康狀況最差的耕地?cái)?shù)量最少，為6 450.57 hm2，占1.51%。由圖3(右)可知，研究區(qū)耕地健康狀況呈現(xiàn)出外優(yōu)內(nèi)差的分布特征，即研究區(qū)中部地區(qū)的耕地健康狀況較差，外圍地區(qū)耕地健康狀況較好。中部以歷城區(qū)為代表，連帶天橋區(qū)、長清區(qū)、萊蕪區(qū)以及章丘區(qū)北部，耕地健康狀況處于較低水平。歷城區(qū)耕地健康等級以4級和5級為主，耕地健康狀況較差。主要因?yàn)槠浔韺油寥蕾|(zhì)地較差，以礫石土、沙壤土為主，等級過低；其次，該區(qū)域的糧食年產(chǎn)量變異系數(shù)較大，糧食年產(chǎn)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致其耕地彈性分值偏低；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，該區(qū)域趨向于使用大量農(nóng)藥與化肥，致使耕地生產(chǎn)環(huán)境評分也較低，進(jìn)而影響整體的耕地健康狀況。研究區(qū)北部的商河縣、濟(jì)陽區(qū)和章丘區(qū)耕地健康狀況以1級為主，明顯區(qū)別于中部地區(qū)。這一地區(qū)土壤質(zhì)地以輕壤土為主，利于作物生長；此外，該地區(qū)生物多樣性水平亦明顯優(yōu)于其他部位，所有圖斑評級皆為豐富。

3.3 空間自相關(guān)

表5 研究區(qū)耕地產(chǎn)能(健康)全局空間自相關(guān)結(jié)果

3.3 耕地健康產(chǎn)能狀況

通過對研究區(qū)耕地產(chǎn)能與耕地健康評價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加，得到研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能評價(jià)分級結(jié)果。研究區(qū)耕地健康產(chǎn)能狀況總體良好，健康耕地?cái)?shù)量最多，面積為178 912.29 hm2，占41.87%；評級為輕度亞健康的耕地?cái)?shù)量排在第2位，面積94 812.94 hm2，占22.19%；緊接著的是重度亞健康、中度亞健康耕地，面積分別為69 235.85、64 607.58 hm2，占比依次為16.20%、15.12%；數(shù)量最少的為不健康耕地，面積為19 782.98 hm2，占研究區(qū)耕地總面積的4.63%。借助軟件將研究區(qū)耕地產(chǎn)能評價(jià)結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)(圖6)，研究區(qū)的耕地健康產(chǎn)能空間格局與耕地健康和耕地產(chǎn)能的空間格局具有極強(qiáng)的相關(guān)性。首先，研究區(qū)北部的商河縣、濟(jì)陽區(qū)、章丘區(qū)和萊蕪區(qū)的中西部的耕地產(chǎn)能與耕地健康狀況都表現(xiàn)較佳。因此，除少量輕度及中度亞健康圖斑雜居分布外，這些區(qū)域耕地健康產(chǎn)能的測算結(jié)果以健康和輕度亞健康為主。而耕地產(chǎn)能的低產(chǎn)能聚集帶和耕地健康的較差區(qū)域都覆蓋的歷城區(qū)，其耕地健康產(chǎn)能狀況也堪憂。在歷城區(qū)內(nèi)部，基本無健康、輕度亞健康圖斑分布，全區(qū)呈現(xiàn)不健康與重度亞健康圖斑交叉布局。不僅如此，耕地產(chǎn)能評級較優(yōu)的歷城區(qū)北部，耕地健康產(chǎn)能狀況為不健康與重度亞健康。這是因?yàn)闅v城區(qū)北部的耕地表層土壤質(zhì)地較差，而這一指標(biāo)在耕地彈性評價(jià)中占比較高，從而導(dǎo)致該區(qū)域耕地彈性分值較低，同時(shí)也說明耕地健康狀況對耕地健康產(chǎn)能評價(jià)結(jié)果影響更大；與此同時(shí)，歷城區(qū)農(nóng)業(yè)與化肥施用量較周邊區(qū)(縣)更多，因此其生產(chǎn)環(huán)境分值也較低。這樣可能導(dǎo)致原本較優(yōu)的耕地產(chǎn)能被分值較低的耕地健康狀況所覆蓋，最終該區(qū)域耕地健康產(chǎn)能狀況較差。平陰縣的耕地健康狀況對其耕地產(chǎn)能評價(jià)結(jié)果也有一定的“拖拽”作用，最終使得該縣耕地健康產(chǎn)能總體狀況較優(yōu)，不健康耕地僅占該縣耕地總面積的5.5%。但其耕地健康產(chǎn)能狀況的布局與長清區(qū)、鋼城區(qū)相似，皆為各等級圖斑雜居分布，這給耕地的治理帶來了一定的難度；最后，研究區(qū)市中心周邊的耕地健康產(chǎn)能狀況較差，而這部分耕地的有機(jī)質(zhì)含量等級偏低，或因郊區(qū)高度集約化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致其耕地地力下降，最終造成其耕地健康產(chǎn)能狀況偏低。

4 結(jié)論