自贡市农用地产能核算及其分区利用研究*

沈悦 冉清红

1.成都师范学院史地与旅游学院西部人文研究所，四川成都

2.西南大学地理科学学院，重庆

1 引言

1.1 研究背景

随着国家人口数量的增加和城市化率的逐年上升，对于人类生存和发展具有重要意义的土地资源合理利用问题成为大众关注的焦点。在人地矛盾日渐突出的今天，依据土地资源的适宜性对其采取不同的利用方式，以达到最优的生产效能，是解决人地矛盾问题的一项重要举措。中国是传统农业大国，更是世界人口第一大国，农产品的稳定供给和充分保障是重大的战略问题，因此，农用地的利用方式和利用效能亦成为社会关注的一个重要焦点。一方面，对某一具体区域农用地产能进行核算，可以对该区域农用地产能总量及其空间分布特征有一定的了解，为土地利用方式的宏观调控提供基础支撑；另一方面，计算该区域农用地产能利用强度和利用潜力，可以有针对性地提高土地利用率，实现土地集约化利用，缓解农用地数量不足所带来的压力。同时，对区域耕地进行产能核算，有利于对耕地进行利用分区，对实现耕地保护和动态监测及其占补平衡具有重要现实意义。

1.2 研究概况

郧文聚等认为，农用地产能是农用地单产与其对应面积的乘积[1]。农用地产能是农用地综合生产能力的体现。关文荣等认为，农用地综合生产能力是指在一定地域、一定时期和一定的经济社会条件下，各种农业资源要素综合投入所形成的农用地生产功能，其构成包括农用地的自然生产能力、利用生产能力和经济生产能力等[2]。《农用地产能核算技术规范》中规定：农用地产能是指在一定地域、一定时期和一定的经济、社会、技术条件下所形成的农用地生产能力，分为农用地理论产能、可实现产能和实际产能3 个层次[3]。农用地理论产能是指一定区域内，标准耕作制度下，光温生产潜力、气候生产潜力等自然条件达到最好，且技术条件达到最高时指定作物所能达到的最高产量。农用地理论产能是一个理想数值，无法直接获得。农用地可实现产能是一定区域、一定时期内，标准耕作制度下，光温生产潜力、气候生产潜力等自然条件正常，且技术条件所能达到时，指定作物的最高产值。在实际核算中同样无法直接获得农用地可实现产能的数据。农用地实际产能是指一定区域、一定时期内，指定作物已经达到的产值，其数值可通过查询当地统计年鉴或者咨询当地农牧业局获得。

《农用地产能核算技术规范》(国土资源大调查专用稿)（以下简称《规范》）于2007年10月10日正式出台，《规范》中详细列出了区域农用地产能核算的技术路线和步骤，为区域农用地产能核算提供了方法和指导意见。国内关于农用地产能核算的相关研究成果也于2007 年开始出现，研究方向主要集中在农用地产能核算方法与模型研究、农用地产能核算与耕地占补平衡研究、具体区域的农用地产能核算及其相关应用研究等。目前，国外没有关于农用地产能及其相关问题的研究，而关于农用地产能核算基础的农用地分等定级研究成果也寥若晨星。国内关于农用地产能的研究常常基于农用地分等成果，对具体区域的农用地产能进行核算，再根据核算结果对该区域耕地占补平衡、农用地利用方向等提供建议。农用地分等是按照标准耕作制度，在自然质量条件、平均土地利用程度、平均土地经济效益下，根据规定的方法和程序对农用地质量进行综合评定[4]。农用地产能核算研究具有很强的实践性，通过对具体数据的计算，能反映具体地区的农用地发展状况。所以有不少学者以具体地区为例，对某一地区的农用地（耕地）的理论产能、可实现产能、实际产能进行了核算，并根据核算结果对核算对象地区农用地的合理保护与开发提供了数据支持和理论建议，提出了适宜核算对象地区农用地发展的新思路。近年来，由于3S 技术的发展，基于GIS 和遥感等相关软件的辅助，对农用地产能结果进行可视化分析也逐渐成为研究热点。

