云南省耕地自然质量等流域空间分布特征研究

曾维军,张建生,刘淑霞,李成学,葛兴燕， 陈运春,李建华,余建新

(1.云南农业大学 国土资源科学技术工程研究中心,昆明 650201; 2.云南农业大学 水利学院,昆明 650201; 3.云南农业大学 资源与环境学院,昆明 650201)



云南省耕地自然质量等流域空间分布特征研究

曾维军1,2,张建生1,2,刘淑霞1,2,李成学3,葛兴燕1，2， 陈运春2,李建华1,2,余建新1,2

(1.云南农业大学 国土资源科学技术工程研究中心,昆明 650201; 2.云南农业大学 水利学院,昆明 650201; 3.云南农业大学 资源与环境学院,昆明 650201)

合理利用耕地资源的首要问题是明确耕地自然质量状况，掌握其数量、质量和空间分布。以云南省129个县农用地分等省级数据为基础，结合该省流域分布现状，分析了全省耕地自然质量等别、质量等级在空间上的分布特征。结果表明：(1)云南省耕地自然质量等呈典型偏正态分布，以6—11等为主，占比高达67.69%；伊洛瓦底江流域耕地随自然质量等别变化呈波浪式起伏分布，其他流域耕地自然质量等别均呈偏正态分布。(2)云南省耕地自然质量等总体水平趋于中等偏低，其平均等为9.8等。伊落瓦底江流域耕地平均自然质量等最高，为12.7等；金沙江流域最低，为8.9等；优等地平均自然质量等最高，为24.1等；低等地最低，为6.0等。6大流域耕地自然质量等级平均等发展趋势与全省平均等一致。(3)云南省耕地以中、低等地为主，所占比例高达88.29%，其中金沙江流域分布中、低等地比例最高，红河与南盘江流域则主要分布中等地；优等地主要分布在金沙江流域，占流域耕地总面积76.38%，但仅占全省0.81%；高等地除在伊洛瓦底江流域占比较高外，其他5大流域分布占比相对均匀。

耕地; 自然质量等; 分布; 6大流域; 云南省

耕地作为人类生存必不可少的生产资料，对保证粮食安全、维持社会经济可持续发展具有重要的现实意义[1-3]。耕地受自然条件和人类经济活动的影响，其自然质量、利用水平呈现出一定的自然地理和经济地理分布规律[4]。自然质量等客观地反映了耕地土壤、地形、排水和灌溉等田间条件，以及指定作物的光温(气候)生产潜力[5]，是评价耕地质量与产能最为重要的指标。在耕地数量减少、质量退化日益加剧的背景下，合理利用有限耕地资源的首要问题就是明确耕地自然质量现状，掌握其数量、质量空间分布。耕地自然质量等别、质量等级空间分布研究有助于国土资源管理部门了解区域耕地现状，为合理调整耕地利用方式提供支撑。

地处我国西南边陲的云南省是一个地域特征凸显的农业大省。全省地势地貌复杂，高原山地约占全省总面积的94%，坝区仅占6%，坡耕地比重大，人地矛盾突出，伴随着经济发展和城镇化进程的推进，区域耕地资源面临更大的保护压力。为贯彻落实《中华人民共和国土地管理法》，科学量化耕地质量及其分布，云南省于2004年起对全省范围内耕地进行了耕地质量评价，并在此基础上完成农用地分等工作[6-8]，其成果全面反映耕地自然质量、利用状况，为国土资源管理提供准确的耕地质量信息。

应用农用地分等成果，科研工作者在耕地质量监测[9-10]、耕地保护[11-12]、耕地需求预测[13]、基本农田划分[14-15]、动态变化[16]、产能核算[17-18]、数据处理[19-20]等方面做了大量研究，取得了丰硕成果。耕地分布研究则主要集中于土壤养分[21-22]、耕地资源[23]空间分布特征分析，相对来说，耕地等别空间分布研究较少，且大多基于海拔[24-25]、土地利用和标准耕作制度分区[26]等开展，流域分布研究往往在一个流域内进行[27]，流域间分布研究有待加强。本文依据云南省农用地分等成果，结合云南省6大流域现状，对全省耕地自然质量等别的空间分布特征进行分析，以期为制定差异化的耕地利用与保护政策提供依据。

