占补平衡项目对千阳县新增耕地等别和粮食产能的影响*

何振嘉，范王涛，杜宜春

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司，西安市，710075)

0 引言

我国土地资源众多，地质类型丰富，但耕地面积总量和人均耕地面积较少，部分区域对土地开发利用程度不够，优质耕地资源保存量逐年下降，尤其是在耕地后备资源储量严重不足的背景下，12 000 khm2耕地红线目标面临的压力也越来越大[1-2]。另外，伴随着工业化和城镇化进程，农业从业人员数量急剧减少，产生了大量耕地撂荒和弃荒现象，严重威胁我国粮食安全[3-5]。耕地占补平衡项目是国家为保障耕地总体数量和质量不降低而提出的一项耕地保护政策，主要为非农业建设用地经批准占用耕地后，占用单位要负责开垦所占耕地的数量与质量相当的耕地，如不具备开垦条件或者新开垦的耕地不符合要求的，则应当按照当地的规定来缴纳耕地开垦费，专款用于开垦新的耕地[6-8]。耕地占补平衡项目是通过土地平整、水利设施配套、道路工程以及生态环境保持等工程措施有效补充耕地数量、提高耕地质量的行为，耕地占补平衡制度的施行有效遏制了耕地快速减少趋势，保护耕地红线，维护国家粮食安全[9-10]。耕地占补平衡在有效促进区域经济和社会效益提高的同时，对粮食产能的生态系统服务功能产生影响。在新形势下，由于后备资源数量急剧减小、地块分散程度越来越广，对耕地占补平衡的要求也越来越高，大部分平原县区后备资源已枯竭，千阳县由于其特殊的地理位置和环境特征，具有相对较大的开发潜力。耕地占补平衡的实施对有效提高区域耕地质量、数量和耕种条件具有显著的优势，能在极大程度上提高实施区域的耕地等别，而耕地等别最直观的反映即粮食产能。大量学者对耕地数量变化[11-12]、耕地资源变化[13-14]以及耕地质量变化[15-17]引起粮食产能方面的变化进行了一些探讨，且相关研究主要集中于平原地区，由于平原地区的后备资源数量已不足以支撑区域内发展需求，而台塬丘陵区占补平衡项目实施难度虽然较大，但却具备一定数量的可开发后备资源。因此，千阳县耕地占补平衡项目的开展，对于有效补充耕地数量、提升耕地质量，实现耕地总量动态平衡作用显著。目前对于台塬丘陵区耕地占补平衡条件下新增耕地等别引起的粮食产能变化情况相关研究很少，尤其在基于一段时期内占补平衡项目对粮食产能影响的连续性研究尚未见到，对于占补平衡项目实施引起的新增耕地等别和粮食产能变化影响研究仍属于一个较为新颖的研究方向，因此，基于占补平衡项目实施引起的新增耕地等别和粮食产能方面的研究对于完善耕地占补平衡政策、提升粮食综合生产能力以及保障国家粮食安全具有重要的指导作用和现实意义。本文以典型的台塬丘陵区宝鸡市千阳县为研究对象，以冬小麦为基准作物，以冬小麦和春玉米作为指定作物，对2016—2018年实施的耕地占补平衡项目新增耕地等别和粮食产能进行准确测算，分析了耕地占补平衡项目对新增耕地等别和粮食产能的综合影响，以期通过该项研究对加强区域内耕地占补平衡项目耕地保护、提高耕地等别和粮食产能水平等提供借鉴。

1 研究对象

千阳县位于陕西省宝鸡市西北部，地处渭北台塬西部丘陵沟壑区，地形复杂多样，总面积996.46 km2，地理坐标介于北纬34°34′34″～34°56′56″，东经106°56′15″～107°22′31″之间。千阳县总人口13.37万，城镇化率达到41.06%，人均生产总值4.75万元。千阳县气候属温带大陆性季风区半湿润气候，多年平均气温在8.7 ℃～11.8 ℃之间，年平均降雨量627.4 mm。地形位为台塬丘陵沟壑区，耕地区域较为分散，境内海拔710～1 545.5 m，北部海拔较高(占全县总面积21.5%)，南部海拔较低(占全县总面积78.5%)。耕地总面积236.52 km2，人均耕地面积0.02 hm2，主要种植玉米、小麦等。据测定耕作层有机质含量平均为1.22%，全氮含量0.094%，全磷含量0.183%，全钾含量2.07%。碱解氮平均含量57.6 mg/kg， 速效磷平均含量11.1 mg/kg，速效钾平均含量 163 mg/kg。研究区有千河横贯东西，水资源较为丰富，年径流量达3.89亿m3，水域面积 3 000 hm2，地下水总储量6 155万m3。研究区交通便利，水利条件较优越，发展高效农业前景广阔。2016—2018年间，千阳县实施并竣工的耕地占补平衡土地整治项目共有36个，整治总面积636.35 hm2，新增耕地588.73 hm2，其中水浇地472.68 hm2，旱地116.05 hm2。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