2 区域概况

自贡市位于28°55'37"～29°38'25"N、104°02'57"～105°16'11"E 之间，东临泸州，西接乐山，南界宜宾，北靠内江。自贡市市域面积4 381 km2，市内划分四区两县，分别为自流井区、贡井区、大安区、沿滩区、荣县和富顺县。自贡地处四川盆地南缘，以低山丘陵地形为主，平原面积十分狭小，平均海拔约570 m，西北部地形以低山为主，海拔在500～800 m，东南部地形以缓丘为主，海拔在300～400 m，整体地势呈西北高东南低。自贡市属亚热带季风性湿润气候，夏季高温多雨，冬季温和干燥。全年平均降水约800 mm，季节平均降水春季（3～5月）180 mm左右、夏季（6～8月）550 mm左右、秋季（9～11月）190 mm左右、冬季（12月～次年2月）40 mm 左右，降水主要集中在夏秋季节。年均温约18 ℃，季节平均温度春季（3～5 月）18 ℃左右、夏季（6～8 月）27 ℃左右、秋季（9～11 月）18 ℃左右、冬季（12 月～次年2 月）10 ℃左右。2016 年，自贡市全年平均日照时数约1 100 h，无霜期为330 d 左右。自贡市境内无大型河流，流域面积在50 km2以上的河流仅40 余条，其中，自贡母亲河——釜溪河属沱江水系，为长江的二级支流。自贡市水资源总量约18亿m3，地下水资源储藏量约2 亿m3，水资源总量和人均水资源拥有量均位于较低水平，属极度缺水地区。自贡市土壤资源主要以紫色土、水稻土和黄壤为主，分别占土壤总面积的50.1%、34.6%和13.7%；新积土和黑色石灰土占比较低，仅达1.6%。从土壤质量和土地生产能力的角度来说，自贡市土壤以中产土为主，土壤自然质量等级为中等水平。

3 自贡市农用地产能核算

3.1 核算方法与技术过程

依据《规范》，首先进行农用地分等成果整理、筛选与检验样本数据，将通过筛选的数据录入表格，分别建立理论产能、可实现产能和实际产能数据库，对理论产能、可实现产能数据库数据进行回归分析，分别建立线性、对数、指数3 种函数模型，比较决定系数（R2）大小，选出符合计算需要的最优模型。根据最优模型计算自贡市农用地理论单产、理论产能、可实现单产、可实现产能等数值，对计算结果进行分析，进一步计算农用地理论利用强度以及可实现利用强度。图1为自贡市农用地产能核算技术路线图。

3.2 数据来源

核算所需数据通过咨询原自贡市农牧业局、自贡市国土资源局和统计局后整理获得。农用地分等数据包括土地自然质量等指数、土地利用等指数以及土地利用等别。依据《规范》，以农用地分等二级指标区为单位，每种指定作物理论单产样本调查的数量不少于50 个，样点空间分布要相对均匀[3]。以自贡市内四区两县为二级指标区，共选取样点数据176 个，其中，水稻63 个、玉米59个、小麦54 个，各样点分布均匀，符合《规范》相关要求。同时，《规范》要求以每个二级指标区为单位进行分层抽样，在所有县内都应布设调查样点[3]。在各二级指标区内共选取了262 个样点，其中，水田152 个，旱地110个。农用地实际产能数据来自自贡市统计年鉴。由表1可知，自贡市2016 年耕地面积年末实有140 498 hm2，其中：水田86 618 hm2，旱地53 879 hm2。

图1 自贡市农用地产能核算技术路线图

图2a、图2b、图3a和图3b中，将自贡市农用地分为水田和旱地两个二级地类，按照调查样地的标准耕作制度和指定作物产量比系数进行理论产能和可实现产能计算。将计算结果和相应土地自然质量等指数以及土地利用等指数录入数据库，分别建立水田和旱地两大地类的理论单产和可实现单产回归分析模型。分别建立线性、指数和对数三种函数关系式，对三种函数关系模型进行比选分析，选出决定系数（R2）最大的函数关系式作为自贡市农用地单产核算的数学模型。

3.3.1 理论单产

经过计算和检验，线性、指数和对数模型均符合理论统计和计算要求。以二级地类水田为样本得出的三种模型的决定系数（R2） 分别为0.992 2（线性）、0.960 5（指数）和0.985 2（对数）；以二级地类旱地为样本得出的三种模型的决定系数（R2）分别为：0.986 9（线性）、0.962 3（指数）和0.967 3（对数）。结合拟合曲线以及计算要求，认为线性模型最符合实际需要，故选用线性模型进行自贡市农用地理论产能核算。以线性模型进行核算的基本公式是：

其中，yi'代表第i个单元标准理论单产值，Ri代表第i个分等单元土地的自然质量等指数，a、b是回归系数值。运用经过回归分析所得的线性模型，将不同土地自然质量等指数带入（1）式，可获得相应土地等级下的理论单产数值。