1　研究区概况与数据来源

1.1研究区概况

云南省位于我国西南边陲，地理位置为东经97°31′39″—106°11′47″，北纬21°08′32″—29°15′8″，属于低纬度的内陆地区。受低纬度、高海拔地理条件的综合影响以及季风气候制约，形成了光能丰富、四季温差小和垂直变异显著的低纬山原季风气候。全省土地面积39.4万 km2，其中，耕地面积占全省土地面积的15.97%，园地占2.12%，林地面积占57.69%，草地占2.05%。依据《云南土壤》对全省土壤的分类，云南土壤分属7个土纲、18个土类。

云南省地势西北高，西南和东南低，境内地形起伏不平，山地、高原、盆地和河谷相间分布，形成了复杂多样的地貌类型，其中山地约占全省总面积的84%，丘陵约占10%，坝子约占6%。云南省耕地主要分布于盆地和山丘区，坡耕地占耕地总面积的64%，且零星分散，水土流失严重，生产能力低。

1.2数据来源

数据来源于云南省农用地分等省级汇总数据，包括129个县(市、区)、1 353个乡镇和100 391个村委会，总计13 868个省级评价单元，结合云南省6大流域现状数据，对自然质量等别在6大流域分布特征进行分析。根据全省农用地分等成果，耕地自然质量等别总共分为28等，在不同流域中分布差异明显。

2　数据处理及分析方法

2.16大流域分布

流域指由分水线所包围的河流集水区，一个大流域按照水系等级可分成数个小流域。云南省共有6大水系，其中除红河、南盘江发源于云南外，其余均为过境河流，根据6大水系集水边界，共划分为6大流域。金沙江在云南省境内长1 560 km，位于迪庆—丽江—大理—楚雄—昆明—曲靖一线以北区域，流域面积10.9万 km2，占全省总面积的28.6%，是云南省流域面积最大的河流；以南为南部的5大流域，自西向东依次为伊洛瓦底江流域、怒江流域、澜沧江流域、红河流域和南盘江流域。伊洛瓦底江流域位于云南省西南部，在云南省境内的流域面积为1.88万 km2，仅占全省面积的4.9%，却是全省水资源最为丰富的地区。怒江全长2 820 km，云南省境内长650 km，省内流域面积3.35万 km2，占全省总面积的8.7%。澜沧江全长4 500 km，云南省境内长1 289 km，流域面积8.87万 km2。红河在云南省境内全长692 km，流域面积7.48万 km2，占全省总面积的19.5%。南盘江在云南省境内长677 km，流域面积5.8万 km2，占全省总面积的15.2%。

2.2数据处理方法

本研究在需要进行计算区域内平均自然质量等别时，采用面积加权平均法，即在统计出各等别总面积前提下，进行各等别面积加权[28-30]。

(1)

式中：Y为区域平均经济等；i为耕地经济等别；imin为等别最小值；imax为等别最大值；Si为i等耕地面积(hm2)；S总为区域耕地总面积(hm2)。

2.3空间分析方法

以全省129个县(市、区)的农用地分等省级汇总成果为基础数据，结合6大流域边界，利用ArcGIS软件空间分析功能，采用空间叠加分析、网络分析、邻域分析、统计分析等方法，研究耕地自然质量等别在6大流域尺度上的分布特征。

2.4耕地质量等级划分

云南省范围内各评价单元自然质量等指数为158～5 441，根据评价单元的自然质量等指数值，采用等间距法，每隔200个等别分间距对耕地自然质量等进行初步划分。经计算，全省耕地自然质量等别范围为1—28等。为了分析不同等级耕地在6大流域分布状况，根据全省耕地自然质量等别分布特征，按照一定的综合分值间隔，均匀的划分耕地自然质量等。即采用等间距法，按照1—7等、8—14等、15—21等、22—28等将全省耕地划分为低等、中等、高等和优等4个档次。