社会经济数据：千阳县农业农村局、千阳县统计局提供的农业资料年度报表数据。土地利用现状数据：千阳县自然资源局提供的基于全国第二次土地调查土地利用调查结果的现状图、地形图、等高图、土壤类型图以及千阳县农用地自然质量等别图(比例尺1∶1 0000)等。千阳县2016—2018年度完成的耕地质量等别补充完善成果，包括图件、数据库、表册和报告等。项目数据资料：由千阳县自然资源局提供的千阳县农村土地整治监管系统中获取。遥感影像数据：利用Google Earth软件并结合地理空间数据云提供的数字高程模型(http://www.gscloud.cn/)获取研究区遥感影像数据、多年历史影像资料。气象数据：国家气象科学数据共享服务平台提供气象数据(http://data.cma.cn/)。土壤数据：通过中国土壤数据库查询研究区土壤理化性质(http://vdb3.soil.csdb.cn/)。另外，通过结合奥维互动地图实地调查获取土地利用现状和作物种植结构等调查数据。

2.2 研究方法

千阳县耕地资源中优势高产耕地面积较小，后备资源整体情况不佳，数量较小且质量较差，由于耕地开垦成本较高，研究区经济效益并不显著。为缓解人地矛盾，通过耕地占补平衡项目有效增加耕地数量以及提高耕地质量，其核心在于所创造新增耕地粮食产能的增加，因此本文选取千阳县2016—2018年耕地占补平衡项目新增耕地作为研究对象，通过对新增耕地等别和粮食产能进行准确测算，并分析耕地占补平衡项目对新增耕地等别和粮食产能的综合影响。为综合考虑耕地占补平衡项目对粮食产能的影响，首先要对项目区基准作物、指定作物以及标准耕作制度进行确定。基准作物是指理论标准粮的折算基准，是项目区周围一定区域内比较普遍的主要粮食作物。参照《陕西省耕地质量等别年度更新评价分析报告》，项目区基准作物为冬小麦。指定作物是指行政区所属耕作区标准耕作制度中所涉及的作物，采用的指定作物为春玉米和冬小麦。标准耕作制度是指在当前的社会经济、生产条件和技术水平下，有利于生产或最大限度满足发挥当地生产潜力，并已为当地普遍采纳的农作方式。本研究中耕作制度复种类型为二年三熟，主要作物为冬小麦和春玉米。因此，本文以千阳县主要作物春玉米和冬小麦作为量化标准来评价千阳县耕地占补平衡新增耕地的等别及粮食产能情况。耕地质量等别是基于区域资源条件考虑区域的农业生产最大潜力而制定的标准，主要指耕地在进行农业生产活动时，耕地对农作物的适宜性、耕地地力、耕地利用后经济效益的多少和耕地环境是否被污染4个方面的综合评定结果，通过耕地质量等级调查与评定工作，将耕地评定为15个质量等别，1等耕地质量最好，15等最差。新增耕地等别主要包含新增耕地自然等、利用等以及经济等3个方面。千阳县属于黄土高原区—渭北陇东黄土旱塬区，耕地质量评定分等因素指标主要为有效土层厚度、土壤剖面构型、土壤有机质含量、地形坡度、灌溉保证率、土壤侵蚀程度等6项，表1为千阳县春玉米和冬小麦分等因素和各自权重及其自然质量分记分依据。

表1 千阳县指定作物分等因素相关参数Tab. 1 Parameters related to designated crop classification factors in Qianyang County

2.2.1 新增耕地等别计算

1) 新增耕地自然质量分计算公式[18]

(1)

