基于GIS 软件的县级耕地质量等别年度更新评价研究<br/>——以松桃县为例

基于GIS 软件的县级耕地质量等别年度更新评价研究
——以松桃县为例

2024-04-09张梦棋侯敬丽

国土与自然资源研究 2024年1期

韩朗，张梦棋，侯敬丽

（贵州省地质矿产勘查开发局测绘院，贵州贵阳 550018）

0 引言

耕地资源保护是我国保障粮食安全的一项重大措施，对国民经济发展也起着重大的影响作用[1]。近年来，城镇化及工业化的推进加快，一系列的建设不可避免占用耕地资源，造成耕地数量、质量均呈现降低趋势，对此党中央、国务院对耕地保护工作给予了前所未有的重视，自然资源管理特别是耕地保护工作，逐步由数量管理为主向数量质量并重管理转变，而耕地质量等别评定对实行最严格的耕地保护制度以及构建数量、质量、生态三位一体的耕地保护新格局具有十分重要的意义[2-4]。因此，全面掌握耕地质量、现状变化及质量建设引起的质量等别变化情况，通过耕地质量等别动态更新，保持成果的现势性是保护耕地、提高土地利用率的关键举措。耕地质量等别更新评价成果不仅为耕地保护、永久基本农田保护、高标准农田建设、耕地“占补平衡”等方面提供基础数据参考支撑，还对守好耕地保护红线、实施乡村振兴战略、构建农业空间新格局、实现农业现代化提供决策依据。目前伴随着科技技术的推动发展，耕地质量等别更新的研究方法也持续更新[5]，而基于GIS 软件在耕地质量等别更新中的研究成为当下关注的热点[5-8]。

本研究以贵州省松桃县为例，基于2020 年度变更调查成果、第三次全国国土调查（简称“三调”）统一时点耕地质量等别更新评价成果的基础上，依据《农用地质量分等规程》（GB/T 28407-2012）（简称《规程》）及《贵州省2021 年耕地质量等别更新评价技术方案》（简称《方案》），运用GIS 软件的空间叠加分析工具对松桃县2019-2020 年耕地现状变化及质量建设耕地等突变性因素引起的耕地质量等别变化开展研究，以期为地区相关部门的工作决策提供参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

松桃县地理位置处于108°35′42″～109°23′30″E，27°49′40″～28°30′20″N，位于云贵高原东部斜坡向湘西丘陵过渡的中间地段。位于贵州省东北部梵净山东麓，处于武陵山脉主峰向湘西丘陵过渡地带，地处黔、湘、渝两省一市交界处，境内东西76 km，南北74 km。县域东西两侧高，南北偏低，中间低，属盆地形态。县域雨量充沛，年均降水量达1 400 mm，年平均日照达1 228 小时，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，农业生产条件优越。根据2020 年度变更调查统计，全县总面积285 898.75 hm2，其中耕地总面积为52 874.01 hm2，占国土总面积的18.49%，耕地利用类型分为水田、水浇地及旱地三类。

1.2 数据基础

研究采用的数据包括“三调”统一时点行政区域、2018 年度耕地质量等别年度更新评价成果、2013-2018年耕地质量等别更新评价年度更新包（年度新增耕地、质量建设耕地的评价指标因素及土地利用系数、经济系数等）、2019-2020 年验收的各级各类土地整治项目、农业综合开发、农田水利建设、高标准农田建设等相关项目资料。

1.3 研究方法

依据《规程》，研究采用“因素法”对新增耕地及质量建设耕地变化范围进行评定。根据新增耕地及耕地质量变化范围，衔接上年度的耕地质量等别评定成果，按照《规程》规定的方法步骤对土地整治耕地质量等别进行评定（见图1）。