3　结果与分析

3.1耕地自然质量等数量分布特征

根据云南省农用地分等结果，耕地共13 868个省级评价单元，总面积6 119 551.28 hm2。耕地自然质量等分为28个等别，等别范围为1—28等，其中1等地自然质量水平最低，28等地自然质量水平最高，面积加权平均等为9.8等。从图1可看出，云南省耕地自然质量等呈典型的偏正态分布，自然质量等别趋于中等偏低。自然质量等别耕地面积主要集中于6—11等，占全部耕地面积67.69%；其中8等耕地面积最大，为839 618.98 hm2，所占比例为13.72%，9等耕地面积略次于8等，所占比例为13.71%；其他自然质量等耕地面积所占比例从大到小依次为：10等(11.21%)>6等(10.04%)>11等(9.81%)>7等(9.19%)。自然质量等1—3等、19—28等所占比例极小，都不足1%；1—3等耕地面积占0.36%，19—28等占2.20%，28等仅占0.000 1%。此外，其他等别耕地面积所占比例为1.00%～5.52%。

图1　云南省耕地自然质量等别构成

从低等、中等、高等和优等4个档次耕地等级来看，云南省低等地有1 619 249.74 hm2，占全省耕地总面积的24.46%；中等地3 783 854.81 hm2，占61.83%；高等地666 759.19 hm2，占10.90%；优等地49 687.54 hm2，仅占0.81%。

3.26大流域耕地分布特征

将云南省农用地分等结果与6大流域相叠加，分别统计不同流域耕地面积分布。由图2可知，金沙江流域评价单元数量为3 616个，面积1 647 190.41 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为26.07%和26.93%；伊洛瓦底江流域评价单元数量为830个，面积272 339.92 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为5.99%和4.45%；怒江流域评价单元数量为1 309个，面积612 147.13 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为9.44%和10.00%；澜沧江流域评价单元数量为3 092个，面积1 077 705.68 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为22.30%和17.61%；红河流域评价单元数量为2 760个，面积1 112 798.69 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为19.90%和18.18%；南盘江流域评价单元数量为2 261个，面积1 397 369.45 hm2，占评价单元总数和耕地总面积的比例分别为16.30%和22.83%。由此可知，金沙江流域耕地的总面积最大，伊洛瓦底江流域耕地总面积最小。

图2　云南省6大流域耕地面积分布比例

从图2可知，耕地面积在不同流域中分布差异较大，为进一步研究耕地自然质量等别在不同流域的分布特征，将不同自然质量等别、耕地质量等级耕地在不同流域分布面积及比例分别统计(图3—4)。

图3　6大流域耕地自然质量等别构成

(1)金沙江流域耕地自然质量等别分布特征。金沙江流域主要包括昭通市、迪庆州、丽江市和楚雄州等，耕地自然质量等分布范围为2—28等，面积加权平均等为8.9等。该流域耕地等别面积呈偏正态分布，主要集中在5—9等，占耕地总面积的69.56%；其中，第8等耕地面积最大，为291 337.80 hm2，占17.69%；2等、3等、17—28等耕地面积占比极小，均不超过1.00%，17—28等耕地面积总占比仅为3.80%；其他等别耕地占比为2.10%～4.28%。从耕地质量等级来看，低等地占41.56%，中等地占49.72%，二者比例高达91.28%；而优等地分布仅为2.30%。

(2)伊洛瓦底江流域耕地自然质量等别分布特征。伊洛瓦底江流域主要流经德宏州，有独龙江、大盈江和瑞丽江3条较大支流，是云南省水资源最为丰富的地区，耕地自然质量等分布范围为3—20等，面积加权平均等为12.7等，居6大流域之首。该流域耕地自然质量等别呈波浪式起伏分布，波浪峰值分别位于5等、8等、12等和18等，其中18等浪峰最高，耕地面积为34 943.83 hm2，占流域耕地总面积12.83%；12等与18等浪峰间隔最大，浪底最低为15等，耕地面积3 000.95 hm2，占1.10%。从耕地质量等级来看，中等地占49.27%，高等地占36.17，二者比例高达85.43%；低等地占14.57%，而优等地则没有分布。

