我国耕地质量评价指标体系与方法综述
2022-11-11汤淑娟刘安迪
汤淑娟,刘安迪
(南京农业大学 江苏,南京 210095)
耕地是人类社会最宝贵的生产资料。人口剧增和经济发展导致我国人地矛盾日益突出,耕地资源短缺。2019年我国人均耕地面积仅有1.2亩/人,远低于世界水平。现今我国耕地中等和高等耕地不足总面积的1/3,耕地后备资源开发接近饱和。总体而言,耕地数量不断减少,质量下降严重。土壤质量方面,土壤侵蚀等问题造成了肥力下降、土层变薄等不良现象。在环境质量方面,存在工业废弃物乱排、农业面源污染等问题。经济质量方面,中低产田面积持续增加。耕地管理质量方面,大量耕地的非粮化和非农化利用让中国1.2公顷耕地“安全底线”面临严峻考验。耕地质量每况愈下,对社会、生态和农业的可持续发展构成了严重威胁。
这样的背景下,完善耕地质量评价指标体系,探寻不同评价方法对不同耕地研究的适宜性对于缓解我国耕地压力、政府出台科学合理的耕地管理决策以及保证国家粮食安全和耕地可持续利用具有重要意义。
1 耕地质量评价
1.1 耕地质量内涵
耕地质量作为一种综合属性,可以体现耕地的内在基础条件和外在利用特征。2016年农业部《耕地质量调查监测与评价办法》将耕地质量定义为由耕地地力、土壤健康状况和田间基础设施构成的满足农产品持续产出和质量安全的能力。
随着城镇化水平提高与社会需求改变,耕地质量的内涵逐渐趋于完整,国内学者对其认识也在不断深化。基于现有研究,耕地质量的内涵包括耕地土壤质量、耕地环境质量、耕地管理质量和耕地经济质量四个方面。耕地土壤质量作为耕地质量的基础,主要评价耕作土壤本身的优劣程度;耕地环境质量指地质、气候、水文等耕地所在地的环境条件;耕地经济质量是上述三个方面的综合作用,具体指耕地的综合产出能力与产出效率;耕地管理质量常用耕地的平整化、水利化和机械化水平来界定,反映人类对耕地的影响程度。
1.2 耕地质量评价发展进程
耕地质量评价是专项的、综合的、基于特定目的的评价。我国耕地质量评价源于税收对耕地进行等级的划分,经历了面向耕地的适宜性评价到面向自然生态、人地关系和社会经济等多个要素的综合性评价。
1.2.1 面向耕地的评价 新中国成立后最早是财政部进行的查田定产。该时期评价主要针对耕地的适宜性,注重土地资源的合理开发利用。于20世纪50年代开展了宜农荒地资源大考察,为后续的土地资源利用奠定了基础。随着工业化和粮食需求的增加,我国进入了生产力评价阶段,20世纪60年代“改碱治土”后,粮食产量增加上百倍。于20世纪80年代,为探明国土资源现状和生产潜力状况,我国进行了土地承载力评价,并编制了《1:100万土地资源图》。
1.2.2 面向多要素的评价 原国土资源部将经济因素纳入生产力评价之中,并在此基础上开展了农用地分等定级工作。在此之后,进入了土壤健康评价阶段,综合治理耕地污染问题,并发布了《土壤环境质量标准》。为了平衡耕地生产力与土壤健康,颁布了《耕地地力调查与质量评价技术规程》和《耕地质量等级》。2016年原国土资源部颁发了《高标准农田建设评价规范》,在保证国家粮食安全的同时,提高了耕作效率。
2 耕地质量评价指标体系
2.1 选取原则
影响耕地质量的因素很多,涉及自然、生态环境、社会经济和区位条件等多方面因素,这对指标体系的全面性提出了挑战。而保证指标体系公正、客观和可操作的先决条件是指标体系构建原则的确立。梳理总结前人选取原则的经验,得出主导性原则、生产性原则、实用性原则、保护性原则四个常用基本原则。
不同尺度范围的研究适用原则不同。沈仁芳认为应选择影响大,稳定性强且能精准反映耕地质量差异的因素来进行评价,建议全国性耕地质量评价指标的选取应遵循主导性原则、统一性原则、敏感性原则、实用性原则、独立性原则和稳定性原则。石淑芹指出区域耕地利用在考虑主导性原则外应当遵循空间变异性原则、地域性与普适性原则和可操作性原则。
