基于AEZ对农村集体建设用地复垦后生产潜力的评估

林 立，况明生

(西南大学地理科学学院，重庆 400715)

引言

重庆市农村集体建设用地复垦是指遵循现行的法律法规尤其“增减挂钩”、“地票交易”、“户籍改革”等文件，在保证城乡建设用地总量平衡的基础上，把农村宅基地及其附属设施用地、乡镇企业用地、农村公共设施和公益事业建设用地复垦为耕地，其(结余的)指标用于城镇建设，寻求改善农村居民的生活条件，节约集约利用建设用地。与此同时，人们担心等面积复垦为耕地的土地质量是否等于相同面积用于城镇建设的耕地，随着人口增加，这是否会影响土地的人口承载力，以及如何实现土地资源的可持续发展。本文以重庆市永川区为例，采用“AEZ”(农业生态区域法)计算其光合生产潜力，分别进行气温、水分、土壤修正，客观的估算土地生产潜力，通过讨论为该地区土地的可持续发展区划提供科学依据。

1 资料和方法

1.1 研究区概况

永川区位于四川盆地东南丘陵山地(105°38'～106°05'E、28°56'～29°34'N)，地貌类型主要为低山地、丘陵(深丘、中丘、浅丘)、河谷平坝，根据地形组合可以划分为北部低山深丘区、中部丘陵区、东部低山丘陵区、南部浅丘平坝区，详细如图1。据全国第二次土地调查，全区耕地面积656.99km2，约占农用地的51.07%、土地总面积的41.78%。

永川区属于典型的北半球亚热带季风性湿润气候，其特征为:雨热同期，降水充沛;年均温18.2℃，最高气温39℃，最低气温2℃;年均降雨量1 042.2mm，全年平均日照1 298.5小时，年平均无霜期317天。因地制宜，粮食作物主要包括稻谷、小麦、玉米、薯类和豆类。

图1 永川在重庆的位置及地形分区

1.2 数据来源及操作流程图

1.2.1 数据来源

气象资料、土壤资料:参考《永川县志》历年气候资料和土壤资料。

图件资料:1:1万永川区各个乡镇土地利用总体规划图、行政区划图、部分乡镇等高线地形图(CAD格式)。

社会经济统计资料:重庆市2001年～2011年统计年鉴、永川市2010年统计年鉴、永川县志、部分乡镇农经报表及政府工作报告。

1.2.2 操作流程图

图2 操作流程图

2 土地生产潜力估算

2.1 生态区位法概述

生态区位法(AEZ:Agro－Ecological Zones)是将气候图、土壤图等叠加生成农业生态区［2］，作为评价土地生产潜力的基本空间单位，按照土地评价的方法揭示农业生态区［3，4］(评价单元)的土地生产潜力［5，6］。

土地生产潜力是在一定地域、一定时期和一定经济社会条件下，由农业资源诸要素综合投入所形成，具有较高转换效率的可持续产出能力［7－9］;是由光、热、水、土、肥、气、其他生产要素与生命物质组成的一个相互联系、彼此依存的耦合系统，只有调节农业资源系统内部的土—水—肥—气及其他生产要素与植物生长的联系，使之处于协调状态，从而充分发挥农业资源的生产能力［10，11］。

2.2 计算土地生产潜力

本研究中，土地生产潜力的公式采用光合潜力衰减模型(也称机制法［12，13］)，估算土地的生产潜力，可以概括为:

y为一定投入水平的作物生产潜力［14－16］;yp为光合生产潜力;f(t)、f(w)、f(s)分别为温度、水分、土壤的修正系数。

式中yn为光合生产潜力(kg/km2);∑Q为任一时段太阳总辐射，这里采用永川区每月太阳辐射量;ε为有效辐射占总辐射的比重，即光合有效辐射比，因永川区地处盆地东南取0.46较适宜;α=1－(R+β)，α为吸收率，R为反射率(取最小值0.1)，β为透射率(取最小值 0.07);γ 为光饱和限制率，取值0;ρ为非光合器官的无效吸收率，取值0.1;w为呼吸作用损耗率，取值0.3;φ为光量子能量转换率，取值0.224;C为干物质发热率，平均值为17.765*103kj/kg。

光温生产潜力是在光合生产潜力的基础上进行温度订正，即:

其中:

式中N0、N10为日均温≥0℃、≥10℃且保证率为80%的天数，Nm为每月的天数。

③计算光温水(气候)生产潜力［21，22］

降水生产潜力是在限水条件下所能实现的最大生产力Yp，是雨养农作物生产力的上限。Yp是通过Ymp的降水修正得到的，反映的是水量不足对产量的影响。修正公式为:

式中:ky为产量反映系数;ETa为作物实际蒸散量;ETm为作物最大蒸散量;ETm=ET0，ET0为参照作物的蒸散量，可通过“彭曼法”计算求得;Kc为作物系数。由此得出水分修正系数:

式中P为月均降水量;Eo=0.001 8(T+25)(100－R)，T为月均温(T+25)2度，R为月均相对湿度。

④计算光温水土(土地)生产潜力

土地生产潜力是在气候生产潜力的基础上进行土地、土壤修正:

f(s)主要参考土地质量综合因素订正系数、土壤侵蚀对产量的影响和损耗量［23－25］

式中ai(i=1，2，3)表示不同土地等级所能达到的耕地最大生产潜力(水浇地上位光温生产潜力，旱地为气候生产潜力)的百分比，Fi(i=1，2，3)表示在相应等级的土地上作物的种植面积，整个生产盆地的Kf为0.655～0.67之间。

土壤侵蚀是指在不同因素(水力、风力等)的作用下，土壤表层物质被剥蚀的现象，不仅影响土壤的可耕性，而且直接导致作物生产力的损失，对农业生产危害很大，四川盆地因土壤侵蚀而对生产力造成的损失约为504 100万千克。

损耗量是指在作物生长过程中，由于病虫害和人为管理措施等不当会造成作物生产力的损失，经长期跟踪观察、研究，这一损失约为10%。

3 结果与分析

3.1 计算光温、光温水、光温水土生产潜力

重庆市永川区的粮食作物主要为水稻、小麦、玉米和薯类作物，根据上述公式和已有的资料、分别计算四大分区主要作物的光温生产潜力、光温水生产潜力和光温水土(土地)生产潜力，结果如表1、表2、表3。

表1 光温生产潜力 千克/亩

表2 光温水生产潜力 千克/亩

表3 土地生产潜力 千克/亩

3.2 统计永川区的粮食总产量①数据来自2004年—2010年重庆统计年鉴，中国统计出版社出版。、复垦土地单元的面积产量

图3 重庆市永川区2004—2010年作物种植面积统计

图4 重庆市永川区2004—2010年各类粮食产量统计

表4 2008—2010年复垦项目区小麦、玉米、薯类产量千克/亩

3.3 结果与讨论

各复垦区通常复垦为旱地，极少数因地适宜的复垦为林地，农户种植的作物主要为小麦(冬—春季)、玉米(春—夏季)、薯类(夏—秋季)及套种零星的豆类(绿豆、蚕豆(种植在田埂上)豌豆)。这里主要统计小麦、玉米和薯类的产量，其中小麦的产量约为 150—200kg、玉米约为225—275kg、薯类约为 400—500kg。据调查，小麦、玉米和薯类在复垦区均作为粗粮，因为当地农村的饮食习惯以大米为主、极少部分玉米加工成玉米粉食用，大部的玉米，几乎全部的小麦、薯类均为饲养牲畜(以鸡、鸭、兔、猪为主);农户更青睐于种植玉米、薯类，因为其种植、管理、收获较小麦容易。

重庆市永川区的作物播种面积在2005年—2007年达到一个较高的水平，但自2007年逐渐紧缩，到2010年最低;自2007年开始，永川复垦的土地单元相继恢复农业工作，由农户安排农业生产，作物产量计入全年统计，2007年—2010年全区的粮食产量依然维持在40万吨以上，并且在2008年、2009年、2010年略有上升。

通过计算理论土地生产潜力，并结合复垦区的调查数据进行分析，实际所得作物产量均小于或接近理论土地生产潜力所得数据:冬小麦实际产量同理论产量差距较大，玉米比较接近理论计算产值，薯类基本接近理论产值;同时我们得出，如果提高必要的技术、经济投入水平进行集约经营，可以肯定各个复垦区的作物产量还有提升空间。