图1 松桃县耕地质量等别评定技术路线图

2 耕地质量评价方法

2.1 评价单元划分

本研究评价单元共划分减少耕地、新增耕地及质量建设耕地三大类评价单元，基于GIS 软件，一是提取年度内因建设占用、灾害损毁、农业结构调整、生态退耕等原因减少的地类图斑，生成减少耕地评价单元图层（JSGD_DLTB）；二是提取年度内因实施土地开发复垦项目、农民自主开发、农业结构调整等原因新增的耕地图斑，生成新增耕地评价单元图层（XZGD_DLTB）；三是收集、整理2019-2020 年内通过验收并且完成土地利用现状变更的各类土地整治、农业综合开发及农田水利建设等项目资料，提取项目区内评价单元，生成质量建设耕地评价单元图层（ZLJS_DLTB）（见图2）。

图2 松桃县评价单元划分图

2.2 耕地质量评价及等别计算

根据《规程》及贵州省农用地分等指标体系，松桃县属于二级指标区中的川鄂湘黔浅山区，标准耕地制度为一年两熟制，基准作物为水稻，指定作物为水稻、小麦和玉米，作物光温（气候）生产潜力指数及指定作物产量比系数见表1。

2.2.2 评价指标体系及权重构建

根据《规程》中农用地分等确定的耕地质量评价参评因子指标体系，结合《方案》，选取适合松桃县的有效土层厚度、表层土壤质地、地形坡度、土壤酸碱度（pH 值）和土壤有机质含量、剖面构型、障碍层深度、地表岩石露头度、灌溉保证率和排水条件、海拔等11个评价指标因子。记分规则采用贵州省农用地分等指标体系中确定的“指定作物- 分等因素- 自然质量分”评定记分表打分。分级指标及权重见表2。

表2 松桃县耕地质量评价指标及权重

2.2.3 耕地质量等别计算

土地利用（经济）系数。按照《规程》及《方案》，基于“三调”统一时点村级行政区范围，以2018 年度耕地质量等别更新评价县级分等单元为基础，将作物土地利用（经济）系数赋值到“三调”统一时点的村级行政区范围内。村界有变化的，以“三调”统一时点村界为准，通过GIS 空间分析，按“相同地类、面积占比最大”规则，更新修正作物土地利用（经济）系数。

自然、利用和经济等指数。按照《规程》中的技术方法，计算县级评价单元的自然质量等指数、利用等指数、经济等指数。计算公式如下：

式中，Rij表示第i个分等单元第j种指定作物的自然等指数；αij表示第j种作物的光温（气候）生产潜力指数；CLij表示第i个分等单元内第j种指定作物的农用地自然质量分；βj表示第j种作物的产量比。Yij表示第i个分等单元第j种指定作物的利用等指数；KLj表示分等单元所在等值区的第j种指定作物的土地利用系数。Gij表示第i个分等单元第j种指定作物的农用地经济等指数；Kcj表示分等单元所在等值区的第j种指定作物的土地经济系数。

成果转换。将省级自然等别、利用等别和经济等别转换为国家级等别，转换参数如下：

在机械设备制造中，自动化技术的出现，使其能够依托于计算机来对机械设备制造的各个环节进行集成化控制，从而使自动化技术发挥更大的作用。利用自动化技术来进行集成化的机械设备制造，能够使不同的加工工序按照线性的方式进行排序，从而实现各个生产环节的科学整合，并通过相应的子系统对这些生产环节进行控制，从而提高各个生产环节之间的协作性，使机械设备制造分工更加清晰明确，进而为机械设备制造提供了可靠的技术保证。

国家级经济等指数=Gij×0.7542+294.2

根据《规程》计算得到的耕地质量指数，按照国家优高中低等地的划分标准采用等间距法划分耕地质量等别划分为优等（1～4 等）、高等（5～8 等）、中等（9～12等）和低等（13～15 等）共4 个等别。根据耕地产能指数，国家自然质量等别采用400 分的等间距划分，国家利用等别和国家经济等别采用200 分的等间距划分，将耕地产能划分为1,2,…,15，共计15 个等别，其中1等最优。