由于研究的实际需要和侧重点不同,学者会基于基本常用原则,新增部分具体工作所需的原则。区位条件上,许树辉综合考虑地块所在区位、交通通达状况等状态因素,新增了综合性、相对性、区域性、定量与定性相结合、动态发展性几个原则。人地关系上,辛芸娜从人类对耕地的需求出发,以农用地质量分等、基础地力评价以及绿色食品产地环境要求为基础新增了保护性、社会认可性的选择原则。
2.2 主要耕地质量评价指标体系
2.2.1 农业生产能力评价指标体系 农业生产能力评价体系以粮食产量水平为主要衡量指标,客观地反映出农业生产所具有的发展潜力。评价指标要素在涵盖资金、生产资料、政策的同时,能够对能源、肥料等方面科研工作进行评价,以达到可持续发展的目的。
评价的主体与对象的全面化,评价要素的具象化,是评价结果具有针对性的前提。贾万军新增政策调控、科技研究、科研成果、资金投入等重点要素,分析政府相关政策调控总结出对未来农业经济增长产生的影响。杨帆从农业的生产投入、产出水平和生产环境三个角度构建农业综合生产能力评价指标体系。
2.2.2 土壤肥力评价指标体系 土壤肥力评价指标体系的建立是对自然资源进行统一管理和综合观测的必需条件。构建土壤肥力指标时应遵守主导性、生产性和稳定性原则和土壤本身的物理化学性质指标,以及如气候、地形、水文、土壤管理等耕地环境要素指标。
我国地域广阔,土壤地带差异性明显,且土壤肥力水平在时间尺度上也存在明显变化。综合各种原因,导致我国在土壤肥力方面研究不断增多,但仍未建立起统一的指标体系。裴小龙等从土壤的化学、物理和生物学三个不同性质方面构建了土壤肥力评价指标体系,为长期于固定位置观测和评价土壤资源提供科学依据。罗敏强研究我国西北地区的压砂地土壤肥力状况时对空间变异特征进行了研究。
2.2.3 耕地适宜性评价指标体系 耕地适宜性评价用于研究农作物种植的适宜性程度。其评价指标的选取一方面需具有代表性,能够充分体现地形地貌、气候、土壤和农田基础设施四大要素的特点。另一方面需要具有较高数据精度,能够于市县行政边界内精确表明空间范围,有更精细的空间区分度。
随着社会经济的发展,耕地质量评价已由单一的生产能力评价转变为“数量、质量、生态”三位一体的评价,指标体系呈现出生产力、环境、健康与可持续发展的综合统一。刘康等建立了耕地后备资源开发适宜性综合评价体系,全面考虑沿海滩涂资源开发的影响。唐秀美等利用层次分析法和综合评价法在对山东省章丘市耕地进行了适宜性评价。
2.2.4 农用地分等定级评价 农用地分等定级评价为在标准耕作制度、光温或气候生产潜力等国家指定的参数的控制下,由省级国土资源部门统一组织,以县级行政区为基本单元区域,通过逐级修订得到县域内部可比的农用地分等成果。
《农用地分等规程》和《农用地定级规程》是行业标准。其中《农用地分等规程》建立的农用土地分等体系与土壤普查、土地详查的成果相衔接,且全国范围内可比,具有很高的参考价值。
3 耕地质量评价方法
随着时间发展,耕地质量评价逐渐从定性走向定量。定性评价以专家的经验判断为主,简单的计算为辅,是从人类认知的角度来研究的,因此很难避免个人看法的片面性。定量评价则有所侧重和取舍,再结合相关数学模型进行计算,可以得到准确、有针对性的耕地质量评价结果。然而这类方法对依据的数学理论要求较高,可能造成参与度不高以及缺少定性分析等问题。
而在具体评价过程中,由于不同的评价目的和内容各有所侧重而形成了不同的评价标准和体系。
3.1 应用基于样本信息类评价。
此类方法是现国土资源部门进行日常农用地分等的常用办法,这种方法依靠专家经验确定其影响因子的权重,其结果很大程度上会被个人主观意见所影响。
