涡阳县高标准农田耕地质量等级评价研究

丁琪洵，汤萌萌，李子杰，江文娟，张学伟，马友华

（1安徽农业大学资源与环境学院，合肥 230036；2涡阳县农业农村局，安徽 涡阳 233600）

0 引言

2019年11月，《国务院办公厅关于切实加强高标准农田建设提升国家粮食安全保障能力的意见》明确指出，2022年全国要建成十亿亩高标准农田。高标准农田是被划定为永久基本农田的耕地，具有土地平整、集中连片、设施完善、土壤肥沃、生态良好、抗灾能力强等特征，可与现代化农业生产理念相契合，实现旱涝保收、高产稳产的目标[1]。高标准农田建设是中国土地整治规划的重要组成部分。相对于传统土地整治而言，高标准农田在建设具体工程内容上得到了进一步的优化和扩展，高标准农田建设是推进农业高质量发展、实现现代化农业的重大战略举措，是实施乡村振兴战略的重要基础。

高标准农田项目预期目标是否达成，建设措施是否产生实际效益需要一系列的分析来实现。国内外学者利用不同的评价方法对高标准农田进行评价已取得系列进展。评价方法主要有因子分析法、多元回归分析、通径分析法、灰色关联分析法和模糊综合评价法等[2-4]。李红丹[5]利用气候生产潜力指数、产量比等系数确定评价自然经济指数。陈麟等[6]从生态文明建设视角，建立贝叶斯概率模型进行高标准农田建设适宜性评价。但是针对高标准农田建设后指标影响的解析较少，当前研究多侧重于单个高标准农田建设项目区或县域尺度的评价，在对高标准农田耕地质量评价上大多数研究者忽视了对空间尺度、时间尺度上的研究。

本研究在黄淮海大区的耕地质量等级评价指标体系下，采用专家经验法（DELPHI）和层次分析法（AHP）相结合的方法，利用ArcGIS、县域耕地资源管理信息系统等软件对涡阳县高标准农田项目区进行耕地质量等级评价，将定量化指标下的评价结果与2019年县级尺度下涡阳县耕地质量等级结果作对比，重点分析时空尺度下涡阳县高标准农田建设工程对耕地质量评价指标的影响，考虑采取针对性改良建设措施，进一步完善土地整治工作。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

安徽省涡阳县位于中国的粮食生产核心区的黄淮海区，在县内实施高标准农田完全符合国家的产业布局。2019年涡阳县高标准农田建设区位于石弓镇境内，北起包河，南至岭孜沟，东到濉溪县，西临双庆沟。2019年度拟建项目区界限内土地总面积5.3275万hm2，其中耕地面积4.1970万hm2（全部为旱地），其余为林地、道路、沟渠、水域等，土地利用率100%。项目区涉及石弓镇的李楼、温庄、于张、大黄、大寺、石羊6个行政村，土地权属为集体所有。

1.2 数据来源

主要包括2019年涡阳县高标准基本农田建设项目资料、2019年涡阳县耕地质量监测点和采样点养分数据、2019年涡阳县耕地质量等级评价数据库、2018年涡阳县土地利用现状图、2018年涡阳县行政区划图、涡阳县土壤图等基础数据。在进行完整性、可靠性检查及筛选、分类的基础上，依据耕地质量评价因素对所收集的各种资料进行整理与归档，按照数据字典的要求，组织人员对各项化验、调查数据、收集的资料进行规范整理，及时进行数据录入建立数据库。

2 高标准农田耕地质量等级评价方法

根据《高标准农田建设标准》（NY/T 2148）、《耕地质量等级》（GB/T 33469—2016）、《耕地地力调查与质量评价技术规程》（NY/T 1634）[7-9]等文件要求，在涡阳县高标准农田建设区内设置耕地质量监测点，完成定点调查、田间试验、土壤剖面采集、分析化验、数据分析等工作，基于ArcGIS、县域耕地资源管理信息系统等软件平台建设空间数据库、构建耕地质量等级评价指标体系、确定评价单元、确定指标权重和隶属度，最终完成涡阳县高标准农田耕地质量等级划分和成果图件。

