陳百明,宋 偉,唐秀美,2
(1.中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101;2.中國科學院研究生院,北京 100049)
自20世紀90年代以來,人口增加與經濟發展對土地資源的壓力越來越大,導致了不同程度的土地退化,土地質量問題日益受到人們的關注[1-4],提高土地質量,促進土地可持續利用已成為21世紀土地科學等相關學科的研究重點。1995年世界銀行、FAO、UNDP和UNEP共同發起建立了土地質量指標體系[5](Land Quality Indicators,LQI),圍繞土地質量指標體系的建立,國內外開展了大量的研究工作,并取得了一定的進展。
聯合國糧農組織(FAO)把土地質量定義為“以一種特定方式影響特定土地利用可持續性的綜合土地特性”,并提出土地質量屬性概念,認為土地質量屬性不是一個特定值,而是基于特定土地功能和土地利用的某種限制因素[6]。土地特性是土地可度量或可評估的屬性,各種相互作用的土地特性構成了土地綜合屬性,這類綜合屬性就是土地質量。土地質量表征土地維持或發揮其功能的內在屬性,不能直接度量,只有綜合分析通過直接測定的土地屬性才能間接評估。所以土地質量研究需要針對土地的具體功能與類型,確定特定土地性質和土地質量之間的關系,進而全面認識土地質量[7]。本文使用的“土地質量”即為上述涵義。作為研究對象的“土地”質量在本文中界定為“農用地(耕地)”質量,所謂農用地(耕地)質量變化,主要是根據兩個或幾個時間點(時間段)土地質量的評價結果開展對比,得出是下降還是改善的判斷及與此相關的依據。
近年來關于中國土地質量變化的說法很多,經常見諸于報端的是“土地退化嚴重”、“土地質量下降”等。由于已開展的土地質量評價工作絕大多數沒有形成全國尺度的系列數據或數據現勢性已不強,特別是缺乏兩個或幾個時間點(時間段)土地質量可供對比的評價結果,所以支持“土地質量下降”說法的科學依據不夠翔實、充分。
中國近年來在土地質量方面的研究成果主要是2009年完成的全國農用地(耕地)分等工作。該項成果在全國范圍內,按照標準耕作制度,在自然質量條件、平均土地利用條件、平均土地經濟條件下,根據規定的方法和程序綜合評定農用地(耕地)質量,最終建立全國統一可比的農用地(耕地)等別序列。本文依據其中的自然等評價成果(分等成果中除自然等外,還包括利用等、經濟等),對近年來中國的土地質量變化情況進行分析判斷。側重于自然等是由于自然等的分等因素主要從地貌、水文、土壤、農田基本建設4個方面確定,這些因素相對于利用等、經濟等的分等因素而言顯得比較穩定,自然等別評定大致相當于自然質量評價。此外,文章還參考了曹志洪等編著的《中國土壤質量》[8]一書中的相關內容。
根據全國農用地(耕地)分等成果,全國農用地(耕地)自然等別劃分為15個等級(表1),1等為最優,逐級遞減,15等為最差①國土資源部土地利用管理司,中國土地勘測規劃院,國土資源部土地整理中心.中國農用地(耕地)等別調查與評價,2009。(由于此次農用地分等實際上是耕地分等,下文直接稱耕地分等、耕地質量或耕地自然等別)。在全國范圍內,自然等別屬于5—12等的面積較大,均超過100萬hm2,共占全國耕地面積的77.64%;質量最好的1等地面積最少,僅占全國耕地總面積的0.19%,質量最差的15等地較多,占全國耕地面積的3.43%。
如圖1所示,全國耕地自然等別呈近似的正態分布。采用各等別面積加權的辦法,計算得到全國耕地平均自然等別為9.2等。如果將全國耕地自然等別按照1—3等、4—6等、7—9等、10—12等和13—15等劃分為5個檔次,各檔次所占的面積依次占全國耕地分等總面積的3%、15%、32%、37%和13%。
2.2.1 自然等別變化分析全國耕地數量1998—2006年由12955.87hm2減少到12208.27hm2,減少了約5.8%。各省份之間的差異比較明顯,絕大多數省份耕地數量下降,其中陜西、內蒙古減少的數量較多,而新疆的耕地則略有增加,西藏的耕地面積變化不大。

表1 全國耕地自然等別構成Tab.1 Structure of natural grades of cultivated land in China
從自然等別的分等因素相對穩定的前提出發,假定1998—2006年的耕地平均自然等別基本沒有變化,那么可以通過耕地數量的時空分布變化推算所引起的自然等別變化,即通過各省份耕地面積占全國耕地面積比例與等別的乘積估算1998年中國耕地的平均自然等別。再通過比較1998年與2006年的耕地平均自然等別的差異,判斷耕地質量的變化情況。1998年全國耕地平均自然等別(P)的計算公式為:

