基于农用地分等成果的陕西省三原县耕地粮食生产潜力核算

石玉琼，李团胜

(1.山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801； 2.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054)

土地生产潜力研究早已为国内外科学界所瞩目，不少学者进行过许多有益的探索，构建了不少研究模型和方法，如计算第一性生产潜力的迈阿密模型、桑斯威特纪念模型、格思勒—里斯模型，对某些作物或某一作物生产力估算的瓦格宁根法等[1]。目前土地生产潜力的计算方法可归纳为趋势外推法、潜力递减法和经验公式法3类[1]。我国在作物的光温生产潜力、气候生产潜力、土地生产潜力方面展开了大量的研究。全国农用地分等工作结束后，国家农用地分等定级估价办公室颁布了《农用地产能核算技术规范》，之后，一些工作在此规范的基础上展开，如王秋香等[2]对广东省耕地粮食综合生产能力进行了测算、刘玉等[3]对海河冲积平原区农用地综合生产能力的空间差异进行了研究、闫玮基等[4]于农用地分等成果对内蒙古自治区土默特左旗的耕地生产能力进行了测算等。基于农用地分等成果的农用地产能研究也日益增多，如吴克宁等[5]对农用地综合生产能力体系及研究技术方法进行了探讨，张千五等[6]利用天津农用地分等成果，应用回归分析的方法，对田间质量因素对粮食生产能力的限制作用进行了研究，王洪波等[7]对基于农用地分等的耕地产能监测体系进行了探讨，另外还有崔永清[8]、张红富[9]、李子良[10]和门明新等[11]的研究。近年来在农用地产能核算技术规范的指导下，在全国范围内开展了农用地产能核算工作。规范中的方法尚存在一定不足[12]，本文基于农用地分等成果，对陕西省粮食生产大县三原县进行耕地生产潜力研究，探讨基于农用地分等成果的耕地生产潜力以及土地利用强度的研究方法。对三原县各乡(镇)耕地自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力、实际单产，可实现利用强度、理论利用强度、实际利用强度，以及理论增产潜力、利用增产潜力和实际增产潜力等指标进行了具体测算，为三原县农业发展提供依据。

1 研究区域概况

三原县属陕西省咸阳市辖县，位于关中平原中部，泾、渭河以北(图1)。东毗富平、临潼及阎良区，南接高陵，西连泾阳、淳化，北靠耀县。年平均气温13.2℃，≥10℃的活动积温4337.7℃，年均降水量542.3 mm。光热资源丰富，降水资源不足。全县地势由西北向东南递降。南部由地堑构造盆地经黄土沉积而形成“泾渭冲积平原”，北部经地台运动而形成了“渭北黄土台塬”，西北部为“嵯峨低山残塬沟壑区”。全县辖14个乡镇，总面积57 739 hm2，2011年末该县耕地面积35 746.427 hm2。

图1 三原县在陕西省的地理位置(左)及三原县分区图(右)Fig.1 Location of Sanyuan County in Shaanxi Province(L) and the zoning map of Sanyuan(R)

2 数据与方法

2.1 数据来源

实际单产数据来源于三原县2009～2011年统计年鉴，其他数据来源于农用地分等的中间成果及最终成果，并变更至2011年。

2.2 方法

2.2.1 耕地粮食生产潜力

从农用地分等中的分等单元的自然质量等指数和利用等指数的计算方法可以看出，这两个指数本质上就是两个生产潜力[12]，是根据机制法计算的，且评价单元具体到分等单元。在此基础上，提出基于农用地分等成果的耕地粮食生产潜力体系：自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力和实际单产。

一个区域(县或乡镇)的耕地自然生产潜力是该区域(县或乡镇)单位耕地面积上的标准粮产量，是在一定的耕地利用方式、标准耕作制度和复种类型下，综合考虑光照、温度、水分、土壤条件等自然条件对耕地生产能力的限制作用，耕地所具有的理论最大作物生产潜力，它是由该区域(县或乡镇)农用地分等单元的自然质量等指数(实质上是单元的自然生产潜力)计算得到的，其计算公式为：

(1)