3.3.2 可实现单产

经过计算和检验，线性、指数和对数模型均符合可实现单产统计和计算要求。以二级地类水田为样本得出的三种模型的决定系数（R2）分别为0.995 2（线性）、0.980 4（指数）和0.933 8（对数）；二级地类旱地为样本得出的三种模型的决定系数（R2）分别为：0.993 2（线性）、0.986 9（指数）和0.913 4（对数）。结合拟合曲线以及计算要求，同样认为线性模型最符合计算需要，故选用线性模型进行自贡市农用地可实现产能核算。以线性模型进行核算的基本公式是：

表1 2016年自贡市各二级指标区耕地面积汇总 （单位：hm2）

图2 自贡市农用地理论单产核算模型拟合曲线图

图3 自贡市农用地可实现单产核算模型拟合曲线图

其中，yi'代表第i个单元标准理论单产值，Yi代表第i个分等单元土地的利用等指数，c、d 是回归系数值。运用经过回归分析所得的线性模型，将不同土地利用等指数带入（2）式，可获得相应土地等级下的可实现单产数值。

通过模型比选，得出以水田和旱地为二级地类的自贡市理论单产、可实现单产数学模型（表2）。

表2 不同地类的理论单产及可实现单产数学模型

3.4 产能核算

3.4.1 理论产能

农用地理论产能数值为对应土地自然质量等指数下理论单产与其相应农用地面积的乘积。用公式表示为：

其中，WFi代表第i 个分等单元农用地理论产能，YFi代表第i个分等单元农用地理论单产，Si代表第i个分等单元耕地面积。将理论单产计算得出的数值及相应土地等级下的耕地面积带入（3）式，可得不同农用地等级下的理论产能数值。

3.4.2 可实现产能

农用地可实现产能数值为对应土地利用等指数下可实现单产与其相应农用地面积的乘积。用公示表示为：

其中，WPi代表第i 个分等单元农用地可实现产能，YPi代表第i个分等单元农用地可实现单产，Si代表第i个分等单元耕地面积。将可实现单产计算得出的数值及相应土地等级下的耕地面积带入（4）式，可得不同农用地等级下的可实现产能数值。

3.4.3 实际产能

通过查阅自贡市及其各区（县）统计年鉴，得出了2016 年自贡市各区（县）农用地面积、实际单产和实际产能数据。表3 中，2016 年，自贡市农用地总面积为217 114 hm2，农用地实际单产为6 201 kg/hm2，实际产能为1 346 399 t。

3.5 计算结果分析

经过核算与统计，得出自贡市各区县农用地理论单产、理论产能、可实现单产、可实现产能、实际单产和实际产能数据。结果汇总如表4所示。表4中，各二级指标区中，两县（荣县、富顺县）的耕地面积远大于四区（自流井区、贡井区、大安区、沿滩区）。其中，荣县耕地面积最大，为72 613 hm2；自流井区耕地面积最小，为5 036 hm2。两地耕地面积差异较大，荣县耕地面积约为自流井区耕地面积的14.42倍。大安区理论单产、可实现单产以及实际单产在6 个二级指标区中均为最低，分别为 10 222 kg/hm2、7 888 kg/hm2和 5 331 kg/hm2。富顺县理论单产、可实现单产以及实际单产在6 个二级指标区中均为最高，分别为12 313 kg/hm2、10 037 kg/hm2和7 156 kg/hm2。自流井区由于农用地面积远低于其他5个二级指标区，其理论产能、可实现产能和实际产能最低，分别为：54 457 t、42 648 t 和27 801 t。富顺县农用地面积在6 个二级指标区中排名第二，其理论产能、可实现产能和实际产能最高，分别为：872 113 t、710923 t和506 832 t。

表3 2016年自贡市农用地实际单产与产能数据

表4 自贡市农用地综合产能统计

4 结论与讨论

通过对自贡市四区两县共6个二级指标区农用地产能的核算，基本摸清了自贡市全域农用地产能总量及其空间分布特征。核算结果显示，自贡市土地自然质量等指数和利用指数与相应的理论产能、可实现产能及实际产能呈正相关，符合客观规律。说明以农用地分等为基础进行产能核算的方法是可行的。以自贡市内6个二级行政区划作为指标区分别计算理论单产、可实现单产和实际单产，可将得出的具体数值进行比较分析。图4 中，6 个二级指标区理论单产、可实现单产和实际单产数值呈正相关。由大到小分别是富顺县、沿滩区、荣县、自流井区、贡井区和大安区。富顺县位于自贡东南部，县域内海拔和相对高差较低，地形较平缓，且富顺县年降水量、日照时数和无霜期天数均高于市平均水平，农业生产自然条件较好。