2.1 确定评价指标体系

评价因子是指参与评定耕地质量等级的耕地属性。根据《高标准农田建设标准》（NY/T 2148）选取评价因子，结合黄淮海大区的耕地质量等级评价指标体系研究成果，立足涡阳县农业基本情况确定本研究的评价因子和评价指标层次结构。具体情况见表1、图1。涡阳县高标准农田耕地质量为目标层（A层），影响耕地质量的立地条件、物理性状、化学性状、环境条件为准则层（B层），影响准则层中各要素为指标层（C层），即涡阳县18项耕地质量评价指标。

图1 涡阳高标准农田耕地质量影响因素层次结构图

表1 高标准农田耕地质量评价因子总集

2.2 评价指标权重及隶属度建立

涡阳县地处黄淮海农业区，本次采用区域统计方法，将土壤图、土地利用现状图、行政区划图进行叠加后再对评价单元进行赋值，根据专家经验（DELPHI）和层次分析法（AHP）相结合的方法[10]确定评价指标权重。根据专家经验构成A、B1、B2、B3、B4共5个判断矩阵。黄淮海区立地条件、物理性状、化学性状、环境条件对目标层耕地质量的判断矩阵如表2所示。指标层各具体评价指标对相应准则层的判断矩阵如表3～7所示。

表2 目标层与准则层的判断矩阵

表3 立地条件判断矩阵

2.3 耕地质量等级划分

通过累加法计算每个评价单元的综合耕地质量指数，如式（1）所示。

式中，IFI表示为耕地质量综合指数，Fi为第i个因素评语（分值），Ci为第i个因素的组合权重。

在县域耕地资源管理信息系统中创建涡阳县高标准农田耕地质量等级评价数据库，建立评价因子权重的层次分析模型和黄淮海评价指标隶属函数模型，县域系统会在评价单元数据库中添加各评价指标隶属度字段和综合指数字段，用“repl all综合指数with∑Fi×Ci”实现综合指数的自动赋值。

表4 物理性状判断矩阵

表5 化学性质状判断矩阵

表6 环境条件状判断矩阵

表7 涡阳县高标准农田耕地质量评价因子及权重

3 涡阳县高标准农田建设前后等级和面积变化分析

在耕地质量指数曲线最高点至最低点之间采用等距离法将耕地质量划分为10个等级，1等地耕地质量水平最高，10等地耕地质量水平最低。涡阳县高标准农田建设区耕地质量共划分为3个等级（表8），全区耕地质量平均等级为3.17等。其中，2等地面积671.12 hm2，占高标准农田建设区耕地面积的23.99%；3等地面积982.01 hm2，占高标准农田建设区耕地面积的35.10%；4等地面积1144.87 hm2，占高标准农田建设区耕地面积的40.92%。

表8 涡阳县高标准农田耕地质量评价结果面积统计

在2019年涡阳县县级尺度耕地质量评价中，高标准农田建设前的耕地质量平均等级为4.24等，与本次评价结果对比发现，高标准农田建成后的耕地质量平均等级提升了1.07个等级。2019年高标建成前的项目区耕地质量等级分布在1～6等地，其中，4～5等地所占耕地面积最大，面积达到2131.94 hm2，占整个项目区耕地总面积78.28%；新建高标后项目区耕地质量等级分布于2～4等地，2等地占比23.99%，3等地占比35.10%，4等地占比最大，占整个项目区耕地总面积的40.92%，面积达到1144.87 hm2。综合对比高标准农田建成前后等级面积变化（表9），高标准农田建成后总项目区高产田面积从439.94 hm2显著增加至1653.14 hm2，中产田面积由2283.65 hm2显著下降至1144.87 hm2，高标准农田建成后耕地质量等级明显提升。

表9 涡阳县高标准农田建成前后总项目区不同耕地质量等级面积及占比统计

4 涡阳县高标准农田建设对耕地质量提升评价指标影响分析

涡阳县高标准农田建成前后各评价因子的平均得分情况，及耕地质量综合提升指数如表10所示。耕层厚度、农田林网化、排水能力、灌溉能力4项评价指标提升指数均大于0.1，高标田建设工程对其影响较为明显；有效磷、速效钾、有效土层厚、质地构型等评价指标提升指数均接近于0.00，高标田建设工程对其影响较弱。灌排工程、土地深松与平整、农田网建设可以改善的评价指标主要是耕层厚度、农田林网化、排水能力、灌溉能力、障碍因素、耕层质地等。