4 结论

4.1重庆市永川区的土地(光温水土)生产潜力是基于量子效率理论，采用“机制法”，根据土地上太阳辐射能的数量确定绿色植物光合作用所形成的干物质质量，并以此为基础分别进行温度、水分、土壤得逐级修正，分别计算各区域的光、温、水、土生产潜力。永川区土地生产潜力的特点基本符合地形地貌类型及受影响的局地小气候分布的特点，南部浅丘平坝区生产潜力高、中部丘陵区同东部低山丘陵区居中、北部低山深丘区次之。

4.2重庆市永川区各复垦单元都复垦为旱地，通过间作套种冬小麦、玉米、薯类和部分零星作物均获得了较好的产量，同时建立各作物的产量数据库，为将来的全区产量估算提供参考数据;在现有的自然、技术、经济投入下，及时总结经验、综合分析各个影响因子相互关系，通过评价复垦土地单元的潜力(生产潜力、利用潜力等)、适宜性，选择最适宜的作物、最佳的耕作方式。

4.3通过计算土地理论生产潜力并同各复垦单位的实际产量比较，在现有技术、经济条件投入下各复垦单位作物产量还未达到最佳产量。若提高投入水平等级，保护土地资源质量;严格生态保护，因势利导防治复垦单位土地资源的生态干扰;在已有工程措施的基础上，增加农艺、生物措施，增强管理措施、定期监测等，逐渐提升各复垦土地资源的适宜性、生产潜力。

［1］石玉林.资源科学［M］.北京:高等教育出版社，2011.

［2］高中贵，彭补拙.我国农用地分等定级研究综述［J］.经济地理，2004(7):514.

［3］FAO.A framework for land evalution［M］.Rome:Soil Bulletin，1976(32).

［4］FAO.Land quality indicators and their use in sustainable agriculture and rural development［R］.Rome:FAO land and water Bulletin，1997(5).

［5］陈百明.中国土地资源生产能力及人口承载量研究［M］.北京:中国人民大学出版社，1992.

［6］陈百明.中国农业资源综合生产能力与人口承载能力［M］.北京:气象出版社，2001.

［7］FAO，FESLM.An international framework for evaluating sustainable land management［R］.World Soil Resources Report，1993.

［8］唐华俊，陈佑启.中国土地资源可持续利用的理论与实践［M］.北京:中国农业科技出版社，2000.

［9］Hooper.L.J Land use capability in farm planning［J］.Soil Survey technical monograph，1974(4).

［10］FAO.Report on the agro－ ecological zone project［R］.World Soil Resowrces Roports，1982，48(1).

［11］陈百明.未来中国的农业资源综合生产能力与实务保障［J］.地理研究，2002(5).

［12］刘新卫，陈百明.黄土丘陵区安塞县县域粮食生产潜力及其开发［J］.农业工程学报，2004，20(6):286 －290.［13］李相玺，尹忠东.土地生产潜力研究综述［J］.水土保持学报，2001，15(5):33 －36.

［14］梁学庆.土地资源学［M］.北京:科学出版社，2008:265－269.

［15］王秋冰.土地资源学［M］.北京:中国农业出版社，2010.

［16］邱道持.土地资源学［M］.重庆:西南师范大学出版社，2005:125－132.

［17］竺可桢.论我国气候的几个特点及其与粮食作物的关系［J］.地理学报，1964，30(1):1 －11.

［18］黄秉维.中国农业气候生产潜力——光合潜力［M］//地理集刊.北京:科学出版社，1985:15 －22.

［19］刘勤，严昌荣.山西寿阳旱作农业土地生产潜力［J］.农业工程学报，2009(1):56.

［20］朱永恒，王宗英.芜湖市农业气候生产潜力的计算与分析［J］.安徽师范大学学报(自然科学版)，2001(3):61.

［21］谢俊奇.中国土地的人口承载力研究［J］.浙江学刊，1997(2):41－44.

［22］李晶宜.中国农业资源的可持续利用［J］.中国人口资源与环境，1998，8(4):11 －15.

［23］许牧.土地人口承载量——农业发展战略研究的一个重要评价指标［J］.中国土地，1984(2).

［24］何长高，尹忠东.紫色土区土壤侵蚀对土地生产潜力的影响研究［J］.水土保持学报，2001，15(4):111 －113.

［25］何毓蓉，周红艺.长江上游典型区的耕地地力与农业结构调整——以川江流域及其周边地区为例［J］.水土保持学报，2003，17(3):86 －88.