丘陵山地水田旱地交错分布区耕地地力评价

胡晨成　余洋

摘要：在自然条件下，通过比较水田和旱地地块的肥力差异，选择合适的评价模式，以制定合理的耕地利用依据。结合研究区丘陵山地水田和旱地交错的分布特点，依据最小控制斑块面积确定评价单元数，重点分析了水田和旱地在实际耕作中的差异性，并结合操作实践合理分配水田和旱地在评价体系中各指标的权重系数。结果表明，评价单元数的多少对评价结果的影响比较明显，综合研究区耕地地力实际情况和节约计算耗时的实际，建议最小控制斑块面积在临界值（推荐值）的10%为佳；另外通过水旱分开评价和水旱统一评价两种评价模式的比较，发现水旱分开能使评价结果更加贴近实际情形，反映实际耕地地力状况，能够更加有效地指导农业生产实践。

关键词：水田旱地交错区；评价单元；评价模式；水旱统一评价；水旱分开评价；耕地资源

中图分类号：S158.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）16-3780-04

Abstract： Based on the topography of Daxian county， the spatial distribution about the whole cultivated land of the county was analyzed. The assessment unit by determined the minimum unit size was optimized. The weight coefficient about paddy field and the dry land in the assessment system with a focus on the differences between paddy field and dry land was reasonably allocated. The results showed that the numbers of the assessment units hardly had effect on the assessment results， The optimized minimum unit size should be limited as the 10% of the threshold proposed by the handbook soil productivity assessment， especially in some hilly agricultural area based on the consideration about the actual assessing time-consuming in the procedure and soil productivity. Based on the hypothesis proved to be true later， there was a significant productivity difference between paddy field and dry land. A separated assessment about these cultivated land was proposed because of the paddy field and the dry land having its soil productivity assessment respectively. The results of the separated assessment model showed that it was better to know the actual soil productivity compared with the integrated assessment model， which could provide the practical agriculture production.

Key words： ecotone area between paddy field and dry land； assessment unit； assessment model； integrated assessment model； separated assessment model； land resources

耕地是农业生产最基本的资源，耕地的可持续利用关系到国民经济的健康发展和社会的稳定[1]。耕地地力即耕地的生产能力，是由耕地土壤本身特性、自然背景条件和基础设施水平等要素综合构成的[1，2]。耕地地力的好坏直接影响到农业生产的发展，其变化对粮食生产等具有重要的影响。怎么评定耕地地力水平是测土配方施肥项目的关键，随着该项目的逐级深入和展开，其存在的评价方法、指标体系的通用性、区域差异性等问题逐渐被提出。如袁秀杰等[2]研究认为，因不同地区间自然和社会经济条件的差异选择不同的地力评价指标体系进行评价导致地区间地力评价结果的可比性不强；刘永文等[3]研究发现丘陵区水田和旱地的地力水平存在明显的差异性；方斌等[4]研究认为尽管我国在耕地地力等级评价方面做了大量的工作，地块层次的分等定级工作也较为深入，但区域层次的耕地质量变化研究仍较为薄弱，评价指标难成体系等。

山地丘陵区由于其地形地貌的起伏变化引起各种自然条件的分配极其不均，在一定程度上制约了人为活动的范围，进而影响了这些地块上基本农田水利建设及其他管理措施的实施，从而加剧了不同地块上人工肥力水平的差异。有研究表明，以村镇为中心，距中心越近，施肥越多，耕作越精细，熟化程度越高；而距中心愈远，施肥越少，耕作越粗放，熟化程度越低[5]。丘陵区随着山地海拔高度和地形坡度不同，有着不同的水热条件和土层厚度，从丘陵山地的顶部到坡脚，土层逐渐增厚，养分逐渐增多，肥力逐渐增高[6]。有研究者认为丘陵地区的耕作制度是多种多样的，水田和旱地的种植制度差异很大，如水田多为一年一熟，而旱地则为一年两熟或三熟[7]。上述的诸多因素均是耕地地力评价过程中不可或缺的重要因子，因此如何选择科学合理的评价指标和模式则是地力评价工作人员亟待解决的关键问题之一。本研究欲从评价模式上着手，对丘陵山地水田和旱地交错分布区的地力评价工作予以研究，以期得到简单可行的评价模式，为今后丘陵山地农业区的耕地地力评价工作提供一些建议和参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