式中，Pn为某区域(县或乡镇)耕地粮食自然生产潜力，单位为t·hm-2，Ri为该区域农用地分等单元i的自然质量等指数，单位为t·hm-2，Si为分等单元的面积，单位为hm2。n为区域(县或乡镇)内全部分等单元的总数。

一个区域(县或乡镇)耕地利用生产潜力是该区域单位耕地面积上的标准粮产量，是进一步考虑耕地利用水平对土地生产潜力的影响的情况下，耕地自然生产潜力所能发挥的程度，它是由该区域农用地分等单元的利用等指数计算得到的，其计算公式为：

(2)

式中，Pu为耕地利用生产潜力，单位为t·hm-2，Yi为该区域农用地分等单元i的利用等指数，单位为t·hm-2，其他符号同式(1)。

一个区域(县或乡镇)耕地可实现潜力是在不远的将来，通过科技进步以及投入的增加等措施，能够实现的单位面积最大标准粮产量。计算公式为：

(3)

式中，Pa为耕地的可实现潜力，单位为t·hm-2，yi为分等单元i的可实现潜力，yi的计算公式为：

(4)

式中，y为可实现潜力，x为分等单元利用等指数，u为模型约束变量，一般为y的极限值，b0、b1为模型参数，即回归系数。式(4)是由样点单元的单位面积标准粮产量和该单元的利用等指数之间回归建立起来的Logistic模型。在每个县内选取一定数量的样点单元，建立该县的Logistic模型，然后把该县每个分等单元的利用等指数代入，得到该县每个单元相应的可实现潜力yi，再由(3)式计算得到该县耕地的可实现潜力。

实际单产就是该区域(县或乡镇)的单位面积耕地上实际产出的标准粮产量，单位为t·hm-2，取其最近连续3年的平均值。

2.2.2 耕地粮食生产潜力

耕地利用强度反映耕地利用水平，根据潜力体系，耕地利用强度分为理论利用强度、可实现利用强度和实际利用强度。

理论利用强度(It)数值上等于利用生产潜力与自然生产潜力的比值，可实现利用强度(Ia)数值上等于可实现生产潜力与利用生产潜力的比值，实际利用强度(Ir)数值上等于实际单产与可实现潜力的比值。

2.2.3 耕地增产潜力

耕地增产潜力指单位面积的耕地产量增加的多少，有理论增产潜力、可实现增产潜力和实际增产潜力。

理论增产潜力(△Pt)是自然生产潜力和利用生产潜力之差，可实现增产潜力(△Pa)是利用生产潜力与可实现生产潜力之差，实际增产潜力(△Px)是可实现生产潜力于实际生产潜力之差。

3 结果与分析

3.1 耕地粮食生产潜力

由表1可见，自然生产潜力以陂西镇最大，马额镇最小。高于全县平均水平的乡(镇)都位于南部平原区，而低于全县平均水平的乡(镇)都位于北部黄土台塬区和西北嵯峨低山残塬沟壑区内。这是由于南部平原区自然条件优越，土壤肥沃，地形平坦，立地条件好，农作物一年两熟，土层深厚，灌溉条件优越，因而自然生产潜力大，而位于西北沟壑区的嵯峨乡和北部台塬区的乡镇，自然条件相比南部平原区要差些，因而自然生产潜力较低。总体来看，三原县自然生产潜力较大。

表1各乡(镇)耕地粮食生产潜力和实际单产/t·hm-2

Table1 The potential productivity and real productivity in each town/t·hm-2

镇(乡)Town自然生产潜力Pn利用生产潜力Pu可实现生产潜力Pa实际单产Pr城关镇40.77030.720 18.765 11.415 安乐镇41.08530.945 18.885 13.649 陂西镇41.34031.125 18.990 10.773 独李镇40.59030.570 18.690 11.909 大程镇41.31031.110 18.975 11.381 西阳镇38.49028.995 17.850 9.505 鲁桥镇40.09530.195 18.495 8.469 陵前镇33.00024.435 15.435 7.800 马额镇32.34023.940 15.180 6.657 新兴镇33.64524.900 15.675 7.669 高渠乡41.16031.005 18.915 11.417 渠岸乡40.75530.690 18.750 10.925 徐木乡35.46026.250 16.395 8.054 嵯峨乡32.37022.335 14.355 7.424 三原县37.11627.61917.12810.377