3.1.1 经验判断法 经验判断法主要应用于早期的耕地质量评价,是一种偏向定性分析的方法。它根据评价研究有关人员的经验来判断而确定各个指标的权重。一般在缺乏数据和计算技术的情况下使用。由于主观性较强,易造成指标选取不全面、权重分配不恰当、缺乏系统性等问题。
3.1.2 层次分析法(AHP)该方法分为目标、准则、方案等层次,是一种定性和定量分析结合的决策方法。适合于指标层次复杂、目标值难于定量描述的评价。然而这种评价方法也存在分析结果模糊,权重确定主观性较强等缺点。
3.1.3 模糊综合评价法 耕地质量评价是一个系统的、综合的评价过程,有些数据无法量化,传统的分析方法无法应用。模糊综合评价将被评价对象的各方面因素都加以考虑,无法量化的指标通过综合评判、加权等方法得以进行计算,从而得出科学、合理的评价结果。
3.2 地学信息系统技术(GIS)类评价
该评价方法是一种决策支持系统,也是一种空间信息系统。其特点在于具有优越的空间数据处理能力,在耕地质量评价过程中可以同遥感(RS)技术相结合,能够超越常规方法和一般的信息系统获取更为有效的信息与数据,从而反映耕地质量的空间分布与变异状况,使评价结果具体化、可视化。
3.3 人工智能学习技术类评价
其代表性的方法有决策树、BP神经网络技术、模糊数学技术和元胞自动机技术等,在耕地质量评价研究中受到了广泛的关注。此类方法的优势在于具有感知、记忆、联想和思维、自适应等能力,可解决耕地质量评价过程中分类和回归等难以处理的问题。
4 未来发展方向
我国正处于乡村振兴第一阶段的重要时期,作为“三农”工作的重要管控对象,耕地资源被赋予了新的要求。耕地质量研究应立足于已有研究基础,结合我国土地管理的新形势与新模式,以各学科背景下综合的研究视角,逐步完善研究思路、研究视域、研究内容与研究方法。
4.1 指标体系方面
我国土壤肥力评价相关研究已经较为深入,但因为土壤地带差异性、肥力水平的在时间尺度变化明显等因素,我国在土壤肥力评价相关方面仍然缺乏统一的具有引领性的标准。
时间上,在研究范围内把握不同时间的动态变化和未来演变趋势,将时间因素纳入考虑,整合卫星长期序列数据,整理基础数据年代、更新时限。
空间上,注重耕地质量的空间分布特征与规律。考虑区域重点限制因素,促进耕地集中共同提升,并采取农田水利建设等工程措施。改变传统以行政区划为界限划定研究区域的方法,运用如网格法等其他方法,更注重耕地形
成的原生肌理与自然空间条件。与高标准基本农田建设中耕地的集中连片性开发与建设要求相契合。
4.2 评价方法方面
随着研究的不断深入,人们对耕地质量评价的准确度、科学性、全面性做出了更高的要求,单一的评价方法逐渐难以满足多样化的研究需求在现实研究中,一方面,应当加强对新兴技术的应用。另一方面,可以有针对性地将多种评价方法结合,做出更综合、更系统、更精确的评价。这样的评价结果能更全面准确地反映耕地健康生产能力的空间分布规律,并为土地资源管理提供了更科学的数据与理论支持。
综上所述,目前我国耕地质量评价已经进行到了面向多种要素综合评价的阶段。评价过程中主要依据研究区自然本底和土壤环境的具体情况以及研究目的的差异性构建评价指标体系。通过文献的梳理与归纳,当今主流耕地质量评价指标体系包括农业生产能力评价、土壤肥力评价、耕地适宜性评价、农用地分等定级评价。结合所构建的指标体系,选择适宜的评价方法,目前主要评价方法分为应用基于样本信息、使用地学信息系统技术(GIS)和人工智能学习技术三大类。在文献分析研究的同时,本文也发现了目前国内耕地质量研究在指标体系建立和评价方法方面仍然存在一定的研究缺口,今后可以在这些方面进行进一步的调查研究,注重跨时空、过程精细化、多方法综合的耕地质量评价。