四川省达县地处四川盆地东缘的平行岭谷区，辖区内地势西北高、东南低，该县隶属中亚热带季风性湿润气候类型。全县国土面积269 500 hm2，其中耕地面积55 260 hm2；全县地貌类型主要由丘陵和低山地形构成，县域内耕地主要为坡耕地，占了全县总耕地面积的88.03%。耕地利用类型以水田和旱地为主。

县域内旱地和水田呈交错分布，水田（水稻土）主要是沿河谷呈树枝状和条带状分布（图1），这也是水稻土形成、发育的条件（水稻土形成需要足够的水源条件）所决定的，故其沿着河流分布则是必然选择。旱地的分布则没有明显的规律。实际生产过程中， 对于旱地的选择， 只要适合作物生长且能够开发种植的地方均可， 所以旱地的分布具有随机性， 丘陵地区旱地多零星分布在低山丘陵的缓坡上。

1.2 研究方法

选取的评价指标中涉及土壤养分的指标，如全氮、有效磷、速效钾、有机质含量等，严格按照《测土配方施肥技术规范》相关要求进行样品测试；然后按照文献[8]为技术依据进行地力评价，使用ArcGIS、县域耕地资源信息系统等GIS软件进行分析评价。具体步骤如下：首先，采用地理信息系统技术，收集整理相关的数据资料，建立达县县域耕地资源基础数据库；在相关专家的协助下，从国家和省级耕地地力评价指标体系中选取适合该县的耕地地力评价指标；将县域的土地利用现状图和土壤图进行叠加分析，确定耕地地力评价单元。其次，在全国统一的县域耕地资源管理信息系统下，按照要求建立规范的数据库，并进行数据管理；并对每一个评价单元进行赋值、标准化，在隶属函数模块下输入函数，并在层次分析模型编辑模块中计算每个评价因子的权重[3，7]。最后，选择耕地生产潜力模块进行县域耕地地力评价，并将得到的各评价单元的综合地力评价指数按照累积曲线法进行地力等级的合理划分，对各等级的地块数据予以统计分析。

2 结果与分析

2.1 评价单元数对评价结果的影响

经土壤图、土地利用现状图叠加分析后得到各评价单元大小的频数分布，结果显示，评价单元数共计14 601个，该数值是经与实际比较、修正、平差后确定的；地块单元面积小于13.33 hm2（是由ArcGIS系统自动生成数值经折算获得）的频数是最多的。具体的地块单元统计数据如图2所示，图中图斑个数表示的是小于最小控制图斑面积的地块单元个数，评价单元数是指被选作最终评价单元的个数。由图2可知，多数地块单元面积都很小，代表面积多集中在小于20.00 hm2的区间内。

利用数字化的县级土壤图和土地利用现状图确定评价单元，但考虑到丘陵地区因天然的地形地貌特征导致该区的耕地分布零散、水田与旱地地块交错分布的特点，按照文献[8]很难选取合适的评价单元数。如何合理选取参评单元数及选取的单元数量对最终评价结果的影响等则是一个值得探讨的问题。依据图2，拟依次剔除地块单元面积小于0.33、0.67、1.33、2.67、5.33、10.67、20.00、21.33 23.33、 26.67 hm2的图斑数， 即参与评价单元数为14 522、14 331、14 127、13 863、10 874、5 388、2 077、1 934、1 546、1 185，具体的算法为：参评单元数=校准核实评价单元数-最小控制面积图斑数。将选取的单元数提取各指标值，经评价所得结果如表1所示。

依据文献[8]中对评价单元的描述“不宜过细过多，要进行适当综合取舍和其他技术处理；一般一个中等规模（40 000 hm2）土壤类型不太复杂的县可以划分1 500个左右的评价单元”，根据该项建议，可计算每一评价单元可代表26.67 hm2耕地，所以将26.67设为最小控制斑块面积的临界值，即为最大剔除限；而该研究区耕地总面积为54 666.67 hm2，按照对应比例需选用2 050个左右的评价单元。因此按照从最小控制斑块面积为0.33 hm2开始，增加最小控制斑块面积至26.67 hm2，后因在21.33 hm2选定的评价单元数接近对应比例算出的2 050个，故在21.33 hm2左右加密设置最小控制斑块面积。从表1可以看出，参评单元数对评价结果的影响也较明显，在最小控制斑块面积为0～26.67 hm2时，导致评价结果最大波动范围为1.5%，折合实际的耕地变动的面积为820 hm2；最小控制斑块面积控制在0～2.67 hm2时，参评单元数对评价结果影响是极不明显的，评价出的结果几乎一致。