利用生产潜力同样是陂西镇最大，嵯峨乡最小。和自然生产潜力类似，高于全县平均水平的乡镇依然都位于南部泾渭冲积平原区，低于全县平均水平的乡镇仍然位于北部黄土台塬区和西北嵯峨低山残塬沟壑区内，其土地利用水平较低。

可实现生产潜力仍以陂西镇最大，最小的是嵯峨乡，南部泾渭冲积平原区9个乡(镇)的可实现生产潜力均大于17 t·hm-2，北部黄土台塬区的4个乡(镇)在15～17 t·hm-2之间，可实现生产潜力最低的嵯峨乡位于西北沟壑区。由此看来，南部泾渭冲积平原区自然条件优越，社会经济条件相对优越，土地利用水平较高，因而利用生产潜力大，且可实现生产潜力也大。

实际单产与前三项指标的高低顺序有明显改变，以安乐镇最高，马额镇最小，实际单产较高的乡(镇)仍然都位于南部泾渭冲积平原区。

通过比较三原县各乡(镇)自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力和实际单产(图2)，可以发现，这4项指标较高的地域都处于土地质量较好的南部泾渭冲积平原区，自然条件相对较差的北部黄土台塬区和西北嵯峨低山残塬沟壑区内的各乡(镇)4项指标都较小。同时，自然生产潜力高的乡(镇)，一般来说，利用生产潜力、可实现生产潜力、及实际单产也较大，然而这种关系并不是一一对应的，尤其是实际单产，比如，位于南部泾渭冲积平原区的陂西镇和安乐镇相比，陂西镇在自然生产潜力、利用生产潜力和可实现潜力都比安乐镇大，而实际单产安乐镇又高于陂西镇，可能是因农业结构调整，人们以经济效益为中心，把优质土地用以种植经济作物或其他效益高的经济林，以获取更高的经济效益，把粮食作物种植在相对较差的土地。在城市周围，质量高的土地用作城市建设用地、设施农业用地或经济林地，而把粮食作物“挤”到质量相对差的土地，城镇向外迅速扩展很快，侵占大量优质耕地，同时，基于成本的考虑，粮食作物疏于管理，得不到及时灌溉等，也是造成实际单产比较低的原因。

图2 各乡(镇)的自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力及实际单产对比图Fig.2 Comparison chart of natural potential productivity, utilization potential productivity, achievable potential productivity and real per unit area yield in all towns

3.2 耕地利用强度

如表2所示，理论利用强度的值域按照区域的划分最明显，南部泾渭冲积平原区的各乡(镇)最大；西北嵯峨低山残塬沟壑区的嵯峨乡最小；北部黄土台塬区各乡(镇)的耕地利用强度居中。

表2各乡(镇)耕地的理论利用强度(It)、可实现利用强度(Ia)与实际利用强度(Ir)

Table2 The theoretical use intensity, achievable use intensity and real use intensity of each towns

乡(镇)Town理论利用强度It可实现利用强度Ia实际利用强度Ir城关镇0.7530.6110.608安乐镇0.7530.6100.723陂西镇0.7530.6100.567独李镇0.7530.6110.637大程镇0.7530.6100.600西阳镇0.7530.6160.532鲁桥镇0.7530.6130.458陵前镇0.7400.6320.505马额镇0.7400.6340.439新兴镇0.7400.6300.489高渠乡0.7530.6100.604渠岸乡0.7530.6110.583徐木乡0.7400.6250.491嵯峨乡0.6900.6430.517三原县0.7440.6200.606