(3)怒江流域耕地自然质量等别分布特征。怒江主要流经怒江州、保山市和临沧市等，耕地自然质量等分布范围为3—22等，面积加权平均等为9.2等。该流域耕地等别的分布为偏正态分布，第9等的耕地面积最大，为91 188.81 hm2，占流域耕地总面积14.9%，其次为6等，耕地面积83 742.62 hm2，占总面积13.68%；18—22等耕地面积占比极小，约占总面积1.53%。从耕地质量等级来看，中等地面积最大，占58.97%，低等地占32.17%，二者比例高达91.14%；高等地占比8.73%，而优等地分布仅为0.13%。

(4)澜沧江流域耕地自然质量等别分布特征。澜沧江流域主要包括西双版纳州、大理州、临沧市和思茅市，耕地自然质量等分布范围为1—26等，面积加权平均等为9.9等。该流域耕地等别分布与怒江流域极其相似，为偏正态分布，主要集中在6—13等，总面积855 909.35 hm2，占79.42%；其中，第6等耕地面积最大，为163 828.95 hm2，占流域耕地总面积15.2%；1—4等、21—26等耕地面积占比极小，1—4等总占比1.28%，21—26等总占比1.31%。从耕地质量等级来看，低、中等地占比高达87.60%；高等地占12.00%，而优等地分布仅为0.40%，趋向于0。

图4　6大流域耕地质量等级构成

(5)红河流域耕地自然质量等别分布特征。红河主要流经玉溪市、红河州，耕地自然质量等分布范围是4—23等，面积加权平均等为10.3等。该流域耕地自然质量等别呈偏正态分布，主要集中在6—15等，总面积993 465.32 hm2，占89.27%；其中，第11等耕地面积最大，为152 933.91 hm2，占13.74%，其次为9等，为147 491.95 hm2，占13.26%；第4等耕地面积占比最小，为0.11%；第19—23等等别耕地面积占比均未超过0.5%，总计占比仅为1.24%。从耕地质量等级来看，中等地高占68.29%，居于绝对优势，而优等地分布仅为0.25%。

(6)南盘江流域耕地自然质量等别分布特征。南盘江主要流经曲靖市、文山州，耕地自然质量等分布范围是4—24等，面积加权平均等为10.3等。该流域耕地等别呈偏正态分布，但两极分化严重，8—11等耕地面积极大，约944 579.02 hm2，占流域耕地总面积67.59%；18—23等耕地面积极小，约17 674.73 hm2，仅占流域耕地总面积1.27%。从耕地质量等级来看，中等地高占78.30%，居于绝对优势，而优等地分布仅为0.27%，趋向于0，两极分化极其明显。

从6大流域耕地质量等级分布来看，云南省耕地以中等地为主，低等地为辅，优等地不足1.00%，耕地自然质量普遍较差。除伊洛瓦底江流域外，其他5大流域低等地、中等地分布比例为87.60%～91.28%，低等地金沙江流域分布最高，达41.56%；高等地分布比例伊洛瓦底江流域最高，达36.17%，其余流域均在10%左右。

3.36大流域耕地自然质量等别关系

以耕地自然质量等别、质量等级为研究重点，在各流域间分别进行横向、纵向和综合分析(表1)。

(1)6大流域耕地自然质量等别横向分析。横向分析是针对相同耕地质量等级范围、不同流域耕地的自然质量等别的分析。在优等地范围内，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、澜沧江、红河和南盘江流域耕地面积比例分别为2.30%，0.00%，0.13%，0.40%，0.25%和0.27%；从优等地的平均自然质量等来看，各流域比较接近，金沙江流域最高，为24.5等；南盘江流域平均等最低，为22.1等；其汇总平均等为24.1等。在高等地范围内，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、澜沧江、红河和南盘江流域耕地面积比例分别为6.42%，36.17%，8.73%，12.00%，11.09%和11.19%，高等地在伊洛瓦底江流域的分布面积显著高于其他流域，说明伊洛瓦底江流域耕地自然质量较好；从平均自然质量等来看，各流域非常接近，伊洛瓦底江流域平均等最高，而金沙江流域平均等最低，其汇总平均等为16.6等。在中等地范围内，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、澜沧江、红河和南盘江流域耕地面积比例分别为49.72%，49.27%，58.97%，57.13%，68.29%和78.30%，南盘江流域占比最高；从平均自然质量等来看，除伊洛瓦底江流域的平均等稍高外，其余流域的平均等约为10等。在低等地范围内，金沙江、伊洛瓦底江、怒江、澜沧江、红河和南盘江流域耕地面积比例分别为41.56%，14.57%，32.17%，30.47%，20.37%和10.23%，金沙江流域分布最多，南盘江流域分布最少；从平均自然质量等来看，红河和南盘江流域最高，怒江流域最低，其汇总平均等为6.0。