总体而言，随着评价单元数的减少，地力水平较高的耕地有下降趋势，如三等地的比重从峰值9.9%下降至9.3%，故可知地力水平较高的地块面积较小且零星分布；且随着评价单元数的递减，该地力水平单元有被剔除的危险，从而导致评价结果与实际情况有所偏低，而五等地的比重从29.1%上升至30.6%；另外，随着评价单元数的减少，评价过程中评价计算耗时也呈递减趋势，将计算耗时从113 s降至不足1 s，极大地节约了计算时间。综合研究区耕地地力实际情况，建议最小控制斑块面积在临界值的10%为佳，即最小控制斑块面积为2.67 hm2。

2.2 水田旱地交错区的地力评价模式研究

由于水田和旱地耕作模式的差异导致二者土壤基础肥力的差异[7]，使得二者的耕地地力是不可等同的，所以将水田与旱地混在一起， 统一指标体系进行地力评价，则会导致其评价结果很难真实准确地反映研究区实际的耕地地力状况[2]。因此，为了进一步研究水田及旱地耕地地力状况，了解水旱统一评价体系与水旱分开评价体系对区域耕地地力评价结果影响的大小，确定水田旱地交错区耕地地力评价最佳研究模式，故采用两种评价模式（水旱统一、水旱分开）对比研究了丘陵山地水田和旱地交错区的耕地地力状况。

地力评价的关键步骤之一是参评指标的选择和指标权重大小的确定[9]， 而具体的水田和旱地评价指标体系的差别则需从实际耕作模式的差异性出发。首先，二者的种植制度有明显的差异。旱地多种植小麦、玉米等旱作作物，多一年两熟（麦-玉）或三熟（麦-玉-薯）等；水田地块则多为水稻和油菜，种植制度上（西南水稻农作区）多采用一年一熟（水稻）或一年两熟（油-稻）；且二者的产量水平也具明显差异性，从而显现的耕地生产潜力也是迥异的；而在水旱统一评价模式中，因种植制度在实际生产中的重要性， 所以其权重系数较大，从而加剧了评价结果中水田地块的耕地地力情况不如旱地，这与实际情形不符。其次，水田和旱地两种地块在长期的施肥耕作过程中形成基础肥力的差异，还会随着时间推移进一步加剧二者间养分供应状况的差异，从而影响各自的生产潜力。除此之外， 地形因素（坡度、海拔）等对二者地块的影响也是迥异的，如旱地在坡顶与坡脚的差异，因为坡度的剧烈变化导致水土流失的强弱变化，进而影响土层厚度、土壤容重、保水保肥能力等[10，11]；而水田地块对坡度因素则不是很敏感，因为水田的田面坡度几乎为零，所以坡度对水田的影响相对偏弱；而海拔（微地形）因素对水田影响较大，水、肥、气、热是通过空间再分配的，丘陵地带的垂直地带性直接影响到水田的生产能力。

为了全面分析影响不同类型耕地的地力因素，将影响水田、旱地的关键因素全部选入参评指标，在充分考虑参评指标资料收集的难度和操作的可行性前提下，不论是水旱统一评价模式， 还是水旱分开评价模式均采用以下12项具体参评指标：灌溉保证率、种植制度、有机质含量、质地、成土母质、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH、有效土层厚度、坡度、地形部位。评价过程中虽然选用了同样的评价指标，但根据实际地块中水田、旱地的差异性[12]，参评指标权重系数排序还是有很大差别，以充分体现人为管理措施、自然条件等对不同耕地利用类型影响的差异性，具体如表2所示。

不同评价模式下评出的耕地地力等级情况如表3、表4所示。从表3可以看出，水田和旱地的地力水平存在本质区别，基础地力水平差距十分明显：水田的地力水平主要分布在三、四、五等，分别占水田总面积的5.08%、46.84%、47.45%； 旱地的地力水平多分布在三、四、五、六等，分别占旱地总面积的3.99%、28.51%、58.96%、8.16%；水田的地力状况普遍高于旱地各等级地力，但二者主要地力等级多集中在四、五等水平，说明研究区耕地地力现状偏低。

从表4可以看出，水旱分开评价模式格外注重了水田、旱地各自的影响因素且具体分配了各因素的影响权重，所以能够较为真实地反映出现实耕地地力状况。而且，水旱分开评价模式还能细致地区分各地力等级分布，如水旱分开评价模式评出了5个等级，而水旱统一评价模式只评价出4个等级，可能是因为统一评价指标体系考虑的因素较多，抵消了不同指标间的影响，使评价结果相对集中，这与袁秀杰等[2]的研究结论一致。