式中:CL i j——第i个分等单元的第j种指定作物的农用地自然质量分；

Wk——第k个分等因素的权重，详见表1；

fijk——第i个分等单元内第j种指定作物第k个分等因素的指标分值，取值为(0～100]，分值范围详见表1；

m——分等因素指标数量，本文中为6。

新增耕地自然质量等指数计算公式

Ri j=ai j×CL i j×βj

(2)

式中:Rij——第i个分等单元第j种指定作物的自然等指数；

αi j——第i个分等单元第j种作物的生产潜力指数，耕地有灌溉条件时采用光温生产潜力指数，耕地无灌溉条件时采用气候生产潜力指数，其中春玉米光温生产潜力指数为2 346，气候生产潜力指数为1 968；冬小麦光温生产潜力指数为1 077，气候生产潜力指数为784；

βj——第j种作物的产量比系数。千阳县指定作物春玉米和冬小麦产量比系数均为1。

国家级自然质量等=ROUND{[16-(Rij+200.01)/400]，0}

2) 土地利用系数确定。耕地利用等指数分指定作物计算

Yi j=Ri j×KLj

(3)

式中:Yi j——第i个分等单元第j种指定作物的利用等指数；

KLj——评价单元所在等值区第j种指定作物土地利用系数；经查看千阳县耕地质量评定数据库，项目区周边冬小麦、夏玉米土地利用系数分别为0.581 6、0.624 5。

按照千阳县的标准耕作制度，其熟制为“二年三熟”，耕地利用等指数

(4)

式中:Yi——第i个分等评价单元耕地利用等指数。

国家级利用等=ROUND{[16-(Yi j+100.01)/2Yi=∑Yi j/200]，0}

3) 计算土地经济系数。耕地经济等指数分指定作物计算

Ci j=Yi j×KC j

(5)

式中:Ci j——第i个分等评价单元第j种指定作物的经济等指数；

KCj——评价单元所在等值区的第j种指定作物的土地经济系数，经查看千阳县耕地质量评定数据库，项目区周边冬小麦、夏玉米土地经济系数分别为0.651 7、0.727 5。

按照千阳县的标准耕作制度，其熟制为“二年三熟”，耕地经济等指数

(6)

式中:Gi——第i个分等评价单元耕地经济等指数；

Gi j——第i个分等评价单元内第j种经济作物经济等指数，由公式(5)计算可得。

国家级经济等=ROUND{[16-(Gi+100.01)/200]，0}

2.2.2 粮食产能计算

粮食产能计算[19]公式如式(7)所示。

粮食产能=新增耕地面积×(D-新增耕地平均质量等别)×15×100 kg

(7)

式中:D——产能计算常数，D≤16(当产能为0时，D=16)。

新增耕地平均质量等别计算公式

(8)

式中:K——项目区内耕地平均质量等别；

n——项目区内核定单元总个数；

Ki——第i个核定单元的耕地质量利用等别；

Si——第i个核定单元的耕地面积。

2.3 数据分析

采用Excel 2007处理数据，对相关试验数据进行Pearson相关检验，当显著性低于0.05时，认为存在显著相关关系。

3 结果分析

3.1 2016—2018年占补平衡项目对耕地等别的影响

本文采取“因素法”对项目新增耕地等别进行评价，采取的评价方式严格按照《农用地质量分等规程》进行评价因素指标体系和评价系数沿用耕地质量等级补充完善成果工作中采用的参数，通过对2016—2018年千阳县补平衡项目结果进行加权求和分别得到新增耕地国家级自然等指数、利用等指数、经济等指数计算结果，详见表2。整体来看，2016—2018年在千阳县实施占补平衡项目新增耕地总面积为588.73 hm2，其中水浇地472.68 hm2，旱地116.05 hm2，新增耕地平均等别范围在10～12等之间。根据千阳县耕地质量等别年度更新评价成果，千阳县项目区周边耕地质量国家级自然等别13等，国家级利用等别13等，国家级经济等别12等，平均等别为13等，因此可以看出，占补平衡项目的实施可以显著提高新增耕地等别。受后备资源储量逐渐枯竭和项目实施难度不断加大等因素影响，由2016—2018年实施占补平衡项目创造的新增耕地面积呈递减趋势，且新增水浇地面积逐年降低，而新增旱地面积则逐年增大。此外，可以看到的是，新增耕地地类对耕地等别具有较大的影响，水浇地面积占比与新增耕地等别呈显著的正相关关系。