表1　云南省6大流域耕地平均自然质量等别

(2)6大流域耕地质量等级纵向分析。纵向分析是针对不同耕地质量等级范围、相同流域耕地自然质量等别的分析。金沙江流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为2.30%，6.42%，49.72%和41.56%，低等地的面积所占比例较大，流域耕地平均自然质量等趋于中等偏低，为8.9等，居6大流域最末位。伊洛瓦底江流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为0.00%，36.17%，49.27%和14.57%，以中等地和高等地面积为主，高等地面积所占比例在6大流域中最高，其平均自然质量等居第1位，为12.7等。怒江流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为0.13%，8.73%，58.97%和32.17%，中等地和低等地所占比例最高，平均自然质量等趋于中等偏低，为9.2等，仅略高于金沙江流域。澜沧江流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为0.40%，12.00%，57.13%和30.47%，中、低等地占比较高，整体平均自然质量等属中等水平，为9.9等，接近云南省耕地平均自然质量等水平。红河流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为0.25%，11.09%，68.29%和20.37%，中等地占比仅次于南盘江流域，其平均自然质量等为10.3等。南盘江流域：优等地、高等地、中等地和低等地的面积比例依次为0.27%，11.19%，78.30%和10.23%，中等地占比最大，达78.30%，其平均自然质量等也为10.3等。

(3)6大流域耕地综合分析。将上述纵向与横向分析相结合，从整体上反映云南省耕地自然质量总体分布情况。除伊洛瓦底江流域外，各耕地质量等级在其他流域均有分布。从平均自然质量等排序来看，金沙江流域(8.9等)<怒江流域(9.2等)<澜沧江流域(9.9等)<红河流域、南盘江流域(10.3等)<伊洛瓦底江流域(12.9)；各流域主要分布中等地，其次为低等地，二者所占比例分别为91.28%，91.14%，87.60%，88.66%(88.54%)，63.83%；其中金沙江流域中、低等地占比最高，伊洛瓦底江流域中、低等地占比最低，与之相对应，金沙江流域耕地自然质量最差，伊洛瓦底江流域耕地自然质量最好。

从表1可以看出，在优等地、高等地所占比例大致相等的情况下，红河流域中等地比南盘江流域占比少10%左右，低等地占比高约10%，而二者平均自然质量等几乎相等，主要原因是红河流域中等地平均等别远高于南盘江流域。

4　结 论

(1)云南省耕地自然质量等呈典型偏正态分布，以6—11等为主，占比高达67.69%。伊洛瓦底江流域耕地随自然质量等别变化呈波浪式起伏分布，其他流域耕地自然质量等别均呈偏正态分布。

(2)从全省耕地平均自然质量等来看，为9.8等，总体水平趋于中等偏低。伊落瓦底江流域耕地平均自然质量等最高，为12.7等；金沙江流域最低，为8.9等；优等地平均自然质量等最高，为24.1等；低等地最低，为6.0等。6大流域耕地自然质量等级平均等发展趋势与全省平均等一致。

(3)从全省耕地质量等级进行分析，云南省耕地以中、低等地为主，所占比例高达88.29%，其中金沙江流域分布中、低等地比例最高，红河与南盘江流域则主要分布中等地；优等地主要分布在金沙江流域，占流域耕地总面积76.38%，但仅占全省0.81%；高等地除在伊洛瓦底江流域占比较高外，其他5大流域分布占比相对均匀。