3 结论

通过对最小控制斑块面积选定评价单元数的研究，发现评价单元数的多少对评价结果的影响较明显，但从研究区耕地地力实际情况和节约计算耗时考虑，建议最小控制斑块面积在临界值的10%为佳。

耕地地力评价工作现已在全国展开，如何选取通用可行的评价模式是困扰基层地力评价工作人员的关键，而西南丘陵农业区的地形特点加大了该区开展地力评价的难度。本研究通过水旱分开评价和水旱统一评价两种评价模式的比较，结果表明，水田和旱地的基础地力状况有着本质区别，也再一次印证了丘陵山地农业区采用水旱统一评价模式的不足。结合本研究结果，作者认为西南山地丘陵区适宜水旱分开评价模式，这样不仅能准确反映耕地实际地力水平，还能便于不同区域间耕地地力水平结果的比较分析；此外，研究还发现水旱分开评价模式能使评价结果更加贴近实际情形，更为细致地反映实际耕地地力状况，能更有效地指导农业生产实践，合理规划利用有限的耕地资源。

参考文献：

[1] 顾志权，邵学新，钱卫飞，等.江苏省张家港市耕地地力定量化评价及其意义[J].土壤学报，2007，44（2）：354-359.

[2] 袁秀杰，赵庚星，朱雪欣.平原和丘陵区耕地地力评价及其指标体系衔接研究[J].农业工程学报，2008，24（7）：65-71.

[3] 刘永文，樊 燕，刘洪斌.丘陵山地耕地地力评价研究[J].中国农学通报，2009，25（18）：420-425.

[4] 方 斌，吴次方，吕 军.耕地质量多功能技术评价指标研究——以平湖市为例[J].水土保持学报，2006，20（1）：177-180.

[5] 李继明.我国现行农用地评价体系比较研究[J].地域研究与开发，2009，28（3）：87-91.

[6] 谢德体.土壤地理学[M].成都：成都科技大学出版社，1995.

[7] 樊 燕.梁平县耕地地力评价研究[D].重庆：西南大学，2008.

[8] 田有国，辛景树，栗铁申.耕地地力评价指南[M].北京：中国农业科学技术出版社，2006.

[9] 黄 健，李会民，张惠琳，等.基于GIS的吉林省县级耕地地力评价与评价指标体系的研究——以九台市为例[J].土壤通报，2007，38（3）：422-426.

[10] 徐学军，刘洪鹄，张平仓.呼伦贝尔天然草地地貌部位对土层厚度和土壤水分的影响[J].干旱区资源与环境，2010，24（4）：180-184.

[11] 徐友信，刘金铜，李宗珍，等.太行山低山丘陵区不同土地利用条件下土壤容重空间变化特征[J].中国农学通报，2009，25 （3）：218-221.

[12] 程晋南，赵庚星，张子雪，等.基于GIS的小尺度耕地质量综合评价研究——以山东省丁庄镇为例[J].自然资源学报，2009，24 （3）：536-544.

为了全面分析影响不同类型耕地的地力因素，将影响水田、旱地的关键因素全部选入参评指标，在充分考虑参评指标资料收集的难度和操作的可行性前提下，不论是水旱统一评价模式， 还是水旱分开评价模式均采用以下12项具体参评指标：灌溉保证率、种植制度、有机质含量、质地、成土母质、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH、有效土层厚度、坡度、地形部位。评价过程中虽然选用了同样的评价指标，但根据实际地块中水田、旱地的差异性[12]，参评指标权重系数排序还是有很大差别，以充分体现人为管理措施、自然条件等对不同耕地利用类型影响的差异性，具体如表2所示。

不同评价模式下评出的耕地地力等级情况如表3、表4所示。从表3可以看出，水田和旱地的地力水平存在本质区别，基础地力水平差距十分明显：水田的地力水平主要分布在三、四、五等，分别占水田总面积的5.08%、46.84%、47.45%； 旱地的地力水平多分布在三、四、五、六等，分别占旱地总面积的3.99%、28.51%、58.96%、8.16%；水田的地力状况普遍高于旱地各等级地力，但二者主要地力等级多集中在四、五等水平，说明研究区耕地地力现状偏低。

从表4可以看出，水旱分开评价模式格外注重了水田、旱地各自的影响因素且具体分配了各因素的影响权重，所以能够较为真实地反映出现实耕地地力状况。而且，水旱分开评价模式还能细致地区分各地力等级分布，如水旱分开评价模式评出了5个等级，而水旱统一评价模式只评价出4个等级，可能是因为统一评价指标体系考虑的因素较多，抵消了不同指标间的影响，使评价结果相对集中，这与袁秀杰等[2]的研究结论一致。