2.3 耕地质量等别年度更新数据库建设

数据库建设按照耕地质量等别年度更新评价技术要求执行，运用GIS 软件的空间分析工具生成耕地质量等别数据库和年度更新数据包。

3 结果与分析

3.1 年度增减耕地质量等别变化情况

年度增减类耕地质量变化是耕地质量等别评价更新的重要因子，其原因在于年度内因建设占用、灾害损毁、农业结构调整、生态退耕等原因减少及因实施土地开发复垦项目、增减挂钩、农民自主开发、农业结构调整等原因新增的耕地，均能体现地区耕地质量变化的情况，从而为地区进一步研判保护与开发决策提供重要参考依据（见表3）。

表3 松桃县增减类耕地国家等别面积表（单位：hm2）

由表3 可知，松桃县2019-2020 年减少耕地871.02 hm2，涉及图斑5 995 个。从空间分布区域看，主要分布在中部的普觉镇，占全县减少耕地总面积的8.17%。2019-2020 年新增耕地159.91 hm2，涉及图斑1 336 个，新增耕地等别主要集中在9～11 等别，新增耕地粮食总产能为3 394.38 吨。空间分布主要集中在西北的甘龙镇，新增耕地占全县总面积的19.02%。新增耕地较减少类型面积少711.54 hm2，表明松桃县在今后亟需注重耕地后备资源的开发以及高标准农田、土地整治等项目进行质量建设，保障耕地总体稳定。

质量建设耕地是有效提升耕地质量以及补充耕地的途径，各类土地整治、农业综合开发及农田水利等项目的建设，不仅有效改善项目区内的灌排水、沟渠设施完善度、田间道路通达率等基础设施条件，还可以通过培肥、土地平整等工程措施提升土壤肥力、丘块平整度及与土壤性状相关的一系列指标。表4 可知，松桃县2019-2020 年质量建设耕地226.26 hm2，涉及质量建设项目37 个，图斑个数297 个。国家利用等别8～11 等耕地经质量建设后，增加了48.08 hm2，有效增加了因建设占用耕地的缺口，使松桃县达到耕地总体稳定。

表4 松桃县质量建设类耕地国家等别面积表（单位：hm2）

3.2 耕地质量等别更新评价总体情况

对松桃县耕地质量等别年度更新评价成果从国家自然等、利用等及经济等三种类别分析（见图3）。从耕地质量等别分布分析，自然等与经济等评定分为6个等别，最高等均为8 等，利用等评定为7 个等别，最高等为7 等；自然等以9～10 等耕地为主，占耕地总面积的69.42%，利用等以9、11 等耕地为主，占耕地总面积的56.35%，经济等以11 等为主，占耕地总面积的33.19%；全县国家自然等、利用等及经济等三种类别的国家平均等分别为9.88 等、9.18 等、10.45 等。

图3 松桃县耕地质量等别年度更新评价统计图

根据国家优高中低等地的划分标准，松桃县无优等地，均以中等地为主。其中国家自然等中高等地面积为1 685.70 hm2，占耕地总面积的3.19%；中等地面积为51 182.76 hm2，占耕地总面积的96.80%；低等地面积为5.55 hm2，占耕地总面积的0.01%。国家利用等中高等地面积为5 755.95 hm2，占耕地总面积的10.89%；中等地面积为46 085.14 hm2，占耕地总面积的87.16%；低等地面积为1 032.92 hm2，占全县耕地评定总面积的1.95%。国家经济等中高等地面积为3 223.97hm2，占耕地总面积的6.00%；中等地面积为48 885.72 hm2，占耕地总面积的92.46%；低等地面积为764.32 hm2，占耕地总面积的1.45%。

3.3 与“三调”统一时点耕地质量等别成果对比

对2020 年耕地质量等别评价更新成果与“三调”统一时点成果采用国家利用等进行对比分析（见表5），由表可知，2020 年与统一时点相比，耕地总面积减少了711.57 hm2；两年度耕地评定均为7～13 等别，共7个等别，其中统一时点全县平均国家利用等别是10.29等，2020 年平均国家利用等别是10.28 等，较统一时点提升0.01 等。