金沙江流域耕地面积占全省耕地比例最高，为26.93%，中、低等耕地占比最高，达91.28%，自然质量等分布范围最广，从2—28等均有涉及，因而对云南省耕地自然质量等整体偏低影响最大；该流域优等地主要分布于下游永善县、水富县等地，占流域耕地总面积2.30%，6大流域中占比最高，但高等地在6大流域中占比最小，加之中、低等地耕地面积占比远大于其他流域，其平均自然质量等反而最低。怒江流域耕地以坡耕地为主，坡度大，土壤耕作层薄，因此，其耕地平均自然质量等仅稍高于金沙江流域，低于全省平均自然质量等。澜沧江流域贯穿西北—西南，跨越纬度最大，因而自然质量等分布范围较广。该流域高等地占比较高，耕地平均自然等略高于全省平均自然质量等，居于中等水平。红河流域与南盘江流域相邻，两流域中等地所占比重极大，低等地占比偏小，因而耕地平均自然质量等处于中等偏上水平。伊洛瓦底江流域属于南亚热带季风气候，降雨充沛，地形多河谷盆地，因而其耕地平均自然质量等最高，为12.67等；但其耕地面积仅占全省的4.45%，对提高云南省整体平均自然质量等作用有限。

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Research on the Spatial Distribution Characteristics of Arable Land Natural Quality Grade of Watersheds in Yunnan Province

ZENG Weijun1,2,ZHANG Jiansheng1,2,LIU Shuxia1,2,LI Chengxue3, GE Xingyan1，2， CHEN Yunchun2,LI Jianhua1,2,YU Jianxin1,2

(1.Engineering Research Center of Science and Technology of Land and Resources,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China; 2.College of Water Conservancy,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China; 3.College of Resources and Environment,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China)

It is of primary importance to understand the conditions of the natural quality of the cultivated land,and its quantity,quality and spatial distribution for the reasonable utilization of the arable land resources.The natural quality grades of the arable land in Yunnan Province and their spatial distribution characteristics are analyzed based on the grading data of 129 counties and the watershed distribution in the province.The results showed that: (1)the average natural quality grade of the arable land for the whole province follows the positive skewed distribution,such as 6 to 11 account for as high as 67.69%,its distribution in the Irrawaddy watershed takes a wavy shape,going ups and downs; it is in a positive skewed distribution in the other watersheds; (2)the average natural quality grade,being grade 9.8,of the arable land for the whole province is at the medium to lower level the highest average natural quality grade of 12.7 occurs in the Irrawaddy Watershed,while the lowest of 6.0 is in the Jinshajiang Watershed,the average natural quality grade of the good-quality arable land is the highest (grade 24.1),and the low-quality arable land has the lowest average grade of 6.0,the development of the average quality of the arable land for the six big watersheds has little difference from the average natural quality grade of the whole province； (3)the cultivated land in Yunnan Province is mainly in the medium， or low-quality,accounting for 88.29% of the area,and is mostly found in the Jinshajiang Watershed,which is followed by the Nujiang Watershed.The cultivated land in the Red River and Nanpanjiang Watersheds is the medium-quality.The good-quality arable land mainly distributs in the Jinshajiang Watershed,accounting for 76.38% of its total area,but only 0.81% of the whole province.Except that the Irrawaddy Watershed is higher,the high-quality land evenly distributs in the other five watersheds.

cultivated land ;natural quality grade; distribution; six watersheds; Yunnan Province

2016-03-17

2016-03-31

国土资源部公益性行业科研专项“乌蒙山区扶贫国土开发关键技术研究及示范应用”(201511003-1)

曾维军(1979—),男,湖南邵阳人,讲师,博士,主要从事3S技术、土地评价、资源环境规划研究。E-mail:zengweijunde@163.com

李建华(1980—),男,湖南娄底人,讲师,博士,主要从事土地利用与生态化整治研究。E-mail:wenniforever@126.com

F301.21

A

1005-3409(2016)05-0267-07