表2 千阳县2016—2018年占补平衡项目国家级自然等指数、利用等指数、经济等指数计算结果Tab. 2 Calculation results of national-level naturalcropland, utilization cropland, economic cropland of Qianyang County in 2016—2018

另外通过分析可知，通过占补平衡项目实现的新增耕地平均耕地等别为10～12等，而千阳县耕地平均等别为13等，通过占补平衡项目的实施，使原有未利用地耕地等别提高了1～3个等别，这主要是由于占补平衡项目的实施，会有大量的资金和技术等投入到新增耕地建设中，原有的土壤条件、水源条件以及其他生产条件均能得到很大的改善，形成了良好的耕地基础，并通过完成项目的镇、村移交等工作，明确权属和后期管护责任，促进了土地所有人对新增耕地的重视程度，能有效影响其增加对耕地的投入和集约经营，避免出现撂荒现象，因此，新增耕地等别在项目完成时会得到显著提高。而随着新增耕地亩均投资的增加，新增耕地在土壤地力条件、水利配套、交通状况以及生态环境保持等方面的水平也随之提高，则表现出更优势的耕地等别水平。此外，研究表明[20-21]，通过占补平衡项目实施，对新增耕地进行了土壤翻耕、土壤培肥等措施以熟化土壤，水利设施完善和交通条件得到保障，能显著促进耕地质量的提高，且随着占补平衡实施年限的延长，土壤理化特性和生物性特性均会显著改善，土壤抗蚀性能也可得到显著提高。

3.2 2016—2018年占补平衡项目对粮食产能的影响

表3为2016—2018年千阳县内粮食产能变化情况，可以看出，粮食产能受耕地面积和耕地等别影响较大。2016—2018年耕地占卜平衡项目实现的耕地面积分别为361.24 hm2、103.73 hm2以及123.77 hm2，粮食产能分别为3 189.12 t、883.69 t以及741.84 t，粮食产能随新增耕地面积的增大而增大，但表现为逐年降低趋势。2016年项目新增耕地面积较2017年高出248.56%，粮食产能较2017年高出260.89%；与2017年项目相比，2018年项目耕地面积增加了19.31%，粮食产能缺减少了16.05%，这主要是由于2017年项目水浇地面积较大，新增耕地平均等别较高，因此虽然创造的新增耕地面积小于2018年，但实现的粮食产能却大于2017年，可以看出，粮食产能与新增耕地平均等别呈显著的正相关关系。此外，水浇地项目的粮食产能显著高于旱地项目的粮食产能，2016—2018年3年内，占补平衡项目实现的水浇地面积为472.68 hm2，对应实现的产能为4 161.66 t，而旱地面积为116.05 hm2，对应产能为652.99 t，分析可知，水浇地以占总新增耕地80.29%的面积，创造了占比为86.44%的总粮食产能。

表3 不同年份粮食产能变化Tab. 3 Changes in grain production capacity in different years

表4为2016—2018年千阳县内粮食产能统计情况，可以看出，2016—2018年实施占补平衡项目的个数分别为27个、3个和6个，标准差先增大后减小，2017年实施的3个项目产能间差异最大，而2018年实施的6个项目的产能间差异最小。2016年、2017年及2018年间粮食产能有50%的数值分别位于6.00～17.50 t、90.57～221.15 t以及87.88～103.11 t之间，2016年项目粮食产能平均值最小，2017年项目粮食产能平均值最高，说明2016年项目平均单个项目实施面积最小，2017年项目平均单个项目实施面积最大；而粮食产能有25%的最大数值分别位于166.13～500.20 t、601.54～601.54 t以及196.13～256.69 t之间，2016年产能波动范围最大，2017年产能波动范围最小。

表4 2016—2018年粮食产能统计表Tab. 4 Statistical table of grain production capacity from 2016 to 2018

3.3 粮食产能空间格局变化

耕地所处位置、自然条件、水利设施以及道路状况等对粮食产能有很大影响。千阳县为典型的台塬丘陵沟壑区域，整体地势为北高南低，东北部区域沟壑纵横，山岭起伏，丘陵连绵，台原残碎，地势起伏变化明显，水热条件较差，且交通条件和灌溉条件不便；西南部地区较为平坦，自然条件及农业生产条件较为优越，全县共有7个乡镇，2016—2018年，除去县域东北方向高崖镇由于地势陡峭、坡度较大且涉及林地范围实施占补平衡项目较少，在其他乡镇均有项目实施。