通过对六个二级行政区理论产能、可实现产能和实际产能的对比分析，可知各二级指标区3种产能数值亦呈正相关。其产能数据由大到小分别是富顺县、荣县、沿滩区、贡井区、大安区和自流井区。由图5可直观地看出富顺县的理论产能、可实现产能和实际产能均最高，而自流井区三项产能数值均最低。农用地产能是关于耕地面积和单产的函数，耕地面积的多少对区域农用地产能的大小有着直接的关系。富顺县的耕地面积远高于自流井区，所以在产能数值上，两个区域有着很大的差距。这也从一个侧面反映出国家设置1.2 亿hm2耕地红线，以保障粮食安全的合理性和必要性。

通过对自贡市各二级行政区农用地理论单产、可实现单产和实际单产的核算，还可以将各二级行政区农用地利用强度和利用潜力进行对比分析。农用地理论产能利用强度反映农业科技利用的水平，农用地可实现产能利用强度反映目前农用地可实现生产能力的发挥程度。农用地理论产能利用潜力反映的是农用地远景生产潜力或区域科技开发的潜力，可实现产能利用潜力反映土地利用或经营管理的生产潜力[5]。通过对利用强度和利用潜力的分析，可以从侧面反映出区域农用地利用现状，并为区域宏观土地调控和土地利用方向提出建议。区域农用地理论产能利用强度为区域可实现单产与理论单产的比值；可实现产能利用强度是区域实际单产与可实现单产的比值。区域农用地理论产能利用潜力为理论单产与可实现单产的差值，可实现产能利用潜力是可实现单产与实际单产的差值。

4.1 农用地产能利用强度

由图6可知，自贡市各二级行政区划农用地理论产能利用强度和可实现产能利用强度差异不大，各二级行政区划农用地理论产能利用强度均高于可实现产能利用强度。理论产能利用强度最高为富顺县，达81.52%；最低为大安区，为76.83%；可实现产能利用强度最高为富顺县，为71.29%；最低为自流井区，仅62.95%。

4.2 农用地产能利用潜力

图7 中，自贡市各二级行政区划理论产能利用潜力变化幅度相差不大，相比之下，可实现产能利用潜力的变化幅度高于理论产能利用潜力。沿滩区的理论和可实现产能利用潜力差值最大，为827 kg/hm2，大安区差值最小，仅34 kg/hm2。总体来说，自贡市各二级行政区划的可实现产能利用潜力均高于理论产能利用潜力。荣县农用地的理论产能利用潜力最大，为2 473 kg/hm2；富顺县最小，为2 276 kg/hm2。沿滩区农用地可实现产能利用潜力最大，为3 145 kg/hm2；大安区最小，为2 367 kg/hm2。

图4 自贡市各二级指标区单产对比图

图5 自贡市各二级指标区产能对比图

图6 各二级指标区产能利用强度对比

图7 各二级指标区产能利用潜力对比

通过对自贡市各二级指标区农用地理论产能、可实现产能、实际产能和利用强度、利用潜力等数值的计算与分析，可以知道各二级行政区农用地产能总量及其空间分布的基本特征，为各区县土地利用方式的宏观调控提供基础支撑；同时，通过计算该区域农用地利用强度和利用潜力，有利于实现有针对性地提高土地利用率，达到土地集约化利用的目的，缓解农用地面积不足所带来的压力。

5 自贡市农用地分区利用建议

5.1 自贡市农用地分区

图8中，各区县农用地产能数值与其实际面积呈正相关，且荣县、富顺县两县的产能数值明显大于自流井区、贡井区、大安区和沿滩区四区。根据自贡市农用地产能核算得出的相关数值，结合各区县的农用地质量等级等发展现状，可以为自贡市农用地分区利用提出更具针对性的建议。利用ArcGis 软件将核算所得的单产进行可视化分析：在ArcMap 操作界面中导入自贡市行政区划矢量图，打开矢量图属性表，通过连接外部Excel 表格的方式将自贡市各区县农用地理论单产、可实现单产和实际单产数值赋予至属性表中。再通过属性值的重分类，运用自然间断点分级法将三类单产数据分成高、中、低三类，选取一种配色方案将三类单产数值进行分类显示。图9、10 和11 分别为自贡市农用地理论单产分级图、可实现单产分级图和实际单产分级图。