3 结论

通过对最小控制斑块面积选定评价单元数的研究，发现评价单元数的多少对评价结果的影响较明显，但从研究区耕地地力实际情况和节约计算耗时考虑，建议最小控制斑块面积在临界值的10%为佳。

耕地地力评价工作现已在全国展开，如何选取通用可行的评价模式是困扰基层地力评价工作人员的关键，而西南丘陵农业区的地形特点加大了该区开展地力评价的难度。本研究通过水旱分开评价和水旱统一评价两种评价模式的比较，结果表明，水田和旱地的基础地力状况有着本质区别，也再一次印证了丘陵山地农业区采用水旱统一评价模式的不足。结合本研究结果，作者认为西南山地丘陵区适宜水旱分开评价模式，这样不仅能准确反映耕地实际地力水平，还能便于不同区域间耕地地力水平结果的比较分析；此外，研究还发现水旱分开评价模式能使评价结果更加贴近实际情形，更为细致地反映实际耕地地力状况，能更有效地指导农业生产实践，合理规划利用有限的耕地资源。

参考文献：

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[10] 徐学军，刘洪鹄，张平仓.呼伦贝尔天然草地地貌部位对土层厚度和土壤水分的影响[J].干旱区资源与环境，2010，24（4）：180-184.

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[12] 程晋南，赵庚星，张子雪，等.基于GIS的小尺度耕地质量综合评价研究——以山东省丁庄镇为例[J].自然资源学报，2009，24 （3）：536-544.

为了全面分析影响不同类型耕地的地力因素，将影响水田、旱地的关键因素全部选入参评指标，在充分考虑参评指标资料收集的难度和操作的可行性前提下，不论是水旱统一评价模式， 还是水旱分开评价模式均采用以下12项具体参评指标：灌溉保证率、种植制度、有机质含量、质地、成土母质、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH、有效土层厚度、坡度、地形部位。评价过程中虽然选用了同样的评价指标，但根据实际地块中水田、旱地的差异性[12]，参评指标权重系数排序还是有很大差别，以充分体现人为管理措施、自然条件等对不同耕地利用类型影响的差异性，具体如表2所示。

不同评价模式下评出的耕地地力等级情况如表3、表4所示。从表3可以看出，水田和旱地的地力水平存在本质区别，基础地力水平差距十分明显：水田的地力水平主要分布在三、四、五等，分别占水田总面积的5.08%、46.84%、47.45%； 旱地的地力水平多分布在三、四、五、六等，分别占旱地总面积的3.99%、28.51%、58.96%、8.16%；水田的地力状况普遍高于旱地各等级地力，但二者主要地力等级多集中在四、五等水平，说明研究区耕地地力现状偏低。

从表4可以看出，水旱分开评价模式格外注重了水田、旱地各自的影响因素且具体分配了各因素的影响权重，所以能够较为真实地反映出现实耕地地力状况。而且，水旱分开评价模式还能细致地区分各地力等级分布，如水旱分开评价模式评出了5个等级，而水旱统一评价模式只评价出4个等级，可能是因为统一评价指标体系考虑的因素较多，抵消了不同指标间的影响，使评价结果相对集中，这与袁秀杰等[2]的研究结论一致。

3 结论

通过对最小控制斑块面积选定评价单元数的研究，发现评价单元数的多少对评价结果的影响较明显，但从研究区耕地地力实际情况和节约计算耗时考虑，建议最小控制斑块面积在临界值的10%为佳。

耕地地力评价工作现已在全国展开，如何选取通用可行的评价模式是困扰基层地力评价工作人员的关键，而西南丘陵农业区的地形特点加大了该区开展地力评价的难度。本研究通过水旱分开评价和水旱统一评价两种评价模式的比较，结果表明，水田和旱地的基础地力状况有着本质区别，也再一次印证了丘陵山地农业区采用水旱统一评价模式的不足。结合本研究结果，作者认为西南山地丘陵区适宜水旱分开评价模式，这样不仅能准确反映耕地实际地力水平，还能便于不同区域间耕地地力水平结果的比较分析；此外，研究还发现水旱分开评价模式能使评价结果更加贴近实际情形，更为细致地反映实际耕地地力状况，能更有效地指导农业生产实践，合理规划利用有限的耕地资源。

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[12] 程晋南，赵庚星，张子雪，等.基于GIS的小尺度耕地质量综合评价研究——以山东省丁庄镇为例[J].自然资源学报，2009，24 （3）：536-544.