式1中,Wi為1998年i省份耕地占全國耕地總面積的比例;Pi為2006年i省份的平均自然等別。
根據估算結果可以看出,1998年全國耕地的平均自然等別為9.296(表2)。1998—2006年,由于耕地資源時空分布變化使得全國耕地的自然等別由平均9.296改變為9.251,提高了0.045等,幅度為0.48%,說明1998—2006年,中國耕地質量出現了略有改善的趨勢,或者說在總體上沒有惡化。雖然這種方法推算的結果略顯粗糙,但是用來判斷總的趨勢應該是可以的。
2.2.2 全國主要耕地土壤質量變化分析 《中國土壤質量》一書以南方紅壤區、太湖水稻區、華北潮土區和東北黑土區作為研究區域,在每個區域內選擇若干個縣(市)作為研究工作的案例地區。根據土壤和區域特點,采取不同的土壤樣點布置和野外調查策略,還收集了案例區全國第二次土壤普查后的土壤養分和鹽分的監測資料,收集到20世紀80年代全國第二次土壤普查數據約50000余個。土壤質量變化評價所指的時間段主要是從20世紀80年代至2000—2001年的近20年。主要通過土壤pH值、有機質、速效磷、速效鉀、粘粒、CEC、粉/粘比、耕層厚度作為評價指標分析土壤肥力等級(以1級為優,逐級遞減,至5級為最差)及其變化情況。

圖1 全國耕地自然等別面積構成Fig.1 Area composition of natural grades of cultivated land in China
20年來,黑土地區土壤肥力質量1級減少20.2%,而3級卻增加了21.0%,4級、5級的變化較少。從空間分布看,不同地區土壤質量都存在明顯變化,總體上,黑土地區土壤肥力質量有明顯下降。潮土區土壤肥力質量綜合指數有了提高,其中2、3級的土地面積增加很快,增加面積占總面積的85%以上。說明經過集約化利用,在加大投入的情況下,土壤肥力得到了提升。水稻土區土壤肥力總體格局沒有大的改變,都是2等地最多,1等地次之,其他的幾類都比較少。土壤肥力質量在最近20年沒有明顯變化,總體呈現少量增加趨勢。紅壤區土壤肥力總體上升,土壤有機質、全氮、全磷、速效磷含量顯著提高,導致土壤肥力質量總體水平提高。4大區域的研究結果表明,黑土區土壤肥力等級總體表現為下降;潮土區、水稻土區、紅壤區土壤肥力等級總體表現為上升(表3)。

表2 全國耕地平均自然等別變化Tab.2 Changes of average natural grades of cultivated land in China
①采用這種方法估算的2006年全國平均耕地自然質量等為9.251,比9.2略大。引起誤差的原因主要是耕地的自然等匯總跨越了多個年份,用2006年的耕地面積比例修正與匯總年份不完全一致。

表3 研究區不同土壤肥力等級面積比例變化[8] 單位:%Tab.3 Area proportion changes of soil fertility grades in research area unit:%
假定近期全國各省份的平均耕地自然等別不變,建設占用、生態退耕、農業結構調整、災毀以及土地整理、復墾、開發等帶來的中國耕地數量在不同省份間的時空分布變化使得1998—2006年之間,全國耕地的平均自然等別由9.296改變為9.251,提高幅度為0.48%。
以黑土區、潮土區、水稻土區和紅壤區等主要耕作土壤類型區的相關研究表明,近20年來(1980—2000年),黑土區土壤肥力等級總體表現為下降;潮土區、水稻土區、紅壤區土壤肥力等級總體表現為上升。總體而言,多數耕作土壤類型區的土壤肥力等級呈現出增加趨勢。
綜合考慮以上兩個方面,可以認為由于大規模的生態退耕退掉了大量低等劣質耕地,盡管同期建設用地也占用了部分優質耕地,但數量遠少于前者,加上土地整理提高了部分耕地的質量,以及農業耕作改良措施提高了土壤肥力,所以從整體上促使耕地質量略有提高或者說沒有下降,但全國耕地的平均自然等別為9.2;主要耕作土壤類型區的多數土壤處于中間偏低的土壤肥力等級,所以耕地質量總體上顯然處于偏低的水平。
(1)土地質量變化的規范分析應該是對兩個或幾個時間點(時間段)土地質量評價成果的比較,比如今后再次開展全國農用地(耕地)分等工作,把兩次的分等結果進行對比即可準確判斷土地質量的變化態勢。本文在不具備這種條件的情況下,預設了自然等別的分等因素相對穩定的前提,采用自然等別賦值的替代方法,實際上自然等別的分等因素中部分指標還是會有小的變化,所以在這樣基礎上得出的判斷只能是概略性的。
(2)由于缺乏全國的土地污染調查資料,更沒有可供比較的兩個或幾個時間點(時間段)土地污染評價成果,無法開展土地污染變化分析,所以本文的土地質量及其變化分析未包含土地污染問題,這樣的土地質量分析顯然不夠全面。從目前資料看,盡管局部地區土地污染治理取得一定進展,但整體上趨于惡化應該是不爭的事實。
中國大部分耕地受各種因素制約,質量相對較差。在強調保護耕地面積的同時,提高耕地質量,保障生產能力,對國家糧食安全更為重要。必須加大土地整治力度,防治土地退化,基本消除制約中低產田生產能力的限制因素,培肥地力,大幅提高土地質量。研究建立樣點與示范區相結合的全國耕地質量監測網絡體系,以提高土地質量為核心的基本農田整治技術體系和重點區域耕地質量快速評價技術,具體確定區域耕地質量提升目標,開發耕地質量變化監測系統和專用監測設備,盡快形成耕地質量監測、評價、保育、提升的完整體系。
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