5.2 自贡市农用地分区利用

运用自然间断点分级法，将自贡市农用地产能理论利用潜力和可实现利用潜力分为5级，分别得出自贡市农用地理论产能利用潜力分布图（图12）、自贡市农用地可实现产能利用潜力分布图（图13）。由低到高分别为第一级 （＜2 000 kg/hm2）、第二级 （2 000～2 300 kg/hm2）、第三级 （2 300～2 600 kg/hm2）、第四级（2 300～2 900 kg/hm2） 和第五级 （2 900～3 200 kg/hm2）。

从理论产能利用潜力来看，荣县和贡井区处于较高水平，富顺县处于较低水平；从可实现产能利用潜力的角度来看，自流井区和沿滩区处于较高水平，而大安区处于较低水平。将自贡市农用地按理论单产、可实现单产和实际单产进行分级，分为低产区、中产区和高产区，根据不同产区的农用地利用情况针对性地对其给出建议。

5.2.1 高产区

从理论单产、可实现单产和实际单产的角度来看，属于相对高产区的均只有富顺县。富顺县耕地面积为50 803 hm2，实有面积在四区两县中最高，占行政区面积的33.87%，其理论单产、可实现单产和实际单产均处于高等水平，理论产能利用潜力最弱，可实现产能利用潜力中等偏上。富顺县年均温、年降水量均高于全市平均水平，水热组合状况良好，土壤质量在全市范围内属较高水平，土壤自然产能较高。富顺县农用地综合单产和综合产能数值均位于全市第一，利用强度较高，利用潜力相对较低。因此，要特别注意富顺县农用地的集约化利用，采用合理的耕作方法，保持土壤肥力，以达到长时间尺度上生产效能的稳步提高。同时，相关单位应对高产区农用地采取一定的保护措施，划定专门农田保护区，严格控制高产区耕地转为非耕地，对基本农田采取必要的保护制度。

5.2.2 中产区

从理论单产的角度分析，荣县和自流井区为中等产区；从可实现单产来说，荣县、自流井区和沿滩区均属于相对中等产区；而从实际单产的角度来讲，仅有自流井区属于中等产区。自流井区是自贡市中心区、全市政治、经济、文化中心，也是市党、政、军机关所在地。自流井区行政面积为四区两县中最小，仅15 294 hm2，其中，耕地面积仅3 750 hm2，占行政区总面积的24.52%，耕地占比数值亦为全市最低。农用地产能核算的第一影响要素是耕地面积的大小，因此，自流井区农用地综合产能数值远低于其他地区。而从单产的角度来分析，自流井区农用地均不算最低。通过分析，自流井区农用地可实现利用潜力相对较高，反映出其近景生产潜力较高。沿滩区耕地占比为自贡市最高，为36.84%，农用地综合产能数据也较高，从综合单产来看，其理论、可实现和实际单产数值均仅次于富顺县，处于中等水平，理论产能利用潜力中等偏下，可实现产能利用潜力位于高水平。对于中产区农用地来说，应在保持其现有生产能力的前提下稳步提升其后续生产能力，采用科学的方法，对各区农用地适宜性进行评价，采取各自最适宜的方法进行利用。

图8 自贡市各区县农用地产能对比图

图9 自贡市农用地理论单产分级图

图10 自贡市农用地可实现单产分级图

图11 自贡市农用地实际单产分级图

图12 自贡市农用地理论产能利用潜力分布图

图13 自贡市农用地可实现产能利用潜力分布图

5.2.3 低产区

从理论单产的角度来说，大安区、贡井区和自流井区为相对低产区；从可实现单产的角度来说，大安区和贡井区亦为低产区；而从实际单产的角度来讲，荣县、大安区、贡井区和自流井区相对较高。综合三种单产，贡井区和大安区均为相对低产的区域。贡井区位于自贡市中部，全区行政面积为41 000 hm2，相对较低，其中，耕地占比为35.68%，相对较高。大安区耕地占比为35.41%，在自贡市域范围内属中等偏上水平，其理论单产、可实现单产和实际单产均位于低水平，而理论产能利用潜力中等，可实现产能利用潜力亦为低水平；其实际单产数值低于全市平均水平870 kg/hm2，农用地理论和可实现产能利用潜力水平亦相对较低。总体来说，大安区农用地质量水平和生产能力有待提高。对于低产区，应着力提升其农用地自然生产力水平，采用传统与现代相结合的方式，在不破坏农用地及其周围环境自然生态和谐的情况下，适当采用人工培肥的方式，通过施用自然或人工有机肥、秸秆还田等措施，提升土壤自然肥力，有针对性地提升农用地自然质量等级。同时，在改善低产区农用地自然质量等级的基础上对耕地进行开发利用，着力提升其生产能力和水平。