表10 高标准农田建设前后各评价因子得分情况及提升指数

4.1 灌排工程

灌溉与排水工程是指兴修农田水利设施，本次高标准农田建设根据建设区地势西高东低的特点，对骨干排水沟进行彻底整治，设大沟、中沟、小沟的3级固定排水体系，新增灌溉面积1520.67 hm2，并建设高效节水示范区455 hm2。确保场地灌溉设计保证率达到75%，渠系水利用系数不低于0.80；确保大沟排水暴雨历时和排出时间为旱作区1～3天雨1～3天排除。

灌溉能力是指对水源类型、灌溉方式等现状调查后，综合判断灌溉用水量在多年灌溉中得到满足的程度。排水能力是对排水方式、排水设施等现状调查后，综合判断农田是否能够保证作物正常生长，是否能够及时排除地表积水，确保农田积水不超过作物最大耐淹水深和耐淹时间。

高标准农田建成后，灌溉与排水工程降低了地下水位，防治了盐碱化，大幅提高了项目区的灌溉效益和除涝效益，改善了排水条件（表11）。灌溉能力为充分满足的面积增加了317.02 hm2，灌溉能力为满足的面积增加了264.54 hm2，排水能力为充分满足的面积增加了982.01 hm2。

表11 高标准农田建成前后耕地灌溉能力、排水能力分布面积对比 hm2

4.2 土地平整与深松

农田改良以机械深松土地为重点。本次土地深松总面积为2798.00 hm2，土地深松深度达到25 cm以上。土地深松措施打破了犁地层，加深耕作层，通过掺黏或掺沙的措施改善耕层土壤透气、通气、保水性能。土地深松与平整主要对土壤物理性质中的耕层厚度和耕层质地产生影响。

耕层厚度的提升指数最高，土地深松前耕层厚度均为15～20 cm；土地深松后耕层厚度大于20 cm的面积占98.93%。土地深松前耕地障碍因素为100%砂姜层，深松后砂姜层的面积占比降低了23.99%。耕层质地中中壤隶属度最高，面积占比提高了45.82个百分点，其次是重壤，面积占比提高了5.83个百分点。障碍因素、耕层质地、耕层厚度的指标因子类型均按隶属度由高到低排列，土地深松前后的指标分布面积对比具体见表12。

表12 高标准农田建成前后耕地质地构型、耕层质地、耕层厚度分布面积对比

4.3 农田林网建设

农田林网化是指在农田四周、沟渠旁设置农田防护林，可降低风速、涵养水源，起到护田增产的作用。农田林网化程度是防护林在农田整治区所占比例，用来判断农田林网化的程度，分为低、中、高3类。本次高标准农田建设采用单侧单行，株距控制在4.0 m，共计种植树木15448株，确保防护林网控制面积占宜建林网农田面积比例的85%以上。农田林网化程度的提高扩大了土壤植被覆盖率，为高标准农田建立生态屏障、调节田间小气候、抗御洪涝灾害、保证农业增产起到积极作用。农田林网建设前后的指标分布面积对比具体见表13。

表13 高标准农田建成前后耕地农田林网化分布面积对比 hm2

5 结论

（1）笔者以涡阳县2019年高标准农田为例，探究相同研究方法、评价体系、不同时空尺度下的高标准农田项目建设后耕地质量等级评价及效益提升的原因，为进一步加强田间耕地质量提升工程和技术实施提供理论参考。

（2）涡阳县高标建成后总项目区耕地质量等级主要分布在3～4等地，平均耕地质量等级提升了1.07个等级，基本能达到预期的经济效益、社会效益和生态效益，耕地质量确有提升。灌排工程、土地深松、农田林网建设可以改善的评价指标主要有耕层厚度、农田林网化、排水能力、灌溉能力、障碍因素、耕层质地等。

（3）各地建设高标准农田时需按照因地制宜的原则，针对性解决土地的主要问题。在养分含量、生物多样性、土壤容重、有效土层厚等评价因子提升不明显情况下，可通过绿肥翻压、养畜积肥等提高土壤养分含量；发展水肥一体化栽培技术、秸秆还田技术，丰富土壤生物多样性缓解耕地退化问题；利用客土改良法、有机物料回填法、土壤剖面重构法等改善土壤质地构型。