可实现利用强度的高低与理论强度有较大的反差，位于西北嵯峨低山残塬沟壑区的嵯峨乡可实现利用强度最大，其次是北部黄土台塬区的各乡(镇)，理论利用强度最高的南部泾渭冲积平原区各乡(镇)反而最小。整个三原县的可实现利用强度差别不大。实际利用强度的大小并没有表现出明显的地域性，而且与理论利用强度和可实现利用强度的规律均不同。马额镇、鲁桥镇、新兴镇、徐木乡、陵前镇、徐木乡和西阳镇的实际单产基本接近可实现单产水平的一半，还有较大幅度的提高空间。其余的7个乡镇的实际利用强度较大，表明在现有生产技术和劳动强度下，耕地的可实现生产潜力发挥的程度高，在不改变现有生产技术和劳动强度下，提高耕地实际利用强度空间较小。

3.3 耕地粮食增产潜力

实际增产潜力反映的是实际单产和可实现生产潜力的差距，实际增产潜力大直接说明耕地的增产潜力。从表3可见，实际增产潜力最大的是鲁桥镇，最小的是安乐镇，除这2个镇以外，其余12个乡(镇)的实际增产潜力均在6.781～8.523之间，差别不是很大，而且在3个区域之间，没有明显的差异规律。总体来说，三原县各乡镇的实际增产潜力较为均衡、适中。

表3各乡(镇)耕地的理论增产潜力(ΔPt)、可实现增产潜力(ΔPa)与实际增产潜力(ΔPr)/t·hm-2

Table3 The theoretical increase potential productivity, utilization increase potential productivity and real increase potential productivity of all towns/t·hm-2

乡(镇)Town理论增产潜力ΔPt可实现增产潜力ΔPa实现增产潜力ΔPr城关镇10.05011.9557.350安乐镇10.14012.0605.236陂西镇10.21512.1358.217独李镇10.02011.8806.781大程镇10.20012.1357.594西阳镇9.49511.1458.345鲁桥镇9.90011.70010.026陵前镇8.5659.0007.635马额镇8.4008.7608.523新兴镇8.7459.2258.006高渠乡10.15512.0907.498渠岸乡10.06511.9407.825徐木乡9.2109.8558.341嵯峨乡10.0357.9806.931三原县9.49710.4916.751

4 讨论

南部泾渭冲积平原指标区内耕地自然条件优越，耕地质量较高，因而自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力以及实际单产都高，同时，南部泾渭冲积平原区的实际增产潜力也很大，一个方面是可实现生产潜力大，另一方面也说明实际单产有待进一步提高。南部平原区也是人类活动集中区，城市化进程快，一方面城市建设占用了大量的优质耕地，另一方面是由于受经济利益的驱动，人们种植大量的蔬菜、经济林以获得更高的经济效益，把粮食作物种植在相对较差的耕地上，另外，对粮食作物疏于管理，尤其在城郊地带更是如此，在调查中发现，有的麦田中草的长势，几乎与小麦平分天下。因此，粮食作物让位于其他经济作物以及人们疏于管理导致了实际单产并不高，尽管相对于北部黄土台塬区和西北嵯峨低山残塬沟壑区来说，其实际单产比较高，但相对于自身的自然、社会经济条件来说，其实际单产并不高。农业是国民经济的基础，粮食作物又是农业的基础，因此，要重视粮食作物的种植和管理，把优质耕地作为基本农田，种植粮食，应引导农民从粮食安全的战略高度认识种植粮食作物的重要性，提高粮食单产，保障粮食安全。

5 结论

(1)南部泾渭冲积平原区的9个乡(镇)的耕地自然生产潜力、利用生产潜力、可实现生产潜力以及实际单产基本都大于北部黄土台塬区的4个乡镇和西北残塬沟壑区的嵯峨乡。

(2)理论利用强度总体相差不大，南部平原区的乡镇总体较高，西北部沟壑区最小；而可实现利用强度与理论利用强度区域差异相反，西北部总体较高，南部总体较小；实际利用强度差别较小，而且没有明显的分异规律，其中7个乡(镇)的实际利用强度在0.5左右，说明有这些乡镇的实际利用强度还有50%待提高的空间。

(3)理论增产潜力、利用增产潜力均以南部泾渭冲积平原区的9个乡(镇)较大，西北沟壑区的嵯峨乡较小。实际增产潜力在各乡镇没有明显的差异，较为均衡、适中。

参 考 文 献

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