表5为粮食产能空间分布变化统计情况，可以看出，地形条件对耕地占补配合项目的实施以及粮食产能影响最为显著，2016—2018年每年都实施耕地占补平衡项目的乡镇为草碧镇、城关镇和张家塬镇，实施规模530.84 hm2，占全县实施总规模的90.16%，创造粮食产能4 357.06 t，占全县粮食产能的90.49%。这是由于草碧镇和城关镇海拔较低、地势较为平坦，气候条件较好，且水利设施及道路条件较为完善，一方面耕地占补平衡项目可行性论证较为合理，另一方面，在此区域实施项目能显著提高耕地等别，有利于作物增产，能充分调动农业种植积极性，对减少耕地撂荒现象效果显著。城关镇由于地处县城城区范围内，具备可开发条件的后备资源数量有限，因此，虽然城关镇范围内地形条件、水热状况、农业生产条件和道路条件均较为优越，但占补平衡项目数量和粮食产能逐年减小。而相对位置越偏远、地形条件越差，则实施占补平衡项目的数量和质量均有很大程度的降低，南寨镇、水沟镇及崔家头镇新增耕地数量仅占总规模的10.17%，粮食产能仅占总产能的9.50%。

表5 粮食产能空间分布变化统计表(2016—2018)Tab. 5 Statistical table of spatial distribution changes of grain production capacity (2016—2018)

3.4 占补平衡项目对粮食产能的影响

表6为2016—2018年千阳县内耕地占补平衡项目与千阳县耕地总量粮食产能比较情况，可以看出，连续耕地占补平衡项目实现新增耕地总量为588.73 hm2，而千阳县耕地面积总量为23 652 hm2，耕地占补平衡项目面积占千阳县耕地总面积的24.89%，经过占补平衡项目创造的新增耕地粮食产能为1 625.53 t，千阳县耕地粮食产能提高值为5 273.43 t，耕地占补平衡项目新增粮食产能占千阳县耕地粮食产能的30.82%。

从2016—2018年，耕地占补平衡项目的实施，以新增24.89%的耕地占有量创造了30.82%的新增粮食产能，说明通过耕地占补平衡项目的实施能显著提高耕地粮食产能。

表6 2016—2018年粮食产能比较Tab. 6 Comparison of grain production capacity from 2016 to 2018

4 结论

本文以冬小麦和春玉米为量化标准，对典型的台塬区千阳县2016—2018年占补平衡新增耕地及粮食产能变化情况以及粮食产能空间格局变化进行分析。

1) 2016—2018年占补平衡项目新增耕地平均等别范围在10～12等之间，较千阳县平均耕地等别提升了1～3个等别。项目的实施可以显著提高新增耕地等别，且水浇地面积占比与新增耕地等别呈显著的正相关关系。

2) 粮食产能与新增耕地面积及新增耕地平均等别呈显著的正相关关系，2016年、2017年及2018年粮食产能有50%的数值分别位于6.00～17.50 t、90.57～221.15 t以及87.88～103.11 t之间，2016年项目新增耕地面积较2017年高出248.56%，粮食产能较2017年高出260.89%；与2017年项目相比，2018年项目耕地面积增加了19.31%，粮食产能缺减少了16.05%，这主要是由于2017年项目水浇地面积较大，新增耕地平均等别较高所导致。2016—2018年占补平衡项目实现的水浇地面积为472.68 hm2，对应实现的产能为4 161.66 t，而旱地面积为116.05 hm2，对应产能为652.99 t，可以看出，水浇地以占总新增耕地80.29%的面积，创造了占比为86.44%的总粮食产能。

3) 粮食产能受耕地所处位置、自然条件、水利设施以及道路状况等影响较大，地势较为平坦，气候条件较好，且水利设施及道路条件较为完善的区域粮食产能越大，2016—2018年间草碧镇、张家塬镇及城关镇实现新增耕地和粮食产能分别占全县的90.16%和90.49%。而相对位置越偏远、地形条件越差，则实施占补平衡项目的数量和质量均有很大程度的降低，南寨镇、水沟镇及崔家头镇新增耕地数量仅占总规模的10.17%，粮食产能仅占总产能的9.50%。

4) 从2016—2018年，耕地占补平衡项目的实施，以24.89%的新增耕地占有量创造了30.82%的新增粮食产能，说明通过耕地占补平衡项目的实施能显著提高耕地粮食产能。